2章-导体发热.pdf

第二章载流导体的发热和电动力 本章主要内容 • 载流导体长期发热的特点, 导体长期允许载流量 的计算方法及提高导体载流量的措施 • 载流导体短时发热的特点, 导体短时最高发热温 度的计算方法、短路电流热效应的计算方法、热 稳定的概念 • 三相导体短路电动力的计算方法和特点、动稳定 的概念 第一节 概述 1.发热的原因： • 电阻损耗 导体内部 • 磁滞和涡流损耗 导体周围的金属构件 • 介质损耗 绝缘材料内部 长期发热，由正常工作电流产生 短时发热，由故障短路电流产生 2.发热的危害： • 金属材料的机械强度下降； • 导体接触部分的接触电阻增加； • 绝缘材料的绝缘性能下降 3.最高允许温度 • 正常最高允许工作温度： 70℃ （一般裸导体） 80℃ （计及日照时的钢芯铝绞线、管形导体） 85℃ （接触面有镀锡的可靠覆盖层） --主要决定于系统接触电阻的大小 • 短时最高允许温度： 200℃ （硬铝及铝锰合金） 300℃ （硬铜） --主要决定于短时发热过程中导体机械强度的大小、 介质绝缘强度的大小 第二节 导体的发热和散热 导体的发热来自导体电阻损耗的热量。 热量的耗散有对流、辐射和导热三种形式。 热平衡方程式 Q + Q = Q + Q + Q R t 1 f d 式中 Q 单位长度导体电阻损耗的热量，W/m; R Q 单位长度导体吸收太阳日照的热量，W/m; t Q 单位长度导体的对流散热量，W/m; 1 Q 单位长度导体向周围介质辐射散热量，W/m; f 1. 导体电阻损耗的热量QR 单位长度的导体，通过母线电流Iw 时， Q =I 2 R (W/m) R w ac [1t (w 20)] Rac Kf (/ m) S 常用电工材料的电阻率ρ及电阻温度系数α ，如表2-1所示。 t 导体的集肤效应系数K 与电流的频率、导体的形状和 f 尺寸有关。矩形导体的集肤效应系数，如图2-1所示。圆柱 及圆管导体的集肤效应系数，如图2-2所示。图中f 为电源频 率，Rdc为1000m长导体的直流电阻。 图2-1 矩形导体的集肤效应系数 图2-2 圆柱及圆管导体的集肤效应系数 2. 导体吸收太阳辐射的热量Qt 凡安装在屋外的导体应考虑日照的影响。对于圆管型导体 Q =E A F ＝E A D (W/m) t t t t t t 2 式中 E 太阳辐射功率密度，W/m ,我国取E =1000W/m; t t A 导体的吸收率，对铝管取A =0.6 t