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第六章① 导体的发热、电动力及导体的选择 主要内容： 1. 导体长期发热与短时发热计算 2. 导体短路时电动力计算 3. 导体、电器设备选择的一般条件 4. 导体、电缆、绝缘子和套管的选择 第一节 概述(P.63) 一、发热 导体正常工作时，会产生各种损耗（电阻损耗等），这些损耗变成热能，使导体温度升高； 导体短路时，虽然时间不长，但是短路电流很大，发热量仍然很多。且这些热量在极短时间内不容易散出，于是导体的温度迅速升高。 发热对导体、电器设备产生的不良影响： （1）机械强度下降 （2）接触电阻增加 （3）绝缘性能降低 因此，为了限制发热的有害影响，规定了导体长期发热和短时发热的允许温度。 二、电动力 导体正常工作和短路时，除发热以外，还受到电动力的作用。 电动力：载流导体通过电流时，导体之间的相互作用力。 正常工作电流产生的电动力不大，短路时冲击电流产生的电动力很大，可能导致导体、设备变形或损坏。 为保证导体不受破坏，短路冲击电流产生的电动力不应超过载流导体的允许应力。 第二节 导体的发热和散热(P.64) 一、发热 发热来自导体电阻损耗的热量和太阳日照的热量。 1. 导体电阻损耗的热量 QR=Iw2Rac (W/m) 2. 太阳日照的热量 二、热量的传递过程 可分为对流、辐射、导热三种形式。 1. 对流：由气体各部分相对位移将热量带走的过程。 分为自然对流和强迫对流两种情况。 2. 辐射：热量从高温物体，以热射线方式传至低温物体的过程。 3. 导热（热传导）：当物体内部或相互接触的物体间存在温度差时，热量从高温处传到低温处的过程。 置于空气中的均匀裸导体，由于全长截面相同、各处温度一样，因此沿导体长度方向没有热传导，又由于空气的热传导性很差，故导体主要是对流和辐射换热，而忽略很小的导热量。即导体散到周围介质的热量为： （Ql + Qf）= aw (θw-θo )F 第三节 导体的长期发热 (P.68) 即分析导体长期通过工作电流时的发热过程，目的：计算导体长期允许通过的电流——载流量。 一、导体的温升过程 导体的温升过程，可按热量平衡关系来描述。即，导体产生的热量（QR），一部分用于本身温度升高所需的热量（Qc ），一部分散失到周围介质中（Ql + Qf ），因此，热量平衡方程式为， QR= Qc + ( Ql + Qf ) 由此可推导出导体稳定温升表达式， τw= (I2R ) / (awF) 二、导体的载流量 1. 载流量的计算——由稳定温升公式得出 说明：由于导体散热过程比较复杂，且散热系数（a）往往是温度的函数，因此计算的结果只是近似的，还要通过试验来校验。 我国生产的矩形、双槽形、管形母线均已标准化，根据这些标准截面，按自然冷却条件（周围环境温度为25℃，导体最高温度为70℃），进行计算和试验，编制了标准截面母线载流量表，可供设计时使用。 2. 提高载流量的措施 （1）降低导体电阻； （2）增大散热面积； （3）提高换热系数； （4）增大导体正常发热时的允许温度。 例题：P.69 减小钢构损耗和发热的措施： （1）加大钢构和导体之间的距离，使磁场强度减弱，从而减小损耗。 （2）断开闭合回路，消除环流（闭合回路产生环流，会使发热增大）。 如，套管安装板相间开槽；在母线保护网的钢框连接处加绝缘垫。 第四节 导体的短时发热（P.70） 短时发热：指短路开始至短路切除为止，这一很短时间内导体的发热过程。 特点：发热量大，持续时间短，来不及向周围环境散热，因此导体温度升得很高。 目的：确定导体可能出现的最高温度，是校验设备热稳定的依据。 一、短时发热过程 由于短时发热散失的热量可以不计，基本上是绝热过程，即导体产生的热量，全部用于使导体温度升高，于是，在短时发热过程中，热量平衡关系为： QR = Qc 根据热量平衡关系，可以导出短路电流热效应方程： Q