载流导体的发热(精选)

第2章 载流导体的发热和电动力2.1 短 路2.1.1 短路的概念电力系统除正常运行情况以外的相与相或相与地之间的短接，称为短路。

短路的种类可分为三相短路(3)K 、两相短路(2)K 、两相短路接地(1,1)K 和单相对地短路(1)K 。

经统计分析，以上四种短路占短路总数的比率如表2.1所示。

表2.1 各种短路占短路总数的比率2.1.2 发生短路的原因发生短路的原因有很多种，主要包括：绝缘老化或污染引起的短路；绝缘子的表面放电造成闪络或雷击、操作过电压击穿绝缘介质引起的短路；检修线路时，未拆除接地刀闸带负荷送电或开、合隔离开关等误操作引起的短路；鸟兽与风、雪、冰雹等自然灾害等多方面引起的短路。

2.1.3 导体的短时发热导体的短时发热是研究导体短路时的发热过程。

(1) 导体的短时发热为一绝热过程R W Q Q = Z θ 即导体的短时发热热量全部用于使本身温度Z θ的升高。

(2) 热稳校验2r k I t ≥K Q (2-1)式中：r I —— 导体的短时耐受电流；k t —— 短路持续时间；K Q —— 短路电流引起的热效应。

2.1.4 短路的危害短路通常可以造成如下危害。

● 短时发热，产生超高温，烧毁或熔化设备。

● 产生电动力，破坏电器设备与设施。

● 造成断路器跳闸，使用户停电。

●不对称短路会产生不平衡电流、不平衡磁通，干扰通信。

2.1.5 短路的几个物理量短路全电流：aKt Zt fzo sin()et T i t i ωωϕ-=-+ (2-2)式中：Kt i —— 短路全电流瞬时值；Zt I —— 对应时间t 的短路周期分量有效值(kA)； fzo i —— 短路电流非周期分量起始值(kA)；a T —— 衰减时间常数(rad)。

短路全电流有效值为：Kt Zt FZt I I I =+ (2-3)ch ch i I"= 1≤ch K ≤2 (2-4) 式中：Fzt I —— 对应时间t 的短路电流非周期分量的有效值(kA)。

第二章载流导体的发热和电动力•导体的工作状态•导体的正常、短时最高允许温度•导体的长期发热•发热过程及特点•计算目的：确定导体载流量和正常工作温度•导体的载流量•概念•提高导体载流量的措施载流量是在规定条件下，导体能够连续承载而不致使其稳定温度超过规定值的最大电流。

一般铜导线的安全载流量为5~8A/mm²，铝导线的安全载流量为3~5A/mm²。

如：2.5 mm² BVV铜导线安全载流量的推荐值2.5×8A/mm²=20A ，4mm²BVV铜导线安全载流量的推荐值4×8A/mm²=32A•导体的短路时的电动力计算•三相导体短路时的电动力发热过程及特点•工程处理方法•计算目的：确定导体短路时应有的机械强度载流导体之间会受到电动力的作用。

正常工作情况下，导体通过的工作电流不大，因而电动力也不大，不会影响电气设备的正常工作。

短路时，导体通过很大的冲击电流，产生的电动力可达很大的数值，导体和电器可能因此而产生变形或损坏。

闸刀式隔离开关可能自动断开而产生误动作，造成严重事故．开关电器触头压力明显减少，可能造成触头熔化或熔焊，影响触头的正常工作或引起重大事故。

因此，必须计算电动力，以便正确地选择和校验电气设备，保证有足够的电动力稳定性，使装置可靠地工作。

正常运行时导体载流量计算为什么关心发热•正常工作状态：•产生的各种损耗（电阻损耗，介质损耗，涡流和磁滞损耗）变成热使导体的温度升高；•导体温度升高的不良影响：如机械强度下降，接触电阻增加，绝缘性能降低等。

•短路工作状态：•短路时间虽然不长，但电流大，因此发热量也很大，造成导体迅速升温。

通过的电流20℃时的直流电阻率20℃时的电阻温度系数Ω/m导体截面积集肤效应系数交流电阻太阳辐射功率密度W/m2太阳照射热量吸收率单位长度导体受太阳照射的面积（外直径）对流散热系数（物体表面与附近空气温差1℃，单位时间（1s）单位面积上通过对流与附近空气交换的热量。

载流导体的发热和电动力一、发热和电动力对电气设备的影响电气设备在运行中有两种工作状态，即正常工作状态和短路时工作状态。

电气设备在工作中将产生各种损耗，如：①“铜损”，即电流在导体电阻中的损耗；②“铁损”，即在导体周围的金属构件中产生的磁滞和涡流损耗；③“介损”，即绝缘材料在电场作用下产生的损耗。

这些损耗都转换为热能，使电气设备的温度升高，进而受到各种影响：机械强度下降；接触电阻增加；绝缘性能下降。

当电气设备通过短路电流时，短路电流所产生的巨大电动力对电气设备具有很大的危害性。

如载流部分可能因为电动力而振动，或者因电动力所产生的应力大于其材料允许应力而变形，甚至使绝缘部件（如绝缘子）或载流部件损坏；电气设备的电磁绕组，受到巨大的电动力作用，可能使绕组变形或损坏；巨大的电动力可能使开关电器的触头瞬间解除接触压力，甚至发生斥开现象，导致设备故障。

二、导体的发热和散热1. 发热导体的发热主要来自导体电阻损耗的热量和太阳日照的热量。

2. 散热散热的过程实质是热量的传递过程，其形式一般由三种:导热；对流和辐射。

三、提高导体载流量的措施在工程实践中，为了保证配电装置的安全和提高经济效益，应采取措施提高导体的载流量。

常用的措施有：（1）减小导体的电阻。

因为导体的载流量与导体的电阻成反比，故减小导体的电阻可以有效的提高导体载流量。

减小导体电阻的方法：①采用电阻率ρ较小的材料作导体，如铜、铝、铝合金等；②减小导体的接触电阻（R j）；③增大导体的截面积(S),但随着截面积的增加，往往集肤系数(K f)也跟着增加，所以单条导体的截面积不宜做得过大，如矩形截面铝导体，单条导体的最大截面积不超过1250mm2。

（2）增大有效散热面积。

导体的载流量与有效散热表面积(F)成正比，所以导体宜采用周边最大的截面形式，如矩形截面、槽形截面等，并采用有利于增大散热面积的方式布置，如矩形导体竖放。

（3）提高换热系数。

提高换热系数的方法主要有：①加强冷却。