电气设备的发热和电动力计算

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1、第五章电气设备的发热及电动力计算§5.1电气设备的允许温度1、电气设备的运行特点发热绝缘老化介质损耗涡流和磁滞损耗电能损耗影响设备正常寿命和工作状态强电场绝缘材料交变磁场铁磁物质电流导体2、电气设备的发热类型长期发热－－由正常工作电流引起，可用来确定导体正常工作时的最大允许载流量。特点：电流小，持续时间长，热量的产生与散失将维持一动态平衡，达到一稳定温升，温度不再改变。短（路）时发热－－由短路电流引起，可用来确定短路切除以前可能出现的最大温度。特点：电流大且时间短暂，热量几乎全部用于导体温升。

2、3、发热的其它概念：热稳定性－－长期工作电流或短路电流通过导体、电器时，实际发热温度不超过各自发热的允许温度，即具有足够热稳定性。允许温度：可承受的最高温度值。允许温升：长期发热的允许温升－－较周围（计算）环境温度的温度升高值。短时发热的允许温升－－较短路前的温度升高值，通常与导体长期工作时的最高允许温度相比较。§5.2导体长期发热的计算两种计算思路：根据θy（导体长期发热允许温度）Iy（允许电流）；进而校验，使满足Ig.zd≤Iy根据Ig.zd（导体最大长期工作电流）θc（导体长期发热稳定温度

3、）；进而校验，使满足θc≤θy一、允许电流Iy的确定对于母线、电缆等均匀导体，其允许电流Iy可查标准截面允许电流表。注意：对应查得的电流的条件为：计算环境温度θ0＝25℃，最高发热允许温度θy＝70℃；故当实际环境温度θ与θ0不一致或敷设条件不同时，需要进行温度校正：二、导体长期发热温度θcθc＝θ＋（θy－θ）(Ig.zd/Iyθ)θ－－实际环境温度Ig.zd－－最大长期工作电流（一般考虑持续30min以上的最大工作电流）Iyθ－－校正后的允许电流§5.3导体短路时的发热计算导体必须能承受短路

4、电流的热效应而不致使绝缘材料软化烧坏，也不致使芯线材料的机械强度降低，这种能力即－－导体的短路热稳定性。短路热稳定性的校验思路：当导体通过短路电流时的最高发热温度θd≤θdy规定的导体短时发热允许温度，则认为导体在短路条件下是热稳定的；否则是热不稳定的。一、短路时发热的计算条件由其短时发热的主要特点而决定:a、视为绝热过程－－短路时间内产生的热量全部用来提高导体本身的温度，即不考虑散热；b、短路时导体的物理特性，如比热、电阻率等不能视为常数，而是温度的函数；c、短路电流瞬时值的实际变化规律复杂，

5、故选取短路电流全电流的有效值来进行发热计算。二、短路时最高发热温度θd的计算热平衡：产生的全部热量＝吸收的短路电流全电流的有效值；(5-3)、(5-4)分别为温度θ℃时导体的电阻、比热。设短路发生时间为0t，相应的导体温度变化为θq（起始温度）θd，两边积分、整理可得：式中　　　　　　　即短路电流的热效应。（5-7）Ad＝……Aq＝……参见P71式5－8但注意：Aq有误！由上述可看出Qd、Ad、Aq的解析算法很麻烦，所以一般采取简化方法－－等值时间法：１、Qd的等效计算（因id实际变化复杂）由I

6、∞（稳态电流）和tdz（短路发热等效时间，假想值）推出Qd，则有：（5－9）且tz,tfz－分别为周期性、非周期性短路电流分量等值时间。①tz的确定－－由周期分量等值时间曲线（图5－3）tz=f(β″,t)可查得。即以I″/I∞之比代表短路电流的变化规律。其中，I″－－短路次暂态电流有效值，即短路后第一周期的iz有效值（周期性分量0s有效值）。图5-3的tz=f(β″,t)曲线只作出了t≤5s时，若短路持续时间t>5s，则：tdz=tz(5)+(t－5)(s)（短路时间一般不会超过5s，即5s后

7、已达短路后稳态。）②tfzt≥1s时，短路电流非周期分量基本衰减完，不计其发热，即无需计算tfz。t<1s时，应计其发热影响：（等效）又因为其中，Ta为短路电流非周期分量ifz衰减时间常数（Ta≈0.05s）所以(5-13)因为ifz为一衰减分量，其发热时间常数为0.025s；在4倍时间常数后，即短路时间t≥0.1s后热量不再增加，所以tfz可作如下简化处理：t≥1s时，tfz=00.1≤t<1s时，t<0.1s时，tfz按(5-13)式计算又因为其中，Ta为短路电流非周期分量ifz衰减时间常数

8、（Ta≈0.05s）所以(5-13)因为ifz为一衰减分量，其发热时间常数为0.025s；在4倍时间常数后，即短路时间t≥0.1s后热量不再增加，所以tfz可作如下简化处理：t≥1s时，tfz=00.1≤t<1s时，t<0.1s时，tfz按(5-13)式计算又因为其中，Ta为短路电流非周期分量ifz衰减时间常数（Ta≈0.05s）所以(5-13)因为ifz为一衰减分量，其发热时间常数为0.025s；在4倍时间常数后，即短路时间t≥0.1s后热量不再增加，所以tfz可作如下简化处理：t≥1s时，t