导体长期发热允许温度
发电厂电气部分第四版课后习题答案
3-6电动力对导体和电气设备的运行有何影响？
答：电气设备在正常状态下，由于流过导体的工作电流相对较小，相应的电动力较小，因 而不易为人们所察觉。而在短路时，特别是短路冲击电流流过时，电动力可达到很大的数值， 当载流导体和电气设备的机械强度不够时，将会产生变形或损坏。为了防止这种现象发生，必 须研究短路冲击电流产生的电动力的大小和特征，以便选用适当强度的导体和电气设备，保证 足够的动稳定性。必要时也可采用限制短路电流的措施。
第四、辐射能。它是物质以电磁波形式发射的能量。如地球表面所接受的太阳能就是辐射 能的一种。
第五、核能。这是蕴藏在原子核内的粒子间相互作用面释放的能。释放巨大核能的核反应 有两种，邓核裂变应和核聚变反应。
第六、电能。它是与电子流动和积累有关的一种能量，通常是电池中的化学能而来的。或 是通过发电机将机械能转换得到的；反之，电能也可以通过电灯转换为光能，通过电动机转换 为机械能，从而显示出电做功的本领。
答：抽水蓄能电厂在电力系统中的作用：调峰；填谷；备用；调频；调相。
功能：降低电力系统燃料消耗；提高火电设备利用率；可作为发电成本低的峰荷电源；
对环境没有污染且可美化环境；抽水蓄能电厂可用于蓄能。
1-6核能发电厂的电能生产过程及其特点？
答：核电厂是一个复杂的系统，集中了当代许多高新技术。核电厂的系统由核岛和常规岛 组成。为了使核电能稳定，经济地运行，以及一旦发生事故时能保证反应堆的安全和防止 放射性物质外泄，核电厂还设置有各种辅助系统，控制系统和设施。以压力堆为例，有以 下主要系统：核岛的核蒸汽供应系统；核岛的辅助系统；常规岛的系统。
6）高压厂用变压器高压侧，每组装有电流互感器4个。
其主要设备如下：电抗器：限制短路电流；电流互感器：用来变换电流的特种变压器; 电压互感器：将高压转换成低压，供各种设备和仪表用，高压熔断器：进行短路保护；中性点 接地变压器：用来限制电容电流。
3.1导体载流量和运行温度计算-河海大学
导体的稳定温升W
初始时刻的温升 K
任意时刻t的温升
A A t t I 2R mc mc 0 (1 e ) ( s 0 )e A
W (1 e
影响长期发热最高允许温度的因素主 要是保证导体接触部分可靠地工作。
导体的短时最高允许温度，对硬铝及铝锰合金
可取+200℃，硬铜可取+300℃
影响短时发热最高允许温度的因素主要是机械强度和带 绝缘导体的绝缘耐热度（如电缆），机械强度的下降还
与发热持续时间有关，发热时间越短，引起机械强度下 降的温度就越高，故短时发热最高允许温度远高于长期 发热最高允许温度。
ห้องสมุดไป่ตู้
时，由电阻损耗产生的热量：
Q R I Rac
2 W
其中Rac为导体的交流电阻
Rac K s
[1 t ( w 20)]
S
Rac K s
[1 t ( w 20)]
S
导体的集肤系数Ks与电流的频率、导体的形状和尺 寸有关。 导体温度为20℃时的直流电阻率ρ， Ω ·mm2/m 电阻温度系数 t ， ℃-1 导体的运行温度 w ， ℃ 导体截面积S，mm2
的热量及吸收太阳热量之和应等于导体辐射散 热和空气对流散热之和（由于空气导热量很小， 因此裸导体对空气的导热可以忽略不计）：
Q R Qt Q l Q f
导体电阻损 耗的热量
导体辐射 散热量
导体吸收太阳 辐射的热量
导体对流 散热量
单位：W/m
1.导体电阻损耗的热量
单位长度的导体，通过有效值为Iw 的交流电流
发电厂电气部分复习题
030740557 刘东承
第02章导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理
第02章导体的发热、电动⼒及开关电器的灭弧原理第⼆章导体的发热、电动⼒及开关电器的灭弧原理2－1 导体的发热和散热⼀、概述1．导体和电器的三种运⾏状态（1）正常运⾏状态，即电压和电流都不超过额定值的允许偏移范围。
正常运⾏状态是⼀种长期⼯作状态。
（2）故障运⾏状态，即系统发⽣故障⾄故障切除的短时间内的⼯作状态。
短路故障将引起电流突然增加，短路电流要⽐额定电流⼤⼏倍甚⾄⼏⼗倍。
（3）不正常运⾏状态，即介于上述两种运⾏状态之间的⼀种运⾏状态。
它不能够长期运⾏，但也不需⽴即切除，即可以继续运⾏⼀定的时间。
——设备选择中常⽤“正常”和“短路”两种运⾏状态。
2．发热的形成电流通过导体和电器时，由于有功功率损耗引起发热。
这些损耗包括：1）电阻损耗2）介质损耗3）磁滞和涡流损耗3．发热将对导体和电器产⽣不良的影响。
1）机械强度下降2）接触电阻增加3）绝缘性能下降4．最⾼发热允许温度为了保证导体可靠地⼯作，规定了导体长期⼯作发热和短路时发热的温度限值，称为最⾼允许温度。
1）裸导体长期⼯作发热的最⾼允许温度⼀般为70℃；裸导体通过短路电流时的短时最⾼允许温度，对硬铝及铝锰合⾦为200℃，对硬铜为300℃。
2）电⼒电缆的最⾼允许温度与其导体材料、绝缘材料及电压等级等因素有关。
3）有关规程还规定了交流⾼压电器各部分长期⼯作发热的最⾼允许温度。
——导体发热过程不可避免，则影响不可避免，所以应规定最⾼温度，以减少影响程度，保证设备的正常预期寿命（正常使⽤年限）。
——进⾏发热计算的⽬的，是为了校验导体或电器各部分发热温度是否超过允许值。
⼆、导体的发热1．导体电阻损耗的热量⽆论通过正常⼯作电流或短路电流，导体都要发热，即由其电阻损耗引起的发热。
单位长度(1m )的导体通过电流（A ）时，由电阻损耗产⽣的热量为：Q R =I W 2R W m (2?1) R =K s R dc =K s ρ 1+αt θw ?20 Ωm 2．太阳照射的热量太阳照射的热量会造成导体温度升⾼，故凡装于屋外的⽆遮阳措施的导体应考虑⽇照的影响。
绝缘的耐热温度绝缘材料的耐热温度
K zh ——导体综合散热系数 W/(m2 C) ，非常数； S ——导体的有效散热面积；
——导体对周围环境的温升， 0 ；
上式可变为：
I2R
mC
d
dt
Kzh S
解该常系数非齐次一阶微分方程，可得：
若两根导线流过的电流方向相反，则相邻近的 一侧电流密度比较大；
若两根导线流过的电流方向相同，则相邻的一 侧电流密度较小，相反的一侧电流密度较大。
磁滞损耗
基本磁滞回线
铁磁质物质内 的磁感强度
Br—— 剩余磁感应强度；
HC—— 矫顽力
这种B的变化滞
后于H变化的现象
称为磁滞现象。
外磁场强度
涡流损耗
减小涡流的方法
短路状态下载流部分发热的允许温度
三、短路电流热计算
一个假设：发热过程是处在绝热状态。 热平衡方程：
I
2 d
Rdt
Cmd
I
2 d
0
(1
)l S
dt
C Sld
I
2 d
0
CS2
dt
d 1
1
d（1 ） 1
设时间积分区间为 t 0 至 t td ，
结构
H
180
硅有机漆，云母、玻璃纤维、石棉等用硅有机树脂粘合材料以 及一切经过实验能用在此温度范围内的各种材料
以合适的树脂（如热稳定性特别优良的硅有机树脂）粘合或浸 C >180 渍涂覆后的云母、玻璃纤维等，以及未经浸渍处理的云母、陶
瓷、石英等材料或其混合物所组成的绝缘材料
18第七章 导体的发热和电动力(1)讲解
①计算短路电流热效应Qk
②计算短路前导体温度θw对应的Aw
③由上式计算短路最高温度对应的Ah
④由Ah反计算θh。
为了简化Ah和Aw的计算，已按各种材料的平均 参数，做出θ＝f(A)的曲线。如下图所示：
θ [℃]
A (×1016)[J/Ωm4]
使用该θ ＝f(A)曲线计算θ h 的步骤如下： ①求出导体正常工作时的温度θw 。
左边积分从 0 到 tk（短路持续时间，等于继电保 护动作时间与断路器全开断时间之和）
右边从起始温度θw 到最高温度θh
则有:
K f
S2
tk 0
ik2tdt
c0 m 0
h (1 )d w 1
对上式右边进行积分运算，得：
1
S2
tk 0
i
2 kt
dt
c0 w 0
R － 导体的电阻 c － 导体的比热容 F － 导体的换热面积 θ0 － 周围空气的温度
导体通过正常工作电流时，其温度变化范围不大，
因此认为Rac、c、α为常数（实际上，Rac、c、α为 温度θ的函数），该方程为一阶常系数线性非齐次方 程。设温升τ＝θ－θ0，则dτ＝ dθ，有
d w F I2 Rac 0
Fd 导热面积 物体厚度 1 2高温区和低温区的温度
二、导体载流量的计算
1、导体的温升过程
是指导体的温度由最初温度（环境温度）开始 上升，经过一段时间后达到稳定温度（正常工作时 的温度）的过程。
导体的升温过程符合热平衡关系：
QR Qc QI Q f
式中： QR － 导体产生的热量 Qc － 导体本身温度升高所需的热量 QI － 通过对流方式散失的热量 Qf － 通过辐射方式散失的热量
交联聚乙烯绝缘电缆正常运行时导体最高允许温度
交联聚乙烯绝缘电缆正常运行时导体最高允许温度1.引言1.1 概述概述:交联聚乙烯绝缘电缆作为一种广泛应用于电力系统中的电缆，其导体最高允许温度是一个非常重要的参数。
导体在使用过程中会受到电流通过产生的热量的影响，因此它的温度需要被严格控制在一个正常运行范围内。
本文将探讨交联聚乙烯绝缘电缆的特点以及导体最高允许温度的重要性。
交联聚乙烯绝缘电缆由导体和绝缘材料组成，其中绝缘材料采用了聚乙烯材料经过交联处理。
这种材料具有良好的绝缘性能和机械强度，能够有效保护导体免受外部环境的影响。
同时，交联聚乙烯材料还具有优异的耐热性能，可以在高温环境下正常运行。
在电力系统中，导体最高允许温度的控制非常重要。
如果导体的温度超过其允许的范围，可能会引发电缆的过载故障，甚至导致火灾等严重后果。
因此，准确确定导体最高允许温度对于电缆正常运行和安全性至关重要。
导体最高允许温度的确定需要综合考虑许多因素，包括导体材料的热稳定性、电流负载、周围环境温度等。
通过对这些因素的合理分析和计算，可以确保导体在正常运行时不会超温，同时保证电力系统的稳定性和安全性。
在本文的后续部分，将进一步探讨交联聚乙烯绝缘电缆的特点，以及导体最高允许温度的确定方法和其对电缆正常运行的影响。
结合相关理论和实际案例，将为读者提供一些有关导体最高允许温度的重要信息和实用建议。
综上所述，本文将着重研究交联聚乙烯绝缘电缆导体最高允许温度的问题，并从理论分析到实际应用进行全面探讨，旨在提供有关该方面的深入了解，以促进电缆正常运行及其安全性的提高。
1.2文章结构文章结构是指文章的整体组织和框架，有助于读者快速了解文章的内容和逻辑顺序。
本文的主题是交联聚乙烯绝缘电缆正常运行时导体最高允许温度，下面是本文的结构安排。
1. 引言1.1 概述- 介绍交联聚乙烯绝缘电缆及其在电力传输中的重要性。
1.2 文章结构- 介绍本文的整体结构和各部分的内容安排。
1.3 目的- 阐明本文的研究目的和意义。
10月全国自考发电厂电气主系统试题及答案解析
1全国2019年10月高等教育自学考试发电厂电气主系统试题课程代码：02301一、单项选择题（本大题共14小题，每小题1分，共14分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1.采用多断口断路器，常在触头之间并联1000～200pF 的小电容，其作用是( ) A.提高开断能力 B.均衡电压 C.阻隔直流D.匹配参数2.一台半断路器接线是属于( ) A.多角形接线B.桥形接线C.具有两组母线的接线D.无母线接线3.短时停电可能影响人身或设备安全，使生产停顿或发电量下降的负荷称为( ) A.Ⅰ类负荷 B.Ⅱ类负荷 C.Ⅲ类负荷D.不停电负荷4.下述哪种设备应尽量作为穿墙套管使用，以减少配电装置的体积与造价? A.电压互感器 B.电流互感器 C.避雷器D.断路器5.在计算电动力时，当两矩形导体之间净距a 与矩形导体截面周长l 之间满足下述何种关系时，形状系数K f 可取为1? A.a<lB. a=lC.a>lD. a ≠l6.当环境温度变为+25℃时，铝导体长期发热的允许温度为( ) A.60℃B.70℃C.85℃D.105℃7.发电厂或变电所的控制、信号、测量、继电保护、自动装置以及断路器合、跳闸的工作电 源叫做( ) A.操作电源 B.厂用电源 C.备用电源D.控制电源8.在中性点非直接接地系统中，当发生单相接地后，一般允许继续运行的时间为( ) A.0.5hB.1hC.2hD.5h9.有两台升压变压器T 1和T 2，已知1KT u ％大于2KT u ％，其他参数相同。
当它们并联运行时,T 2会过负荷。
为保证T 2不过负荷，应采用调整负荷分配的措施是( )A.调低T1分接头或调高T2分接头B.调低T1分接头或调低T2分接头C.调高T1分接头或调高T2分接头D.调高T1分接头或调低T2分接头10.在被试品绝缘表面靠高压端安装屏蔽电极，是用于消除何种因素对试验的影响?( )A.被试品表面电场B.被试品表面磁场C.被试品表面泄漏电流D.被试品表面感应电压11.在交流耐压试验中，若发生短路，过流保护应在多少时间内动作切除电源?( )A.0.02sB.0.05sC.0.1sD.0.5s12.在磁吹避雷器的每组间隙上并联电阻，以起( )A.消能作用B.分流作用C.限流作用D.均压作用13.如果雷电波u沿着线路入侵变电所，当该线路在变电所侧的隔离开关断开时，则该线路可能出现的最高电压为( )A.0B.0～uC.uD.2u14.在相同的电压等级中，绝缘水平最低的电气设备是( )A.变压器B.避雷器C.旋转电机D.输电线路二、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）请在每小题的空格中填上正确答案。
电力电缆相关运行规程
第六篇电力电缆1 电缆线路的基本要求1.1 电缆线路的正常工作电压，不应超过电缆额定电压的15%。
电缆线路原则上不允许过负荷，即使在处理因事故出现的过负荷时也应迅速恢复其正常工作。
1.2 电气系统发生短路时，电缆导体的最高允许温度不宜超过下列规定：1.2.1 电缆线路有中间接头时，导体温度不超过下列规定：1.2.1.1 锡焊接头：120℃；1.2.1.2 压接接头：150℃（但在表1所规定的温度中低于150℃的电缆仍按表1的规定）；1.2.1.3 电焊或气焊接头，与无接头时相同。
1.2.2 电缆线路无中间接头时，导体温度按表1规定。
表1 无中间接头电缆线路短路时导体的最高允许温度（°C）1.3 电缆导体的长期允许工作温度不应超过表2所列的数据。
表2 电缆导体长期允许工作温度（℃）1.4 电缆正常运行的长期允许载流流量，应根据电缆导体的工作温度，电缆各部分的损耗和热阻、敷设方式、并列条数、环境温度以及散热条件加以计算确定。
表3、表4列出了部分常用铝芯电缆的长期允许载流量，表5为环境温度不等于25℃的载流量校正系数。
表3 直接埋地下的铝芯电缆长期允许载流量注：1.铜芯电缆载流量为表中数值乘以1.3系数。
2.本表为单根电缆容量。
3.单芯塑料电缆为三角排列，中心距等于电缆外径。
4.电缆直接埋在地下的（25℃），土壤热阻系数为80℃·厘米/瓦。
表4 空气中铝芯电缆长期允许载流量注：1. 铜芯电缆载流量为表中数值乘以1.3系数。
2. 本表为单根电缆容量。
3. 单芯塑料电缆为三角排列，中心距等于电缆外径。
4. 电缆在空气中为25℃。
表5 空气温度不等于25˚C时载流量的校正系数2 电缆在投入前必须满足以下要求2.1 电缆应按DL/T 596-1996《电力设备预防性试验规程》进行试验，并且试验合格。
2.2 电缆两端终端头各相的相位应与电力系统的相位相符合。
2.3 电缆各芯导体必须完整连续，无断线情况，并测量直流电阻。
电机绕组温度与温升的国家规定允许标准[详]
![电机绕组温度与温升的国家规定允许标准[详]](https://img.taocdn.com/s3/m/ae69f1b280eb6294dd886cd8.png)
电机绕组温度与温升的国家规定允许标准大家都知道衡量电机发热程度是用“温升”而不是用“温度”来衡量的，当“温升”突然增大或超过最高工作温度时，说明电机已发生故障。
下面就一些基本概念给出基本说明。
1 绝缘材料的绝缘等级绝缘材料按耐热能力分为Y、A、E、B、F、H、C7个等级，其极限工作温度分别为90、105、120、130、155、180℃、及180℃以上。
所谓绝缘材料的极限工作温度，系指电机在设计预期寿命，运行时绕组绝缘中最热点的温度。
根据经验，A级材料在105℃、B级材料在130℃的情况下寿命可达10年，但在实际情况下环境温度和温升均不会长期达设计值，因此一般寿命在15～20年。
如果运行温度长期超过材料的极限工作温度，则绝缘的老化加剧，寿命大大缩短。
所以电机在运行中，温度是影响绕组使用寿命的主要因素之一。
2 温升温升是电机与环境的温度差，是由电机发热引起的。
运行中的电机铁芯处在交变磁场中会产生铁损，绕组通电后会产生铜损，还有其它杂散损耗等。
这些都会使电机温度升高。
另一方面电机也会散热。
当发热与散热相等时即达到平衡状态，温度不再上升而稳定在一个水平上。
当发热增加或散热减少时就会破坏平衡，使温度继续上升，扩大温差，则增加散热，在另一个较高的温度下达到新的平衡。
但这时的温差即温升已比以前增大了，所以说温升是电机设计及运行中的一项重要指标，标志着电机的发热程度，在运行中，如电机温升突然增大，说明电机有故障，或风道阻塞或负荷太重。
3 温升与气温等因素的关系对于正常运行的电机，理论上在额定负荷下其温升应与环境温度的高低无关，但实际上还是受环境温度等因素影响的。
(1) 当气温下降时，正常电机的温升会稍许减少。
这是因为绕组电阻R下降，铜耗减少。
温度每降1℃，R约降0.4%。
(2) 对自冷电机，环境温度每增10℃，则温升增加1.5～3℃。
这是因为绕组铜损随气温上升而增加。
所以气温变化对大型电机和封闭电机影响较大。
电线的短路温度
电线短路时，其温度会迅速升高，但具体升至多少度会怎么样取决于不同的电线类型。
具体如下：
1. 对于聚氯乙烯绝缘电线，正常情况下允许长期较高工作温度为70℃。
在短路时，线缆的内部导体将迅速发热，温度急剧升高，但不超过90℃，这样不会破坏它的绝缘，电线的短路保护也会起到作用。
但如果长时间运行，会因局部过热而导致电线老化。
2. 对于聚乙烯绝缘电缆，这种电线在短路时，热量不会引发绝缘物质烧毁或起火燃烧。
但是当聚乙烯超过100℃时就会变形而不会发生燃烧。
电线短路造成电线温度升至800℃，这种情况一般不会发生，除非是电线质量不过关或电线表面有破损之处。
3. 铜芯橡皮绝缘电线在短路时，其温度上升到90℃时不会破坏表层的橡皮绝缘能力，也不会导致橡皮起火燃烧。
橡皮电缆在短路时，如果局部温度过高的话，也会导致老化变形，时间过长可能会发生电线断裂。
总的来说，电线短路时的温度升至800℃这种情况基本不会出现。
不过，无论哪种电线，短路都是一种非常危险的现象，需要及时断电并检查电线是否存在破损等问题。
对于家庭用电来说，安全是最重要的，因此建议定期检查家庭电路，确保其正常运行。
同时，选择质量好的电线也是保证家庭用电安全的重要措施之一。
发电厂电气部分(第2章)
0
0
短路电流周 期分量热效
应
短路电流非周 期分量热效应
23
1、短路电流周期分量热效应的计算
对于任意曲线 y f (x) 的定积分，可采用辛卜生算法
y y y y b f (x)dx b a[( ) 2(
a
3n
0
n
2
4
周期分量的热效应求解：
y ) 4( y y
Ff
导体材料辐射 系数
导体导热散发的热量：（忽略不计）
单位辐射散热 表面积
7
5、根据能量守恒原理
QR Qt Ql Qf
8
第三节 导体长期发热及其载流量的计算
通过分析导体长期通过工作电流时的发热过程计算 导体的载流量（长期允许通过的电流）。
一、导体的温升过程：
对于均匀导体，其持续发热的热平衡方程式是： （不考虑日照的影响）
m
[
2
ln(1
) h
]
h
0
A C0 w
m
[
2
ln(1
) w
]
w
0
1
S
2
Q
k
Ah
Aw
21
确定导体短路时导体的最高温度
h
1
S2
Q k
Ah
Aw
式（2－26）
思想：
由已知的导体初始温度 ，w 从
相应的导体材料的曲线上查出 Aw
求解导体短路时发热的微分方程：
1
S2
tk 0
ik2tdt
c0 m 0
发电厂电气部分第三章习题解答
第三章 导体的发热与电动力3-1 研究导体与电气设备的发热有何意义？长期发热与短时发热各有何特点？答:电流将产生损耗,这些损耗都将转变成热量使电器设备的温度升高。
发热对电气设备的影响:使绝缘材料性能降低;使金属材料的机械强度下降;使导体接触电阻增加。
导体短路时,虽然持续时间不长,但短路电流很大,发热量仍然很多。
这些热量在适时间内不容易散出,于就是导体的温度迅速升高。
同时,导体还受到电动力超过允许值,将使导体变形或损坏。
由此可见,发热与电动力就是电气设备运行中必须注意的问题。
长期发热就是由正常工作电流产生的;短时发热就是由故障时的短路电流产生的。
3-2 为什么要规定导体与电气设备的发热允许温度？短时发热允许温度与长期发热允许温度就是否相同,为什么？答:导体连接部分与导体本身都存在电阻(产生功率损耗);周围金属部分产生磁场,形成涡流与磁滞损耗;绝缘材料在电场作用下产生损耗,如:δtg 值的测量载流导体的发热:长期发热:指正常工作电流引起的发热短时发热:指短路电流引起的发热一 发热对绝缘的影响绝缘材料在温度与电场的作用下逐渐变化,变化的速度于使用的温度有关;二发热对导体接触部分的影响温度过高→表面氧化→电阻增大↑→↑→R I 2恶性循环三发热对机械强度的影响温度达到某一值→退火→机械强度↓→设备变形如:3-3 导体长期发热允许电流就是根据什么确定的？提高允许电流应采取哪些措施？ 答:就是根据导体的稳定温升确定的。
为了载流量,宜采用电阻率小的材料,如铝与铝合金等;导体的形状,在同样截面积的条件下,圆形导体的表面积较小,而矩形与槽形的表面积则较大。
导体的布置应采用散热效果最最佳的方式。
3-4 为什么要计算导体短时发热最高温度？如何计算？答:载流导体短路时发热计算的目的在于确定短路时导体的最高温度不应超过所规定导体短路时发热允许温度。
当满足这个条件时,则认为导体在短路时,就是具有热稳定性的。
计算方法如下:1)有已知的导体初始温度θw;从相应的导体材料的曲线上查出A w;2)将A w与Q k值代入式:1/S2Q k=Ah-Aw求出A h;3)由A h再从曲线上查得θh值。
第十三章 导体发热电动力计算电气设备选择
C0 m 1 2 I dt [ 2 ln(1 h ) h ] 2 kt S 0 0 c0 m [ 2 ln(1 w ) w ]
tk
0
定义： （短路电流热效应） Q k
I kt dt
2 0
均匀导体长期发热
--指短路开始到短路切除为止
目的：确定导体的最高温度（不应超过规定的导体短时发 热温度。当满足这个条件，认为导体在短路时具有热稳定 性）
燃弧 时间
t K t pr t br
短路 时间 保护动 作时间
tbr tin t a
断路器的全 开断时间 断路器固有 分闸时间
绝热过程。由于发热时间短，可认为电阻损 耗产生的热量来不及散失，全部用于使导体 温度升高。 QR = Qc
1 Qk Ah S2
A J /( m 4 )
假设： 已知短路电流热效 应Qk 则： 1）由导体初始温 度θw查出Aw； 2）求出Ah 3)查出θh
Qk I dt Q p Qnp
2 kt 0
tk
t p t p (5) (tk 5)
周期分量 的热效应 非周期分量 的热效应
绝缘性能下降 机械强度下降； 接触电阻增加；
正常工况下工作电流 导体发热量= 散发到周围介质的热量
短路工况下短路电流
导体发热量>
散发到周围介质的热量
长期持续发热
短时大电流发热
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） --主要取决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） --主要取决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
导体在正常运行和短路时的最高允许温度
6．有中间接头的电缆（不包括聚氯乙烯绝缘电缆）
70
85
70
70
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导体种类和材料
最高允许温度（℃）
正常运行时
短路时
1．母线；铜
铜（接触面有锡覆盖层）
铝
钢（不与电器直接连接时）
钢（与电器直接连接时）
2．油浸纸绝缘电缆铜芯；1～3KV
6KV
10KV
油浸纸绝缘电缆铝芯；1～3KV
6KV
10KV
3．橡皮绝缘导线和电缆
4．聚氯乙烯绝缘导线和电缆
5．交联聚氯乙烯绝缘电缆；
铜芯
温度校正系数
当敷设处的环境温度不是25 时，导线载流量应乘以温度校正系数K。K由下式确定
式中t0---敷设处实际环境温度（
---导线,电缆长期允许工作温度（
导体在正常运行和短路时的最高允许温度
当电流通过导线或电缆时，导线或电缆会发热，温度升高。若温度超过一定限制，将会造成绝缘损坏。因此导线和电缆的发热温度不能超过下表的规定的数值。
第二章载流导体的发热和电动力
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。
发电厂电气部分模拟考试试题和答案全)
发电厂电气部分模拟考试试题与答案（全）一、填空题（每题2分，共40分）1. 火力发电厂的能量转换过程是化学能――热能――机械能――电能2. 电流互感器正常运行时二次侧不允许开路。
3. 导体热量的耗散有对流辐射导热、三种形式。
4. 按输出能源分,火电厂分为热电厂和凝汽式电厂。
5. 在进行矩形硬导体的动稳定校验时，当每相为单条矩形时，工程计算目的是已知材料允许应力确定绝缘子最大允许跨距；当每相为多条矩形时，工程计算目的是已知材料应力和绝缘子跨距确定最大允许衬垫跨距。
6. 根据运行状态，自启动可分为失压自启动空载自启动 .带负荷自启动三类。
7. 发电厂的厂用电备用方式，采用暗备用方式与明备用方式相比，厂用工作变压器的容量增大。
（填增大或减小）8．加装旁路母线的唯一目的是不停电检修出线断路器。
9．厂用供电电源包括工作电源启动和备用电源事故保安电源。
二、单项选择题（每题2分，共20分）1. 电源支路将电能送至母线，引出线从母线得到电能。
因此,母线起到汇集和分配电能的作用。
2. 目前世界上使用最多的是核电厂是__轻水堆___核电厂，即__压水堆__核电厂和__沸水堆__核电厂。
3. 通常把__生产___、_输送__、_分配__、__转化____和_使用电能__的设备，称为一次设备。
4. 隔离开关的作用是隔离电压、倒闸操作和分合小电流。
5. “F－C回路”是高压熔断器与高压接触器（真空或SF6接触器）的配合，被广泛用于200～600MW大型火电机组的厂用6kV高压系统。
6. 根据布置的型式，屋内配电装置通常可以分为单层式、、二层式和三层式三种型式。
7. 当额定电压为110kV及以上时，电压互感器一次绕组与隔离开关之间不安装高压熔断器。
这时，如果电压互感器高压侧发生短路故障，则由母线的继电保护装置动作切断高压系统的电源。
8. 有汇流母线的接线形式可概括地分为__单母线__和_双母线__两大类；无汇流母线的接线形式主要有__单元接线__、_桥型接线_和_角型接线_。
电气设备及主系统单选考试模拟题(附答案)
电气设备及主系统单选考试模拟题（附答案）一、单选题（共IOO题，每题I分，共100分）1、联络变压器的台数（A、一般设为B、一般设为C、一般设为3台D、一般设为正确答案：B2、220KV中性点接地系统的屋内配电装置中，带电部分至按地部分之间的最小安全净距为（）mm.A、 2550B、2000C、1900D、1800正确答案：D3、当线路电抗器后短路时，母残压应不低于电网电压额定值的（A、60%~80%B、60%—70%C、70%D、60%正确答案：B4、220kV中性点接地系统的屋内配电装置中，栅状遮栏至带电部分之间的最小安全净距为（）mm.A、 2550B、1800C、2000D、1900正确答案：A5、对系统进行实时控制的计算机、调动通讯设备和远动通信设备属于A、II类负荷B、I类负荷ClU类负荷D、OI类负荷正确答案：D6、O设有电源自动投入装置，当一个电源断电后，另一个电源就立即自动投入。
A、I类负荷B、事故保安负荷C、∏类负荷D、III类负荷正确答案：A7、接地体热稳定校验时，接地体的截面不宜小于连接至该接地装置的接地线截面的A、55%B、75%C、80%D、50%正确答案：B8、一台发电机的额定容量100MW,本机组的厂用负荷为10MW,留有10% 的裕度，与之对应的单元接线的主变压器容量至少为（A、80MVAB、90MVAC、I OOMVAD、IlOMVA正确答案：C9、发电机-双绕组变压器单元接线，发电机和变压器必须同时工作，所以在发电机与变压器之间（）断路器。
A、应装设B、不应装设C、可以装设也可以不装设D、以上都不对正确答案：C10、线路电抗器的电抗百分值取为（）.A、1%B、 6%~12%C、3%D、 8%~12%正确答案：Cn、属于过程性能源的是().A、煤炭B、核能C、石油D、太阳能正确答案：D12、交流电弧自然过零重燃的条件是O.A、Ud(t)B、Uh>U-ihRC、Uh+ihR<UD、Ud(t)正确答案：D13、硬导体应满足的动稳定条件为(A、les≥IshB、a al≤ CL maxC、0 al≥ CL maxD、Ies≤Ish正确答案：C14、隔离开关可以拉合O回路.A、励磁电流不超过15B、电容电流不超过C、的空载变压器D、空载变压器E、励磁电流不超过F、的空载线路G、电网无接地时的避雷器正确答案：G15、中性点经消孤线圈或高电阻接地系统中，高压电气设备单独用的接地装置，接地电阻尽应不大于(A、15 欧B、30 欧C、10 欧D、5欧正确答案：C16、屋内配电装置中，屋内的单台断路器、电压互感器，电流互感器，装在单独的防爆小室内的条件是总油量超过（A、450kgB、500kgC、600kgD、400kg正确答案：C17、选择断路器时，断路器的额定断开电流应大于等于（）。
电机绕组温度与温升的国家规定允许标准
电机绕组温度与温升的国家规定允许标准大家都知道衡量电机发热程度是用“温升”而不是用“温度”来衡量的，当“温升”突然增大或超过最高工作温度时，说明电机已发生故障。
下面就一些基本概念给出基本说明。
1 绝缘材料的绝缘等级绝缘材料按耐热能力分为Y、A、E、B、F、H、C7个等级，其极限工作温度分别为90、105、120、130、155、180℃、及180℃以上。
所谓绝缘材料的极限工作温度，系指电机在设计预期寿命内，运行时绕组绝缘中最热点的温度。
根据经验，A级材料在105℃、B级材料在130℃的情况下寿命可达10年，但在实际情况下环境温度和温升均不会长期达设计值，因此一般寿命在15～20年。
如果运行温度长期超过材料的极限工作温度，则绝缘的老化加剧，寿命大大缩短。
所以电机在运行中，温度是影响绕组使用寿命的主要因素之一。
2 温升温升是电机与环境的温度差，是由电机发热引起的。
运行中的电机铁芯处在交变磁场中会产生铁损，绕组通电后会产生铜损，还有其它杂散损耗等。
这些都会使电机温度升高。
另一方面电机也会散热。
当发热与散热相等时即达到平衡状态，温度不再上升而稳定在一个水平上。
当发热增加或散热减少时就会破坏平衡，使温度继续上升，扩大温差，则增加散热，在另一个较高的温度下达到新的平衡。
但这时的温差即温升已比以前增大了，所以说温升是电机设计及运行中的一项重要指标，标志着电机的发热程度，在运行中，如电机温升突然增大，说明电机有故障，或风道阻塞或负荷太重。
3 温升与气温等因素的关系对于正常运行的电机，理论上在额定负荷下其温升应与环境温度的高低无关，但实际上还是受环境温度等因素影响的。
(1) 当气温下降时，正常电机的温升会稍许减少。
这是因为绕组电阻R下降，铜耗减少。
温度每降1℃，R约降0.4%。
(2) 对自冷电机，环境温度每增10℃，则温升增加1.5～3℃。
这是因为绕组铜损随气温上升而增加。
所以气温变化对大型电机和封闭电机影响较大。
第三章 常用计算的基本理论和方法
F 2 10 i1i2 1 L( N / m) a
• 受邻近效应的影响，实际电流il 和i2并非在轴线而是向导体 截面外侧排挤，电流在导体截面上分布不均匀。所以在公式 中应引入一个形状系数K。
第一节 正常运行时导体载流量计 算
导体的集肤效应系数与电流的频率、导体的形状和尺寸有关。矩形截面导体的 集肤效应系数如图3—1所示。圆柱及圆管导体的集肤效应系数如图3—2所示。
图3—1矩形导体的集肤效应系数 图3—2圆柱及圆管导体的集肤效应系数
第一节 正常运行时导体载流量计算
2．导体吸收太阳辐射的热量Qt 吸收太阳辐射(日照)的能量会造成导体温度升高，凡安装在屋外的导体应 考虑日照的影响。
第一节 正常运行时导体载流量计 算
常用电工材料的电阻率ρ及电阻温度系数αt见表3-1。
表3-1 电阻率p及电阻温度系数αt
材料名称 纯铝 铝锰合金 铝镁合金 铜 钢
p(Ω ． · 2／m) mm O．029 OO 0.037 90 O．045 80 O．017 90 O．139 OO
αt(℃-1) O．004 03 O．004 20 O．004 20 O．003 85 O．004 55
(2)短路前后导体温度变化范围很大，电阻和比热容也随温度而变，故也
不能作为常数对待。 根据短路时导体发热的特点，当时间由0到td(td为短路切除时间)，导体温度由 开始温度θL上升到最高温度θh，其相应的平衡关系经过变换成为
1 i 2 dt mC0 (1 )d 0 1 S 2 kt
第一节 正常运行时导体载流量计算
1．导体电阻损耗的热量QR
←导体的交流电阻
式中：Rdc为导体的直流电阻(Ω／m)；
Kr为导体的集肤效应系数； ρ为导体温度为20 ℃时的直流电阻率(Ω ．mm2／m)； αt为20 ℃时的电阻温度系数(℃-1)； θw为导体的运行温度(℃)； S为导体截面积(mm2)。
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破坏膜的方法主要是：
（1）利用机械力作用将膜压碎； （2）使用高温迫使膜分解或融化；
影响接触电阻的因素
接触形式：
按接触外形的几何形状不同，可分为三类：点
电气发热与 计算
主讲人：陈磊
主要内容
发热对载流导体的影响；
导体的长时发热与散热； 导体短时发热与散热；
第一节 发热对载流导体的影响
一．载流导体运行中的工作状态 二．载流导体工作中的损耗
1. 2.
电阻损耗
磁滞、涡流损耗
3.
介质损耗
三．发热对导体和电气的不良影响
1. 机械强度下降
2. 绝缘性能降低 3. 导体接触部分性能变坏
F
155
H
180
C
以合适的树脂（如热稳定性特别优良的硅有机树脂）粘合或浸 >180 渍涂覆后的云母、玻璃纤维等，以及未经浸渍处理的云母、陶 瓷、石英等材料或其混合物所组成的绝缘材料
绝缘材料寿命期
最高允许温度
最高允许温度： 是用一定方法测定的电器元件的最热温度，在此温度下， 整个电器能保持连续工作； 允许温度小于耐热温度； 分为正常最高允许温度和短路最高允许温度，后者较高；
磁滞损耗
基本磁滞回线
铁磁质物质内 的磁感强度
Br—— 剩余磁感应强度； HC—— 矫顽力
这种B的变化滞 后于H变化的现象 称为磁滞现象。
外磁场强度
涡流损耗
减小涡流的方法
铁 损
交变磁通在铁心中产生的磁滞损耗和涡 流损耗的和称为铁磁损耗，简称为铁损。
介质损耗
电 介 质—— 电气绝缘材料；
介质损耗—— 交流电场中的电介质特性；
F
——与材料形变情况有关的量；
HB ——材料的布氏硬度，N/m3；
——加于二导体的机械压力，N； ——接触点的数目。
n
膜电阻
在电接触的接触面上，由于污染覆盖着一层导 电性很差的物质，由此而形成的接触电阻称为膜电 阻。
膜电阻的影响：
1. 2. 3.
使接触电阻值增大； 接触严重不稳定； 破坏电接触的正常导电。
1、 切面（接触面）表面的凹凸不平，金 属实际接触面积减小，使电流线在接触面 附近发生严重收缩现象； 2、 接触面在空气中可能迅速形成一层薄 膜附着于表面，使电阻增大。
接触电阻的组成
接触电阻RJ由两部分组成： （1）收 缩 电 阻——RS；
（2）表面膜电阻 ——Rb；
RJ= RS+Rb
接触的类型
绝缘的耐热温度
绝缘材料的耐热温度：
该类材料所能承受而不致引起其机械特性、
电气特性和热性能降低的最高工作温度，也称 极限温度。 按我国标准将绝缘材料按耐热温度分为七 级，在该温度下能工作20000h而不致损坏。
各级绝缘材料的耐热温度
等级 Y A E B 耐热 温度 来自0 105 120 130 相应的材料
特点：
取决于金属的化学和电化学性质。其对电接触 的破坏性取决于膜的厚度和膜的性质（薄的膜在大 压力下易碎，有些膜又可在高温下分解）。
有机膜：
从绝缘材料中析出的有机蒸气，在金属触头表面形成一 层粉状的不导电的有机聚合物薄膜，称之为有机膜。
特点：
其绝缘性能好，绝缘电阻大，击穿电压比无机膜大很多。
Kfj——附加损耗系数，考虑交变电流集肤效 应和邻近效应的影响；
集肤效应
邻近效应
集肤效应
当交变电流流过导线时，导线周围变 化的磁场也要在导线中产生感应电流，从
而使沿导线截面的电流分布不均匀。尤其
当频率较高时，此电流几乎是在导线表面 附近的一薄层中流动，这就是所谓的集肤 效应现象。
邻近效应
相邻导线流过高频电流时,由于电磁作用使电 流偏向导线一侧分布的特性,称为邻近效应。 若两根导线流过的电流方向相反，则相邻近的 一侧电流密度比较大； 若两根导线流过的电流方向相同，则相邻的一 侧电流密度较小，相反的一侧电流密度较大。
电气设备的允许温度要考虑到它的最薄弱环节；
短路最高允许温度通常用来校验设备的热稳定性。
导体接触部分性能变坏
发热使导体接触面氧化，生成氧化层薄膜，接触 电阻增大，增大的速度随温度的升高而成倍增长；
使弹簧的弹力元件退火，压力降低，接触电阻增加；
可能导致局部过热火灾。
接 触 电 阻
产生接触电阻的原因：
未浸渍过的棉纱、丝及电工绝缘纸等材料或组合物所组成的绝 缘结构
浸渍过的Y及绝缘结构材料 合成的有机薄膜、合而成的有机瓷器等材料或其组合物组成的 绝缘结构 以合适的树脂粘合或浸渍涂覆后的云母、玻璃纤维、石棉等。 以合适的树脂粘合或浸渍涂覆后的云母、玻璃纤维、石棉等， 以及其他无机材料，合适的有机材料或其组合物所组成的绝缘 结构 硅有机漆，云母、玻璃纤维、石棉等用硅有机树脂粘合材料以 及一切经过实验能用在此温度范围内的各种材料
电阻损耗
交流电阻： R l
输电线或电磁线圈
的导体本身及连接处都
S
电阻系数与温度的关系：
有电阻存在，当电流流
过时，就会电阻损耗，
0 (1 2
)
0 —— 0 C 时的电阻系数；
当
将电能转变为热能。
P=Kfj
I2R
0 (1 )
100 C
膜电阻的类型
尘埃膜： 指飞扬于空气中的固体微粒，由于静电
的吸引力而覆盖在接触表面形成的膜电阻。
特点： 在外力作用下，易脱落，具有随机性。
吸附膜：
指气体分子或水分子在接触表面的吸附层。
特点：
只有几个分子层厚，高压强时，可降低到 1~2 个分子层，但无法完全消除。 该膜靠隧道效应导电。
无机膜：
暴露在空气中的金属触头，在化学腐蚀的作用 下，表面形成各种金属化合物的薄膜（如氧化膜， 与H2S反应生成硫化膜）。
固定接触：用紧固件压紧的电接触。工作过 程中无相对运动。
可分接触：在工作中可以分开的接触，又称 触头。
滑动及滚动接触：在工作中，触头间可以互 相滑动或滚动，但不能分断电路。
收 缩 电 阻
整个接触面的收缩电阻为：
各个接触点收缩电阻的并联值；
RS
HB
2 nF
电导损耗+极化损耗； 电导损耗—— 由泄漏电流形成； 极化损耗—— 电介质中的带电粒子由于不 断、反复的极化消耗的电能所
转化成的热能。
金属材料机械强度与温度的关系
120
80
40
0
200
400
600
C
铜
1、连续发热 2、短时发热
绝缘性能降低
绝缘材料的耐热温度； 绝缘材料的寿命周期； 绝缘材料的允许温度；