导体的发热和散热

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2章-导体发热

α1 Nu Nu λ D
0.65
（2-7）
VD 0.13 ν
式中 λ---空气的导热系数，当气温为20℃时，λ=2.52×10-2W/(m· ℃)；
D---圆管外径，m； Nu---努谢尔特准则数，是传热学中表示对流散热强度的一个数据； V---风速，m/s；
ν---空气的运动黏度系数，当空气温度为20℃时，ν=15.7×10-6m2/s。
（2）增大散热面积。相同截面积，矩形导体的表面积大于圆形的矩形导体竖放的表面积大于平放的（3）增大复合散热系数：强迫对流、表面涂漆
P373、P374 附表1、2
[例2-1] 屋内配电装置中装有100mm×8mm的矩形铝导体。导体正常运行温度为θw=70℃，周围空气温度为θ0=25℃，试计算该导体的载流量。
对流散热系数为
α1=1.5(θw-θ0)0.35=1.5 ( 70-25 )0.35=5.6848 [W/(m2· ℃)]
所以由式(2-5)得对流散热量
Q1=α1（θw-θ0）Fl=5.6848 ( 70-25 )×0.216=55.26 ( W/m )
[例2-1] 屋内配电装置中装有100mm×8mm的矩形铝导体。导体正常运行温度为θw=70℃，周围空气温度为θ0=25℃，试计算该导体的载流量。
0
t Tr t Tr
对应于时间t的温升:
w (1 e
稳定温升
) ke
I 2R w wF
导体发热时间常数若 t
w
mc Tr wF
导体长期发热的特点
1 ）导体通过电流 I后，温度开始升高，经过（ 3 ～ 4 ）倍 Tr (时间常数)，导体达到稳定发热状态； 2 ）导体升温过程的快慢取决于导体的发热时间常数，即与导体的吸热能力成正比，与导体的散热能力成反比，而与通过的电流大小无关； 3 ）导体达到稳定发热状态后，由电阻损耗产生的热量全部以对流和辐射的形式散失掉，导体的温升趋于稳定，且稳定温升与导体的初始温度无关。

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。

2 载流导体的发热和电动力

QR = QW + (Qc + Qr )
– 导体最终温度趋于稳定值θW ，温升趋于稳定值
I 2R W - 0 = W = F
α：总的换热系数 F：总的换热面积
载流导体的长期发热
• 导体的载流量
已知导体的材料、截面形状、尺寸、布置方式 – 取θN为正常最高允许温度（70℃）， θ0等于基准环境温度（25℃ ） – 载流导体长期允许载流量
一、平行载流导体的电动力
两根平行载流导体1和2，分别流过电流il和i2。
若导体长度L>>轴线间距离a>>导体直径d，则导体可当作无限长来处理，导体的电流看作集中在轴线上。
平行载流导体的电动力
• 导体1（或导体2）受力的大小为：
F = 2× 10-7 L a i1i2 (N)
平行载流导体的电动力
I=
F ( N -0 )
R
载流导体的长期发热
• 提高导体载流量的方法
– 减小导体电阻R：
采用电阻率小的材料，增加截面积
I=
F ( N -0 )
R
– 增大导体的换热面积F：
相同截面积，矩形、槽形的表面积比圆形大；
– 提高换热系数α：
导体的布置方式：散热最佳（矩形导体竖放比平放散热效果好）屋内配电装置的导体表面涂漆，提高辐射散热能力；屋外配电装置的导体不宜涂漆，减少对日照热量的吸收
• b/h>1，即导体平放时Kf>1；
• b/h<1，即导体竖放时Kf<1；
矩形截面母线形状系数运算曲线
矩形：
• b/h=1，即导体截面为正方形时， Kf≈1； • 横坐标增大，即加大导体间的净矩时，趋向于Kf≈1；

第二章电气发热与计算

二、长期运行载流量
1、牛顿公式应用：牛顿公式应用：
Iy = Kzh ⋅ F ⋅ (θy −θ 0) R
导体长期运行的长期运行的允许电流 Iy:导体长期运行的允许电流 θy:导体允许温度 PS:导体表面放出总热量
二、长期运行载流量
2、提高导体载流量的方法
Iy = Kzh ⋅ F ⋅ (θy −θ 0) R
二、发热对载流导体的不良影响
（一）、绝缘材料性能降低
（二）、机械强度下降）、机械强度下降（三）、导体接触部分性能下降）、导体接触部分性能下降
（一）、绝缘材料性能降低）、绝缘材料性能降低
发热加速绝缘材料老化，发热加速绝缘材料老化，缩短绝缘材料寿命，降低绝缘材料的电气特性和机械寿命，特性。特性。耐热温度允许温度
合理布置导体加强自然通风采取强迫冷却导体表面涂漆
二、长期运行载流量
2、提高导体载流量的方法
Iy = Kzh ⋅ F ⋅ (θy −θ 0) R
减小导体电阻R 减小导体电阻R 增加导体散热面积F 增加导体散热面积F 提高散热系数K 提高散热系数Kzh 提高导体允许温度θ 提高导体允许温度θy
采用耐热绝缘材料
（三）、导体接触部分性能变坏）、导体接触部分性能变坏
接触电阻定义：接触电阻定义：当两个金属导体以某种机械方式互相接触时，相接触时，在接触区域所呈现的附加电阻。电阻。接触电阻=收缩电阻+ 接触电阻=收缩电阻+表面膜电阻
收缩电阻与表面膜电阻
收缩电阻：收缩电阻：电流流经电接触区域时，接触区域时，从原来截面较大的导体突然转入截面很小的接触点，截面很小的接触点，电流线发生剧烈收缩所呈现出的附加电阻。现出的附加电阻。表面膜电阻：表面膜电阻：电接触面上，由于污染而覆盖的一层导电性很差的物质所呈现出的电阻。所呈现出的电阻。

第四章导体的发热电动力及常用计算公式1

： 2 S
∫
tk
0
I dt =
2 kt
C0 ρ m
ρ0
1 + βθ ∫θ w 1 + αθ d θ
θh
求解得：
1 S2
∫
tk
0
2 I kt d t = Ah − Aw
C0 ρ m α − β β Ah = α 2 ln (1 + αθ h ) + α θ h = g (θ h ) ρ0 C0 ρ m α − β β Aw = α 2 ln (1 + αθ w ) + α θ w = g (θ w ) ρ0
20
4.3 导体的短时发热
引言
短时发热的含义：短时发热的含义：
载流导体短路时发热，载流导体短路时发热，是指从短路开始至短路切除为止很短一段时间内导体发热的过程。路切除为止很短一段时间内导体发热的过程。
短时发热的特点：短时发热的特点：
短路电流大，短路电流大，发热量多时间短，时间短，热量不易散发
tk
0
I d t = ∫ 2 I pt cos ωt + inp0e d t 0 2t − k tk Ta 2 2 1 − e Ta inp0 = Qp + Qnp ≈ ∫ I pt d t + 0 2
2 kt
tk
2
由于短路电流I 的表达式很复杂，由于短路电流 kt的表达式很复杂，一般难于用简单的 26 解析式求解Q 工程上常采用近似计算法计算。解析式求解 k，工程上常采用近似计算法计算。
5×1016 A[J/(Ωm4)]
1 Qk 2 S
25
1 Ah = Aw + 2 Qk S

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

载流量计算PPT.

R
R
屋外导体计及日照 I Ql Qf Qt ( A) R
【例3－1 】
屋内配电装置中装有100mm×8mm的矩形导
体。导体正常运行温度为θw＝70℃，周围空气温度为θ0＝25℃，计算该导体的载流量。
解：由式3－20，无风无日照时导体的载流量为
I Ql Qf R
需要分别求出Ql、Qf 和 R。
图3－4(a) 中 Ff 2(A1 A2 )
图3－4(b) 中 Ff 2A1 4A2 2A1(1-)
其中辐射系数 1 ( A2 A1)2
三条导体的辐射面积，同理可得
Ff 2A1 6A2 4A1(1-)
槽形导体的辐射表面积为
Ff 2( h 2b ) b
圆管导体的辐射表面积为
二、导体的发热和散热导体产生的热量＝导体耗散的热量
QR QT Ql Qf
QR─ 单位长度导体电阻损耗的热量，W/m QT ─ 单位长度导体吸收太阳日照热量， W/m Ql ─ 单位长度导体对流散热量，W/m Q f ─ 单位长度导体向周围介质辐射散热量， W/m
1. 导体电阻损耗的热量 QR
t
0
dt
mc
wFΒιβλιοθήκη kI2R1
wF (w
0
d[I )
2R
wF (w
0
)]
解，得
t
mc
wF
ln
I 2R wF ( 0 ) I 2R wF (k 0 )
令 k k 0， 0，则
＝ I 2R wF
-
w
F
t
(1- e mc )
-wF t
ke mc
当 t 时，＝ w 则
＝I
w

第六章导体的发热电动力及导体的选择

为了安全运行，应对电动力进行分析和计算，使短路冲击电流产生的电动力不超过载流导体的允许应力，即保证足够的电动力稳定性，必要时，可以采取限制短路电流的措施。
一、平行导体间的电动力两条无限细长平行导体间的电动力为，
F= 2×10-7 Li1i2 /a （N）
电动力的方向取决于导体中电流（i1、i2）的
因此，
Qk /S2=Ah- Aw
Ah= Qk / S2+Aw
从最初温度（θw）求最高温度（θh）的方法：
（1）从某一开始温度θw 开始，从曲线上查出 Aw ；（2）计算（Qk / S2），与Aw 相加后，得 Ah ；（3）再由 Ah 查出相应的最高温度θh 。
其中，
Qk= Qp+ Qnp
Qp= tk (I〃2+10Itk/22+Itk2) /12≈tk I〃2 Qnp=TI〃2
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
（N）（N）
②三相短路时，B相（中间相）所受电动力最大，约比边相大7%。
（2）两相短路与三相短路最大电动力比较
Fmax(2)=1.5×10-7 L ish2/a
（N）
于是，Fmax=1.73×10-7 L ish2/a
（N）
3. 导体振动的动态应力
导体及其支架都具有质量和弹性，组成一弹性系统。导体在外力作用下将发生变形，当外力除去后，导体并不立即恢复到原来平衡位置，而是在平衡位置两侧做往复振动，这种由弹性系统引起的振动，称为自由振动。自由振动的频率称为固有频率。

电器学原理第一章电器导体的发热计算

电器导体的发热计算实例
常见电器的发热计算
电动机的发热计算：根据电动机的功率、电压和电流计算其电阻和热功率，进而得出其发热量。
照明灯具的发热计算：根据照明灯具的功率和工作时间计算其电阻和热功率，进而得出其发热量。
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电热器的发热计算：根据电热器的功率和工作时间计算其电阻和热功率，进而得出其发热量。
变压器的发热计算：根据变压器的功率、电压和电流计算其电阻和热功率，进而得出其发热量。
计算实例分析
计算过程：通过具体实例展示电器导体的发热计算过程
实例应用：说明该计算实例在电器设计中的应用和意义
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计算结果：给出计算结果的展示和分析
注意事项：强调计算过程中的注意事项和误差分析
导体温度的计算
计算公式：根据电阻、电流和电压计算导体温度考虑因素：导体的电阻率、截面积、长度和环境温度
注意事项：导体温度不应超过允许的最高温度，以确保安全和导体的使用寿命
应用场景：广泛应用于各种电器设备中，如电机、变压器、电缆等
导体发热的限制和保护
限制导体发热的原因：防止过热引起火灾或损坏电器设备保护措施：采用合适的绝缘材料、设置过载保护装置、定期检查维护计算方法：根据电流、电压和电阻等参数计算导体的发热量注意事项：在设计和使用电器时，应充分考虑导体的发热问题，采取相应的措施进行限制和保护
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热阻计算公式：R=L/A*λ，其中R表示热阻，L表示导体的长度，A表示导体的截面积，λ表示导体的导热系数。
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热阻的意义：热阻是评估电器导体热量传递能力的重要参数，对于电器的安全运行和寿命有重要影响。

导体的发热与电动力

导体发生共振时，导体内部会产生动态应力。对于动态应力的考虑，一般采用修正静态计算法，即在最大电动力Fmax上乘以动态应力系数（为动态应力与静态应力之比值），以求得实际动态过程中动态应力的最大值。

动态应力系数与固有频率有关。
固有频率在中间范围时，，动态应力较大。固有频率较低时，；固有频率较高时，。
一、导体和电器运行中的两种工作状态：
正常运行状态——长期发热状态；短路状态——短时发热状态。
二、发热的危害 ◦ 机械强度下降；接触电阻增加；绝缘性能降低三、最高允许温度为了保证导体可靠地工作，须使其发热温度不超过一定的数值。这个限值就叫做最高允许温度。
◦ 导体正常最高允许温度：+70oC;计及太阳辐射：+80oC；镀锡： +85oC ◦ 短时最高允许温度：硬铝及铝锰合金取200oC；硬铜取300oC。
二、三相导体短路的电动力

1、电动力的最大值１) FA的最大值出现在；短路发生后的最初半个周期t=0.01s；冲击电流。最大值为
2) FB的最大值出现在短路发生后的最初半个周期t=0.01s；冲击电流。最大值为 3) 两相短路和三相短路最大点动力的比较
；
由于
故
，

因此，最大电动力出现在三相短路，中间相，短路发生后最初半个周期，临界初相角
Qk=Qp+Qnp

2) 非周期分量的热效应
T---非周期分量等效时间（s）

如果短路电流切除时间tk>1s，非周期分量的影响忽略不计。

不同短路点处的等效时间常数T
一、计算短路电动力的原因

电力系统短路时，导体中通过很大的短路电流，导体会遭受巨大的电动力作用。如果导体的机械强度不够，就会发生变形或损坏。

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

载流导体的发热和电动力

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。

发电厂电气部分第2章导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理

一．概述
气两种工作状态：
部
➢ 正常工作状态
分
➢ 短路工作状态
—
第引起发热的原因：
二
➢ 电阻损耗
章
➢ 介质损耗
➢ 磁滞及涡流损耗
发电第一节导体的发热和散热——概述
厂电
发热对电器的不良影响：
气
➢ 机械强度下降
部
➢ 接触电阻增加
分
➢ 绝缘性能下降
—
第二
允许温度限值
➢ 正常工作：70℃
式中，T—非周期分量的等效时间。
特别地：
① 当tk大于1秒时可以不计非周期分量； ② 对无限大电源供电网络，Qp I2tk
发电
第五节导体的短路电动力
厂电气
导体通过短路电流时，相互之间的作用力称为电动力。
部研究的目的是在短路冲击电流所产生的电动力作
分
用下，确定导体（或电器）能否承受这一电
第二章
实际计算中，当f1较高或较低时，均取β=1；当f1在中间范围内（30～160Hz）时，
则取曲线中的β值。
例2-3
发电第七节开关电器中电弧的产生及熄灭
厂电
一．电弧现象
气
电弧的产生不可避免，它是介质被击穿的放电现象。
部主要特征：
分
① 电弧是一种能量集中、温度很高、亮度很强的放电现象；
分
I 2Rdt mcd Fdt
—
可变为：
第二章
dt

mc
F I
2R
d
当时间由0→t时，温升由τi →τ，积分得：
t mc ln F I 2R F Fi I 2R

导体载流量计算公式

bbb h bbbbb
A1
h 1000
A2
b 1000
Fl 2(A1A2)
6mm 当b8mm，Fl
22.A51A1
A2
10mm 3A14A2
D
Fl D
h
当 b 1 8m m 0m ， mFl 3 4(AA 114A A22)
二、导体的发热和散热
3. 导体对流散热量Ql
由气体各局部发生相对位移将热量带走的过程，称为对流。
(1) 自然对流散热：
l 1.5(W0)0.35
(2) 强迫对流散热：
l
Nu
D
强迫对流风向修正系数： AB(sin)n
强迫对流散热量： Q lN D u(W 0)A [B (si)n n ]D
二、导体的发热和散热
4. 导体辐射散热量Qf
热量从高温物体以热射线方式传给低温物体的传播过程，称为辐射。
§3.1 正常运行时导体载流量计算
一、概述
1. 电气设备通过电流时产生的损耗
① 载流导体的电阻损耗
② 绝缘材料内部的介质损耗
热量
③ 金属构件中的磁滞和涡流损耗
电气设备的温度升高
一、概述
2. 发热对电气设备的影响
① 绝缘性能降低： ② 温度升高 => 有机绝缘材料老化加快 ③ 机械强度下降： ④ 温度升高 => 材料退火软化 ⑤ 接触电阻增加： ⑥ 温度升高 => 接触局部的弹性元件因退火而
导体的散热：
导体对流散热导体辐射散热导体导热散热
二、导体的发热和散热稳源自时：QR+Qt=Ql+Qf
QR －单位长度导体电阻损耗的热量 Qt －单位长度导体吸收的热量 Ql －单位长度导体的对流散热量 Qf －单位长度导体的辐射散热量

第三章常用计算的基本理论和方法

导体全长所受电动力：
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)。

第二章导体发热、电动力及计算分析

日照热量为：
Qs Es As D
(2-2)
发电厂电气部分
我国取太阳辐射功率密度 Es 1000W/m2 ；取铝管导体的吸收率 As 0.6 ；D为导体的直径（m）。二、导体散热的计算 ➢热量传递有三种方式：对流、辐射和传导。
➢导体的散热过程主要是对流和辐射。空气的热传导能力很差，导体的传导散热可忽略不计。
Fc π D （2）强迫对流换热量的计算
流体在导体内或导体外由某种机械的驱使而流动，并在有
温差的条件下和导体表面进行换热，属于强迫对流换热。室外
风速较大时也属于强迫对流。强迫风冷的 c 为:
c

Nu
D

0.13 vD 0.65

D

(2-5)
当空气温度为20℃时，空气的导热系数为
发电厂电气部分
➢导体的长期发热最高允许温度不应超过+70℃，在计及日照影响时，钢心铝线及管形导体可按不超过+80℃考虑。当导体接触面处有镀（搪）锡的可靠覆盖层时，可提高到+85℃。 ➢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℃。
注意：1. 电力电缆的最高允许温度与其导体材料、绝缘材料即电压等级等因素有关；
当24º< ≤90º时，A =0.42，B =0.58，n =0.9。
此时，换热量为
Qc

Nu
D

w -0

D

0.13
vD

0.65

A

b

sin

n

w
-0