电力系统设计第四讲——电气设备的选择(导线、电缆)资料

I Rdt mcd F ( w o )dt
2
导体Hale Waihona Puke Baidu温升变化曲线
（ ） ie s 1 e
τ-----导体的温升 τ=θ- θ0
t Tt t Tt
τ
τ
i
-----导体的初始温升
τ i =θ i -θ
0
-----导体的稳定温升 I 2R s F Tt-----导体的发热时间常数 mc Tt F

额定电压 UN ≥ UN S 额定电流 IN ≥ Imax
UN-------电器设备额定电压； UNS -------电网额定电压
导体短路开始（t=0s)温度θ
i
---短路故障切除（t=tk)温度θ
f
f
θ i---- Ai ---- Ai+ Qk/s2 ---- Af ----θ
根据θ
f
判断导体的热稳定性
短路电流热效应
QK = Qp + Qnp
Qp ---周期分量的热效应
t K “2 2 2 QP （I 10I t K I t K ） 12 2
s
导体的长期发热的特点

1）导体通过电流I后，温度开始升高，经过 （3～4）倍Tt(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。

导体的载流量
I

F（ S 0）
R
当导体温度为导体正常工作最高允许温 度70℃、环境温度为额定环境温度25℃ 时，可计算出各种标准截面导体的长期 允许载流量。 如LGJ-120型导线的长期允许载流量为 380A，100×10mm2矩形导体单条平放时 的长期允许载流量为1663A，竖放时为 1807A。
7
L 2 ish a
FB max 1.73 10

7
L 2 i sh a
两相短路最大电动力
F
( 2) max
1.5 10
7
L 2 i sh a
最大短路电动力

三相导体最大短路电动力出现在三相短 路故障后的0.01s，作用在中间B相
Fmax 1.73 10

7
L 2 i sh a

目的 -----确定导体可能出现的最高温度，进而 研究导体的热稳定性 。

短时发热的特点

由于发热时间短，可认为电阻损耗产生 的热量QR来不及散失，全部用于使导体 温度升高所需的热量QW，即认为导体短 时发热基本上是一个绝热的过程，且导 体温度变化很大，电阻和比热容随温度 而变化。
QR ＝ QW
3、导体的长期发热
导体长期发热
-----导体长期通过工作电流时的 发热过程。
目的
-----计算导体长期允许电流，研 究提高导体长期允许电流的措施
热平衡方程：
QR = QW + QC＋Qr （W/m）

导体通过电流I后，导体的温度将由初始温度开始上升。 导体由于电阻损耗产生的热量QR，一部分用于本身温 度升高所需的热量QW，一部分以对流和辐射的形式散 失到周围的介质中热量（QC＋Qr）。
Qnp---非周期分量的热效应
T-----非周期分量等效时间（s）
Qnp TI
” 2
tK-----短路电流切除时间（s）
当短路电流切除时间超过1秒时，发热主要由周期分量决 定，可忽略非周期分量的影响。
5、导体短路的电动力

平行载流导体间的电动力
L F 2 10 K f i1i2 a
7
FA FAB FAC 2 10
7
L (i A i B i B iC ) a
7
L (i A i B 0.5i A iC ) a


比较三相短路故障、两相短路故障情况下 各相导体遭受短路电动力：
三相短路A相的最大电动力 三相短路B相的最大电动力 FA max 1.616 10
提高导体载流量的措施

1）减小交流电阻：采用电阻率小的材料 如铜、铝；增大导体的截面； 接触表面 镀锡、镀银等以减小接触电阻，提高导 体长期发热最高允许温度； 2）增大复合散热系数：改变导体的布置 方式，导体表面涂漆等； 3）增大散热面积。


4、导体的短时发热
导体的短时发热 -----短路开始到短路切除为止很短一段时 间内导体的发热过程。
第四讲 电气设备的选择
一、导体发热和短路电动力

1、导体发热及短路电动力的危害
电阻损耗、介质损耗、磁滞和涡流损耗----发热
短路电动力超过允许值----导体变形或损坏


2、导体最高允许发热温度


正常最高允许工作温度 主要决定于系统接触电阻的大小。一般裸导体＋70℃计 及太阳辐射影响时的钢芯铝绞线、管形导体按照80℃； 导体接触面镀锡85℃。 短时最高允许温度 主要决定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。硬铝及铝锰合金＋200℃，硬铜300℃。 钢构的最高允许温度 人可触及的钢构为70℃，人不可触及的钢构为100℃， 混凝土中的钢筋为80℃
F -----两平行载流导体间的电动力（N）；
Kf -----导体截面形状系数，对圆形导体，形状系 数Kf ＝1，矩形或槽形导体的形状系数可查曲 线或查表获得； L ----- 导体的长度（m）； i1 、i2-----分别通过两导体的电流（A）
三相导体短路的电动力
FB FBA FBC 2 10
（N）
导体振动的动态应力 导体发生振动时，内部产生动态应力
Fmax 1.73 10
7
L 2 i sh a
β ----动态应力系数，
与导体的固有振动频率有关
二、导体和电器选择的一般原则

各类电器设备选择遵循的共同原则是： 按正常工作条件进行选择；
按短路状态校验热稳定和动稳定。
1、按正常工作条件选择电器设备
2 kt
(W/m)
I R dt mc d
1 2 I dt A f Ai 2 kt S 0
2 QK I Kf dt 0 tk
tk
-------短路电流的热效应
c0 w A [ 2 ln(1 ) ]
0


1 QK Ai A f 2 S