發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算課件

1、發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算3.1 導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算 發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算一、概述一、概述n載流導(dǎo)體的電阻損耗n絕緣材料內(nèi)部的介質(zhì)損耗n金屬構(gòu)件中的磁滯和渦流損耗1. 電氣設(shè)備通過電流時產(chǎn)生的損耗電氣設(shè)備通過電流時產(chǎn)生的損耗熱量電氣設(shè)備的溫度升高 發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算一、概述一、概述n絕緣性能降低：n溫度升高 = 有機(jī)絕緣材料老化加快n機(jī)械強(qiáng)度下降：n溫度升高 = 材料退火軟化n接觸電阻增加：n溫度升高 = 接觸部分的彈性元件因退火而壓力降低，同時接觸表面氧化，接觸電阻增加，引起溫度繼續(xù)

2、升高，產(chǎn)生惡性循環(huán)2. 發(fā)熱對電氣設(shè)備的影響發(fā)熱對電氣設(shè)備的影響發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算一、概述一、概述n長期發(fā)熱：n導(dǎo)體在正常工作狀態(tài)下由工作電流產(chǎn)生的發(fā)熱。n短時發(fā)熱：n導(dǎo)體在短路工作狀態(tài)下由短路電流產(chǎn)生的發(fā)熱。3. 兩種工作狀態(tài)時的發(fā)熱兩種工作狀態(tài)時的發(fā)熱1o）短路電流大，發(fā)熱量多2o）時間短，熱量不易散出短時發(fā)熱的特點(diǎn)：在短路時，導(dǎo)體還受到很大的電動力作用，如果超過允許值，將使導(dǎo)體變形或損壞。導(dǎo)體的溫度迅速升高發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算一、概述一、概述為保證導(dǎo)體可靠工作，發(fā)熱溫度不超過限值n正常時：n一般不超過+70；n計(jì)及日照+80；n表面鍍錫+85；n表面有銀

3、的覆蓋層+95 .n短路時：n硬鋁及鋁錳合金+200；n硬銅+300。4. 最高允許溫度最高允許溫度發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱n導(dǎo)體的發(fā)熱：n導(dǎo)體電阻損耗的熱量n導(dǎo)體吸收太陽輻射的熱量n導(dǎo)體的散熱：n導(dǎo)體對流散熱n導(dǎo)體輻射散熱n導(dǎo)體導(dǎo)熱散熱發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱1. 導(dǎo)體電阻損耗的熱量導(dǎo)體電阻損耗的熱量QRac2WRRIQtacf1(20)WdcfRR KKS （W/m） （/m） 導(dǎo)

4、體的集膚效應(yīng)系數(shù)Kf與電流的頻率、導(dǎo)體的形狀和尺寸有關(guān)。t20C時的電阻溫度系數(shù)W導(dǎo)體的運(yùn)行溫度S 導(dǎo)體的截面積導(dǎo)體溫度為20C時的直流電阻率2/mmm發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱2. 導(dǎo)體吸收太陽輻射的熱量導(dǎo)體吸收太陽輻射的熱量QtDAEQttt（W/m） 太陽輻射功率密度導(dǎo)體對太陽照射的吸收率 導(dǎo)體的直徑 發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱3. 導(dǎo)體對流散熱量導(dǎo)體對流散熱量Qln由氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程，稱為對流。l0Wll)(FQFl 單位長度導(dǎo)體散熱面積，與導(dǎo)體尺寸、布置方式等因素

5、有關(guān)。導(dǎo)體片（條）間距離越近，對流條件就越差，故有效面積應(yīng)相應(yīng)減小。bh11000hA 21000bA bhbb21211l435 . 22mm10mm8mm6AAAAAFb，當(dāng))(443mm10mm82121lAAAAFb，當(dāng)bhbbbb)(221lAAFDFlD發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱n由氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程，稱為對流。(1) 自然對流散熱：自然對流散熱：35. 00Wl)(5 . 13. 導(dǎo)體對流散熱量導(dǎo)體對流散熱量Qll0Wll)(FQal 對流散熱系數(shù)。對流條件不同，有不同的計(jì)算公式。(2) 強(qiáng)迫對流散熱：強(qiáng)迫對流

6、散熱：DNul強(qiáng)迫對流風(fēng)向修正系數(shù)：nBA)(sin強(qiáng)迫對流散熱量：DBADNQnu)(sin)(0Wl空氣導(dǎo)熱系數(shù)努謝爾特準(zhǔn)則數(shù)，表征對流散熱強(qiáng)度發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱n熱量從高溫物體以熱射線方式傳給低溫物體的傳播過程，稱為輻射。4. 導(dǎo)體輻射散熱量導(dǎo)體輻射散熱量Qff404wf10027310027373. 5FQFf 單位長度導(dǎo)體的輻射散熱面積，依導(dǎo)體形狀和布置情況而定。導(dǎo)體材料的相對輻射系數(shù)發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱5. 導(dǎo)體導(dǎo)熱散熱量導(dǎo)體導(dǎo)熱散熱量Qdn固體中由于晶格振動和自由電子

7、運(yùn)動，使熱量由高溫區(qū)傳至低溫區(qū)；而在氣體中，氣體分子不停地運(yùn)動，高溫區(qū)域的分子比低溫區(qū)域的分子具有較高的速度，分子從高溫區(qū)運(yùn)動到低溫區(qū)，便將熱量帶至低溫區(qū)。這種傳遞能量的過程，稱為導(dǎo)熱。21dd FQ導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱面積物體厚度高溫區(qū)和低溫區(qū)溫度發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算 1導(dǎo)體的溫升過程導(dǎo)體的溫升過程RIQ2R導(dǎo)體的散熱： 導(dǎo)體的發(fā)熱：FQQQQQ)(0wwfldfl導(dǎo)體的溫度由最初溫度開始上升，經(jīng)過一段時間后達(dá)到穩(wěn)定溫度省略掉傳導(dǎo)工程上將輻射散熱量表示成與對流散熱量相似的計(jì)算形式。w總散熱系數(shù)； F總散熱面積。發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)

8、算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算 cflRQQQQ熱平衡方程：cQ導(dǎo)體本身溫度升高所需的熱量2wdddI R tFtmcI 為流過導(dǎo)體的電流(A)，在t 時刻導(dǎo)體的運(yùn)行溫度為 其溫升為 在dt 時間內(nèi)，有w0wm為單位長度導(dǎo)體的質(zhì)量，c為導(dǎo)體的熱容比W總散熱系數(shù)； F總散熱面積。發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算 導(dǎo)體通過正常工作電流時，其溫度變化范圍不大，因此，R、c、aw可視為常數(shù)。則有 2wddI RFtmc2wddmctI RF2w2ww1dmcI RFF I RF發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算三、導(dǎo)體載流量

9、的計(jì)算 設(shè)t=0，初始溫度 當(dāng)時間由0t 時，溫升由 ，對上式進(jìn)行積分k2w2ww01ddtmctI RFFI RF 2w2wwlnkI RFmctFI RF 解得：0kkktmcFeFRIFRIwkw2w2tmcFeFRIFRIwkw2w2發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算tmcFtmcFeFeRIFwwkw2w1tmcFtmcFeeFRIwwkw21w當(dāng)時間t時，導(dǎo)體的溫升趨于穩(wěn)定值 故穩(wěn)定溫升為wFRIw2w三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算 令FmcTwr導(dǎo)體的熱時間常數(shù)。則有 發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算 rrkw1TtTteew此即導(dǎo)體升溫過程表達(dá)式。上式說明，升溫的過程按指數(shù)曲線變化，大約經(jīng)過(34)Tr時間，便趨近穩(wěn)定溫升tr1wTterkTte發(fā)電廠電氣新導(dǎo)體載流量和運(yùn)行溫度計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算 2.導(dǎo)體的載流量導(dǎo)體的載流量導(dǎo)體長期通過電流I時，穩(wěn)定溫升為 得：FRIw2wFRIww2flQQ 則導(dǎo)體的載流量為 RQQQRQQ