第三章 常用计算的基本 理论和方法 3.1正常运行时导体载流量计算 3.2载流导体短路时发热计算 3.3载流导体短路时电动力计算 3.4电气设备及主接线的可靠性分析 3.5技术经济分析
3.1 正常运行时导体载流量计算 3.2 载流导体短路时发热计算 3.3 载流导体短路时电动力计算 3.4 电气设备及主接线的可靠性分析 3.5 技术经济分析 第三章 常用计算的基本 理论和方法
3.1正常运行时导体载流量计算
3.1正常运行时导体载流量计算
概述 导体和电器运行中的两种状态： 正常工作状态：U>I。 短时间内，导体要承受短时发热和电动力的作用 导体正常工作时，产生的各种损耗（电阻损耗，介质 损耗，涡流和磁滞损耗)变成热能使导体的温度升高， 带来不良影响，如机械强度下降，接触电阻增加，绝 缘性能降低等
一、概述 作者： 版权所有 导体和电器运行中的两种状态： ❖正常工作状态： U＜Ue I＜Ie 可以长期安全经济的运行 ❖短路工作状态： Id＞＞Ie 短时间内，导体要承受短时发热和电动力的作用 导体正常工作时，产生的各种损耗(电阻损耗，介质 损耗，涡流和磁滞损耗）变成热能使导体的温度升高， 带来不良影响，如机械强度下降，接触电阻增加，绝 缘性能降低等
概述 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。同时，导体还受到电动力的作用， 若超过允许值，将会使导体发生变形或损坏。 发热温度不得超过一定数值，称为最高允许温度。 正常运行时最高允许温度： LGJ+70℃ 电缆 +80℃ 短路时最高允许温度： 铝 +200℃ 铜 +300℃ 按正常工作电流及额定电压选择设备 按短路情况来校验设备
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。同时，导体还受到电动力的作用， 若超过允许值，将会使导体发生变形或损坏。 一、概述 作者： 版权所有 发热温度不得超过一定数值，称为最高允许温度。 ❖正常运行时最高允许温度： LGJ ＋70℃ 电缆 ＋80℃ ❖短路时最高允许温度： 铝 ＋200℃ 铜 ＋300℃ 按正常工作电流及额定电压选择设备 按短路情况来校验设备
二、发热和散热 ?来自导体电阻损耗产生的热量和太阳日照的热量。 1.电阻损耗的热量Q QR=Iw·Rac R.=p1+ag.-20.x 式中：Rac一 导体的交流电阻（Ω/m) 导体温度为20℃时的直流电阻率(2mm/m) t 电阻温度系数（℃-1） Ow 导体的运行温度（℃） Ke 集肤效应系数 S 导体截面积(mm)
二、发热和散热 作者： 版权所有 ❖来自导体电阻损耗产生的热量和太阳日照的热量。 式中： Rac － 导体的交流电阻(Ω/m) ρ － 导体温度为20℃时的直流电阻率(Ω·mm2/m) αt － 电阻温度系数(℃-1) W － 导体的运行温度(℃) Kf － 集肤效应系数 S － 导体截面积(mm2) 1．电阻损耗的热量QR ac 2 QR = I W R f t W a c K S R [1 ( 20)] + − =
发热 ?来自导体电阻损耗产生的热量和太阳日照的热量。 2.太阳日照的热量Q 太阳照射的能量造成导体温度升高。凡安装在户外的 导体，应老虑日照的影响。 对于圆管导体，日照的热量可按下式计算： 2,=E,A,D 式中：E-太阳照射功率密度(W/m)E,=1000W/m2 At 一导体的吸收率A=0.6 D 导体的直径(m)
一、发热 作者： 版权所有 ❖来自导体电阻损耗产生的热量和太阳日照的热量。 式中： Et － 太阳照射功率密度(W/m2) At － 导体的吸收率 D － 导体的直径(m) 2．太阳日照的热量Qt Qt = Et At D 对于圆管导体，日照的热量可按下式计算： 太阳照射的能量造成导体温度升高。凡安装在户外的 导体，应考虑日照的影响。 2 1000 / E W m t = 0.6 At =
二、热量的传递过程 热量的传递有对流、辐射和传导3种形式。 1.对流 气体各部分相对位移将热量带走的过程。 分为：自然对流和强迫对流 对流换热所传递的热量与温差及换热面积成正比，即： 2,=a,(0、-0)F, 对流换热 导体 环境 单位长度 系数 温度 温度 换热面积
二、热量的传递过程 作者： 版权所有 ❖热量的传递有对流、辐射和传导3种形式。 对流换热所传递的热量与温差及换热面积成正比，即： 1．对流 气体各部分相对位移将热量带走的过程。 分为：自然对流和强迫对流 QI I FI ( ) = W − 0 对流换热 系数 导体 温度 环境 温度 单位长度 换热面积
二、热量的传递过程 单位长度导体的对流换热面积是指有效面积，它与导 体形状、尺寸、布置方式和多条导体的间距等因素有 关 A2 F=2(4+4) 24 F,= {2.5A+4A2 3A+4A, F,= 3A+4A 4(4+A)
二、热量的传递过程 作者： 版权所有 单位长度导体的对流换热面积是指有效面积，它与导 体形状、尺寸、布置方式和多条导体的间距等因素有 关 1 2 2 ( ) F A A I = + A1 A2 1 1 2 1 2 2 2.5 4 3 4 I A F A A A A = + + 1 2 1 2 3 4 4( ) I A A F A A + = +
二、热量的传递过程 槽形导体 A2 2A+4 F= 2(4+A2) 24 圆管形导体 F,=πD
二、热量的传递过程 作者： 版权所有 槽形导体 A1 A2 1 2 1 2 1 2 2( ) 2 I A A F A A A + = + 圆管形导体 F D I =
二、热量的传递过程 ?热量的传递有对流、辐射和传导3种形式。 2.辐射 热量从高温物体，以热射线方式从高温物体传至低温 物体的过程。由史蒂芬一波尔兹曼定律 。-2 导体材料的辐射系数 F:单位长度导体的辐射散热表面积
二、热量的传递过程 作者： 版权所有 ❖热量的传递有对流、辐射和传导3种形式。 2．辐射 热量从高温物体，以热射线方式从高温物体传至低温 物体的过程。由史蒂芬－波尔兹曼定律 4 4 0 273 273 5.7 100 100 w Q F f f + + = − 导体材料的辐射系数 Ff 单位长度导体的辐射散热表面积