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1、发电厂电气部分发电厂电气部分（32学时学时） 第三讲第三讲 提问： 说出图中各说出图中各设备的名称设备的名称及其功能及其功能 电力系统对电气设备的基本要求电力系统对电气设备的基本要求 绝缘安全可靠，能够承受工频最高工作电压绝缘安全可靠，能够承受工频最高工作电压 的长期作用、内外过电压的短时作用；的长期作用、内外过电压的短时作用； 有一定的过载能力；有一定的过载能力； 正常发热不超过正常发热的允许温度；正常发热不超过正常发热的允许温度； 有足够的热稳定性和动稳定性；有足够的热稳定性和动稳定性； 工作性能可靠，结构简单，成本低。工作性能可靠，结构简单，成本低。 导导 线线 架空线架空线 LGJ-1
2、85/30的规格及长期允许载流量的规格及长期允许载流量 标称截面积 mm2铝/钢 计算截面积mm2 计算重量 kg/km 长期允许载流量A 铝线 钢芯 +70 +80 185/30 181.34 29.59 732.6 543 551 220kV及以上送电线路的电 阻电抗值(单导体)/km 110kV及以上送电线路的 电容值及充电功率(单导体) 不同海拔高 度和环境温 度时的修正 系数 水平线间距离 m r1 x1 CL QCL 10kV 1.25 35kV 2.5 0.170 0.440 0.885 F/100km 3.675 Mvar/100km +35 0.88 110kV 4 +25
3、1.00 220kV 6.5 7 110kV下为 0.410 +20 1.05 330kV 8 500kV 12.5 750kV 14 第三章第三章 常用计算的基本理论和方法常用计算的基本理论和方法 (1) 基本要求：基本要求： 1 1、导体的最高允许发热温度、导体的最高允许发热温度 2 2、导体长期发热的特点、导体长期发热的特点 3 3、导体载流量的计算及提高载流量的措施、导体载流量的计算及提高载流量的措施 4 4、减少大电流导体附近钢构发热的措施、减少大电流导体附近钢构发热的措施 5 5、导体短路时发热的特点、导体短路时发热的特点 6 6、导体短路电流热效应的计算、导体短路电流热效应的计算
4、 一、导体载流量和运行温度计算一、导体载流量和运行温度计算 机械强度下降机械强度下降 接触电阻增加接触电阻增加 绝缘性能下降绝缘性能下降 热能热能 电阻损耗电阻损耗 介质损耗介质损耗 磁滞和涡流损耗磁滞和涡流损耗 发热对电气发热对电气 设备的危害设备的危害 长期发热长期发热 短时发热短时发热 1 1、最高允许温度、最高允许温度 正常最高允许工作温度：正常最高允许工作温度： -主要决定于系统接触电阻的大小主要决定于系统接触电阻的大小 7070（一般裸导体一般裸导体） 8080（计及日照时的钢芯铝绞线计及日照时的钢芯铝绞线、 管形导体管形导体） 8585（接触面有镀锡的可靠覆盖层接触面有镀锡的可靠
5、覆盖层） 短时最高允许温度：短时最高允许温度： -主要决定于导体机械强度的大小主要决定于导体机械强度的大小、介质绝缘强介质绝缘强 度的度的 大小大小 200200（硬铝及铝锰合金硬铝及铝锰合金） 300300（硬铜硬铜） 最高允许温度最高允许温度 钢构发热的最高允许温度钢构发热的最高允许温度： 7070（人可触及的钢构）（人可触及的钢构） 100100（人不可触及的钢构）（人不可触及的钢构） 8080（混凝土中的钢筋）（混凝土中的钢筋） 封闭母线最高允许温度：封闭母线最高允许温度： 导体：导体： 90 90 外壳：外壳： 70 70 2 2、导体的长期发热、导体的长期发热 导体的发热和散热导体
6、的发热和散热 -指导体通过工作电流时的发热过程指导体通过工作电流时的发热过程 flctRQQQQQfW flWllctttfWt acacWRFQFQmcdQDAEQKsRRIQ 4 0402100273 1002737 . 5)()20(1电阻损耗热量电阻损耗热量 吸收太阳日吸收太阳日 照的热量照的热量 导体升温吸导体升温吸 收的热量收的热量 对流散热量对流散热量 辐射散热量辐射散热量 FQQwwfl)(0i I I-流过导体的电流（流过导体的电流（A A） R R-导体的电阻（导体的电阻（ ） m m-导体的质量（导体的质量（kgkg） c c-导体的比热容导体的比热容 J/(kg. J/
7、(kg. ) W W-导体总的换热系数导体总的换热系数 W/(mW/(m2 2. .) F F-导体的换热面积（导体的换热面积（ m m2 2 /m)/m) 0 0 -周围空气的温度（周围空气的温度（ ） W W -导体的温度（导体的温度（ ） K Kf f-集肤系数集肤系数 rrTtkTtwee )1 (FRIww2 FmcTwr稳稳 定定 温温 升升 导体导体 发热发热 时间时间 常数常数 dtFmcdRdtIww)(02tww wwwkFRIdFRIFmcdt00202)()(1设：设： 初始温升初始温升- 对应于时间对应于时间t的温升的温升- 0kk0若若 tw导体长期发热的特点导体长
8、期发热的特点 3 3）导体达到稳定发热状态后，）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，且稳定温升与导温升趋于稳定，且稳定温升与导 体的初始温度无关。体的初始温度无关。 导体温升变化曲线导体温升变化曲线 1 1）导体通过电流）导体通过电流I I后，温度后，温度 开始升高，经过（开始升高，经过（3 34 4）倍）倍 T Tt t( (时间常数时间常数) )，导体达到稳定，导体达到稳定 发热状态；发热状态； 2 2）导体升温过程的快慢取决）导体升温过程的快慢取决 于导体的发热时间常数
9、，即与于导体的发热时间常数，即与 导体的吸热能力成正比，与导导体的吸热能力成正比，与导 体的散热能力成反比，而与通体的散热能力成反比，而与通 过的电流大小无关；过的电流大小无关； 3 3、提高导体载流量的措施、提高导体载流量的措施 1)1)减小交流电阻减小交流电阻 采用电阻率小的材料如铜、铝采用电阻率小的材料如铜、铝 增大导体的截面增大导体的截面 减小接触电阻：接触表面镀锡、镀银等减小接触电阻：接触表面镀锡、镀银等 2)2)增大复合散热系数增大复合散热系数 改变导体的布置方式改变导体的布置方式, ,涂漆涂漆 3)3)增大散热面积增大散热面积 RQQRFIflw)(0 FRIww2 集肤效应系数
10、集肤效应系数 -与电流的频率、导体的形状和尺寸有关与电流的频率、导体的形状和尺寸有关 矩形导体的集肤效应系数矩形导体的集肤效应系数 圆柱及圆管导体的集肤效应系数圆柱及圆管导体的集肤效应系数 常用硬导体长期允许载流量和集肤效应系数常用硬导体长期允许载流量和集肤效应系数 见见 343页附表页附表1 344页附表页附表2 附表附表3 4、大电流导体附近钢构的发热、大电流导体附近钢构的发热 原因原因 磁滞和磁滞和涡流涡流损耗损耗 减少钢构损耗和发热的措施减少钢构损耗和发热的措施 1 1）加大导体和钢构间的距离；）加大导体和钢构间的距离； 2 2）断开闭合回路；）断开闭合回路； 3 3）采用电磁屏蔽；）
11、采用电磁屏蔽； 4 4）采用分相封闭母线。）采用分相封闭母线。 分相封闭母线的特点分相封闭母线的特点 优点优点： 1）运行可靠性高；）运行可靠性高； 2）短路时母线相间短路电动力大大降低；）短路时母线相间短路电动力大大降低； 3）改善母线附近钢构的发热；）改善母线附近钢构的发热； 4）安装和维护的工作量减少。）安装和维护的工作量减少。 缺点缺点： 1）母线散热条件差；）母线散热条件差； 2）外壳上产生损耗；）外壳上产生损耗； 3）金属耗量增加。）金属耗量增加。 问题问题： 1 1、截面积相同的情况下，矩形和圆形导体哪一截面积相同的情况下，矩形和圆形导体哪一 个散热表面积大？从散热的角度看个散热
12、表面积大？从散热的角度看3535KVKV以下的以下的 配电装置应采用哪种截面的导体？配电装置应采用哪种截面的导体？ 2 2、集肤效应系数与哪些因素有关？导体截面增集肤效应系数与哪些因素有关？导体截面增 大集肤系数如何变化？对交流电阻有何影响？大集肤系数如何变化？对交流电阻有何影响？ 3 3、短路时为何全连式分相封闭母线的相间电动、短路时为何全连式分相封闭母线的相间电动 力降低了？力降低了？ 二、载流导体的短时发热计算二、载流导体的短时发热计算 目的目的：确定导体的最高温度：确定导体的最高温度 -指短路开始到短路切除为止很短一段时间内导体的指短路开始到短路切除为止很短一段时间内导体的 发热过程发
13、热过程。 ainbrbrprKtttttt短路短路 时间时间 保护动保护动 作时间作时间 断路断路 器的器的 全开全开 断时断时 间间 燃弧燃弧 时间时间 断路器固有断路器固有 分闸时间分闸时间 1、短时发热的特点短时发热的特点 短时均匀导体的发热过程短时均匀导体的发热过程 是绝热的过程是绝热的过程 导体温度变化很大，电阻和比热容随导体温度变化很大，电阻和比热容随 温度而变化。温度而变化。 短时最高发热温度短时最高发热温度h h 为短路电流切除时刻为短路电流切除时刻t tk k 对应的导体温度对应的导体温度 )1 ()1 (002CCSlmSlRdmCdtRImkt根据热平衡方程根据热平衡方程
14、: : dCdtISm kt 111002 2 hwk dCdtISmtkt 1110002 2320000/1)(0/10)(mkgmSmlCCCkgJCCCmCkgmCkgJCRAImtk导体材料的密度，导体的截面积，导体的长度，的温度系数，比热容时导体的比热容，的温度系数，电阻率时导体的电阻率，导体的质量，时导体的比热容，温度为时导体的电阻，温度为短路全电流的有效值， whwwmhhmtktAAcCdtISk)1ln()1ln(12 002 0002 2 定义：定义： dtIQkkttk02短路电流热效应短路电流热效应 whkAAQS212、导体短时发热的最高发热温度导体短时发热的最高发热温度 假设假设： 已知短路电流热效应已知短路电流热效应Q Qk k 则：则： 1 1）由导体初始温度）由导体初始温度 w w查出查出AwAw； 2 2）求出求出A Ah h 3)3)查出查出h h )1ln(2 00 wcA)( C)/(4mJA0 的曲线)(Af铝铝 铜铜 wwAhkwAQSA21h3、短路电流热效应的计算、短路电
