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1、Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University发电厂电气部分发电厂电气部分康小宁康小宁电气工程学院电气工程学院kangxnxjtu.eduXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第二章第二章 电气设计常用根本实际和方法电气设计常用根本实际和方法第四第四节 导体的短体的短时发热计算算一、短一、短时发热最高温度的最高温度的计算算短短时发热的特点：的特点： 发热时间很很短短，电流流比比正正常常任任务电
2、流流大大的的多多，导体体产生生的的热量量来来不不及及散散失失到到周周围介介质中中去去，全全部部用用来来使使导体温度升高，散体温度升高，散热量可以忽略不量可以忽略不计 短短时间导体体的的温温度度快快速速升升高高，其其电阻阻和和比比热容容温温度度变化化1，单位位质量量物物体体吸吸热量量的的变化化量量不不再再是是常数而是温度的函数非常数而是温度的函数非线性关系性关系计算算目目的的：校校验热稳定定，即即导体体最最高高温温升升能能否否超超越越导体短体短时发热最高允最高允许温度。温度。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong
3、 University第二章第二章 电气设计常用根本实际和方法电气设计常用根本实际和方法第四节第四节 导体的短时发热计算导体的短时发热计算一、短时发热最高温度的计算一、短时发热最高温度的计算短时发热的热平衡关系：短时发热的热平衡关系： 电阻损耗产生的热量电阻损耗产生的热量=导体的吸热量导体的吸热量短短时时发发热热过过程程中中导导体体的的电电阻阻和和比比热热容容与与温温度度的的函函数数关系如下关系如下Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第二章第二章 电气设计常用根本实际和方法电气设计常用根
4、本实际和方法第四第四节 导体的短体的短时发热计算算一、短一、短时发热最高温度的最高温度的计算算从而得到短从而得到短时发热的温升微分方程的温升微分方程 将将导体的体的电阻和比阻和比热容及容及 代入得代入得ikt :电流瞬流瞬时值 A w ：导体密度体密度kg/m3 0，c0：导体零度体零度时电阻率和比阻率和比热容容，：电阻率和比阻率和比热容的温度系数容的温度系数-1：导体瞬体瞬时温度温度Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第二章第二章 电气设计常用根本实际和方法电气设计常用根本实际和方法第
5、四节第四节 导体的短时发热计算导体的短时发热计算一、短时发热最高温度的计算一、短时发热最高温度的计算整理后得到整理后得到对上式两边从对上式两边从0到到tk时间段进展积分得到时间段进展积分得到Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第二章第二章 电气设计常用根本实际和方法电气设计常用根本实际和方法第四第四节 导体的短体的短时发热计算算一、短一、短时发热最高温度的最高温度的计算算引入新的符号引入新的符号Qk，整理后得到，整理后得到其中其中Qk的的物物理理意意义：短短路路电流流热效效应，它它是是在
6、在0到到 tk 时间内内，电阻阻为1的的导体体中中所所放放出出的的热量量(单位位为 As)。 Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第二章第二章 电气设计常用根本实际和方法电气设计常用根本实际和方法第四第四节 导体的短体的短时发热计算算一、短一、短时发热最高温度的最高温度的计算算可可以以看看出出： Af和和Ai具具有有一一样的的函函数数关关系系，有有关关部部门给出出了了常常用用资料料的的 = f (A)曲曲线，如如图3-7所所示示短路短路终了了时的的A值满足：足：Xian Jiaotong
7、 UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第二章第二章 电气设计常用根本实际和方法电气设计常用根本实际和方法第四第四节 导体的短体的短时发热计算算二、根据二、根据 = f (A)曲曲线计算算发热最高温度的方法最高温度的方法根根据据短短路路开开场时辰辰导体体任任务温温度度i，由由该曲曲线 查出出对应的的值Ai ；如知短路如知短路电流流热效效应Qk ，可按上式，可按上式计算出算出Af ；再再根根据据Af由由该曲曲线查出出短短路路终了了温温度度f ，就就得得到到短短时发热最高温度最高温度假假设f 0.1s发电机出口及母线发电
8、机出口及母线0.150.2发电机升高电压母线及出线发电机升高电压母线及出线发电机电压电抗器后发电机电压电抗器后0.080.1变电站各级电压母线及出线变电站各级电压母线及出线0.05表表3-3 非周期分量等效时间非周期分量等效时间T当tk 1s时，导体的发热主要由周期分量热效应来决议，非周期分量热效应可略去不计。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第二章第二章 电气设计常用根本实际和方法电气设计常用根本实际和方法第四第四节 导体的短体的短时发热计算算五、五、导体的短体的短时发热计算算实例例
9、【例例2-2】某某变电所所汇流流母母线，采采用用矩矩形形铝导体体，截截面面为63 mm8mm，集集肤肤系系数数为1.03 ，导体体的的正正常常任任务温温度度为50，短路切除，短路切除时间为2.6s，短路，短路电流流【解】【解】 1计算短路算短路电流流热效效应 Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第二章第二章 电气设计常用根本实际和方法电气设计常用根本实际和方法第四第四节 导体的短体的短时发热计算算五、五、导体的短体的短时发热计算算实例例【例例2-2】某某变电所所汇流流母母线，采采用用矩矩
10、形形铝导体体，截截面面为63 mm8mm，集集肤肤系系数数为1.03 ，导体体的的正正常常任任务温温度度为50，短路切除，短路切除时间为2.6s，短路，短路电流流【解】【解】 2计算短算短时发热最高温度最高温度 由由 导 体体 的的 正正 常常 任任 务 温温 度度 为 50， 查 图 3-7曲曲 线 可可 得得Ai=0.41016J/m4 从而得到从而得到单位变为单位变为A2sXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第二章第二章 电气设计常用根本实际和方法电气设计常用根本实际和方法第四第四节 导体的短体的短时发热计算算五、五、导体的短体的短时发热计算算实例例【例例2-2】某某变电所所汇流流母母线，采采用用矩矩形形铝导体体，截截面面为63 mm8mm，集集肤肤系系数数为1.03 ，导体体的的正正常常任任务温温度度为50，短路切除，短路切除时间为2.6s，短路，短路电流流【解】【解】 2计算短算短时发热最高温度最高温度 由由 Af=0.611016J/ m4 ， 查 图 3-7曲曲 线 可可 得得 f =80200可以可以满足足热稳定要求定要求
