发电厂电气-第三章-常用计算的基本理论和方法.优秀PPT.ppt

2/793.1 导导体体载载流量和运行温度流量和运行温度计计算算3.2 载载流流导导体短路体短路时发热计时发热计算算3.3 载载流流导导体短路体短路时电动时电动力力计计算算3.4 电电气气设备设备及主接及主接线线的牢靠性分析的牢靠性分析3.5 技技术经济术经济分析分析第三章第三章 常用常用计计算的基本理算的基本理论论和方法和方法3/793.1 导导体体载载流量和运行温度流量和运行温度计计算算4/79作者：李长松 版权全部一、概述一、概述导导导导体和体和体和体和电电电电器运行中的两种状器运行中的两种状器运行中的两种状器运行中的两种状态态态态：正常工作状正常工作状正常工作状正常工作状态态态态：U UUe IUe IIe Ie 可以可以可以可以长长长长期平安期平安期平安期平安经济经济经济经济的运行的运行的运行的运行 短路工作状短路工作状短路工作状短路工作状态态态态：Id IdIe Ie 短短短短时间时间时间时间内，内，内，内，导导导导体要承受短体要承受短体要承受短体要承受短时发热时发热时发热时发热和和和和电动电动电动电动力的作用力的作用力的作用力的作用 导导导导体正常工作体正常工作体正常工作体正常工作时时时时，产产产产生的各种生的各种生的各种生的各种损损损损耗耗耗耗变变变变成成成成热热热热能使能使能使能使导导导导体的温度上升，体的温度上升，体的温度上升，体的温度上升，带带带带来不良影响，如机械来不良影响，如机械来不良影响，如机械来不良影响，如机械强强强强度下降，接度下降，接度下降，接度下降，接触触触触电电电电阻增加，阻增加，阻增加，阻增加，绝缘绝缘绝缘绝缘性能降低等。性能降低等。性能降低等。性能降低等。5/79 短路短路短路短路时间虽时间虽时间虽时间虽然不然不然不然不长长长长，但，但，但，但电电电电流大，因此流大，因此流大，因此流大，因此发热发热发热发热量也很大，量也很大，量也很大，量也很大，造成造成造成造成导导导导体快速升温。同体快速升温。同体快速升温。同体快速升温。同时时时时，导导导导体体体体还还还还受到受到受到受到电动电动电动电动力的作用，力的作用，力的作用，力的作用，若超若超若超若超过过过过允允允允许值许值许值许值，将会使，将会使，将会使，将会使导导导导体体体体发发发发生生生生变变变变形或形或形或形或损损损损坏。坏。坏。坏。作者：李长松 版权全部一、概述一、概述发热发热发热发热温度不得超温度不得超温度不得超温度不得超过过过过确定数确定数确定数确定数值值值值，称，称，称，称为为为为最高允最高允最高允最高允许许许许温度。温度。温度。温度。正常运行正常运行正常运行正常运行时时时时最高允最高允最高允最高允许许许许温度：温度：温度：温度：LGJ LGJ 70 70 电缆电缆电缆电缆 8080短路短路短路短路时时时时最高允最高允最高允最高允许许许许温度：温度：温度：温度：铝铝铝铝 200 200 铜铜铜铜 300300按正常工作按正常工作按正常工作按正常工作电电电电流及流及流及流及额额额额定定定定电压选择设备电压选择设备电压选择设备电压选择设备按短路状况来校按短路状况来校按短路状况来校按短路状况来校验设备验设备验设备验设备6/79作者：李长松 版权全部二、二、发热发热和散和散热热v 来自来自来自来自导导导导体体体体电电电电阻阻阻阻损损损损耗耗耗耗产产产产生的生的生的生的热热热热量和太阳日照的量和太阳日照的量和太阳日照的量和太阳日照的热热热热量。量。量。量。式中：式中：式中：式中：Rac Rac 导导导导体的沟通体的沟通体的沟通体的沟通电电电电阻阻阻阻(/m)(/m)导导导导体温度体温度体温度体温度为为为为2020时时时时的直流的直流的直流的直流电电电电阻率阻率阻率阻率(mm2/m)(mm2/m)tt 电电电电阻温度系数阻温度系数阻温度系数阻温度系数(-1)(-1)WW 导导导导体的运行温度体的运行温度体的运行温度体的运行温度()()KfKf 集肤效集肤效集肤效集肤效应应应应系数系数系数系数(频频频频率、形率、形率、形率、形态态态态、尺寸、尺寸、尺寸、尺寸)S S 导导导导体截面体截面体截面体截面积积积积(mm2)(mm2)1 1电电电电阻阻阻阻损损损损耗的耗的耗的耗的热热热热量量量量QQR R7/79作者：李长松 版权全部一、一、发热发热v来自来自来自来自导导导导体体体体电电电电阻阻阻阻损损损损耗耗耗耗产产产产生的生的生的生的热热热热量和太阳日照的量和太阳日照的量和太阳日照的量和太阳日照的热热热热量。量。量。量。式中：式中：式中：式中：EtEt 太阳照射功率密度太阳照射功率密度太阳照射功率密度太阳照射功率密度(W/m2)(W/m2)AtAt 导导导导体的吸取率（体的吸取率（体的吸取率（体的吸取率（铝铝铝铝取取取取0.60.6）D D 导导导导体的直径体的直径体的直径体的直径(m)(m)2 2太阳日照的太阳日照的太阳日照的太阳日照的热热热热量量量量QQt t对对对对于于于于圆圆圆圆管管管管导导导导体，日照的体，日照的体，日照的体，日照的热热热热量可按下式量可按下式量可按下式量可按下式计计计计算：算：算：算：太阳照射的能量造成太阳照射的能量造成太阳照射的能量造成太阳照射的能量造成导导导导体温度上升。凡安装在体温度上升。凡安装在体温度上升。凡安装在体温度上升。凡安装在户户户户外外外外的的的的导导导导体，体，体，体，应应应应考考考考虑虑虑虑日照的影响。日照的影响。日照的影响。日照的影响。8/79作者：李长松 版权全部二、二、热热量的量的传递过传递过程程v 热热热热量的量的量的量的传递传递传递传递有有有有对对对对流、流、流、流、辐辐辐辐射和射和射和射和传导传导传导传导3 3种形式。种形式。种形式。种形式。对对对对流流流流换热换热换热换热所所所所传递传递传递传递的的的的热热热热量与温差及量与温差及量与温差及量与温差及换热换热换热换热面面面面积积积积成正比，即：成正比，即：成正比，即：成正比，即：1 1对对对对流流流流 气体各部分相气体各部分相气体各部分相气体各部分相对对对对位移将位移将位移将位移将热热热热量量量量带带带带走的走的走的走的过过过过程。程。程。程。分分分分为为为为：自然：自然：自然：自然对对对对流和流和流和流和强强强强迫迫迫迫对对对对流流流流对对对对流流流流换换换换热热热热系数系数系数系数导导导导体体体体温度温度温度温度环环环环境境境境温度温度温度温度单单单单位位位位长长长长度度度度换热换热换热换热面面面面积积积积9/79二、二、热热量的量的传递过传递过程程v 热热热热量的量的量的量的传递传递传递传递有有有有对对对对流、流、流、流、辐辐辐辐射和射和射和射和传导传导传导传导3 3种形式。种形式。种形式。种形式。m2/mF1=2(A1+A2)10/79二、二、热热量的量的传递过传递过程程v 热热热热量的量的量的量的传递传递传递传递有有有有对对对对流、流、流、流、辐辐辐辐射和射和射和射和传导传导传导传导3 3种形式。种形式。种形式。种形式。m2/mF1=D11/79作者：李长松 版权全部二、二、热热量的量的传递过传递过程程v 热热热热量的量的量的量的传递传递传递传递有有有有对对对对流、流、流、流、辐辐辐辐射和射和射和射和传导传导传导传导3 3种形式。种形式。种形式。种形式。2 2辐辐辐辐射射射射 热热热热量从高温物体，以量从高温物体，以量从高温物体，以量从高温物体，以热热热热射射射射线线线线方式从高温物体方式从高温物体方式从高温物体方式从高温物体传传传传至至至至低温物体的低温物体的低温物体的低温物体的过过过过程。程。程。程。：导导体材料的体材料的辐辐射系数射系数Ff：单单位位长长度度导导体的体的辐辐射散射散热热表面表面积积（m2/m）12/79作者：李长松 版权全部二、二、热热量的量的传递过传递过程程v 热热热热量的量的量的量的传递传递传递传递有有有有对对对对流、流、流、流、辐辐辐辐射和射和射和射和传导传导传导传导3 3种形式。种形式。种形式。种形式。3 3传导传导传导传导 由于物体内部自由由于物体内部自由由于物体内部自由由于物体内部自由电电电电子或分子运子或分子运子或分子运子或分子运动动动动，从高温区到，从高温区到，从高温区到，从高温区到低温区低温区低温区低温区传递热传递热传递热传递热量的量的量的量的过过过过程。程。程。程。导热导热系数，系数，W/(m)Fd 导热导热面面积积，m2 物体厚度，物体厚度，m 1 2高温区和低温区的温度，高温区和低温区的温度，13/79作者：李长松 版权全部三、三、导导体体载载流量的流量的计计算算v 导导体的体的长长期期发热发热是指：是指：导导体正常工作体正常工作时长时长期通期通过过工作工作电电流所引起的流所引起的发热发热。v 导导体体长长期期发热发热的的计计算目的：算目的：v 依依据据导导体体长长期期发发热热允允许许温温度度确确定定导导体体载载流流量量（即即导导体体长长期期允允许许通通过过电电流流），探探讨讨提提高高导导体允体允许电许电流或降低流或降低导导体温度的各种措施。体温度的各种措施。14/79作者：李长松 版权全部1、导导体的温升体的温升过过程程 导导体的温度由最初温度（体的温度由最初温度（环环境温度）起先上境温度）起先上升，升，经过经过一段一段时间时间后达到后达到稳稳定温度（正常工作定温度（正常工作时时的温度）。的温度）。v 导导体的升温体的升温过过程，可按程，可按热热量平衡关系描述。量平衡关系描述。15/79式中：式中：式中：式中：QRQR 导导导导体体体体产产产产生的生的生的生的热热热热量量量量QcQc 导导导导体本身温度上升所需的体本身温度上升所需的体本身温度上升所需的体本身温度上升所需的热热热热量量量量QIQI 通通通通过对过对过对过对流方式散失的流方式散失的流方式散失的流方式散失的热热热热量量量量QfQf 通通通通过辐过辐过辐过辐射方式散失的射方式散失的射方式散失的射方式散失的热热热热量量量量作者：李长松 版权全部1、导导体的温升体的温升过过程程 电电电电流流流流热热热热效效效效应应应应用于用于用于用于导导导导体温升及散体温升及散体温升及散体温升及散热热热热，即：即：即：即：由于由于由于由于导导导导体各部分温度相同，所以无体各部分温度相同，所以无体各部分温度相同，所以无体各部分温度相同，所以无传导传导传导传导方式散方式散方式散方式散热热热热。16/79作者：李长松 版权全部1、导导体的温升体的温升过过程程即：即：即：即：q 工程上，将工程上，将工程上，将工程上，将 QQI IQQf f 用用用用一个一个一个一个总换热总换热总换热总换热系数来表示，即：系数来表示，即：系数来表示，即：系数来表示，即：在在在在dt dt 时间时间时间时间内，有内，有内，有内，有式中：式中：式中：式中：I I 流流流流过导过导过导过导体的体的体的体的电电电电流流流流 R R 导导导导体的体的体的体的电电电电阻阻阻阻 m m 导导导导体的体的体的体的质质质质量量量量 c c 导导导导体的比体的比体的比体的比热热热热容容容容 w w 导导导导体的体的体的体的总换热总换热总换热总换热系数系数系数系数 F F 导导导导体的体的体的体的换热换热换热换热面面面面积积积积 W W 导导导导体的温度体的温度体的温度体的温度00 四周空气的温度四周空气的温度四周空气的温度四周空气的温度17/79作者：李长松 版权全部1、导导体的温升体的温升过过程程 导导导导体通体通体通体通过过过过正常工作正常工作正常工作正常工作电电电电流流流流时时时时，其温度，其温度，其温度，其温度变变变变更范更范更范更范围围围围不大，不大，不大，不大，因此因此因此因此认为认为认为认为R R、c c、为为为为常数（事常数（事常数（事常数（事实实实实上，上，上，上，R R、c c、为为为为温度温度温度温度 的函数），的函数），的函数），的函数），该该该该方程方程方程方程为为为为一一一一阶阶阶阶常系数常系数常系数常系数线线线线性非性非性非性非齐齐齐齐次方程。次方程。次方程。次方程。设设设设起始温升起始温升起始温升起始温升为为为为 k k k k 0 0，则则则则两两两两边边边边取拉式取拉式取拉式取拉式变换变换变换变换得得得得设设设设温升温升温升温升 0 0，则则则则dd d d，有，有，有，有则则则则有：有：有：有：18/79作者：李长松 版权全部1、导导体的温升体的温升过过程程则则则则方程式的解方程式的解方程式的解方程式的解为为为为令令令令（3 31515）式）式）式）式则则则则（3 31818）式）式）式）式可可可可见见见见，升温，升温，升温，升温过过过过程是按指数曲程是按指数曲程是按指数曲程是按指数曲线变线变线变线变更的。更的。更的。更的。19/79twTrk210作者：李长松 版权全部1、导导体的温升体的温升过过程程导导导导体的温升按体的温升按体的温升按体的温升按时间变时间变时间变时间变更的曲更的曲更的曲更的曲线线线线如如如如图图图图所示：所示：所示：所示：当当当当tt时时时时，导导导导体的温体的温体的温体的温升升升升趋趋趋趋于于于于稳稳稳稳定温升定温升定温升定温升 w w此此此此时时时时 即在即在即在即在稳稳稳稳定定定定发热发热发热发热状状状状态态态态下，下，下，下，导导导导体中体中体中体中产产产产生的全部生的全部生的全部生的全部热热热热量都量都量都量都散失到四周散失到四周散失到四周散失到四周环环环环境中。境中。境中。境中。w w 与与与与电电电电流平方成正比，与流平方成正比，与流平方成正比，与流平方成正比，与导导导导体散体散体散体散热实热实热实热实力成反比，力成反比，力成反比，力成反比，而与而与而与而与导导导导体起始温度无关。体起始温度无关。体起始温度无关。体起始温度无关。20/79作者：李长松 版权全部1、导导体的温升体的温升过过程程导导导导体的温升按体的温升按体的温升按体的温升按时间变时间变时间变时间变更的曲更的曲更的曲更的曲线线线线如如如如图图图图所示：所示：所示：所示：发热时间发热时间发热时间发热时间常数常数常数常数T Tr r表示表示表示表示发热进发热进发热进发热进程的快慢。程的快慢。程的快慢。程的快慢。事事事事实实实实上，当上，当上，当上，当t=(3t=(34)Tr4)Tr时时时时，已已已已趋趋趋趋于于于于稳稳稳稳定温升定温升定温升定温升w w。T Tr r与与与与导导导导体的体的体的体的热热热热容量成容量成容量成容量成正比，与正比，与正比，与正比，与导导导导体散体散体散体散热热热热能能能能力成反比，而与力成反比，而与力成反比，而与力成反比，而与电电电电流流流流无关。无关。无关。无关。twTrk21021/79作者：李长松 版权全部2、导导体的体的载载流量流量依据依据依据依据稳稳稳稳定温升定温升定温升定温升ww的公式的公式的公式的公式有：有：有：有：而而而而稳稳稳稳定温升定温升定温升定温升 w w=w w-0 0 ，其中：其中：其中：其中：0 0 是是是是环环环环境温度，境温度，境温度，境温度，w w是是是是导导导导体正常工作体正常工作体正常工作体正常工作时长时长时长时长期期期期发热稳发热稳发热稳发热稳定温度。定温度。定温度。定温度。假如令假如令假如令假如令w=al w=al，即，即，即，即导导导导体体体体长长长长期期期期发热发热发热发热允允允允许许许许温度，温度，温度，温度，则长则长则长则长期期期期发热发热发热发热允允允允许电许电许电许电流流流流 Ial Ial 为为为为：则则则则有：有：有：有：22/79作者：李长松 版权全部2、导导体的体的载载流量流量导导导导体体体体长长长长期期期期发热发热发热发热允允允允许电许电许电许电流流流流为为为为：通常，厂家通常，厂家通常，厂家通常，厂家给给给给出的出的出的出的导导导导体体体体载载载载流量是在流量是在流量是在流量是在环环环环境温度境温度境温度境温度 0 0为额为额为额为额定定定定环环环环境温度境温度境温度境温度2525时时时时得出的。而当得出的。而当得出的。而当得出的。而当导导导导体工作的体工作的体工作的体工作的实际环实际环实际环实际环境境境境温度温度温度温度 与与与与该该该该温度不同温度不同温度不同温度不同时时时时，则该导则该导则该导则该导体的体的体的体的实际载实际载实际载实际载流量流量流量流量应进应进应进应进行行行行修正。修正。修正。修正。即当即当即当即当实际环实际环实际环实际环境温度境温度境温度境温度为为为为0 0时时时时，导导导导体的体的体的体的实际载实际载实际载实际载流量流量流量流量其中其中其中其中是温度修正系数是温度修正系数是温度修正系数是温度修正系数23/79作者：李长松 版权全部3、提高、提高导导体体载载流量的方法流量的方法1.1.减小减小减小减小导导导导体沟通体沟通体沟通体沟通电电电电阻阻阻阻Rac=Kf Rdc=Kf L/SRac=Kf Rdc=Kf L/S2.2.增大散增大散增大散增大散热热热热面面面面积积积积 F F 和和和和换热换热换热换热系数系数系数系数 FF：矩形：矩形：矩形：矩形导导导导体体体体 槽形槽形槽形槽形导导导导体体体体：导导导导体表面涂油漆；合理布置体表面涂油漆；合理布置体表面涂油漆；合理布置体表面涂油漆；合理布置导导导导体；体；体；体；强强强强迫冷却迫冷却迫冷却迫冷却 比如接受比如接受比如接受比如接受电电电电阻率阻率阻率阻率 小的小的小的小的导导导导体；增大体；增大体；增大体；增大导导导导体截面体截面体截面体截面积积积积S S；接受槽形、管形接受槽形、管形接受槽形、管形接受槽形、管形导导导导体减小集肤效体减小集肤效体减小集肤效体减小集肤效应应应应KfKf等。等。等。等。导导导导体体体体长长长长期期期期发热发热发热发热允允允允许电许电许电许电流流流流为为为为：24/793.2 载载流流导导体短路体短路时发热计时发热计算算25/79作者：李长松 版权全部导导体的短体的短时发热时发热v 导导导导体的短体的短体的短体的短时发热时发热时发热时发热是指：是指：是指：是指：v 短路起先到短路切除短路起先到短路切除短路起先到短路切除短路起先到短路切除为为为为止，很短一段止，很短一段止，很短一段止，很短一段时间时间时间时间内内内内导导导导体通体通体通体通过过过过短路短路短路短路电电电电流所引起的流所引起的流所引起的流所引起的发热发热发热发热。v导导导导体短体短体短体短时发热时发热时发热时发热的的的的计计计计算目的：算目的：算目的：算目的：确定确定确定确定导导导导体通体通体通体通过过过过短路短路短路短路电电电电流流流流时时时时的最高温度的最高温度的最高温度的最高温度 h h 。v假假假假如如如如h h 没没没没有有有有超超超超过过过过所所所所规规规规定定定定的的的的导导导导体体体体短短短短时时时时发发发发热热热热允允允允许许许许温温温温度度度度，则则则则称称称称该导该导该导该导体在短路体在短路体在短路体在短路时时时时是是是是热稳热稳热稳热稳定的。定的。定的。定的。否否否否则则则则，须须须须要要要要增增增增大大大大导导导导体体体体截截截截面面面面积积积积或或或或限限限限制制制制短短短短路路路路电电电电流流流流以以以以保保保保证导证导证导证导体在短路体在短路体在短路体在短路时时时时的的的的热稳热稳热稳热稳定。定。定。定。26/79作者：李长松 版权全部一、一、导导体短路体短路时发热过时发热过程程1 1短短短短时发热时发热时发热时发热的特点的特点的特点的特点v绝热过绝热过绝热过绝热过程：短路程：短路程：短路程：短路电电电电流大而且持流大而且持流大而且持流大而且持续时间续时间续时间续时间短，短，短，短，导导导导体内体内体内体内产产产产生生生生很大的很大的很大的很大的热热热热量来不及向四周量来不及向四周量来不及向四周量来不及向四周环环环环境散境散境散境散热热热热，因此全部，因此全部，因此全部，因此全部热热热热量量量量都用来使都用来使都用来使都用来使导导导导体温度上升体温度上升体温度上升体温度上升v短路短路短路短路时导时导时导时导体温度体温度体温度体温度变变变变更范更范更范更范围围围围很大，它的很大，它的很大，它的很大，它的电电电电阻阻阻阻R R和比和比和比和比热热热热c c不能再不能再不能再不能再视为视为视为视为常数，而常数，而常数，而常数，而应为应为应为应为温度的函数温度的函数温度的函数温度的函数27/79作者：李长松 版权全部一、一、导导体短路体短路时发热过时发热过程程2 2短路短路短路短路时时时时最高最高最高最高发热发热发热发热温度的温度的温度的温度的计计计计算算算算v 依据短路依据短路依据短路依据短路时导时导时导时导体体体体发热发热发热发热的特点可列出的特点可列出的特点可列出的特点可列出热热热热平衡方程式平衡方程式平衡方程式平衡方程式式中式中式中式中代入得代入得代入得代入得28/79作者：李长松 版权全部一、一、导导体短路体短路时发热过时发热过程程 为为为为了求出短路切除了求出短路切除了求出短路切除了求出短路切除时导时导时导时导体的最高温度，可体的最高温度，可体的最高温度，可体的最高温度，可对对对对上式两上式两上式两上式两边边边边求求求求积积积积分。分。分。分。q左左左左边积边积边积边积分从分从分从分从 0 0 到到到到 tk tk（短路切除（短路切除（短路切除（短路切除时间时间时间时间,等于等于等于等于继电爱护动继电爱护动继电爱护动继电爱护动作作作作时间时间时间时间与断路器全开断与断路器全开断与断路器全开断与断路器全开断时间时间时间时间之和）之和）之和）之和）q右右右右边边边边从起始温度从起始温度从起始温度从起始温度w w 到最高温度到最高温度到最高温度到最高温度hh则则则则有有有有:29/79作者：李长松 版权全部一、一、导导体短路体短路时发热过时发热过程程v上式左上式左上式左上式左边边边边 =QQk k短路短路短路短路电电电电流流流流热热热热效效效效应应应应（热热热热脉冲）脉冲）脉冲）脉冲）30/79作者：李长松 版权全部一、一、导导体短路体短路时发热过时发热过程程v上式右上式右上式右上式右边边边边 =于是有：于是有：于是有：于是有：31/79作者：李长松 版权全部一、一、导导体短路体短路时发热过时发热过程程 为为为为了了了了简简简简化化化化A Ah h和和和和A Aw w的的的的计计计计算，已按各种材料的平均参数，算，已按各种材料的平均参数，算，已按各种材料的平均参数，算，已按各种材料的平均参数，做出做出做出做出 f(A)f(A)的曲的曲的曲的曲线线线线。如。如。如。如图图图图所示：所示：所示：所示：A(10A(101616)J/m)J/m4 4 32/79作者：李长松 版权全部一、一、导导体短路体短路时发热过时发热过程程依据依据依据依据该该该该 f(A)f(A)曲曲曲曲线计线计线计线计算算算算h h 的步的步的步的步骤骤骤骤如下：如下：如下：如下：求出求出求出求出导导导导体正常工作体正常工作体正常工作体正常工作时时时时的温度的温度的温度的温度 w w。w w 与与与与 0 0 和和和和I I有关。有关。有关。有关。由由由由 w w 和和和和导导导导体的材料体的材料体的材料体的材料查查查查曲曲曲曲线线线线得到得到得到得到 A Aw w由式由式3-19得得33/79作者：李长松 版权全部一、一、导导体短路体短路时发热过时发热过程程依据依据依据依据该该该该 f(A)f(A)曲曲曲曲线计线计线计线计算算算算h h 的步的步的步的步骤骤骤骤如下：如下：如下：如下：计计计计算短路算短路算短路算短路电电电电流流流流热热热热效效效效应应应应 Q Qk k 计计计计算算算算 A Ah h 最最最最终终终终由由由由 Ah Ah 查查查查曲曲曲曲线线线线得到得到得到得到h h 检查检查检查检查 h h 是否超是否超是否超是否超过导过导过导过导体短体短体短体短时时时时最高允最高允最高允最高允许许许许温度。温度。温度。温度。34/79作者：李长松 版权全部二、短路二、短路电电流流热热效效应应Qk的的计计算算1 1等等等等值时间值时间值时间值时间法法法法适用于小容量机适用于小容量机适用于小容量机适用于小容量机组组组组原理原理原理原理:图图图图3-143-14(1)周期重量等周期重量等值时间值时间35/79作者：李长松 版权全部二、短路二、短路电电流流热热效效应应Qk的的计计算算1 1等等等等值时间值时间值时间值时间法法法法查图查图3-15该该曲曲线线是依据装有自是依据装有自动电压调动电压调整器的汽整器的汽轮发电轮发电机和水机和水轮发电轮发电机机(50MW以下以下)的短路的短路电电流周期重流周期重量衰减曲量衰减曲线线的平均的平均值值而制作的。而制作的。其中短路其中短路电电流的衰减特性流的衰减特性为为：36/79作者：李长松 版权全部二、短路二、短路电电流流热热效效应应Qk的的计计算算1 1等等等等值时间值时间值时间值时间法法法法非周期重量等非周期重量等值时间值时间37/79二、短路二、短路电电流流热热效效应应Qk的的计计算算1 1等等等等值时间值时间值时间值时间法法法法解解：（：（1）计计算短路算短路电电流的流的热热效效应应Qk，tk0.3+0.20.5，=28/20=28/201.41.4，查图查图查图查图3 31515得得得得t tp p0.650.65。由于由于tk1s，故，故应应考考虑虑非周期重量的非周期重量的热热效效应应。短路短路电电流流的的热热效效应为应为：例例例例3 33 3 发电发电发电发电机机机机电压为电压为电压为电压为10.5KV10.5KV，额额额额定定定定电电电电流流流流为为为为1500A1500A，装有，装有，装有，装有22（10081008）mmmm2 2矩形矩形矩形矩形铝铝铝铝母母母母线线线线，短路，短路，短路，短路电电电电流流流流I=28kAI=28kA，=20kA =20kA，继电继电继电继电保保保保护动护动护动护动作作作作时间为时间为时间为时间为0.3s0.3s，断路器全开断，断路器全开断，断路器全开断，断路器全开断时间为时间为时间为时间为0.2s0.2s，正常，正常，正常，正常负负负负荷荷荷荷时时时时母母母母线线线线温度温度温度温度为为为为4646。试计试计试计试计算短路算短路算短路算短路电电电电流的流的流的流的热热热热效效效效应应应应和母和母和母和母线线线线的最高温的最高温的最高温的最高温度。度。度。度。38/79二、短路二、短路电电流流热热效效应应Qk的的计计算算1 1等等等等值时间值时间值时间值时间法法法法 例例例例3 33 3 发电发电发电发电机机机机电压为电压为电压为电压为10.5KV10.5KV，额额额额定定定定电电电电流流流流为为为为1500A1500A，装有，装有，装有，装有22（10081008）mmmm2 2矩形矩形矩形矩形铝铝铝铝母母母母线线线线，短路，短路，短路，短路电电电电流流流流I=28kAI=28kA，=20kA =20kA，继电继电继电继电保保保保护动护动护动护动作作作作时间为时间为时间为时间为0.3s0.3s，断路器全开断，断路器全开断，断路器全开断，断路器全开断时间为时间为时间为时间为0.2s0.2s，正常，正常，正常，正常负负负负荷荷荷荷时时时时母母母母线线线线温度温度温度温度为为为为4646。试计试计试计试计算短路算短路算短路算短路电电电电流的流的流的流的热热热热效效效效应应应应和母和母和母和母线线线线的最高温的最高温的最高温的最高温度。度。度。度。解解：（：（2）求母）求母线线的最高温度的最高温度h。因。因w为为46，由，由，由，由图图图图3-133-13查查查查得得得得A Aw0.351016J/(.m4)，代入式，代入式334得：得：再由再由图图313查查得得h50 1stk1s时时时时，导导导导体的体的体的体的发热发热发热发热主要由周期重量确定，主要由周期重量确定，主要由周期重量确定，主要由周期重量确定，故可以不故可以不故可以不故可以不计计计计QnpQnp影响。影响。影响。影响。而而而而所以有：所以有：所以有：所以有：42/793.3 载载流流导导体短路体短路时电动时电动力力计计算算43/79作者：李长松 版权全部导导体短路的体短路的电动电动力力v电电电电气气气气设备设备设备设备中的中的中的中的载载载载流流流流导导导导体当通体当通体当通体当通过电过电过电过电流流流流时时时时，除了，除了，除了，除了发热发热发热发热效效效效应应应应以外，以外，以外，以外，还还还还有有有有载载载载流流流流导导导导体相互之体相互之体相互之体相互之间间间间的作用力，称的作用力，称的作用力，称的作用力，称为电为电为电为电动动动动力。力。力。力。v通常，由正常的工作通常，由正常的工作通常，由正常的工作通常，由正常的工作电电电电流所流所流所流所产产产产生的生的生的生的电动电动电动电动力是不大的，力是不大的，力是不大的，力是不大的，但短路但短路但短路但短路时时时时冲冲冲冲击电击电击电击电流所流所流所流所产产产产生的生的生的生的电动电动电动电动力将达到很大的数力将达到很大的数力将达到很大的数力将达到很大的数值值值值，可能，可能，可能，可能导导导导致致致致设备变设备变设备变设备变形或形或形或形或损损损损坏。因此，坏。因此，坏。因此，坏。因此，为为为为了保了保了保了保证电证电证电证电器和器和器和器和载载载载流流流流导导导导体不致破坏，短路冲体不致破坏，短路冲体不致破坏，短路冲体不致破坏，短路冲击电击电击电击电流流流流产产产产生的生的生的生的电动电动电动电动力不力不力不力不应应应应超超超超过电过电过电过电器和器和器和器和载载载载流流流流导导导导体的允体的允体的允体的允许应许应许应许应力。力。力。力。v载载载载流流流流导导导导体之体之体之体之间电动间电动间电动间电动力的大小和方向，取决于力的大小和方向，取决于力的大小和方向，取决于力的大小和方向，取决于电电电电流的流的流的流的大小和方向，大小和方向，大小和方向，大小和方向，导导导导体的尺寸、形体的尺寸、形体的尺寸、形体的尺寸、形态态态态和相互之和相互之和相互之和相互之间间间间的位置的位置的位置的位置以及四周介以及四周介以及四周介以及四周介质质质质的特性。的特性。的特性。的特性。44/79作者：李长松 版权全部一、一、电动电动力的力的计计算算计计计计算算算算电动电动电动电动力可接受力可接受力可接受力可接受毕毕毕毕奥沙瓦定律。如奥沙瓦定律。如奥沙瓦定律。如奥沙瓦定律。如图图图图所示：所示：所示：所示：L LdFdFB Bi idLdL 通通通通过电过电过电过电流流流流i i的的的的导导导导体，体，体，体，处处处处在磁感在磁感在磁感在磁感应应应应强强强强度度度度为为为为B B的的的的外磁外磁外磁外磁场场场场中，中，中，中，导导导导体体体体L L上上上上的元的元的元的元长长长长度度度度dLdL上所受到上所受到上所受到上所受到的的的的电动电动电动电动力力力力dFdF为为为为：对对对对上式沿上式沿上式沿上式沿导导导导体体体体L L全全全全长积长积长积长积分，可得分，可得分，可得分，可得L L全全全全长长长长上所受上所受上所受上所受电动电动电动电动力力力力为为为为：45/79作者：李长松 版权全部一、一、电动电动力的力的计计算算1 1平行瘦平行瘦平行瘦平行瘦长导长导长导长导体体体体间间间间的的的的电动电动电动电动力力力力 如如如如图为图为图为图为两根平行瘦两根平行瘦两根平行瘦两根平行瘦长导长导长导长导体，两体，两体，两体，两导导导导体中体中体中体中电电电电流分流分流分流分别为别为别为别为i1i1和和和和i2i2，长长长长度度度度为为为为L L，导导导导体中心体中心体中心体中心轴线轴线轴线轴线距离距离距离距离为为为为a a。当当当当LaLa，adad时时时时，导导导导体中的体中的体中的体中的电电电电流可以看流可以看流可以看流可以看作是集中在作是集中在作是集中在作是集中在导导导导体中心体中心体中心体中心轴线轴线轴线轴线上。上。上。上。F FL Li i1 1 i i2 2a a 电动电动电动电动力的方向确定于力的方向确定于力的方向确定于力的方向确定于导导导导体中体中体中体中电电电电流的方向。当流的方向。当流的方向。当流的方向。当电电电电流流流流同向同向同向同向时时时时相吸，异向相吸，异向相吸，异向相吸，异向时时时时相斥。相斥。相斥。相斥。46/79作者：李长松 版权全部一、一、电动电动力的力的计计算算1 1平行瘦平行瘦平行瘦平行瘦长导长导长导长导体体体体间间间间的的的的电动电动电动电动力力力力导导导导体体体体1 1中中中中电电电电流流流流i i1 1在在在在导导导导体体体体2 2处处处处所所所所产产产产生的磁感生的磁感生的磁感生的磁感应应应应强强强强度等于：度等于：度等于：度等于：F FL Li i1 1 i i2 2a aB B1 1=210=210-7-7i i1 1/a/a则导则导则导则导体体体体2 2全全全全长长长长上所受的上所受的上所受的上所受的电动电动电动电动力力力力为为为为：如如如如图为图为图为图为两根平行瘦两根平行瘦两根平行瘦两根平行瘦长导长导长导长导体，两体，两体，两体，两导导导导体中体中体中体中电电电电流分流分流分流分别为别为别为别为i1i1和和和和i2i2，长长长长度度度度为为为为L L，导导导导体中心体中心体中心体中心轴线轴线轴线轴线距离距离距离距离为为为为a a。47/79作者：李长松 版权全部一、一、电动电动力的力的计计算算2 2其它形其它形其它形其它形态态态态截面的截面的截面的截面的导导导导体体体体间间间间的的的的电动电动电动电动力力力力 对对对对于具有其它形于具有其它形于具有其它形于具有其它形态态态态截面的截面的截面的截面的导导导导体，体，体，体，电电电电流并不是集中在流并不是集中在流并不是集中在流并不是集中在导导导导体中心体中心体中心体中心轴线轴线轴线轴线上。但是，可以将其看成是由若干个平行上。但是，可以将其看成是由若干个平行上。但是，可以将其看成是由若干个平行上。但是，可以将其看成是由若干个平行瘦瘦瘦瘦长导长导长导长导体体体体组组组组成，成，成，成，则则则则可以在平行瘦可以在平行瘦可以在平行瘦可以在平行瘦长导长导长导长导体体体体间间间间的的的的电动电动电动电动力基力基力基力基础础础础上，乘以一个考上，乘以一个考上，乘以一个考上，乘以一个考虑虑虑虑了不同形了不同形了不同形了不同形态态态态截面因素的截面系数截面因素的截面系数截面因素的截面系数截面因素的截面系数k k来来来来计计计计算算算算实际实际实际实际的的的的电动电动电动电动力。力。力。力。即：即：即：即：KK形形形形态态态态系数。表示系数。表示系数。表示系数。表示实际实际实际实际形形形形态导态导态导态导体体体体电动电动电动电动力与瘦力与瘦力与瘦力与瘦长导长导长导长导体体体体 电动电动电动电动力之比。力之比。力之比。力之比。48/79作者：李长松 版权全部一、一、电动电动力的力的计计算算v 形形形形态态态态系数的确定系数的确定系数的确定系数的确定 矩形截面矩形截面矩形截面矩形截面导导导导体体体体：查课查课查课查课本本本本 p75 p75 图图图图3-183-18如如如如图图图图：KK是是是是(a-b)/(h+b)(a-b)/(h+b)和和和和 b/h b/h 的函数的函数的函数的函数圆圆圆圆形截面形截面形截面形截面导导导导体体体体：K=1K=1槽形截面槽形截面槽形截面槽形截面导导导导体体体体：查课查课查课查课本本本本 p76 p76 表表表表3-43-449/79作者：李长松 版权全部二、三相二、三相导导体短路体短路时时的的电动电动力力v三相系三相系三相系三相系统统统统中，中，中，中，发发发发生短路生短路生短路生短路时时时时作用于每相作用于每相作用于每相作用于每相导导导导体的体的体的体的电动电动电动电动力，力，力，力，取决于取决于取决于取决于该该该该相相相相导导导导体中的体中的体中的体中的电电电电流与其它两相流与其它两相流与其