发电厂电气部分计算理论第2讲.ppt

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1、Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University发电厂电气部分计算理论第2讲 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第二章第二章 电气设计常用基本理论和方法电气设计常用基本理论和方法第四节第四节 导体的短时发热计算导体的

2、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特点：短时发热的特点：发热时间很短，电流比正常工作电流大的多，导体发热时间很短，电流比正常工作电流大的多，导体产生的产生的热量来不及散失到周围介质中去热量来不及散失到周围介质中去，全部用来使导体温度升高，全部用来使导体温度升高，散热量可以忽略不计散热量可以忽略不计 短时间导体的温度快速升高，其短时间导体的温度快速升高，其电阻和比热容电阻和比热容（温度变化（温度变化1，单位质量物体吸热量的变化量），单位质量物体吸热量的变化量）不再是常数不再是常数而是温度的而是温度的函数（非线性关系）函数（非线性关系）计算目的：校验热稳定，

3、即导体最高温升是否超过导体短时计算目的：校验热稳定，即导体最高温升是否超过导体短时发热最高允许温度。发热最高允许温度。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第二章第二章 电气设计常用基本理论和方法电气设计常用基本理论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时发热过程中导体的电阻和比热容与温度的函数关系如下短时发热过程

4、中导体的电阻和比热容与温度的函数关系如下Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第二章第二章 电气设计常用基本理论和方法电气设计常用基本理论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从而得到短时发热的温升微分方程从而得到短时发热的温升微分方程 将导体的电阻和比热容及将导体的电阻和比热容及 代入得代入得ikt:电流瞬时值电流瞬时值（A）w：导体密度（：导体密度（kg/m3）0，c0：导体零度时电阻率和比热容：导体零度时电阻率和比

5、热容，：电电阻率和比阻率和比热热容的温度系数（容的温度系数（-1）：导导体瞬体瞬时时温度温度Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第二章第二章 电气设计常用基本理论和方法电气设计常用基本理论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时间段进行积分得到时间段进行积分得到Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian

6、Jiaotong University第二章第二章 电气设计常用基本理论和方法电气设计常用基本理论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的物理意义：短路电流热效应，它是在的物理意义：短路电流热效应，它是在0到到 tk 时间内，时间内，电阻为电阻为1的导体中所放出的热量的导体中所放出的热量(单位为单位为 As)。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第二章第二

7、章 电气设计常用基本理论和方法电气设计常用基本理论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可可以以看看出出：Af和和Ai具具有有相相同同的的函函数数关关系系，有有关关部部门门给给出出了常用材料的了常用材料的=f(A)曲线，如图曲线，如图3-7所示所示短路终了时的短路终了时的A值满足：值满足：Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第二章第二章 电气设计常用基本理论和方法电气设计常用基本理论和方法第四节第四节 导体的短时发热计

8、算导体的短时发热计算二、根据二、根据=f(A)曲线计算发热最高温度的方法曲线计算发热最高温度的方法根根据据短短路路开开始始时时刻刻导导体体工工作作温温度度i，由由该该曲曲线线 查查出出对对应应的的值值Ai；如已知短路电流热效应如已知短路电流热效应Qk，可按上式计算出，可按上式计算出Af；再再根根据据Af由由该该曲曲线线查查出出短短路路终终了了温温度度f，就就得得到到短短时时发发热热最最高温度高温度如如果果f 0.1s发电机出口及母线0.150.2发电机升高电压母线及出线发电机电压电抗器后0.080.1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

9、时，导体的发热主要由周期分量热效应来决定，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 电气设计常用基本理论和方法电气设计常用基本理论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五、导体的短时发热计算实例五、导体的短时发热计算实例【例【例2-2】某变电所汇流母线，采用矩形铝导体，截面为】某变电所汇流母线，采用矩形铝导体，截面为63 mm8mm，集肤系数为集肤系数为1.03，导体的正常工作温度为，导体的正常工作温度为50，短路切除时间为，短路切除

10、时间为2.6s，短，短路电流路电流【解】【解】（1）计算短路电流热效应）计算短路电流热效应 Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第二章第二章 电气设计常用基本理论和方法电气设计常用基本理论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五、导体的短时发热计算实例五、导体的短时发热计算实例【例【例2-2】某变电所汇流母线，采用矩形铝导体，截面为】某变电所汇流母线，采用矩形铝导体，截面为63 mm8mm，集肤系数为集肤系数为1.03，导体的正常工作温度为，导体的正常工作温度为50，短

11、路切除时间为，短路切除时间为2.6s，短，短路电流路电流【解】【解】（2）计算短时发热最高温度）计算短时发热最高温度 由导体的正常工作温度为由导体的正常工作温度为50，查图，查图3-7曲线可得曲线可得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 电气设计常用基本理论和方法电气设计常用基本理论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五、导体的短时发热计算实例五、导体的短时发热计算实例【例【例2-2】某变电所汇流母线，采用矩形铝导体，截面为】某变电所汇流母线，采用矩形铝导体，截面为63 mm8mm，集肤系数为集肤系数为1.03，导体的正常工作温度为，导体的正常工作温度为50，短路切除时间为，短路切除时间为2.6s，短，短路电流路电流【解】【解】（2）计算短时发热最高温度）计算短时发热最高温度 由由Af=0.611016J/（m4），查图），查图3-7曲线可得曲线可得f=80200可以满足热稳定要求可以满足热稳定要求