第18单元 载流导体的发热和电动力[1].doc

第18单元第六章载流导体的发热和电动力一、发热和电动力对电气设备的影响电气设备在运行中有两种工作状态,即正常工作状态和短路时工作状态。电气设备在工作中将产生各种损耗,如:①“铜损”,即电流在导体电阻中的损耗;②“铁损”,即在导体周围的金属构件中产生的磁滞和涡流损耗;③“介损”,即绝缘材料在电场作用下产生的损耗。这些损耗都转换为热能,使电气设备的温度升高,进而受到各种影响:机械强度下降;接触电阻增加;绝缘性能下降。当电气设备通过短路电流时,短路电流所产生的巨大电动力对电气设备具有很大的危害性。如载流部分可能因为电动力而振动,或者因电动力所产生的应力大于其材料允许应力而变形,甚至使绝缘部件(如绝缘子)或载流部件损坏;电气设备的电磁绕组,受到巨大的电动力作用,可能使绕组变形或损坏;巨大的电动力可能使开关电器的触头瞬间解除接触压力,甚至发生斥开现象,导致设备故障。二、。,其形式一般由三种:导热;对流和辐射。三、提高导体载流量的措施在工程实践中,为了保证配电装置的安全和提高经济效益,应采取措施提高导体的载流量。常用的措施有:(1)减小导体的电阻。因为导体的载流量与导体的电阻成反比,故减小导体的电阻可以有效的提高导体载流量。减小导体电阻的方法:①采用电阻率ρ较小的材料作导体,如铜、铝、铝合金等;②减小导体的接触电阻(Rj);③增大导体的截面积(S),但随着截面积的增加,往往集肤系数(Kf)也跟着增加,所以单条导体的截面积不宜做得过大,如矩形截面铝导体,单条导体的最大截面积不超过1250mm2。(2)增大有效散热面积。导体的载流量与有效散热表面积(F)成正比,所以导体宜采用周边最大的截面形式,如矩形截面、槽形截面等,并采用有利于增大散热面积的方式布置,如矩形导体竖放。(3)提高换热系数。提高换热系数的方法主要有:①加强冷却。如改善通风条件或采取强制通风,采用专用的冷却介质,如SF6气体、冷却水等;②室内裸导体表面涂漆。利用漆的辐射系数大的特点,提高换热系数,以加强散热,提高导体载流量。表面涂漆还便于识别相序。四、导体短时发热过程由于短路时的发热过程很短,发出的热量向外界散热很少,几乎全部用来升高导体自身的温度,即认为是一个绝热过程。同时,由于导体温度的变化范围很大,电阻和比热容也随温度而变,故不能作为常数对待。图6-3所示为导体在短路前后温度的变化曲线。在时间t1以前,导体处于正常工作状态,其温度稳定在工作温度θg。在时间t1时发生短路,导体温度急剧升高,θz是短路后导体的最高温度。时间t2时短路被切除,导体温度逐渐下降,最后接近于周围介质温度(θ0)。五、两平行导体间电动力的计算当两个平行导体通过电流时,由于磁场相互作用而产生电动力,电动力的方向与所通过的电流的方向有关。如图6-7所示,当电流的方向相反时,导体间产生斥力;而当电流方向相同时,则产生吸力。根据比奥——沙瓦定律,导体间的电动力为721102-?=aliiKFx(N)(6-36)式中i1、i2———分别通过两平行导体的电流(A);l———该段导体的长度(m);a———两根导体轴线间的距离(m);Kx——形状系数。形状系数表示实际形状导体所受的电动力与细长导体(把电流看作是集中在轴线上)电动