第3章電氣發熱與計算內容提要：

主要從理論上講述發熱對載流導體產生的不良影響，以及防止電氣發熱的方法與措施。

載流導體長時和短時的發熱與散熱工程。本章重點：

重點掌握電氣發熱的原因與危害，掌握防止電氣發熱的方法與措施。熟悉電氣發熱的各種計算和提高導體長期允許通過載流量計算方法與措施。2第3章電氣發熱與計算焦作市天堂錄像廳特大火災2000年3月29日凌晨3時許，位于焦作市中心鬧市區的天堂錄像廳發生特大火災，造成當時在此觀看錄像的74名觀眾在大火中喪生。火災原因，系當日天堂錄像廳15號包間內使用石英電熱器長時間發熱、輻射，引燃周圍易燒物所致。3第3章電氣發熱與計算哈爾濱市道外區天潭酒店火災2003年2月2日18時左右，哈爾濱市道外區天潭酒店發生火災。死亡33人，受傷10人。事故原因：電器設備過載發熱引起導線短路4第3章電氣發熱與計算2006年14日4時許，浙江省湖州市吳興區織里鎮個體商廈——“福音大廈”發生火災。火災造成15人死亡，1人失蹤。浙江省湖州市吳興區“福音大廈”火災5第3章電氣發熱與計算（1）正常工作狀態當電壓和電流都不超過額定值時，導體能夠長期、安全、經濟地運行。

（2）短路工作狀態當系統因絕緣故障發生短路時，流經導體的短路電流比額定值要高出幾倍甚至幾十倍。保護裝置動作、將故障切除的短期內，導體將承受短時發熱和電動力的作用。3.1.1

載流導體運行中的工作狀態3.1電氣發熱的危害6第3章電氣發熱與計算3.1電氣發熱的危害3.1.2發熱對載流導體的不良影響1、絕緣材料的絕緣性能降低2、導體的機械強度下降3、導體接觸部分性能降低7第3章電氣發熱與計算3.1電氣發熱的危害3.1.2發熱對載流導體的不良影響1、絕緣材料的絕緣性能降低

電工產品絕緣材料的使用壽命受到多種因素(如溫度、電和機械的應力、振動、有害氣體、化學物質、潮濕、灰塵和輻照等)的影響。而溫度通常是對絕緣材料和絕緣結構老化起支配作用的因素。8第3章電氣發熱與計算

（1）絕緣材料的耐熱溫度

耐熱溫度：絕緣材料的絕緣性能開始顯著降低以前的溫度。

導體的絕緣材料在溫度的長期作用下會逐漸老化，并逐漸喪失原有的機械性能和絕緣性能。絕緣材料在其耐熱溫度下能工作20000h而不致損壞。危害：絕緣材料的老化，使絕緣材料變脆弱，絕緣性能顯著下降，就可能造成絕緣材料的擊穿。按國內標準，電氣絕緣材料的耐熱溫度分為七級。9第3章電氣發熱與計算等級耐熱溫度/℃相應的材料Y90未浸漬過的棉紗、絲及電工絕緣紙等材料或組合物質所組成的絕緣結構A105浸漬過的Y等級絕緣結構材料E120合成的有機薄膜、合成的有機磁漆等材料或其組合物組成的絕緣結構B130以合適的樹脂黏合或浸漬、涂覆后的云母、玻璃纖維、石棉等F155以合適的樹脂黏合或浸漬、涂覆后的云母、玻璃纖維、石棉等，以及其他無機材料，合適的有機材料或其組合物所組成的絕緣結構H180硅有機漆，云母、玻璃纖維、石棉等用硅有機樹脂黏合材料，以及一切經過試驗能用在此溫度范圍內的各種材料。C>180以合適的樹脂（如熱穩定性特別優良的硅有機樹脂）黏合或浸漬、涂覆后的云母、玻璃纖維等，以及未經浸漬處理的云母、陶瓷、石英等材料或其組合物所組成的絕緣結構。各級絕緣材料的耐熱溫度10第3章電氣發熱與計算等級耐熱溫度/℃相應的材料Y90未浸漬過的棉紗、絲及電工絕緣紙等材料或組合物質所組成的絕緣結構A105浸漬過的Y等級絕緣結構材料E120合成的有機薄膜、合成的有機磁漆等材料或其組合物組成的絕緣結構B130以合適的樹脂黏合或浸漬、涂覆后的云母、玻璃纖維、石棉等各級絕緣材料的耐熱溫度11第3章電氣發熱與計算等級耐熱溫度/℃相應的材料F155以合適的樹脂黏合或浸漬、涂覆后的云母、玻璃纖維、石棉等，以及其他無機材料，合適的有機材料或其組合物所組成的絕緣結構H180硅有機漆，云母、玻璃纖維、石棉等用硅有機樹脂黏合材料，以及一切經過試驗能用在此溫度范圍內的各種材料各級絕緣材料的耐熱溫度12第3章電氣發熱與計算等級耐熱溫度/℃相應的材料C>180以合適的樹脂（如熱穩定性特別優良的硅有機樹脂）黏合或浸漬、涂覆后的云母、玻璃纖維等，以及未經浸漬處理的云母、陶瓷、石英等材料或其組合物所組成的絕緣結構各級絕緣材料的耐熱溫度13第3章電氣發熱與計算14第3章電氣發熱與計算（2）絕緣材料的使用壽命與溫度的關系當導體的溫度超過它的耐熱溫度值后，絕緣材料的老化加劇。隨著溫度的增加，絕緣材料的使用壽命明顯縮短。在防火檢查實踐中可以根據絕緣材料的老化特征，對其使用壽命做出判斷。103.6104105℃

15第3章電氣發熱與計算

用“八度規則”經驗規律來大致估算絕緣材料的使用壽命：溫度每上升8℃，其壽命降低一半。16第3章電氣發熱與計算（3）絕緣材料的允許溫度為了防止過高的發熱對電器及載流導體帶來的危害，人們對電器及載流導體在設計和運行時，制定了一個允許溫度。在此溫度下，保證電器及載流導體能夠保持連續、正常地工作。允許溫度：是用一定方法測定的電器元件允許達到的最高溫度。設備和導體上的任一部分都不能超過允許溫度。17第3章電氣發熱與計算絕緣材料的允許溫度的規定：

1)允許溫度規定必須小于材料損壞的極限允許溫度(耐熱溫度)。2)電氣設備是由各種導體組合而成，允許溫度要考慮到它的最薄弱環節。3)設備絕緣材料的老化和金屬機械強度的變壞，除了溫度的高低外，還取決于發熱持續時間的長短，因此短時發熱允許溫度比長時發熱允許溫度規定的要高。

短時發熱：導體發熱持續的時間極其短暫（短路電流引起的發熱）。

長時發熱：導體長時間連續發熱。18第3章電氣發熱與計算2、機械強度下降當導體的溫度超過一定允許值后，過高的溫度會導致導體材料退火，使其機械強度顯著下降。鋁和銅導體在溫度分別超過100℃和150℃后，其抗拉強度急劇下降。當短路時，在電動力的作用下，就可能使導體變形，甚至使導體結構損壞。19第3章電氣發熱與計算1-連續發熱2-短時發熱20第3章電氣發熱與計算當接觸連接處溫度過高時，接觸連接表面會強烈氧化、硫化，并產生一層電阻率很高的氧(硫)化層薄膜，從而使接觸電阻增大，接觸連接處的溫度更加升高。當溫度超過一定允許值后，就會形成惡性循環，導致接觸連接處燒紅，松動甚至熔化。3、導體接觸部分性能變壞21第3章電氣發熱與計算3.1.3載流導體運行中的損耗1、電阻損耗輸電線或電磁線的導體本身和機械連接處都有電阻存在。當直流電流通過時，即產生電阻損耗。電阻損耗的功率：電器中的熱源主要來自三個方面：交流電器的導體中產生的電阻損耗；交流電器的鐵磁物質內產生的渦流和磁滯損耗；交流電器絕緣體內產生的介質損耗。22第3章電氣發熱與計算（1）趨（集）膚效應：

當導體中通過交流電流時，產生使電流趨于表面的現象。交流電流的頻率越高，趨膚效應越強。2、附加損耗由導體內的趨膚效應和鄰近效應所產生。

當直流電流流過導體時，電流線在導體中的任一橫截面處的分布都是均勻的，故金屬導體能得到充分地利用。3.1.3載流導體運行中的損耗23第3章電氣發熱與計算（2）鄰近效應：由于兩個相鄰的載流導體之間磁場的相互作用，而使導體截面中電流線分布改變。如果兩導體中電流方向相同，則在兩導體相鄰近的一側電流密度的較小，而相反的一側，電流密度則較大。24第3章電氣發熱與計算如果兩導體中電流方向相反，則在兩導體相鄰近的一側電流密度的較大，而相反的一側，電流密度則較小。鄰近效應與導體之間的分布、導體間的距離有關。25第3章電氣發熱與計算（3）附加損耗趨膚效應和鄰近效應都使得電流在導體的橫截面上的分布不均勻，結果使導體的電阻增大，它的損耗功率也增大。

趨膚效應和鄰近效應產生的損耗總稱附加損耗（焦耳損耗）。附加損耗功率為：Kfj：附加損耗系數。Kfj

=KjKl。Kj：趨膚效應系數。Kl：鄰近效應系數。

交流電阻：（P75）26第3章電氣發熱與計算3.1.3載流導體運行中的損耗3、鐵磁損耗（鐵損）載流導體周圍的鐵磁物質在交變磁場反復磁化作用下，將產生磁滯損耗和渦流損耗。磁滯損耗和渦流損耗合稱鐵磁損耗。它把從電源吸收的電能轉化為熱能，使鐵磁物質發熱。27第3章電氣發熱與計算3、鐵磁損耗（鐵損）（1）磁滯損耗

鐵磁物質在交變磁場的反復磁化作用下，由于內部的不可逆過程而使鐵磁物質發熱所造成的損耗，稱為磁滯損耗。

磁滯損耗經驗公式：磁滯損耗與頻率f的一次方成正比，與最大磁感強度Bm的n次方成正比。3.1.3載流導體運行中的損耗28第3章電氣發熱與計算－HcHB磁滯回線Hc：矯頑力Br：剩磁

Br磁感強度B的變化總是滯后于磁場強度H的變化，叫做磁滯現象。OHc－HmHmBm29第3章電氣發熱與計算（2）渦流損耗

當鐵磁物質放置在變化著的磁場中，或者在磁場中運動時，鐵磁物質內部會產生感應電流。感應電流在鐵磁物質內部呈渦旋狀，稱為渦流。由于鐵磁材料也具有電阻，所以產生功率損耗。

渦流損耗與電源頻率f的二次方成正比，與磁感強度最大值Bm的二次方成正比。

3.1.3載流導體運行中的損耗30第3章電氣發熱與計算渦流31第3章電氣發熱與計算4、介質損耗電氣絕緣材料稱電介質。電介質能建立電場，儲存電場能量，也能消耗電場能量。短期較高的電場強度會引起電介質擊穿破壞，長期較低的電場強度會導致電介質老化破壞。交變電場的電導損耗和電介質被周期性反復極化產生的損耗稱為介質損耗。在電場的作用下，電介質會發生極化、電導、介質損耗和擊穿四種基本物理過程。電介質的功率損耗：3.1.3載流導體運行中的損耗32第3章電氣發熱與計算3.2接觸電阻

當兩個金屬導體互相接觸時，在接觸區域內存在著一個附加電阻，稱為接觸電阻。

接觸的類型(1)固定接觸用緊固件(如螺釘或鉚釘等)壓緊的電接觸稱固定接觸。這種接觸工作時沒有相對運動。33第3章電氣發熱與計算34第3章電氣發熱與計算(2)可分接觸工作中可以接通或分斷的電接觸稱可分接觸。接觸的雙方是一對電觸頭，一個稱靜觸頭，另一個稱動觸頭。觸頭的性能，對開關電器的分斷能力、控制電器的電氣壽命、繼電器的可靠性等起重要的作用。觸頭是電器的最薄弱環節，容易發生故障。靜觸頭動觸頭35第3章電氣發熱與計算

(3)滑動及滾動接觸在工作過程中觸頭可以互相滑動（或滾動）的接觸方式稱為滑動(或滾動)接觸。高壓斷路器的中間觸頭、公共電車及電氣火車的電源引進部分。高壓斷路器?36第3章電氣發熱與計算37第3章電氣發熱與計算38第3章電氣發熱與計算無論用什么工藝切開導體，或切開后對切面無論用什么工藝實行精加工，切面表面總是凸凹不平的，總是有宏觀和微觀上的波紋,表面粗糙等。當兩個接觸面接觸時，實際上只有若干個小塊面積相接觸，而在每塊小面積內，又只有若干小的突起部分相接觸，稱為接觸點。3.2.2接觸電阻的組成

接觸電阻Rj由收縮電阻Rs和表面膜電阻Rb兩部分組成1、收縮電阻39第3章電氣發熱與計算在接觸處，金屬的實際截面積減小了。電流在流經電接觸區域時，從原來截面較大的導體突然轉入截面很小的接觸點，電流線發生劇烈收縮現象。該現象所呈現的附加電阻稱為收縮電阻。40第3章電氣發熱與計算因為接觸點由多個組成，所以整個接觸面的收縮電阻Rs，為各個接觸點收縮電阻的并聯值。整個接觸面的收縮電阻Rs與材料的電阻率ρ成正比，與材料硬度（HB值）的平方根成正比，與壓力F和接觸點的數目n的二次方根的乘積成反比。41第3章電氣發熱與計算

2、表面膜電阻

在電接觸的接觸面上，由于污染而覆蓋著一層導電性很差的物質，這就是接觸電阻的另一部分——表面膜電阻。表面膜電阻的類型；（1）塵埃膜（2）吸附膜（3）無機膜（4）有機膜42第3章電氣發熱與計算

（1）塵埃膜：飄揚于空氣中的團狀微粒，由于靜電的吸力而覆蓋于接觸表面形成膜電阻。被吸附的微粒在外力作用下極易脫落，使接觸重新恢復，因此其電阻值的變化是不穩定的，具有隨機的和統計的特點。（2）吸附膜：水分子和氣體分子在接觸表面的吸附層。其厚度僅有幾個分子層。當觸頭間的壓力在接觸面上形成很高的壓強時，其厚度可以減到1～2個分子層(5～10?)，但無法用機械的辦法把它完全排除。因此，無論采用何種觸頭材料，吸附膜都是不可避免的。43第3章電氣發熱與計算（3）無機膜：電接觸材料暴露于空氣中時，由于化學腐蝕作用在金屬表面形成各種金屬化合物的薄膜稱為無機膜。金屬和氧生成氧化膜，和H2S反應生成硫化膜；金屬表面一旦暴露在大氣中，便會很快生成幾微米的初期氧化膜層。銅：2-3min，鎳：約30min，鋁：2-3s，其表面便可形成厚度約2μm的氧化膜層。即使特別穩定的貴金屬金，其表面也會形成一層有機氣體吸附膜。44第3章電氣發熱與計算在潮濕的空氣中，在電介質作用下，使不同的金屬間發生電化學腐蝕，也在金屬表面積存銹蝕物。無機膜的形成取決于金屬材料的化學和電化學性質。無機膜對電接觸的破壞作用與其厚度有關，也和膜的性質有關。在接觸壓力較大，電路參數較高時，有些無機膜對電接觸的危害并不嚴重。45第3章電氣發熱與計算（4）有機膜：從絕緣材料中析出的有機蒸汽，在電接觸金屬材料表面形成一種粉狀有機聚合物，稱為有機膜。有機膜對電接觸的危害是很嚴重的，其阻值可達幾兆歐（MΩ），其絕緣性能與一些無機膜相似，但它們的擊穿電壓卻是無機膜的十倍左右。因接觸的導電性能取決于膜的厚度和性質。尤其存在著較厚的有機膜時，觸頭間的導電性能幾乎完全遭到破壞。為了恢復良好的導電性，可以利用機械力的作用(如增加接觸壓力)把膜壓碎。切換大電流的觸頭，可以利用因開斷或閉合時伴隨而產生的電流熱效應和電弧的燒損，使膜被破壞，不致影響接觸的良好導電性能。46第3章電氣發熱與計算3.2.3影響接觸電阻的因素

電氣設備的接觸電阻過大時的危害：（1）使設備的接觸點發熱。（2）發熱時間過長縮短設備的使用壽命。（3）嚴重時可引起火災，造成經濟損失。

47第3章電氣發熱與計算影響接觸電阻的因素1、觸頭材料（包括表面鍍層材料）為了防止觸頭冷焊，需要用硬度較高的觸頭材料，如金、銀、銅、銅鍍銀等。為要改善接觸性能，材料硬度又不宜太高。要根據實際需要來選擇。材料的化學穩定性要好，抗污染、抗腐蝕、抗氧化能力要強，導電性能要好，電阻率要低，以滿足接觸電阻小而穩定的要求。2、觸頭接觸壓力觸頭接觸壓力越大，接觸面積越大，接觸電阻越小。但觸頭壓力增大到一定數值時，會使觸頭的機械磨損和電磨損增大。因此，觸頭壓力應控制在適當的范圍內。48第3章電氣發熱與計算3、觸頭形狀和接觸形式接觸形式與觸頭形狀關系密切。點接觸時接觸電阻大；線接觸時接觸電阻要小些；面接觸時接觸電阻更小些。中小功率的繼電器多采用線、面接觸，以提高抗熔接、抗腐蝕能力。在小型繼電器中往往還采用橋式接觸形式和分叉的雙觸頭接觸形式，以適應頻繁動作，提高接觸可靠性。另一方面，大尺寸的觸頭雖然接觸電阻可以減小，但尺寸太大既浪費材料又增大了體積和重量，而且會使回跳增多和回跳時間延長，增大觸頭磨損，也降低了抗振動、抗沖擊的能力。51525049第3章電氣發熱與計算線接觸點接觸面接觸4950第3章電氣發熱與計算橋式接觸形式分叉的雙觸頭接觸形式4951第3章電氣發熱與計算4、表面粗糙度觸頭表面加工的粗糙度越小，實際接觸點就越多，而且更不易粘附塵埃、吸附有害氣體和潮氣，增強了抗腐蝕的能力，同時減小了接觸電阻。一般觸頭的表面粗糙度為（輪廓算術平均偏差）Ra1.6μm—Ra0.4μm。粗糙度太小了就需要拋光和研磨，拋光時使用的拋光膏的存在會增大觸頭有機污染的機會，是極為不利的。粗糙度過小也會增大冷焊的機會。52第3章電氣發熱與計算

5、觸頭污染觸頭的污染物有塵埃、潮氣、纖維、有機氣體的液體等，來自周圍環境和加工工藝過程及繼電器本身的結構材料（如絕緣材料)。污染是影響接觸電阻的重要因素，會產生較大的膜電阻和化學腐蝕，增大接觸電阻，降低觸頭的壽命。因此要求整潔生產和超凈生產以減少污染。采用全密封技術或接觸系統、電磁系統單獨密封技術都是抗污染的措施之一。53第3章電氣發熱與計算

6、觸頭溫度觸頭表面溫度的增加（包括環境溫度和觸頭本身溫度的增加），會使其表面狀況、接觸面積都發生變化。在觸頭壓力不變的情況下，溫度升高會使金屬的電阻率增大，因此接觸電阻增大。溫度升高到一定程度時，會使觸頭軟化，接觸面積增大，接觸電阻下降。溫度升高會加劇觸頭金屬氧化和化學腐蝕，不利于工作的穩定和可靠。改善散熱條件的措施有：充入高壓氣體或罩殼涂黑。54第3章電氣發熱與計算3.3.1電器的溫升

電器在運行的過程中，如果產生過高的熱量，將嚴重地影響電器的安全使用和使用壽命，嚴重的還會引起火災。溫升：是指電器運行中自身溫度與工作環境溫度之差。極限允許溫升：是指電器在正常工作條件下的極限允許溫度與工作環境溫度之差。3.3電器的允許溫升及散熱55第3章電氣發熱與計算3.3.2電器的發熱與散熱平衡規律1、發熱電器中的熱源主要來自三個方面：交流電器的導體中產生的電阻損耗：交流電器的鐵磁物質內產生的渦流和磁滯損耗：交流電器絕緣體內產生的介質損耗：56第3章電氣發熱與計算熱傳導熱輻射熱對流2、散熱

如果散熱條件被破壞，將導致電器自身的溫度過高，輕則損壞絕緣，重則可能燒毀電器，甚至引起火災。57第3章電氣發熱與計算3、穩態溫升

正常工作的電器，經過一段時間后，發熱與散熱總會趨于平衡，此時的溫升稱為穩態溫升。

（牛頓公式）一般指發熱體表面的平均溫升，也是電器發熱、散熱平衡以后的穩態溫升。KT：綜合表面散熱系數。S：有效散熱面積。58第3章電氣發熱與計算（1）導體的發熱與直徑的平方成正比，而散熱卻與直徑一次方成正比。在相同電流密度下，導體直徑越大，則溫升越高。為了保證導體溫度不超過允許值，導體直徑越大，則允許通過的電流密度就必須越小。載流導線的穩態溫升：59第3章電氣發熱與計算

（2）溫升與導體的有效散熱面積成反比，故在大電流時常采用扁平的矩形導體或采用多根導體絞合并聯，以增加導體的散熱面積。載流導體的穩態溫升：60第3章電氣發熱與計算3.3.3絕緣損傷有絕緣層保護的導線或導電部件，如果絕緣層遭到破壞或絕緣性能降低，就會有不同程度的漏電，甚至發生短路，造成嚴重的損失。對導體絕緣的要求，除了增進絕緣本身性能外，還應針對絕緣層損壞的各種因素和形式，采取相應的防范措施，使其安全可靠的運行。絕緣損壞的形式：老化、擊穿和機械損傷。61第3章電氣發熱與計算1、老化絕緣材料在應用過程中，受各種因素的長期作用，會產生一系列緩慢的物理、化學變化，從而導致其電性能和機械性能的惡化，稱為老化。影響絕緣材料老化的因素有：光、電、熱、氧化、輻射、微生物等等。電老化、熱老化、氧化老化、濕度老化、光老化、微生物老化老化過程非常復雜，其機理也隨使用條件的不同而不同。62第3章電氣發熱與計算化學名詞：①裂解(降解)：通常泛指高分子化合物在物理因素(如熱﹑紫外線﹑高能輻射﹑機械力)和化學因素(如氧﹑臭氧﹑腐蝕性介質和化學藥物)作用下轉變成低分子化合物的過程，其中包括分子鏈的斷裂。高分子裂解的形式是多種多樣的，如熱裂解、力裂解﹑光裂解﹑高能輻射裂解﹑氧化裂解、生物裂解﹑化學藥物裂解等。②解聚：指采用化學方法(如酸解或堿解)或酶學方法使由共價鍵結合的高聚物(如核酸、蛋白質、多糖等)降解成低聚物和/或單體的反應。

63第3章電氣發熱與計算（1）電老化絕緣材料在高壓電器設備中，因高電場強度造成電離而產生的老化屬于電老化。典型的電老化機理：1)局部放電時產生臭氧，臭氧是一種強氧化劑，最易與大分子鏈的雙鍵起加成反應，在加成反應過程中使碳碳鍵斷裂。因此很容易使材料發生臭氧裂解。

2)局部放電產生氯的氧化物，它與潮氣結合生產硝酸，發生腐蝕作用。3)局部放電產生高速粒子，對絕緣材料轟擊，發生破壞作用。4)局部放電使介質損耗增大，材料局部發熱促使材料性能的惡化。64第3章電氣發熱與計算（2）熱老化絕緣材料經常會受到外界環境或來自本身內部的(如介質損耗引起的)熱作用，在低壓高頻電場條件下，這種熱作用引起的老化更為明顯。熱老化的機理：1)存在于絕緣材料中或老化過程形成的低分子揮發成分或產物的逸出。2)熱解。在熱作用下，有些材料(如聚氯乙烯)會裂解產生有害物質(如氯化氫)，可能引起催化作用。3)解聚和氧化裂解。在熱和氧作用下，引發生成游離基并參與鏈反應，結果使大分子鏈斷裂，生成單基物或低分子物，使材料的介電、機械性能下降。65第3章電氣發熱與計算4)分子繼續聚合開始可能會提高物理和電氣性能，但隨后即導致柔軟性下降、變脆，并在機械應力作用下損壞。熱老化規律的近似公式：使絕緣壽命降低一半所需增加的工作溫度，A級絕緣為8℃，B級絕緣為10℃，H級絕緣為12℃，稱為熱老化8℃原則。66第3章電氣發熱與計算（3）氧化老化各種材料都有不同的氧化形式，多數塑料由于熱裂解成游離基，再和氧結合生成——ROOH(一元羧酸的通式)的連鎖反應。在低溫下熱氧化老化較慢，有氧存在使熱聚溫度下降，如聚乙烯在真空中熱解聚的活化能是48—70kcal／mol。在空氣中為16—35kcal／mol。對有機大分子的氧化反應，常使極性基增加，引起介質損耗和電導的增加。液體介質的氧化結果使介質酸值變大，粘度上升，并有沉淀生成。67第3章電氣發熱與計算（4）濕度老化水分的存在對絕緣材料的影響：使材料介電常數變大，絕緣電阻降低；使電暈產生的幾種氧化物變為硝酸，亞硝酸而腐蝕金屬，使纖維及其它絕緣材料發脆；為微生物的生成提供了有利條件。濕度使許多物質離解為離子，加速老化發展，濕度對熱老化、氧化老化起加速作用，故干熱和濕熱絕緣材料的壽命相差40％。如油浸紙絕緣水分含量超過允許值一倍時，其使用壽命就縮短一半；對于交聯聚乙烯電纜的樹脂老化特性，全干式交聯優于半干式交聯，而半干式交聯又優于水蒸汽濕法交聯。68第3章電氣發熱與計算（5）光老化光和射線供給分子、電子以一定能量，波長在400nm以下的紫外線、X射線、γ射線，能對高聚物起能覺察到的老化作用。光的作用是切斷分子鏈及交聯作用，使絕緣發粘，變脆、開裂、失去絕緣性能。（6）微生物老化微生物以有機絕緣材料為食物，或破壞絕緣引起介質老化，微生物繁殖因其生物體的影響會使絕緣表面電阻下降，其分泌物成為高分子分解的因素，還會使機械性能下降。

69第3章電氣發熱與計算2.絕緣擊穿

擊穿：絕緣材料上所加電壓超過某一臨界值時，絕緣材料被破壞，絕緣能力喪失。

擊穿電壓：這一臨界值電壓。

擊穿電壓取決于絕緣材料的性質、厚度以及環境情況。

絕緣材料發生擊穿后，其絕緣能力喪失，通過絕緣材料的電流劇增，造成短路甚至引起火災。70第3章電氣發熱與計算3機械損傷

在制造、安裝和維修時，由于嵌線不慎、意外碰撞、摩擦等原因造成的絕緣材料損傷。

損傷的部分或徹底穿透或厚度減少。在通電運行時，可能會立即發生短路。也可能在損傷部位發生擊穿或提前老化損壞，經過一段時間后發生短路事故。71第3章電氣發熱與計算3.4導體的長時發熱與短時發熱導體的兩種發熱狀態：

長時發熱：導體長期流過工作電流的發熱。

短時發熱：導體短時間流過短路電流引起的發熱。研究導體尤其是電線電纜的長時發熱與短時發熱的規律，是為了找出提高導體長期允許發熱的方法，使導體發熱溫度不超過最高允許溫度，以保證導體的安全運行。72第3章電氣發熱與計算3.4.1導體發熱導體的電阻損耗產生的熱功率

：73第3章電氣發熱與計算3.4.2導體的溫升過程

當導體未通電流時，其溫度與周圍介質的溫度相等；導體通有電流后，便產生熱量，使導體溫度升高，同時又以對流和輻射的方式向周圍介質散發熱量。當發熱和散熱達到平衡時，導體的溫度保持不變。導體的溫升規律：均質導體的溫升按時間指數函數增長。當t

=(3～4)T時，導體溫升即趨于穩定溫升。發熱時間常數：穩態溫升74第3章電氣發熱與計算在穩定發熱狀態下，導體中產生的全部熱量都散失到周圍環境中。

與電流I平方成正比，與導體放熱能力KzhF成反比，而與導體的起始溫度θ0無關。導體長期允許電流（導體最大允許載流量）：3.4.3導體長期允許電流（牛頓公式）穩態溫升：75第3章電氣發熱與計算3.4.5提高導體長期允許電流的方法導體的長期允許電流取決于導體材料的長期發熱允許溫度，表面散熱能力和導體電阻。

1、采用電阻率小的導體材料，提高導體的載流能力。如鋁，鋁合金，銅等導體材料的電