第三章常用計算的根本理論和方法§3.1導體載流量和運行溫度計算

一、概述載流導體的電阻損耗絕緣材料內部的介質損耗金屬構件中的磁滯和渦流損耗1.電氣設備通過電流時產生的損耗熱量電氣設備的溫度升高一、概述絕緣性能降低：溫度升高=>有機絕緣材料老化加快機械強度下降：溫度升高=>材料退火軟化接觸電阻增加：溫度升高=>接觸局部的彈性元件因退火而壓力降低，同時接觸外表氧化，接觸電阻增加，引起溫度繼續升高，產生惡性循環2.發熱對電氣設備的影響一、概述長期發熱：導體在正常工作狀態下由工作電流產生的發熱。短時發熱：導體在短路工作狀態下由短路電流產生的發熱。3.兩種工作狀態時的發熱1o〕短路電流大，發熱量多2o〕時間短，熱量不易散出短時發熱的特點：在短路時，導體還受到很大的電動力作用，如果超過允許值，將使導體變形或損壞。導體的溫度迅速升高一、概述為保證導體可靠工作，發熱溫度不超過限值正常時：一般不超過+70℃；計及日照+80℃；外表鍍錫+85℃；外表有銀的覆蓋層+95℃.短路時：硬鋁及鋁錳合金+200℃；硬銅+300℃。4.最高允許溫度二、導體的發熱和散熱導體的發熱：導體電阻損耗的熱量導體吸收太陽輻射的熱量導體的散熱：導體對流散熱導體輻射散熱導體導熱散熱二、導體的發熱和散熱1.導體電阻損耗的熱量QR〔W/m〕〔Ω/m〕導體的集膚效應系數Kf與電流的頻率、導體的形狀和尺寸有關。—20°C時的電阻溫度系數—導體的運行溫度S—導體的截面積—導體溫度為20°C時的直流電阻率二、導體的發熱和散熱2.導體吸收太陽輻射的熱量Qt〔W/m〕太陽輻射功率密度導體對太陽照射的吸收率導體的直徑二、導體的發熱和散熱3.導體對流散熱量Ql由氣體各局部發生相對位移將熱量帶走的過程，稱為對流。Fl—單位長度導體散熱面積，與導體尺寸、布置方式等因素有關。導體片〔條〕間距離越近，對流條件就越差，故有效面積應相應減小。bhbhbbbhbbbbD二、導體的發熱和散熱由氣體各局部發生相對位移將熱量帶走的過程，稱為對流。(1)自然對流散熱：3.導體對流散熱量Qlal—對流散熱系數。對流條件不同，有不同的計算公式。(2)強迫對流散熱：強迫對流風向修正系數：強迫對流散熱量：空氣導熱系數努謝爾特準那么數，表征對流散熱強度二、導體的發熱和散熱熱量從高溫物體以熱射線方式傳給低溫物體的傳播過程，稱為輻射。4.導體輻射散熱量QfFf—單位長度導體的輻射散熱面積，依導體形狀和布置情況而定。—導體材料的相對輻射系數二、導體的發熱和散熱5.導體導熱散熱量Qd固體中由于晶格振動和自由電子運動，使熱量由高溫區傳至低溫區；而在氣體中，氣體分子不停地運動，高溫區域的分子比低溫區域的分子具有較高的速度，分子從高溫區運動到低溫區，便將熱量帶至低溫區。這種傳遞能量的過程，稱為導熱。導熱系數導熱面積物體厚度高溫區和低溫區溫度三、導體載流量的計算

1．導體的溫升過程導體的散熱：導體的發熱：導體的溫度由最初溫度開始上升，經過一段時間后到達穩定溫度省略掉傳導工程上將輻射散熱量表示成與對流散熱量相似的計算形式。—總散熱系數；F—總散熱面積。三、導體載流量的計算

熱平衡方程：—導體本身溫度升高所需的熱量I為流過導體的電流(A)，在t時刻導體的運行溫度為其溫升為在dt時間內，有m為單位長度導體的質量，c為導體的熱容比—總散熱系數；F—總散熱面積。三、導體載流量的計算

導體通過正常工作電流時，其溫度變化范圍不大，因此，R、c、aw可視為常數。那么有三、導體載流量的計算

設t=0，初始溫度當時間由0→t時，溫升由，對上式進行積分解得：當時間t→∞時，導體的溫升趨于穩定值故穩定溫升為三、導體載流量的計算

令—導體的熱時間常數。那么有三、導體載流量的計算

此即導體升溫過程表達式。上式說明，升溫的過程按指數曲線變化，大約經過(3~4)Tr時間，便趨近穩定溫升tτ三、導體載流量的計算

2.導體的載流量導體長期通過電流I時，穩定溫升為得：

那么