第二章_发电厂电气部分_课件讲义
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发电厂电气部分--课件PPT课件
尤其是贵州省五十年来最严重的凝冻灾害，导致贵州电网解列 运行，贵阳市一度进入一级停电状态。
精选
二、我国电力工业发展前景
3、电力工业现代化
电力工业现代化的标志： ☞特高压、大系统 ☞大电厂、大机组 ☞高度自动化
我国电力工业发展目标： 优化发展火电； 优先开发水电； 积极发展核电
精选
二、我国电力工业发展前景
（二）电力工业任务 为国民经济各部门和人民生活供给充足、可 靠、优质、廉价的电能。
（三）电力工业发展目标 厂网分开，竞价上网，实现高度自动化，西 电东送、南北互供、走向联合电力系统。
精选
二、我国电力工业发展前景
1、节能减排，世纪之约
“上大压小”，加快关停小火电机组。
2、做好电力规划，加强电网建设
电力规划就是根据社会经济发展的需求、能源资 源和负荷的分布，确定合理的电源结构和战略布 局，确立电网电压等级、输电方式和合理的网架 结构等。
1、我国电力发展史 （1）1882～1949年：发展迟缓
总装机容量：185万千瓦（居21位）；年发电量：43亿千瓦时（居25位） 进口设备、集中沿海。
（2）1949～1978年：很大发展
总装机容量：5712万kW（居8位）；年发电量：2566亿千瓦时（居7位） 。
（3）1978～1995年：突飞猛进 总装机容量：突破2亿千瓦；1996年装机容量和年发电量均居世界第2位；
精选
一、我国电力工业发展概况－
2、交流输电线路电压等级不断我提国高1000kV特高压输电
线路图片
（1）1882～1949年： 110kV线路2条共72万kW （2）1974年：第一条330kV超高压输电线路建成； （3）1981年：第一条500kV超高压输电线路建成； （4）2005年：西北750kV超高压输电线路建成； （5）2006年：河南1000kV特高压输电线路开工。
精选
二、我国电力工业发展前景
3、电力工业现代化
电力工业现代化的标志： ☞特高压、大系统 ☞大电厂、大机组 ☞高度自动化
我国电力工业发展目标： 优化发展火电； 优先开发水电； 积极发展核电
精选
二、我国电力工业发展前景
（二）电力工业任务 为国民经济各部门和人民生活供给充足、可 靠、优质、廉价的电能。
（三）电力工业发展目标 厂网分开，竞价上网，实现高度自动化，西 电东送、南北互供、走向联合电力系统。
精选
二、我国电力工业发展前景
1、节能减排，世纪之约
“上大压小”，加快关停小火电机组。
2、做好电力规划，加强电网建设
电力规划就是根据社会经济发展的需求、能源资 源和负荷的分布，确定合理的电源结构和战略布 局，确立电网电压等级、输电方式和合理的网架 结构等。
1、我国电力发展史 （1）1882～1949年：发展迟缓
总装机容量：185万千瓦（居21位）；年发电量：43亿千瓦时（居25位） 进口设备、集中沿海。
（2）1949～1978年：很大发展
总装机容量：5712万kW（居8位）；年发电量：2566亿千瓦时（居7位） 。
（3）1978～1995年：突飞猛进 总装机容量：突破2亿千瓦；1996年装机容量和年发电量均居世界第2位；
精选
一、我国电力工业发展概况－
2、交流输电线路电压等级不断我提国高1000kV特高压输电
线路图片
（1）1882～1949年： 110kV线路2条共72万kW （2）1974年：第一条330kV超高压输电线路建成； （3）1981年：第一条500kV超高压输电线路建成； （4）2005年：西北750kV超高压输电线路建成； （5）2006年：河南1000kV特高压输电线路开工。
发电厂电气部分PPT课件
小于25MW
（2）高压发电厂，其蒸汽压力一般为9.9MPa、温度为540℃的发电厂， 单机功率小于100MW
1.节能减排，世纪之约 2.做好电力规划，加强电网建设
3.电力工业现代化
4.联合电力系统
净煤发电技术
8.绿色能源的开发和利用
8
“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
第二节 发电厂类型
一、电能与发电厂
电能是由一次能源经加工转换而成的能源，称为二次能源。
电能与其他形式的能源相比，其特点有：
3
“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
第八章 发电厂和变电站的控制与信号 第九章 同步发电机的运行 第十章 电力变压器的运行
628～674 675～710 711～791
4
“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
第一章 概述
第一节 电力工业发展概况
一、我国电力工业发展简况
1882年7月26日，上海电气公司在上海成立，安装了一台以蒸汽机带动的直流发电 机，并正式发电，从电厂到外滩沿街架线，供给照明用电，这是我国的第一座火电厂 。这与世界上第一座火电厂——于1875年建成的法国巴黎火车站电厂相距仅7年，与美 国的第一座火电厂——旧金山实验电厂相距3年，与英国的第一座火电厂——伦敦霍尔 蓬电厂同年建成，说明当年我国电力建设和世界强国差距并不大。
9
“十一五”国家级规划教材
发电厂将各种一次能源转变成电能的工厂。 按一次能源的不同发电厂分为： （1）火力发电厂 （2）水力发电厂
（3）核能发电厂 （4）风力发电厂 （5）地热发电厂 （6）太阳能发电厂 （7） 潮汐发电厂
10
发电厂电气部分
“十一五”国家级规划教材
（2）高压发电厂，其蒸汽压力一般为9.9MPa、温度为540℃的发电厂， 单机功率小于100MW
1.节能减排，世纪之约 2.做好电力规划，加强电网建设
3.电力工业现代化
4.联合电力系统
净煤发电技术
8.绿色能源的开发和利用
8
“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
第二节 发电厂类型
一、电能与发电厂
电能是由一次能源经加工转换而成的能源，称为二次能源。
电能与其他形式的能源相比，其特点有：
3
“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
第八章 发电厂和变电站的控制与信号 第九章 同步发电机的运行 第十章 电力变压器的运行
628～674 675～710 711～791
4
“十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
第一章 概述
第一节 电力工业发展概况
一、我国电力工业发展简况
1882年7月26日，上海电气公司在上海成立，安装了一台以蒸汽机带动的直流发电 机，并正式发电，从电厂到外滩沿街架线，供给照明用电，这是我国的第一座火电厂 。这与世界上第一座火电厂——于1875年建成的法国巴黎火车站电厂相距仅7年，与美 国的第一座火电厂——旧金山实验电厂相距3年，与英国的第一座火电厂——伦敦霍尔 蓬电厂同年建成，说明当年我国电力建设和世界强国差距并不大。
9
“十一五”国家级规划教材
发电厂将各种一次能源转变成电能的工厂。 按一次能源的不同发电厂分为： （1）火力发电厂 （2）水力发电厂
（3）核能发电厂 （4）风力发电厂 （5）地热发电厂 （6）太阳能发电厂 （7） 潮汐发电厂
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发电厂电气部分
“十一五”国家级规划教材
《发电厂电气部分》课件
发电厂电气部分
本课程介绍发电厂电气系统的组成，工作原理，故障排除，维护保养，节能 优化措施，以及未来的发展趋势和挑战。
电气系统的组成
1 发电机
转换机械能为电能的核心设备。
3 开关设备
控制和保护电网以及电力设备。
2 变压器
将发电机产生的低电压提升到输送和分配 所需要的高电压。
4 配电设备
将输送到发电厂的高压电能分配到各个用 电负载。
新能源发电
电动汽车、光伏发电等新兴业务，让电力系统 的各个环节都充满了机遇和挑战。
可再生能源
加快可再生能源的建设，提高电力系统的清洁 度和可持续性。
智能电网
通过升级电力传输、配送设施，构建安全、高 效的智能电网。
人工智能应用
引入机器学习、数据分析等技术，实现电网信 息化、智能化、高效化。
预防性维护
根据设备运行状况，预先制 定维护计划，延长设备使用 寿命。
节能与优化措施
1
提高效率
2
更新陈旧设备，提高发电效率和可靠
性。
3ห้องสมุดไป่ตู้
节约能源
采用高效换热技术和节能设备，减少 发电成本，降低环境污染。
自动化控制
全面应用自动化控制技术，实现智能 监控和管理，提高生产效率和运营水 平。
未来发展趋势和挑战
电气系统的工作原理
涡轮发电机
蒸汽推动涡轮转动，通过发电机转动产生电能。
控制中心
监控电气系统的运行状态，及时发现故障并采 取应对措施。
变压器
将发电机产生的低电压提升为输送和分配所需 的高电压。
断路器
控制电气系统各部件之间的连接，保护电线电 缆，防止短路。
电气故障排除
断路故障
本课程介绍发电厂电气系统的组成，工作原理，故障排除，维护保养，节能 优化措施，以及未来的发展趋势和挑战。
电气系统的组成
1 发电机
转换机械能为电能的核心设备。
3 开关设备
控制和保护电网以及电力设备。
2 变压器
将发电机产生的低电压提升到输送和分配 所需要的高电压。
4 配电设备
将输送到发电厂的高压电能分配到各个用 电负载。
新能源发电
电动汽车、光伏发电等新兴业务，让电力系统 的各个环节都充满了机遇和挑战。
可再生能源
加快可再生能源的建设，提高电力系统的清洁 度和可持续性。
智能电网
通过升级电力传输、配送设施，构建安全、高 效的智能电网。
人工智能应用
引入机器学习、数据分析等技术，实现电网信 息化、智能化、高效化。
预防性维护
根据设备运行状况，预先制 定维护计划，延长设备使用 寿命。
节能与优化措施
1
提高效率
2
更新陈旧设备，提高发电效率和可靠
性。
3ห้องสมุดไป่ตู้
节约能源
采用高效换热技术和节能设备，减少 发电成本，降低环境污染。
自动化控制
全面应用自动化控制技术，实现智能 监控和管理，提高生产效率和运营水 平。
未来发展趋势和挑战
电气系统的工作原理
涡轮发电机
蒸汽推动涡轮转动，通过发电机转动产生电能。
控制中心
监控电气系统的运行状态，及时发现故障并采 取应对措施。
变压器
将发电机产生的低电压提升为输送和分配所需 的高电压。
断路器
控制电气系统各部件之间的连接，保护电线电 缆，防止短路。
电气故障排除
断路故障
发电厂电气部分(第五版)ppt课件
kW（台山核电站）；最大的火力发电厂装机容量为540万kW（内蒙古托克托电厂，
8×60万+2×30万kW），最大的水力发电厂装机容量为2250万kW（三峡电厂，32×70
万+2×5万kW），最大的核电发电厂装机容量为380万kW（大亚湾——岭澳核电站，
2×90万+2×100万kW），最大的抽水蓄能厂装机容量为240万kW（广东抽水蓄能电厂
1.节能减排，世纪之约 2.做好电力规划，加强电网建设
3.电力工业现代化
4.联合电力系统
5.电力市场
6.IT技术
7.洁净煤发电技术
8.绿色能源的开发和利用
.十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
第二节 发电厂类型
一、电能与发电厂
电能是由一次能源经加工转换而成的能源，称为二次能源。 电能与其他形式的能源相比，其特点有： （1）电能可以大规模生产和远距离输送
（2）电能方便转换和易于控制 （3）损耗小 （4）效率高 （5）电能在使用时没有污染，噪声小
总之，随着科学技术的发展，电能的应用不仅影响到社会物质生产的各个侧面， 也越来越广泛地渗透到人类生活的每个层次。电气化在某种程度上成为现代化的同义 语，电气化程度已成为衡量社会物质文明发展水平的重要标志。
.十一五”国家级规划教材
，8×30万kW）。
.十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
二、电力系统发展前景
为国民经济各部门和人民生活供给充足、可靠、优质、廉价的电能，是电力系统 的基本任务。节能减排，“一特四大”，实现高度自动化，西电东送，南北互供，发 展联合电力系统，是我国电力工业的发展方向，也是一项全局性的庞大系统工程。为 了实现这一目标，还有很多事要做，且依赖于各方面相关技术的全面进步。如下为相 关的技术与目标。
发电厂电气部分第二章
• （8）主变压器高压侧每相各配置套管式电流互感器3只，中性点配置电流互感器1
只•（二）主要电气设备
• （1）发电机。 • （2）主变压器。 • （3）高压厂用变压器。
• （4）电压互感器。
（5）电流互感器。 （6）中性点接地变压器。 （7）高压熔断器。 （8）避雷器。
•
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发电厂•电“气十部一分五第二”章国家级规划教材
• （5）数字化发电厂5层网络模型。
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发电厂•电“气十部一分五第二”章国家级规划教材
• 5层网络模型组成的数字化发电厂： • （1）一次设备层。 • （2）DCS层：控制系统。本层为二次系统层。 • （3）SIS层：优化增值。 • （4）MIS层：高端信息。 • （5）Internet层：网络媒体。
• （4）在发电机出口侧，通过高压熔断器接有三组电压互感器和一组避雷器。
• （5）在发电机出口侧和中性点侧，每相装有电流互感器4只。
• （6）发电机中性点接有中性点接地变压器。
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发电厂•电“气十部一分五第二”章国家级规划教材
• （7）高压厂用变压器高压侧，每相配置套管式电流互感器3只。
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发电厂•电“气十部一分五第二”章国家级规划教材
• （5）在发电机出口主封闭母线有短路试验装置，主回路T接引至电压互感器柜， 通过高压熔断器接有三组三相电压互感器和一组避雷器。 • （6）在发电机出口侧和中性点侧，每相装有套管式电流互感器4只。 • （7）发电机中性点经隔离开关接有中性点接地变压器。 • （8）高压厂用变压器高压侧，每相配置套管式电流互感器3只。 • （9）主变压器高压侧每相各配置套管式电流互感器4只，中性点配置电流互感器2 只。
《发电厂电气》课件
详细描述
自工业革命以来，发电厂经历了从蒸汽机到燃气轮机、再到核能和可再生能源的发展历程。目前，随 着环保意识的提高和能源结构的调整，可再生能源发电厂正逐渐成为主流。未来，随着科技的不断进 步，智能电网、分布式能源等新兴技术将进一步推动发电厂的变革。
02 发电厂电气系统
CHAPTER
电气一次系统
一次系统概述
避雷器与接地装置
总结词
避雷器与接地装置的种类、结构和工作原理
详细描述
介绍避雷器和接地装置的种类，如金属氧化物避雷器和接地 极等，并详细描述其结构和工作原理，包括电阻片和导电体 等部分。同时介绍接地装置的作用和安装要求。
04 发电厂电气设计与优化
CHAPTER
电气主接线设计
总结词
电气主接线是发电厂的重要组成部分， 其设计应遵循安全可靠、经济合理、技 术先进的原则。
《发电厂电气》PPT课件
目录
CONTENTS
• 发电厂概述 • 发电厂电气系统 • 发电厂电气设备 • 发电厂电气设计与优化 • 发电厂电气安全与维护
01 发电厂概述
CHAPTER
发电厂的定义与分类
总结词
介绍发电厂的定义、分类及其特点。
详细描述
发电厂是将其他形式的能源转换为电能的工厂，根据其使用的能源类型，可以分为火力发电厂、水力发电厂、核 能发电厂等。这些不同类型的发电厂各有其特点，如火力发电厂效率高，但污染大；水力发电厂环保，但受水资 源限制；核能发电厂能量密度大，但存在核辐射风险。
发电厂的基本构成
总结词
介绍发电厂的基本构成及其功能。
详细描述
发电厂主要由燃烧系统、汽水系统、电气系统等组成。燃烧系统负责将燃料燃 烧产生高温高压蒸汽；汽水系统负责将热能转换为机械能；电气系统则将机械 能转换为电能，并通过变压器升压或降压后向外输送。
自工业革命以来，发电厂经历了从蒸汽机到燃气轮机、再到核能和可再生能源的发展历程。目前，随 着环保意识的提高和能源结构的调整，可再生能源发电厂正逐渐成为主流。未来，随着科技的不断进 步，智能电网、分布式能源等新兴技术将进一步推动发电厂的变革。
02 发电厂电气系统
CHAPTER
电气一次系统
一次系统概述
避雷器与接地装置
总结词
避雷器与接地装置的种类、结构和工作原理
详细描述
介绍避雷器和接地装置的种类，如金属氧化物避雷器和接地 极等，并详细描述其结构和工作原理，包括电阻片和导电体 等部分。同时介绍接地装置的作用和安装要求。
04 发电厂电气设计与优化
CHAPTER
电气主接线设计
总结词
电气主接线是发电厂的重要组成部分， 其设计应遵循安全可靠、经济合理、技 术先进的原则。
《发电厂电气》PPT课件
目录
CONTENTS
• 发电厂概述 • 发电厂电气系统 • 发电厂电气设备 • 发电厂电气设计与优化 • 发电厂电气安全与维护
01 发电厂概述
CHAPTER
发电厂的定义与分类
总结词
介绍发电厂的定义、分类及其特点。
详细描述
发电厂是将其他形式的能源转换为电能的工厂，根据其使用的能源类型，可以分为火力发电厂、水力发电厂、核 能发电厂等。这些不同类型的发电厂各有其特点，如火力发电厂效率高，但污染大；水力发电厂环保，但受水资 源限制；核能发电厂能量密度大，但存在核辐射风险。
发电厂的基本构成
总结词
介绍发电厂的基本构成及其功能。
详细描述
发电厂主要由燃烧系统、汽水系统、电气系统等组成。燃烧系统负责将燃料燃 烧产生高温高压蒸汽；汽水系统负责将热能转换为机械能；电气系统则将机械 能转换为电能，并通过变压器升压或降压后向外输送。
发电厂电气部分(第四版)ppt课件
图1-8 引水式水电厂示意图
22
完整编辑p“p十t一十五一”五国”家国级家规级划规教划材教
发电厂电气部分
（3）混合式水电厂。在适宜开发的河段拦河筑坝，坝上游河段的落差由坝集中，
坝下游河段的落差由有压力引水道集中，而水电厂的水头则由这两部分落差共同形成 ，这种集中落差的方式称为混合开发模式，由此而修建的水电厂称为混合式水电厂， 它兼有堤坝式和引水式两种水电厂的特点。
（3）核能发电厂 （4）风力发电厂 （5）地热发电厂 （6）太阳能发电厂 （7） 潮汐发电厂
7
发电厂电气部分
完整编辑p“p十t一十五一”五国”家国级家规级划规教划材教
发电厂电气部分
第二节 火力发电厂
一、火电厂的分类 按原动机分
（1）凝汽式汽轮机发电厂
（3）内燃机发电厂
按燃料分 （1）燃煤发电厂 （3）燃气发电厂
1
完整编辑p“p十t一十五一”五国”家国级家规级划规教划材教
发电厂电气部分
第八章 发电厂和变电站的控制与信号 第九章 同步发电机的运行 第十章 电力变压器的运行
546～579 580～616 617～697
2
完整编辑p“p十t一十五一”五国”家国级家规级划规教划材教
发电厂电气部分
第一章 能源和发电
四、电能
电能与其他形式的能源相比，其特点有： （1）电能可以大规模生产和远距离输送Байду номын сангаас
（2）电能方便转换和易于控制 （3）损耗小 （4）效率高 （5）电能在使用时没有污染，噪声小
发电厂电气部分
6
完整编辑p“p十t一十五一”五国”家国级家规级划规教划材教
五、发电厂
按一次能源的不同发电厂分为： （1）火力发电厂 （2）水力发电厂
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发电厂电气部分
（3）混合式水电厂。在适宜开发的河段拦河筑坝，坝上游河段的落差由坝集中，
坝下游河段的落差由有压力引水道集中，而水电厂的水头则由这两部分落差共同形成 ，这种集中落差的方式称为混合开发模式，由此而修建的水电厂称为混合式水电厂， 它兼有堤坝式和引水式两种水电厂的特点。
（3）核能发电厂 （4）风力发电厂 （5）地热发电厂 （6）太阳能发电厂 （7） 潮汐发电厂
7
发电厂电气部分
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发电厂电气部分
第二节 火力发电厂
一、火电厂的分类 按原动机分
（1）凝汽式汽轮机发电厂
（3）内燃机发电厂
按燃料分 （1）燃煤发电厂 （3）燃气发电厂
1
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发电厂电气部分
第八章 发电厂和变电站的控制与信号 第九章 同步发电机的运行 第十章 电力变压器的运行
546～579 580～616 617～697
2
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发电厂电气部分
第一章 能源和发电
四、电能
电能与其他形式的能源相比，其特点有： （1）电能可以大规模生产和远距离输送Байду номын сангаас
（2）电能方便转换和易于控制 （3）损耗小 （4）效率高 （5）电能在使用时没有污染，噪声小
发电厂电气部分
6
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五、发电厂
按一次能源的不同发电厂分为： （1）火力发电厂 （2）水力发电厂
华北电力大学《发电厂电气部分》课件
一消弧线圈 1.结构特点：
①为了保持补偿电流与电压之间的线性关系，采用滞气隙铁芯 ②气隙沿整个铁芯均匀设置，以减少漏磁 ③为了绝缘及散热，铁芯和线圈都浸在油中 ④为适应系统中电容电流变化特点，消弧线圈中设有分接头（5～9个）
1.接线： 电压互感器（110v、10A）——发生d(1)
时，电压升高动作，发信号，测电压 电流互感器（5A）——测量补偿电流 避雷器（中性点）——为了防止大气过电压损坏消弧线圈
➢ 为什么小接地电流系统在发生单相接地故障时可允许短时 继续运行而不允许长期运行？应采取什么对策？
➢ 电网对地电容与那些因素有关？小接地电流系统单相接地 电容电流与那些因素有关
➢ 为什么说利用消弧线圈进行全补偿并不可取？ ➢ 试述中性点直接接地系统在发生单相接地时的后果以及提
高供电可靠性的措施。
第3章 电弧及电气触头的基本理论
1.设备选择： 电压=补偿电网的额定电压，共分为6、10、35、60kv回解 容量S 1.35I地U/e 3
2.3中性点直接接地系统
优点： 1、不外加设备即可消弧 2、降低电网对地绝缘，节省造价
缺点： 1、供电可靠性降低 改进：装自动重合闸装置、 加备用电源 2、电流很大 改进： 中性点经电抗器接地 、仅部分中性点接地
➢
进行能量转换的设备： 发电机、变压器、电动机
➢
接通和开断电路的开关设备：QF、QS、FU、负荷开关
➢
交换电路电气量，隔离高压的设备：PT、CT
➢
限制电流和防止过电压的设备：电抗器、避雷器
二次设备——对一次设备、其它设备的工作进行监测和控制保护的设
备
➢
用于反映不正常工作状态——继电器、信号装置
➢
测量电气参数的设备：仪表、示波器、录波器
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作者： 版权所有
则方程式的解为
I2R
wF
1
-
e
wF mc
t
k
wF t
e mc
（3－15）式
令
w
I2
w
R F
mc
Tr w F
则
t
t
w 1 - e Tr k e Tr
（3－18）式
d
dt
t 0
w k
Tr
可见，升温过程是按指数曲线变化的。
1、导体的温升过程
作者： 版权所有
导体的温升按时间变化的曲线如图所示：
1．电阻损耗的热量QR
QR I2W R ac
Rac
Rdc
•K
f
[1 t (W
S
20)]
Kf
式中： Rac － 导体的交流电阻(Ω/m)
Rdc － 导体的直流电阻 ρ － 导体温度为20℃时的直流电阻率(Ω·mm2/m)
αt － 电阻温度系数(℃-1) W － 导体的运行温度(℃) Kf － 集肤效应系数 S － 导体截面积(mm2)
导热系数
Qd
Fd
1 2
Fd 导热面积 物体厚度 1 2高温区和低温区的温度
2.3 导体的长期发热及其载流量计算
导体载流量的计算
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❖导体的长期发热是指：
导体正常工作时长期通过工作电流所引起的发热。
❖导体长期发热的计算目的：
根据导体长期发热允许温度确定导体载流量（即导体 长期允许通过电流），研究提高导体允许电流或降低 导体温度的各种措施。
一、发热
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❖来自导体电阻损耗产生的热量和太阳日照的热量。
2．太阳日照的热量Qt 太阳照射的能量造成导体温度升高。凡安装在户外的 导体，应考虑日照的影响。
对于圆管导体，日照的热量可按下式计算：
式中： Et At D
Qt Et At D
－ 太阳照射功率密度(W/m2) Et 1000W / m2 － 导体的吸收率 At 0.6
第二章 载流导体的发热和 电动力
2.1 导体载流量和运行温度计算 2.2 导体的发热和散热 2.3 导体的长期发热及其载流量计算 2.4 短路时导体的发热及其最高温度计算 2.5 短路时导体的电动力计算
2.1 导体载流量和运行温度计算
导体和电气运行中的两种状态：
❖正常工作状态： U＜Ue I＜Ie 可以长期安全经济的运行
❖短路工作状态： Id＞＞Ie 短时间内，导体要承受短时发热和电动力的作用
导体正常工作时，产生的各种损耗(电阻损耗，介质 损耗，涡流和磁滞损耗）变成热能使导体的温度升高， 带来不良影响，如机械强度下降，接触电阻增加，绝 缘性能降低等。
短路时间虽然不长，但电流大，因此发热量也很大， 造成导体迅速升温。同时，导体还受到电动力的作用， 若超过允许值，将会使导体发生变形或损坏。
由于导体各部分温度相同，所以无传导方式散热。
1、导体的温升过程
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即：
QR Qc QI Q f
工程上，将 QI＋Qf 用一个总换热系数来表示，即：
QI Q f w ( W 0 ) F
在dt 时间内，有
I 2 R dt mc d wF ( W 0 ) dt
式中：
1、导体的温升过程
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导体的温度由最初温度（环境温度）开始上升，经过 一段时间后达到稳定温度（正常工作时的温度）。
❖导体的升温过程，可按热量平衡关系描述。
1、导体的温升过程
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电流热效应用于导体温升及散热，即：
QR Qc QI Q f
式中： QR Qc QI Qf
－ 导体产生的热量 － 导体本身温度升高所需的热量 － 通过对流方式散失的热量 － 通过辐射方式散失的热量
I － 流过导体的电流
R － 导体的电阻
m － 导体的质量
c － 导体的比热容
αw － 导体的总换热系数 θW － 导体的温度
F － 导体的换热面积 θ0 － 周围空气的温度
1、导体的温升过程
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导体通过正常工作电流时，其温度变化范围不大， 因此认为R、c、α为常数（实际上，R、c、α为温度 θ的函数），该方程为一阶常系数线性非齐次方程。
设温升τ＝θ－θ0，则dτ＝ dθ，有
d w F I2 R 0
dt m c m c
设起始温升为τk ＝θk－θ0，则两边取拉式变换得
s (s) - k
w
m
F c
(s)
I2R mc
1 s
0
则有：
(s) I2R 1 1
k
m c s sw F sw F
mc
mc
1、导体的温升过程
m2
2
m
m
b 180mmmm时 F1 43(AA114AA22)((mm22
m) m)
二、热量的传递过程
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❖热量的传递有对流、辐射和传导3种形式。
2．辐射 热量从高温物体，以热射线方式从高温物体传至低温 物体的过程。由史蒂芬－波尔兹曼定律
Qf
5.7
273
100
w
4
273 0
二、热量的传递过程
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单位长度导体的对流换热面积是指有效面积，它与导 体形状、尺寸、布置方式和多条导体的间距等因素有 关
F1 2(A1 A2 )m2 m
A1
h 1000
m0
m2
m
b
6mm
8mm
F1
10mm
2.5
2 A1
A1
m2 m
4A2 m
3A1
4 A2
100
4
F
f
导体材料的辐射系数 Ff 2A1 4A2 2A1(1 )(m2 / m) Ff 2A1 6A2 4A1(1 )(m2 / m)
Ff 单位长度导体的辐射散热表面积
二、热量的传递过程
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❖热量的传递有对流、辐射和传导3种形式。
3．传导 由于物体内部自由电子或分子运动，从高温区到低温 区传递热量的过程。
τ
当t→∞时，导体的温
发热温度不得超过一定数值，称为最高允许温度。 ❖正常运行时最高允许温度：
LGJ ＋70℃ 电缆 ＋80℃ ❖短路时最高允许温度：
铝 ＋200℃ 铜 ＋300℃
按正常工作电流及额定电压选择设备 按短路情况来校验设备
2.2 导体的发热和散热
发热和散热
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❖来自导体电阻损耗产生的热量和太阳日照的热量。
－ 导体的直径(m)
二、热量的传递过程
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❖热量的传递有对流、辐射和传导3种形式。
1．对流
气体各部分相对位移将热量带走的过程。
分为：自然对流和强迫对流
对流换热所传递的热量与温差及换热面积成正比，即：
QI I (W 0 ) FI
对流换热 导体 环境 单位长度 系数 温度 温度 换热面积