导体温升原因和导体的连接
电气设备复习资料
电气设备复习资料A卷一、填空题（每题3分，共15分）1、对电气主接线的基本要求，概括地说包括可靠性、灵活性和经济性三个方面。
2、导体的热量耗散有三种基本形式，即对流、辐射和导热。
3、直流输电系统运行方式分为双极接线、单级大地回线和单级金属回线三种方式。
4、电动机的自启动方式可以分为失压自启动、空载自启动和带负荷自启动三种形式。
5、有汇流母线的接线形式的基本环节是电源、母线和出线（馈线）。
二、单项选择题（每题2分，共20分）1．导体长期发热的稳定温升与下面所述的那个因素有关（C ）A．起始温升 B．起始温升和载流量C．载流量 D．以上结果均不是2．大中型发电厂，特别是火力发电厂的厂用电备用方式，常利用下面所述的哪种备用方式（ A ）A．明备用 B．暗备用C．冷备用 D．与系统相连的主变兼作备用3．少油式断路器中油的用途是（ A ）。
A．作为灭弧介质 B．作为绝缘介质C．作为冷却介质 D．作为润滑介质4．工作接地是指（ B ）A．为保证工作人员安全而采取的接地措施B．为保护电气设备而采取的接地措施C．为保证电力系统正常情况和事故情况下能可靠工作而采取的接地措施D．为防止雷击而采取的接地措施5、铝母线短路时的发热允许温度是（ C ）A．70℃ B．98℃ C．200℃ D．300℃三、名词解释（每题3分，共15分）1、一次设备和二次设备：答：直接生产、转换和输配电能的设备称为一次设备；对一次设备进行监察、测量、控制、保护、调节的辅助设备称为二次设备。
2、配电装置：答：按主接线图，由母线，开关设备，保护设备，测量电器和必要的辅助设备组建成接受和分配的装置，称为配电装置。
3、最小安全净距离：答：在这一距离下，无论在正常最高工作电压或出现内、外部过电压时，都不致使空气间隙被击穿。
四、简答题(每题5分，共20分）1、简述发热对导体和电器的不良影响。
答：（1）造成导体和电器机械强度的下降；（2）增加导体和电器连接处的接触电阻，使得温升增加，导致接触处松动或烧熔；（3）造成导体和电器绝缘性能的下降，加速老化，逐渐失去电气强度。
2 载流导体的发热和电动力
QR = QW + (Qc + Qr )
– 导体最终温度趋于稳定值θW ，温升趋于稳定值
I 2R W - 0 = W = F
α：总的换热系数 F：总的换热面积
载流导体的长期发热
• 导体的载流量
已知导体的材料、截面形状、尺寸、布置方式 – 取θN为正常最高允许温度（70℃）， θ0等于基准环境 温度（25℃ ） – 载流导体长期允许载流量
一、平行载流导体的电动力
两根平行载流导体1和2， 分别流过电流il和i2。
若导体长度L>>轴线间 距离a>>导体直径d，则 导体可当作无限长来处 理，导体的电流看作集 中在轴线上。
平行载流导体的电动力
• 导体1（或导体2）受力的大小为：
F = 2× 10-7 L a i1i2 (N)
平行载流导体的电动力
I=
F ( N -0 )
R
载流导体的长期发热
• 提高导体载流量的方法
– 减小导体电阻R：
采用电阻率小的材料，增加截面积
I=
F ( N -0 )
R
– 增大导体的换热面积F：
相同截面积，矩形、槽形的表面积比圆形大；
– 提高换热系数α：
导体的布置方式：散热最佳（矩形导体竖放比平放散热效果好） 屋内配电装置的导体表面涂漆，提高辐射散热能力； 屋外配电装置的导体不宜涂漆，减少对日照热量的吸收
• b/h>1，即导体平放时Kf>1；
• b/h<1，即导体竖放时Kf<1；
矩形截面母线形状系数运算曲线
矩形：
• b/h=1，即导体截面为正方形 时， Kf≈1； • 横坐标增大，即加大导体间 的净矩时，趋向于Kf≈1；
导体温升原因和导体的连接
课程目录1.导体接触面的温升及其导体保护2.电流密度及其影响3.导体的相色4.矩形母排的开孔及其螺栓的应用5.矩形母排的平弯和立弯1.导体接触面的温升一、导体的温升是与电阻值成正比，与电流的平方成正比，与通流时间成正比，即Q=I²RT;二、R:在导体相互接触的过程中，电流值是一定的，通流时间是恒定的，只有电阻可以调整；I．电阻与接触面的大小是有关的，电阻值则与接触面积成反比，接触面积越小，电阻值便越大，温升值便越高，反之也是成立的；II．电阻与接触面的材质也是有关的，不同导体（铜、铝、钢）相互搭接，如果处理不当，也会使接触电阻增大，造成接触处触头问题；母排搭接处的接触面积看来是足够大的，但由于机械加工不可能使之成为绝对的平整面，换言之，即真正的接触面仅为视在接触面积的百分之几。
更有甚者，就是为数不多的几个接触点，其中属纯金属接触的区域占一部分，更多的是覆盖着化学吸附膜层及氧化膜层的准金属接触区和覆盖着有机膜的绝缘区。
准金属接触区尚可借隧道效应（隧道效应：由微观粒子波动性所确定的量子效应。
又称势垒贯穿。
这表明在势垒的另一边，粒子的存在具有一定的概率，即粒子贯穿势垒，达到导电的功效。
）导电，绝缘区就干脆不导电了。
III．两接触面被连接：多只螺栓压接致使压力不均也会造成接触面电阻升高；终上所述：电阻大是导致温升高的原因：一是接触面的真实接触小于视觉面积，二是两断接的接触面粗糙远不如一体金属的致密，三是两接触面是多只螺栓压接致使压力不均等。
其减少电阻的对策是：在两接触面处涂抹导电膏防氧化、紧固的螺栓选用同材质的粗细适度且均匀压紧、接触面做浸锡处理防氧化、接触面处理平整等等。
导电膏又叫电力复合脂，是一种新型电工材料，可用于电力接头的接触面，降阻防腐、节电效果显著。
我国从80年代开始研制生产，至今已有几十个品种型号，其基本性能相同，是以矿物油、合成脂类油、硅油作基础油，加入导电、抗氧、抗腐、抑弧等特殊添加剂，经研磨、分散、改性精制而成的软状膏体。
母线的温升
母线的温升是由于电流通过导体产生的热量导致的温度升高。
这个过程涉及到导体电阻的存在，因为电阻会使得电流通过导体时产生能量损失，并以热量的形式释放出来，导致导体温度升高。
母线的温升计算公式是：Δt = I²Rt / Kt，其中Δt表示温升，I表示电流，R表示导体电阻，Kt表示总散热系数，t表示时间。
这个公式可以帮助我们了解在给定的电流和时间下，母线的温度将会升高多少。
为了确保母线的安全运行，需要控制温升在允许的范围内。
一般来说，母线的温升不能超过规定的限制，否则可能会对母线的绝缘材料和载流能力产生负面影响，甚至引发安全事故。
因此，在设计、安装和使用母线时，需要考虑如何降低温升、提高散热效果，以保证母线的正常运行。
塑壳断路器温升变化的影响因素探析
塑壳断路器温升变化的影响因素探析摘要：塑壳断路器是电器元配件的一种，其被广泛运用在日常的输配电路线中。
由于各类生产厂家的生产质量把控问题，其常伴随升温变化大而导致过载、寿命降低等问题，严重时甚至会引发火灾等险情，造成财产及人民生命安全的损失。
针对该情况，本文将着重分析影响塑壳断路器温升变化的极大因素，进而提出在生产制造过程中需要注意的针对性事项，以供参考。
关键词：塑壳断路器；温升变化；分析引言：塑壳式断路器主要用于在线路出现短路、过载、漏电等情况时，通过阻断电流对电路进行保护，作为一种电器元配件，其在电线路中得到了广泛使用。
然而，根据长期的市场反馈来看，限于不同企业的制造水平参差不齐，产品质量不够标准化，存在着相同产品的温升变化差异过大，该问题在大电流规格中出现更加频繁。
断路器温升变化超标，对电气性能及使用寿命造成影响，甚至因为过载等情况引发爆炸、火灾等灾难，对人民生命财产安全带来极大隐患。
影响断路器的因素主要有电阻、涡流与磁滞、介质的损耗有关。
本文将从断路器运行时的热源入手，对以上因素进行分析，并针对性的提出在生产制造时要注意的问题，供制造厂家参考。
一、塑壳断路器普遍存在的问题笔者通过长期对市场反馈情况及用户反映调查中了解到，相同规格的塑壳断路器温升变化差异过大，在大电流规格的断路器中经常出现温升超标的现象，既不能满足电气性能方面的使用需求，还对客户的使用带来潜在的危险。
二、温升的定义与塑壳断路器性能分析塑壳断路器在输配电线路系统中承担着重要作用。
它是通过阻断电流等手段，在线路出现短路、漏电故障时进行保护，因其具有阻抗性，在电流通过断路器时会产生电阻的损耗，进而出现持续发热的现象，造成其温度的升高。
一般情况下，当断路器温度高于环境温度时，可通过辐射、对流等手段对断路器进行散热，保证断路器的温度回到合理的数值区间并保持长时间的稳定，而环境与电器之间的温差即为温升。
当断路器温度处在持续高温状态下，金属材料会软化，同时加剧了氧化、老化速度，造成电器产品及零配件使用寿命的缩短，失去其保护功能。
母线槽最关键的安全技术参数——极限温升
母线槽最关键的安全技术参数——极限温升随着我国经济及现代化建设的飞速发展，用电的负荷越来越大。
近几年来，母线槽代替电缆使用在发达国家已是普遍现象，我国也形成发展趋势。
但由于部分用户及质量监督人员对母线槽的认识和了解不深，致使工程上存在投资浪费和安全隐患。
笔者从事20多年母线槽的研发和生产，掌握着涉及到母线槽较多的安全技术，所以现浅谈一点母线槽最关键的技术参数—极限温升，以供大家探讨。
一、母线槽标准对母线槽的温升要求：国际电工标准IEC60439.2—2000与国家标准GB7251.2--2006标准规定是一样的：母线槽温升是根据绝缘材料耐热等级来确定温升的。
如果母线槽绝缘材料F级，其耐热≥155℃的绝缘材料，那么它允许温升则是115K（150℃-环境温度40℃）。
所以母线槽是满负荷试验后才能确定母线槽的载流能力，它是母线槽最关键的一项技术参数。
二、温升高涉及到母线槽问题：母线槽如同电线电缆，故同样是作为电力输送的干线设备使用。
同样一条电线35㎡它可以用来承载80A额定电流也可以承载125A额定电流，不同的是当额定电流80A和125A温升有差距。
母线槽也是一样的，极限温升70K和90K时，同样的母线槽，其载流能力相差15%以上。
市场上母线槽温升值有55K、70K、90K、100K，甚至以上。
但温升值高涉及以下问题：2.1 电能的损耗加大。
2.2 温升越高，绝缘材料老化越快，母线槽的使用寿命急骤缩短。
2.3 涉及对周围的绝缘材料设备老化加快，（如与母线槽在相邻搭（或转）接的电线电缆；或电气绝缘支撑件等）甚至容易引起火灾事故。
2.4 母线槽内部温升高，电压降加大。
2.5 降低了安全系数，外壳高温容易烫伤人。
2.6 对周围的环境温度有影响。
三、温升的起源：3.1 铜排的含铜量低，电阻率大。
人们常提到铜排的含铜量以及电阻率等，它们确实与母线槽的载流能力有关。
有些企业想方设法以这些设立门槛挡住同行来竞争。
某些企业精炼一块铜排去做铜排纯度检测，凭一张试验报告说自己企业用的含铜量是99.99%的铜母排。
三相电缆发热原因
三相电缆发热原因一、引言三相电缆是现代电力传输和配电系统中常用的电力电缆之一。
然而，由于电缆在传输电能时会产生一定的损耗，因此会发热。
本文将探讨三相电缆发热的原因。
二、电缆导体内阻发热三相电缆的导体是电能传输的主要部分，导体的内阻是导致发热的主要原因之一。
在电缆传输电流的过程中，导体会产生一定的电阻，从而产生热量。
导体的材料、截面积、长度等因素都会影响导体的内阻大小。
当电流通过导体时，由于电阻的存在，导体会发热，导致电缆整体温升。
三、电缆绝缘材料耗损发热除了导体内阻引起的发热外，电缆的绝缘材料也会发生一定的耗损，从而产生热量。
绝缘材料是电缆中起到隔离导体和外界的作用，保证电能的正常传输。
然而，在长期使用过程中，绝缘材料会受到电场、磁场等因素的影响，从而发生一定的耗损。
这种耗损会导致绝缘材料发热，进而影响电缆的性能。
四、电缆外部环境温度影响电缆的外部环境温度也会对其发热情况产生重要影响。
在高温环境下，电缆的发热会更加明显。
因此，在电缆的选材和布线时，需要考虑电缆所处的环境温度，以避免过高的温度对电缆的损坏。
五、电缆布线不当造成的发热电缆布线不当也是导致电缆发热的一个原因。
当电缆在布线时，如果电缆过于拥挤，导致电缆之间无法有效散热，就会产生过多的热量。
此外，电缆的弯曲半径和安装方式等因素也会影响电缆的发热情况。
因此，在电缆的布线过程中，需要合理安排电缆的位置和布局，以避免发热问题。
六、电缆负载过大引起的发热电缆的负载过大也是导致电缆发热的原因之一。
当电缆所传输的电流超过其额定负载时，电缆会发生过载现象，导致电缆发热。
因此，在电缆设计和使用过程中，需要根据负载情况合理选择电缆的规格和容量，以确保电缆在正常工作范围内运行。
七、电缆老化引起的发热电缆在长时间使用后会出现老化现象，导致电缆发热。
电缆老化可以是由于材料本身的老化，也可以是由于外界环境的影响所引起。
电缆老化会导致其绝缘材料的性能下降，从而影响电缆的传输性能和产生发热。
30kA大电流压紧装置接线导体温升超标的原因探究
关 键 词 ：大 电流 互 感 器 ；温 升 ；接 线 导 体
中 图分 类 号 ：ＴＭ４ ５ ２ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
１
概 述
根据 Ｊ Ｊ Ｇ３ １ ３— ２ ０ １ ０ 《 测 量 用 电 流 互 感 器 》和 Ｊ Ｊ Ｇ１ ０ ２ １ —２ ０ ０ ７ （ （ 电力互 感 器 》 的规定 ， ３ ０ ｋ Ａ 大 电流互 感器 进 行误 差检 定 时需要 为标 准互 感 器和被 检 电流互 感 器 的一 次 回路 提供 额 定 ３ ０ ｋ Ａ 的 大 电流 ， 为 此 设计 了升流 器 、 标准 器 和被 检 电流 互感 器 的一 次 大 电流 回 路， 如 图 １所示 。升流 器 、 标 准器 、 被 检 电流 互 感 器 中 心 的穿 心 孔通 过铜 柱导 体形 成 的压 紧装置 与环 绕其 外 壳 的矩 形 铜排 构成 闭合 的 大 电流 回路 。 在进 行 ３ Ｏ ｋ Ａ 大 电流互 感 器误 差 试 验 中 ， 当一 次 回路 电 流升 到额定 电流 ３ ０ ｋ Ａ 时， 一次 回路 有 明显 温 度升 高 的现象 和 冒烟 的情 况发 生 。 由于 发热 情况 的存 在， 导致 误差 测试 数据 不稳 定 ， 严重 影 响大 电流互 感器 的测 试 精度 。
收 稿 日期 ：２ ０ １ ６ — ０ ５ — １ ０ ；修 订 日期 ：２ ０ １ ６ — ０ ９ １ ８
求 均取 经 验值 ， 由单 位 长 度 的 电 阻 Ｒ—ｐ ／ ｓ（ ． ０ 为 导 体 电阻率 ， 铜 导体 电 阻率为 １ ８ ． ８ ×１ ０ Ｑ ｍｍ。 ／ ｍ， Ｓ 为导 体截 面积 ｍｍ ） 可知 ， Ｒ 与 Ｐ成正 比， 与ｓ 成反 比 ， 此 处 铜排 和铜 柱 的截 面 积 ｓ 完 全 满 足设 计 值 的要 求 ， 所 以 本试 验 中 Ｐ 变 大 ｒ就 按 比例 变 大 ， 而 Ｐ只 与导 体 的材 质有 关 ， 所 以造 成 温升 超 限 的 原 因 只与 铜 排 和 铜柱 的 材料 质量 和影 响 电阻值 变 大的 因素有关 。下 面对 铜排 和铜 柱 的材料 质量 进行 试验 分析 。
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课程目录
1.导体接触面的温升及其导体保护
2.电流密度及其影响
3.导体的相色
4.矩形母排的开孔及其螺栓的应用
5.矩形母排的平弯和立弯
1.导体接触面的温升
一、导体的温升是与电阻值成正比，与电流的平方成正比，与通流时间成正比，即Q=I²RT;
二、R:
在导体相互接触的过程中，电流值是一定的，通流时间是恒定的，只有电阻可以调整；
I．电阻与接触面的大小是有关的，电阻值则与接触面积成反比，接触面积越小，电阻值便越大，温升值便越高，反之也是成立的；
II．电阻与接触面的材质也是有关的，不同导体（铜、铝、钢）相互搭接，如果处理不当，也会使接触电阻增大，造成接触处触头问题；
母排搭接处的接触面积看来是足够大的，但由于机械加工不可能使之成为绝对的平整面，换言之，即真正的接触面仅为视在接触面积的百分之几。
更有甚者，就是为数不多的几个接触点，其中属纯金属接触的区域占一部分，更多的是覆盖着化学吸附膜层及氧化膜层的准金属接触区和覆盖着有机膜的绝
缘区。
准金属接触区尚可借隧道效应（隧道效应：由微观粒子波动性所确定的量子效应。
又称势垒贯穿。
这表明在势垒的另一边，粒子的存在具有一定的概率，
即粒子贯穿势垒，达到导电的功效。
）导电，绝缘区就干脆不导电了。
III．两接触面被连接：多只螺栓压接致使压力不均也
会造成接触面电阻升高；
终上所述：电阻大是导致温升高的原因：一是接触面的真实接触小于视觉面积，二是两断接的接触面粗糙远不如一体金属的致密，三是两接触面是多只螺栓压接致使压力不均等。
其减少电阻的对策是：在两接触面处涂抹导电膏防氧化、紧固的螺栓
选用同材质的粗细适度且均匀压紧、接触面做浸锡处理防氧化、接触
面处理平整等等。
导电膏又叫电力复合脂，是一种新型电工材料，可用于电力接头的接触面，降阻防腐、节电效果显著。
我国从80年代开始研制生产，至今已有几十个品种型号，其基本性能相同，是以矿物油、合成
脂类油、硅油作基础油，加入导电、抗氧、抗腐、抑弧等特殊添加剂，
经研磨、分散、改性精制而成的软状膏体。
针对导电膏的作用是三七开，三分导电（导体），七分保护（是让其
脂类充填接触之间的缝隙，避免免产生弧光损坏接触面，也可以说就
是为了灭弧），能延长导体使用寿命。
故此得出以下要求：
母排和母排搭接由于导体接触面的差异需要做相应处理：
I、铜和铜，在干燥的户内可以直接连接；室外、高温且潮湿或
对母排有腐蚀性气体的室内，必须镀锡；
II、铝和铝可以直接连接；
III、钢和钢，必须镀锡或镀锌，不得直接连接；
IV、铜和铝，在干燥的室内，铜导体应镀锡；室外或空气相对湿度接近于100%的室内，应用铜铝过渡板或过渡片
，铜端应镀锡；
V、钢与铜或铝，钢表面必须镀锡；
电化学腐蚀：不纯金属与电解质溶液接触时，比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀。
铜的电化腐蚀：铜在一般情况下很难发生化学腐蚀，但当铜（含杂质）长久暴露于空气中且处于潮湿环境下，则易发生电化学腐蚀（经实验，将铜（含杂质）放置于这样的环境中7天之内可见到铜绿），主要反应如下：
2Cu —4e=2 Cu2+
2 H2O + O2 + 4e=4 OH-
CO2 + 2 OH- = CO32- + H2O
总的化学式如下：
2Cu +2 H2O+ O2+ CO2 = Cu2（OH）2 CO3
（碱式碳酸铜：即铜绿，其性质极不稳定，在空气中加热会分解为氧
化铜、水和二氧化碳）
钢的电化腐蚀：氧气中氧原子从微观结构上来分析其轨道上有两个空位，一个氧原子可容纳两个电子，于是一个氧分子吸收4个电子形成两个氧负离子，由于氧负离子很活泼，在水中可以将水还原，夺走水的一个氢，形成氢氧根离子，生成Fe（OH）2
主要反应如下：
Fe - 2e = Fe2+
2H2O + O2 + 4e = 4OH-
总的化学式如下：
2 Fe+2H2O+ O2=2Fe（OH）2
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(铁锈的成分)
铝导体在空气中会被氧化，生成AL2O3，其硬度较高，又名刚玉，常温下不导电！
2.电流密度及其影响
电流密度（A/mm2）公式
当电流密度数值和接触面积的乘积小于导体中的长期运行电流时，就会造成设备接线端子的碳化、变形直至完全损坏。
3.母排的相色
一.母排的相色划分
I.三相交流母排：A相-黄色，B相-绿色，C 相-红色；
II.单相交流母排与引出相颜色相同；
III.直流母排：正极-赭色，负极-蓝色；
IV.交流中性汇流母排，不接地者为紫色，接地者为紫色带黑色条纹。
二.涂漆的要求
I.室外软母线应在两端和中间适当部位涂相色漆；
II.单片母线的所有面和多片母线的可见面图相色漆；
III.钢母线的所有表面涂防腐相色漆；
IV.母线的下列各处不应刷相色漆：
1. 母线的螺栓连接及支持连接处、母线与电器的连接处以及距所
有连接处10mm以内的地方；
2. 供携带式接地线连接用的接触面上。
4. 母排的开孔及其螺栓的使用
1.如表格所示；
2.钻孔应垂直，螺孔间中心距离的误差应为±0.5mm;
3.接触面平整整洁，无氧化膜，并涂以电力复合脂，经过加工后其截面减小值：铜导线不超过原截面的3%，铝母线不得超过原截面的5%；
4.接头距支持绝缘子的支持夹板边缘及平弯处的距离不小于50mm;
5.母线与母线或母线与电器接线端子的连接，母线平直时，贯穿螺栓应由下往上穿；其余情况，螺母应置于维护侧，螺栓长度露出2～3扣；
5.母排的平弯和立弯。