第五章 电气设备的发热及 电动力计算5.1 电气设备的允许温度n1、电气设备的运行特点发 热绝缘 老化介质 损耗涡流和 磁滞损耗电能损耗影响设备正 常寿命和工 作状态强电场绝缘 材料交变磁场铁磁 物质电流导体n2、电气设备的发热类型长期发热由正常工作电流引起，可用来 确定导体正常工作时的最大允许载流量。n特点：电流小，持续时间长，热量的产生 与散失将维持一动态平衡，达到一稳定温 升，温度不再改变。短（路）时发热由短路电流引起，可用 来确定短路切除以前可能出现的最大温度。n特点：电流大且时间短暂，热量几乎全部 用于导体温升。n3、发热的其它概念：热稳定性长期工作电流或短路电流通过 导体、电器时，实际发热温度不超过各自发 热的允许温度，即具有足够热稳定性。允许温度：可承受的最高温度值。允许温升：n长期发热的允许温升较周围（计算） 环境温度的温度升高值。n短时发热的允许温升较短路前的温度 升高值，通常与导体长期工作时的最高允 许温度相比较。5.2 导体长期发热的计算n两种计算思路：根据y（导体长期发热允许温度） Iy（ 允许电流）； 进而校验，使满足Ig.zdIy 根据Ig.zd（导体最大长期工作电流） c （导体长期发热稳定温度）； 进而校验，使满足cyn一、允许电流Iy的确定对于母线、电缆等均匀导体，其允许电流Iy可 查标准截面允许电流表。注意：n对应查得的电流的条件为：计算环境温度0 25，最高发热允许温度y70；n故当实际环境温度与0不一致或敷设条件 不同时，需要进行温度校正：n二、导体长期发热温度cc（y ）(Ig.zd/Iy) 实际环境温度 Ig.zd最大长期工作电流（一般考虑持 续30min以上的最大工作电流） Iy校正后的允许电流5.3 导体短路时的发热计算n导体必须能承受短路电流的热效应而不致使绝 缘材料软化烧坏，也不致使芯线材料的机械强 度降低，这种能力即导体的短路热稳定 性。n短路热稳定性的校验思路： 当导体通过短路电流时的最高发热温度 dd y规定的导体短时发热允许温度 ，则认为导体在短路条件下是热稳定的； 否则是热不稳定的。n一、短路时发热的计算条件 由其短时发热的主要特点而决定:a、视为绝热过程短路时间内产生 的热量全部用来提高导体本身的温度， 即不考虑散热；b、短路时导体的物理特性，如比热、 电阻率等不能视为常数，而是温度的函 数；c、短路电流瞬时值的实际变化规律复 杂，故选取短路电流全电流的有效值来 进行发热计算。n二、短路时最高发热温度d的计算n热平衡：产生的全部热量吸收的短路电流全电流的有效值； (5-3)、 (5-4) 分别为温度时导体的电阻、比热。n设短路发生时间为0 t，相应的导体温 度变化为q （起始温度） d，两边 积分、整理可得：式中 即短路电流的热效应。（5-7）AdAq参见P71式58 但注意：Aq有误！n由上述可看出Qd、Ad、Aq的解析算法很麻烦， 所以一般采取简化方法等值时间法： 、Qd的等效计算（因id实际变化复杂）由I（稳态电流）和tdz（短路发热等效时间 ，假想值）推出Qd，则有：（59）且tz, tfz分别为周期性、非周期性短路电流分量等值时 间。 tz的确定由周期分量等值时间曲线（图5 3）tz=f(,t)可查得。即以I/I 之比代表短路电流的变化规律。 其中，I短路次暂态电流有效值，即短路 后第一周期的iz有效值（周期性分量0s有效值）。图5-3的tz=f(,t)曲线只作出了t5s时，若短路 持续时间t5s，则： tdz=tz(5)+(t5) (s)（短路 时间一般不会超过5s，即5s后已达短路后稳态。） tfz t1s时，短路电流非周期分量基本衰减完，不 计其发热，即无需计算tfz。 t1时时， Kx 1；b/h1时时， Kx 1； b/h=1, Kx =1。（519）n三、三相母线短路时的电动力短路冲击电流ish产生的电动力最大，故均以 ish为准；又因为故以 为准；又因为实践证明中间相所受电动力最大；故（回顾：短路冲击电流 Ksh短路电流冲击系数，一般取12之间。 ）n四、校验动稳定性n1、母线母线通过 时受到的最大计算应力。n2、一般电器为极限通过电流（或动稳定电流）， 可查。