大工13春《发电厂电气部分》辅导资料三
大工13春《发电厂电气部分》辅导资料三主 题：第二章导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理（第3—4节）
学习时间：2013年4月15日—4月21日
内 容：
第二章导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理
这周我们将学习第二章中的第3—4节，这部分主要介绍导体的短时发热及大电流导体附近钢结构的发热。
第三节 导体的短时发热
2.3.1 短时发热的特点
短路电流大，持续时间短，导体内热量来不及散到周围介质中去，全部用来导体温升；
导体温度变化很大，电阻和比热容随温度而变化。
短时最高发热温度θh短路电流切除时刻tk对应的导体温度
短时均匀导体的发热过程
2.3.2 载流导体的短时发热计算——确定导体的最高温度
目的：确定导体通过短路电流时的最高温度是否超过短时最高允许温度，判断导体的热稳定性。
2.3.3 导体短时发热的最高发热温度
2.3.4 短路电流热效应的计算(实用计算法)
第四节 大电流导体附近钢构的发热
2.4.1 钢构发热的原因及造成的后果
原因：
大电流导体附近的钢构产生的磁滞和涡流损耗；
如果钢构成闭合回路，感应产生环流。
在交变磁场作用下，涡流损耗是钢发热的主要原因。
钢构中的损耗和发热与钢构表面的磁场强度有关。在配电装置中，与钢构的形状、大小和布置方式有关。
后果：
材料产生变形和损坏、混凝土产生裂缝、明显影响运行的经济性、恶化设备和工作人员的运行条件。
规程规定钢构发热最高允许温度：
人可触及的为70℃（避免烫伤）；人不可触及的为100℃（避免引起火灾）；混凝土中的钢筋为80℃。
2.4.2 载流导体磁场中的钢构
在实际的配电装置中，钢构的形状、大小及布置方式是多种多样的，且互有影响，磁场分布、损耗和发热情况差别很大。
（1） 与导体平行的长直钢构。
导体磁场中钢构的布置方式与磁场分布
1- 导体，2-钢构
（2） 包围导体的钢构
导体磁场中钢构的布置方式与磁场分布
1- 导体，2-钢构
（3） 与导体垂直的长直钢构
导体磁场中钢构的布置方式与磁场分布
1- 导体，2-钢构
2.4.3三相载流导体附近钢构中的损耗
配电装置中最常见的布置方式为与三相载流导体垂直的长直钢构。
设导体相间距离为a，导体至钢构距离为d，钢构截面周长为u，最大最小磁场强度平均值为
当H<40A/mm时，钢构单位表面积的有功损耗：
设钢构长度为3a，则整根钢构的有功损耗P为：
2.4.4三相载流导体附近钢构闭合回路中的损耗
当回路平面不与导体垂直时，钢构回路中的感应电动势将产生环流，为
由环流产生的有功损耗为：P=I2R
导体附近的钢构闭合回路及其等值电路
2.4.5 钢构的发热
空气中钢构的发热
钢构表面的稳定温升
混凝土中钢构的发热
已知钢构向外传送的损耗P,混凝土层的热阻为r，混凝土表面至空气的热阻为r0钢构及混凝土表面的温升
习题：
(一) 填空题
1、钢构发热的量高允许温度：人可触及的钢构为______________ 、人不可触及的钢构为______________ 、混凝土中的钢筋为______________ 。
答案：70、100、80
2、加大钢构和截流导体之间的距离。距离加大后，能使钢构表面磁场强度______________，从而可降低______________和______________损耗。
答案：减弱、涡流、磁滞
（二）简答题
1、导体短时发热的特点有哪些？
答案：
短路电流大，持续时间短，导体内热量来不及散到周围介质中去，全部用来导体温升；
导体温度变化很大，电阻和比热容随温度而变化。
2、钢构发热原因及后果。
答案：
原因：
大电流导体附近的钢构产生的磁滞和涡流损耗；
如果钢构成闭合回路，感应产生环流。
在交变磁场作用下，涡流损耗是钢发热的主要原因。
钢构中的损耗和发热与钢构便面的磁场强度有关。在配电装置中，与钢构的形状、大小和布置方式有关。
后果：
材料产生变形和损坏、混凝土产生裂缝、明显影响运行的经济性、恶化设备和工作人员的运行条件。
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