第六章导体的发热及电动力计算

第六章导体的发热及电动力计算

导体的发热是指导体在通过电流时产生的热量。导体发热的大小与导

体材料的电阻、电流强度以及导体的长度等因素有关。在电路中，常用导

体的发热来计算电路中的功率损耗、电阻材料的使用寿命以及电源的额定

功率等。

一、导体发热的原因和计算方法

导体通电时会产生电阻热，即电流在导体内部传导时因为导体本身的

电阻而产生的热量。导体发热的大小可以通过热功率公式来计算：P=I^2R，其中P为热功率，I为电流强度，R为导体的电阻。

要注意的是，导体材料的电阻是随温度变化的。一般来说，导体的电

阻随温度的升高而增加，这是由于导体的电阻系数与温度有关。因此，在

计算导体发热时，需要考虑导体的温度变化对电阻的影响。

比如，当导体通电后产生的热量超过导体的散热能力时，导体的温度

会上升，从而导致导体电阻的增加，进而导致更多的热量产生。这种情况下，导体的温度将趋向于稳定，形成一个动态平衡。在实际计算中，需要

考虑导体的稳态温度和升温时间。

二、电动力计算方法

电动力是指导体在磁场中受到的作用力。根据洛伦兹力定律，导体在

磁场中所受到的电动力与电流强度、导体的长度以及磁场的强度有关。

通常情况下，电动力可以通过以下公式来计算：F=BIL，其中F为电

动力，B为磁场强度，I为电流强度，L为导体的长度。需要注意的是，

这个公式适用于导体与磁场方向垂直的情况，如果导体与磁场的夹角不是90度，则需要根据具体情况进行修正计算。

导体通常用作电动工具、电机和电磁铁等设备中的线圈，通过在磁场中产生电动力来实现动力传输。通过计算电动力，可以评估电动设备的性能和设计合理性。

总结：

导体的发热和电动力是导体在电路中通过电流产生的两种效应。通过计算导体发热和电动力，可以评估导体材料和电路设计的合理性，并为电路的性能和功率损耗提供参考。通过研究导体发热和电动力的计算方法，可以更加深入地了解电路中的能量转换和热耗散过程，为电器设备的设计和优化提供技术支持。

发电厂电气部分基础知识

第一章能源与发电 1、掌握电力系统与电力网的概念; 电力系统是由发电厂、变电所、输配电线路和用电设备有机连接起来的整体;电力系统=发电厂+电力网+电力用户;电力网是指在电力系统中,由升压和降压变电所通过输、配电线路连接起来的部分; 2、掌握额定电压的概念及电力网的电压等级; 额定电压：电气设备的额定电压是能使发电机、变压器和用电设备在正常运行时获得最佳技术效果的电压; 我国电力网额定电压等级如下：、、3、6、10、35、110、220、330、500、750、1000 kV 按电压等级高低分类：低压电网：3kV以下；高压电网：3~330kV；超高压电网：330~1000kV；特高压电网：1000kV及以上； 4、掌握发电厂的类型; 按一次能源取得的方式不同分类：火力发电厂、水力发电厂、核电厂、风力电厂、太阳能电厂、地热电厂、潮汐电厂等; 按燃料分类：燃煤电厂、燃油电厂、燃气电厂、余热电厂;按蒸汽压力和温度分类：中低压电厂、高压电厂、超高压电厂、亚临界压力电厂、超临界压力电厂、超超临界压力电厂;按原动机分类：凝汽式汽轮机电厂、燃汽轮机电厂、内燃机电厂、蒸汽－燃气轮机电厂;按输出能源分类：凝汽式发电厂、热电厂; 5、掌握火力发电厂的电能生产过程;

1燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能,加热锅炉中的水使之变为蒸汽,称为燃烧系统；2锅炉产生的蒸汽进入汽轮机,冲动汽轮机的转子旋转,将热能转变为机械能,称为汽水系统；3由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转,把机械能变为电能,称为电气系统; 第二章发电、变电和输电的电气部分 1、什么是一次设备掌握各种类型一次设备的作用、图形符号和文字符号; 一次设备的概念：生产、变换、输送、分配和使用电能的设备称为一次设备; 一次设备的类型： 1）生产和转换电能的设备; 发电机：机械能转化为电能；电动机：电能转化为机械能；变压器：将电压升高或降低；2接通和断开电路的开关电器; 开关电器作用：正常运行时合、分电路；事故短路时能在继电保护装置控制下切断故障回路；检修时使被检修设备与电源可靠隔离; 高压断路器作用：①正常状况下,控制各电力线路和设备的开断与闭合;②电力系统发生故障时,能自动切除短路电流,保证电力系统正常运行; 具有灭弧装置;可做操作电器文字符号：QF 隔离开关作用：①设备检修时,隔离开关用来隔离有电和无电部分,形成明显的开端点,以保证工作人员和设备的安全;②一般与断路器配合使用,进行倒闸操作,以改变电力系统的运行方式;无灭弧装置,不能开断电流,故不可做操作电器 高、低压熔断器作用：流过短路电流或较长时间过电流时熔断,来保护电器设备;

第十二章 电器的发热和电动力

第十二章电器的发热与电动力 电器的发热与电动力是电器中存在的两种物理现象并对电器的正常工作有一定的影响。本章对发热的原因、影响及不同工作制发热的特点进行了一定的分析、对电动力的影响及在电器中如何利用电动力也作了说明。在分析过程中计算推导尽量简化，突出特点的分析。 第一节电器的发热与散热 一、电器的发热 电器工作时，电流通过导电部分将产生电阻损耗。载流导体的功率损耗为： R P2 =（12—1） I 式中P——电阻损耗功率（W）； I——通过导体的电流（A）； R——导体电阻（Ω）。 当导体中流进交变电流时，考虑集肤和邻近效应时?R应为交流电阻。 此损耗将转变为热能。正常状态时，其中一部分散发到周围介质中去，另一部分使导体的温度升高，形成温升。如果发热时间极短（如短路时的发热），由于来不及散热，可认为损耗功率全部用来加热导体，提高导体的温升。此时可得出能量平衡公式为 τ pt= (W·S) （12—2） Gc 式中p——电阻损耗功率（W）； t——发热时间（s）； G——导体质量（kg）； c——导体的比热[W·s／（kg·℃）]； τ——导体的温升（℃）； 上式可用于计算短路电流导体的温升。 铁磁体在交变磁通的作用下，会在铁磁零件中产生一定的涡流。这是因为铁的导磁率很高，而磁通变化速度又快，因而产生相应的电动势和涡流损耗。同时，磁通的方向和数值变化使铁磁材料反复磁化，产生磁滞与涡流损耗可以导致

铁质零件发热。一般来说，这个损耗不大。但如果制造不当；如材料较差、铁片较厚或片间绝缘不好，则涡流损耗就比较大。 磁滞与涡流损耗一般与磁通密度大小、磁通变化率及铁磁材料有关。工程上为了简化计算过程且要取得较符合实际情况的结果，通常采用公式来计算。 82210100 100-???? ???????? ??+=m C B f f P ωσσ )/(Kg W (12—3) 式中 P ——铁磁材料的损耗（W/kg ）； ωσσc ——分别为磁滞、涡流损耗系数； f 一一电源频率，即磁通频率（HZ ）； m B ——磁通密度幅值（Wb ／m 2）。 表12—1 铁心材料的磁滞、涡流损耗系数 在交流电器中常采用硅钢片迭成导磁铁心。所以也可根据选用导磁材料的型号，直接由YB73—70、YB73—63（冶金部关于电工用热轧钢片及冷轧钢薄板部标）查得相应型号材料的单位铁损，经过计算而得整个铁心的损耗。 绝缘介质中的介质损耗一般与电场强度及频率有关。电场强度和频率愈高则介质损耗也愈大。对于电场强度较小的低压电器而言，介质损耗小到实际上可以忽略不计。但在高压电器中，由于电压高，介质中的电场强度大，必须考虑介质损耗并计算介质的发热。 二、电器的散热 电器工作时，只要电器温度高于周围介质及接触零件的温度，它便向周围介质散热。所以发热和散热同时存在于电器发热过程中。 当电器产生的热量与散失的热量相平衡时，电器的温升维护不变，称为热稳定状态。此时的温升称为稳定温升。若温升随着时间而变化，则称为不稳定发热状态。 电器的散热以传导、对流与辐射3种基本方式进行。 热传导现象的实质是通过具有一定内部能量的物质基本质点间的直接相互

第六章导体的发热及电动力计算

第六章导体的发热及电动力计算 导体的发热是指导体在通过电流时产生的热量。导体发热的大小与导 体材料的电阻、电流强度以及导体的长度等因素有关。在电路中，常用导 体的发热来计算电路中的功率损耗、电阻材料的使用寿命以及电源的额定 功率等。 一、导体发热的原因和计算方法 导体通电时会产生电阻热，即电流在导体内部传导时因为导体本身的 电阻而产生的热量。导体发热的大小可以通过热功率公式来计算：P=I^2R，其中P为热功率，I为电流强度，R为导体的电阻。 要注意的是，导体材料的电阻是随温度变化的。一般来说，导体的电 阻随温度的升高而增加，这是由于导体的电阻系数与温度有关。因此，在 计算导体发热时，需要考虑导体的温度变化对电阻的影响。 比如，当导体通电后产生的热量超过导体的散热能力时，导体的温度 会上升，从而导致导体电阻的增加，进而导致更多的热量产生。这种情况下，导体的温度将趋向于稳定，形成一个动态平衡。在实际计算中，需要 考虑导体的稳态温度和升温时间。 二、电动力计算方法 电动力是指导体在磁场中受到的作用力。根据洛伦兹力定律，导体在 磁场中所受到的电动力与电流强度、导体的长度以及磁场的强度有关。 通常情况下，电动力可以通过以下公式来计算：F=BIL，其中F为电 动力，B为磁场强度，I为电流强度，L为导体的长度。需要注意的是，

这个公式适用于导体与磁场方向垂直的情况，如果导体与磁场的夹角不是90度，则需要根据具体情况进行修正计算。 导体通常用作电动工具、电机和电磁铁等设备中的线圈，通过在磁场中产生电动力来实现动力传输。通过计算电动力，可以评估电动设备的性能和设计合理性。 总结： 导体的发热和电动力是导体在电路中通过电流产生的两种效应。通过计算导体发热和电动力，可以评估导体材料和电路设计的合理性，并为电路的性能和功率损耗提供参考。通过研究导体发热和电动力的计算方法，可以更加深入地了解电路中的能量转换和热耗散过程，为电器设备的设计和优化提供技术支持。

短路电流热效应和电动力效应的实用计算教程文件

教学目标：掌握短路电流热效应和电动力效应的实用计算。 重点：短路电流的效应实用计算方法。 难点：短路电流的效应计算公式。 一、短路电流电动力效应 1.电动力：载流导体在相邻载流导体产生的磁场中所受的电磁力。 当电力系统中发生三相短路后，导体流过冲击短路电流时必然会在导体之间产生最大的电动力。 2 •电动力的危害：引起载流导体变形、绝缘子损坏，甚至于会造成新的短路故障。 3 .两平行导体间最大的电动力 载流导体之间电动力的大小，取决于通过导体电流的数值、导体的几何尺寸、形状以及各相安装的相对位置 等多种因素。 L T H 二 2疋/血一xicr' a (N ) 式中：i i 、i 2—通过两根平行导体的电流瞬时最大值， A ； L —平行导体长度，(m ); a —导体轴线间距离，(m ); K f —形状系数。 形状系数K f :表明实际通过导体的电流并非全部集中在导体的轴线位置时，电流分布对电动力的影响。 实际工程中，三相母线采用圆截面导体时，当两相导体之间的距离足够大，形状系数 K 取为1 ；对于矩形导 体而言，当两导体之间的净距大于矩形母线的周长时，形状系数 K 可取为1。 电动力的方向：两个载流导体中的电流方向相同时， 其电动力为相互吸引； 两个载流导体中的电流方向相反 时，其电动力为相互排斥。 4 .两相短路时平行导体间的最大电动力 发生两相短路时，平行导体之间的最大电动力 F (2) (N)： 直 (N ) 卢) 式中：k —两相短路冲击电流，(A )。 5. 三相短路时平行导体之间的最大电动力 发生三相短路时，每相导体所承受的电动力等于该相导体与其它两相之间电动力的矢量和。 三相导体水平布 置时，由于各相导体所通过的电流不同，所以边缘相与中间相所承受的电动力也不相同。 边缘相U 相与中间相v 相导体所承受的最大电动力 ‘-一、'：分别为： •厘 (N ) 朴冷汕(N ) 发生三相短路后，母线为三相水平布置时中间相导体所承受的电动力最大。 应按中间 相导体所承受的电动力计算。 式中: :—三相冲击短路电流, A ）。 计算三相短路时的最大电动力时,

供电短路电流的电动力效应及热效应

供电短路电流的电动力效应及热效应 【摘要】供电系统发生短路时，短路电流要比正常电流大得多。短路电流通过电气设备或载流导体时，一方面产生很大的电动力，即短路电流的电动力效应，这可能使设备受到破坏或产生永久性变形；另一方面强大的短路电流会产生很大的热量，这会造成设备温度升高，使导体机械强度降低，以致变形或接触部分连接状态恶化。设备的温度升高使绝缘强度降低，并加速老化，过高的温度会使绝缘破坏。为了正确选择电气设备及载流导体，保证电气设备可靠地工作，必须用短路电流的电动力效应及热效应对电气设备进行校验。下面将对短路电流的电动力效应及热效应进行分析、计算，以便合理地选择电气设备或载流导体。 【关键词】短路电流；电动力；热效应 1 短路电流的电动力效应 1.1 导体间的作用力计算 对于两平行导体，通过电流分别为i1、和i2时，其相互间的作用力可以用比一沙定律计算为： F=■×10-7（1） 式中：i1、i2——两导体中的电流瞬时值，A； J——平行导体长度，m； α——两平行导体中心线距，m。 式（1）在导体的尺寸与线间距离α相比很小，且导体很长时才正确。对于矩形截面的导体（如母线），相互距离较近时，其作用力可仍用上式计算，但需乘以形状系数加以修正。 式中Ks——导体形状系数，对于矩形导体曲线求得。 形状系数曲线以■为横坐标，线间距离与导体半周长之比。参变量m是宽与高之比。 1.2 电气设备的动稳定电流 对于成套电气设备，因其长度L、导线间的中心距α、形状系数Ks均为定值，故此力只与电流大小有关。因此，成套设备的动稳定性常用设备极限通过电流来表示。

为了便于用户选择，制造厂家通过计算和试验，从承受电动力的角度出发，在产品技术数据中，直接给出了电气设备允许通过的最大峰值电流，这一电流称作电气设备的动稳定电流。有的厂家还给出了这个电流的有效值。 当成套设备的允许极限通过电流峰值（或最大值）ies>ish（三相短路电流冲击值）时，或极限通过电流有效值时Ies>Ish，设备的机械强度就能承受冲击电流的电动力，即电气设备的抗力强度合格。否则不合格，应按动稳定性要求重选。 2 短路电流的热效应 2.1 导体的长时允许温度和短时允许温度 导体通过正常负荷电流时，由于它具有电阻，因此要产生电能损耗。这种电能损耗转换为热能，一方面使导体的温度升高，另一方面向周围介质散热。当导体内产生的热量与导体向周围介质散发的热量相等时，导体就维持在一定的温度。 在线路发生短路时，强大的短路电流将使导体温度迅速升高。由于短路保护装置很快动作，切除短路故障，所以短路电流通过导体的时间不长，通常不会超过2～3s。因此，在短路过程中，可不考虑导体向周围介质的散热，即近似地认为在短路时间内短路电流在导体中产生的热量，全部用来升高导体的温度。 曲线是载流导体从正常工作状态进入短路状态的发热变化过程。在t1之前是正常的负荷电流通过导体时产生的温度，几乎恒定不变（假设恰好为长时允许温度θp）。 在t1时刻发生短路，温度近似直线上升。在t2时刻，断路器将短路故障切除，此时温度不再上升（设为θk）。短路时导体中产生的热量虽然很大，导体温升很高，但其作用时间很短，所以允许超过θp很多。如果作用时间稍长，将会使绝缘烧毁和造成导体氧化。因此，我国《高压配电装置规程》中规定了各种导体的短时允许温度θp.k与长时允许温度θp的差值，即导体的最大短时允许温升τp.k（τp.k=θp.k-θp）。 各种导体的长时允许温度θp、短时允许温度θp.k和最大短时允许温升τp.k。 规定了导体的最大短时允许温升τp.k后，导体或电气设备的短路热稳定条件便可确定为τk≤τp.k（2） 式中：τk——电气设备载流导体短路时的实际温升，℃。 2.2 短路电流的假想作用时间 要计算短路后导体的最高温度θk，必须计算短路过程中短路电流ik在导体中产生的热量θtk。根据焦耳一楞次定律，短路电流在导体中产生的热量可由下

第2章 载流导体的发热和电动力

第2章 载流导体的发热和电动力 2.1 短 路 2.1.1 短路的概念 电力系统除正常运行情况以外的相与相或相与地之间的短接，称为短路。短路的种类可分为三相短路(3)K 、两相短路(2)K 、两相短路接地(1,1)K 和单相对地短路(1)K 。经统计分析，以上四种短路占短路总数的比率如表2.1所示。 表2.1 各种短路占短路总数的比率 2.1.2 发生短路的原因 发生短路的原因有很多种，主要包括：绝缘老化或污染引起的短路；绝缘子的表面放电造成闪络或雷击、操作过电压击穿绝缘介质引起的短路；检修线路时，未拆除接地刀闸带负荷送电或开、合隔离开关等误操作引起的短路；鸟兽与风、雪、冰雹等自然灾害等多方面引起的短路。 2.1.3 导体的短时发热 导体的短时发热是研究导体短路时的发热过程。 (1) 导体的短时发热为一绝热过程 R W Q Q = Z θ 即导体的短时发热热量全部用于使本身温度Z θ的升高。 (2) 热稳校验 2r k I t ≥K Q (2-1) 式中：r I —— 导体的短时耐受电流； k t —— 短路持续时间； K Q —— 短路电流引起的热效应。 2.1.4 短路的危害 短路通常可以造成如下危害。

● 短时发热，产生超高温，烧毁或熔化设备。 ● 产生电动力，破坏电器设备与设施。 ● 造成断路器跳闸，使用户停电。 ● 不对称短路会产生不平衡电流、不平衡磁通，干扰通信。 2.1.5 短路的几个物理量 短路全电流： a Kt Zt fzo sin()e t T i t i ωω?-=-+ (2-2) 式中：Kt i —— 短路全电流瞬时值； Zt I —— 对应时间t 的短路周期分量有效值(kA)； fzo i —— 短路电流非周期分量起始值(kA)； a T —— 衰减时间常数(rad)。 短路全电流有效值为： Kt Zt FZt I I I =+ (2-3) ch ch i I"= 1≤ch K ≤2 (2-4) 式中：Fzt I —— 对应时间t 的短路电流非周期分量的有效值(kA)。 I"—— 零秒(0s 或称0.02s 内)短路电流周期分量(Z I")的有效值， 用于校验动稳定和校验断路器的额定关合电流。 ch i —— 短路冲击电流，即短路全电流的最大瞬时值(0.01s 内)。用于校验动稳。 我国推荐的冲击系数ch K 和冲击电流ch i 如表2.2所示。 表2.2 我国推荐的冲击系数ch K 和冲击电流ch i 2.2 载流导体的发热 2.2.1 长期发热的不良影响 (1) 机械强度下降，导体若超过正常工作温度(铝 100℃，铜150℃)，机械强度会下降。 (2) 接触电阻(R )增加：

电器学试卷(电动力)

电器学试卷（电动力） 1、三相对称交流电流产生的电动力，其大小和方向随时间变化。若三相导体为直列平行布置，B相导体所受电动力最大。 2.短路冲击电流是指短路发生经过约半个周期后（当f=50Hz时，此时间约为0.01秒），短路电流（包括周期分量和直流分量）达到最大值，称为短路冲击电流。 ,电器的动稳定电流应大于可能通过该电器的短路冲击电流。 3 电动力的计算方法有毕奥-萨伐尔定律和安培力公式和能量公式。用比奥—沙瓦定律求两不等长、平行导体间电动力的一般公式为： F = KI1I2 _。 P13 4.单相交流电动力的_大小_随时间变化，从_0_变到Fm，其方向不随时间变化。 5.计算导体电动力所用回路系数（K c）与导线形状、尺寸及导体讲的相互位置有关；所用截面系数（λ）的大小与导体截面积尺寸和导体间相互距离有关。 6. 两平行导体通以方向相同的电流时，将产生相互吸引的电动力；通以方向相反的电流时，将产生相互排斥的电动力。 简答题：1. 何谓电器的电动稳定性？如何表示？如何校核电器的电动稳定性？（10分）答：电器在电动力作用下，其有关部分能够不损坏或不永久变形的性能称为电动稳定性；它通常以在规定的使用和性能条件下开关电器或其他电器在闭合位置上所能承受的电流峰值，即动稳定电流表示；电动稳定性用动稳定电流表示，动稳定电流也称为峰值耐受电流。 校核电器的电动稳定性：1.导体受的最大电动力的情况下，导体内存在的应力应小于导体材料的许用应力。2.承受交流电动力的导体系统固有振荡频率低于电动力的频率，以免与高次谐波电动力发生共振。 2. 电器中的电动力对电器有什么好处与危害？试各举二个例子加以说明。（每题12分）P9-10 答：电动力的好处：1、将静触头分成两平行导电片，当流经电流是所产生的电动力将动、静触头夹紧，促使接触良好；2、SF6磁旋弧式断路器就是利用电弧电流产生磁场，驱动电弧作旋转运动，进行冷却灭弧。有利于熄灭电弧。磁吹灭弧等;应用电动斥力来提高分断速度的。利用电动力增加触头间的压力。 电动力的危害：1、在巨大短路电流作用下，母线所承受的电动力可达几百或几千牛顿，往往会使母线变形或它与绝缘支座的接头松脱；2、当隔离开关的导电回路呈U型布置时，当短路电流通过时，所产生的电动力倾向于使刀开关打开，产生误动作。1、已知两平行导体，L1=10米，L2＝8米，两导体两端长度各相差a=1米，两导体间距s＝0.1米，通过直流I1＝I2=10000A,求L1,L2所受的电动力F1,、F2各是多少？（15分）答：根据题意作图 AB=10米，DC=8米，BE=1米，DE=0.1米； 则AE=9米，AD=BC= DE2+AE2≈9米，BD=AC≈1米； [AD+BC-AC-BD]I1I2×10 s =（18-2）×10000×10000×10 ÷0.1 =1600(N) 2、两平行导体AB和CD分别通过直流电流I1=104A和I2=8*103A，AB长l1=12m，CD长l2=8m，导体间间距d=1m，两导体下端点B与D之间间距a=2m，K c=1，求两平行导体所受电动力F1和F2为多少？ (12分) 解：∵导通平行且不等长 Kc=1 ∴F1=-F2= K cλI1I2×10-7 =104×8×103×10-7 =8N （此题的意图应该是λ=1，而不是Kc=1） 3、两平行导体AB和CD，分别长l1=15m和l2=5m，两导体下端点B与D的距离a=5m，两导体间距s=2m，截面系数λ=1，电路衰减系数R/L=22.3 1/s，通过交流单相短路电流，其周期分量有效值I”=15*103 A，求导体AB及CD所受最大电动力为多少牛顿？ 答：由题意可作图 ∵ Fm=3.24×KI2m=3.24×Kcλ×10-7×I2m×22.3 Kc=(AD+BC-AC-BD)/s=4.4 ∴ Fm=3.24×4.4×10-7×15×103×15×103×22.3 =7152.9N 4、两截面为50*5mm2的矩形载流母线，母线轴间距为70mm，当它作如图1的a 和b两种布置时，试比较分析两种情况下，它所受电动力大小和电动稳定性。矩形截面导体的截面因数曲线如图2。（矩形截面抗弯截面模量W Z=b*h2/6, W y=H*B2/6）。 图1 矩形导体 -7 F1=F2= -7 A B C D A B C D B A C D E

姚春球版《发电厂电气部分》计算题及参考答案

姚春球版《发电厂电气部分》计算题及参考答案

第二章导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理 1.发热对导体和电器有何不良影响？ 答：机械强度下降、接触电阻增加、绝缘性能下降。 2.导体的长期发热和短时发热各有何特点？ 答：长期发热是指正常工作电流长期通过引起的发热。长期发热的热量，一部分散到周围介质中去，一部分使导体的温度升高。 短时发热是指短路电流通过时引起的发热。虽然短路的时间不长，但短路的电流很大，发热量很大，而且来不及散到周围的介质中去，使导体的温度迅速升高。 ~~~~热量传递的基本形式：对流、辐射和导热。对流：自然对流换热河强迫对流换热 3.导体的长期允许载流量与哪些因素有关？提高长期允许载流量应采取哪些措施？ 答：I=根号下(αFτω/R)，因此和导体的电阻R、导体的换热面F、换热系数α有关。 提高长期允许载流量，可以：减小导体电阻R、增大导体的换热面F、提高换热系数α。 4.计算导体短时发热度的目的是什么？如何计算？

答：确定导体通过短路电流时的最高温度是否超过短时允许最高温度，若不超过，则称导体满足热稳定，否则就是不满足热稳定。 计算方法见笔记“如何求θf”。 6.电动力对导体和电器有何影响？计算电动力的目的是什么？ 答：导体通过电流时，相互之间的作用力称为电动力。正常工作所产生的电动力不大，但是短路冲击电流所产生的电动力可达很大的数值，可能导致导体或电器发生变形或损坏。导体或电器必须能承受这一作用力，才能可靠的工作。 进行电动力计算的目的，是为了校验导体或电器实际所受到的电动力是否超过期允许应力，以便选择适当强度的电器设备。这种校验称为动稳定校验。 7.布置在同一平面中的三相导体，最大电动力发生在哪一相上？试简要分析。 答：布置在同一平面中的三相导体，最大电动力发生在中间的那一相上。具体见笔记本章第五节。 8.导体动态应力系数的含义是什么？什么情况下才需考虑动态应力？ 答：导体动态应力系数β用来考虑震动的影响、

发电厂电气部分教学大纲

《水电站电气设备》课程教学大纲 课程编号: 000300930 课程名称：水电站电气设备 英文名称：Electrical Equipment of hydro power plant 总学时：32 总学分：2 适用对象: 水电专业的本科生。 先修课程：电路原理 一、课程性质、目的和任务 本课程目的在于使学生获得和掌握发电、变电和输电的电气主系统的构成、设计和运行的基本理论和计算方法，熟悉和掌握主要水电站常用电气设备的原理和性能，了解同步发电机和电力变压器运行方面的简单常识。 二、教学要求和内容 基本要求 1、了解发电厂的类型，熟悉火电厂、水电厂、核电站的电能生产过程及其特点；掌握发电厂和变电站中主要的一次设备和二次设备的作用；了解典型的300MW发电机电气主接线、600MW发电机电气主接线的特点。 2、理解载流导体的发热和电动力的理论和计算方法，掌握载流导体长期发热、短时发热的特点，熟悉提高导体载流量的措施，掌握短路电流热效应的计算方法，掌握最大短路电动力的计算方法；熟悉电气主接线可靠性的分析方法；熟悉技术经济分析的基本原则和常用的分析方法。 3、掌握电气主接线的概念；熟悉发电厂、变电站电气主接线设计的原则和程序；掌握各典型的电气主接线（单母线（带旁路母线）、单母线分段（带旁路母线）、双母线（带旁路母线）、双母线分段（带旁路母线）、一台半断路器接线、变压器母线组接线、单元接线、桥形接线、角形接线等）的特点和适用范围；掌握主变压器的选择方法；掌握限制短路电流的方法；了解不同类型的发电厂、变电站电气主接线的特点；熟悉电气主接线运行中典型的倒闸操作的原则和步骤。 4、掌握厂用电及厂用电率的概念；掌握厂用电负荷的分类及供电特点；掌握厂用电的电压等级、厂用电系统中性点的接地方式以及厂用电源引接方式的设计原则；了解不同类型发电厂的厂用电接线的特点；熟悉厂用变压器的选择方法；熟悉厂用电动机的选择方法；掌握厂用电动机自启动校验的方法；了解厂用电源的切换问题。

发电厂电气部分习题及答案

发电厂电气部分习题及答案 发电厂电气部分习题集 发电厂电气部分 习题集 目录 第一章能源和发电 (1) 第二章发电、变电和输电的电气部分 (2) 第三章导体的发热与电动力 (3) 第四章电气主接线 (4) 第五章厂用电 (5) 第六章导体和电气设备的原理与选择 (6) 第七章配电装置 (7) 第八章发电厂和变电站的控制与信号 (8) 第一章能源和发电 1-1 人类所认识的能量形式有哪些？并说明其特点。 1-2 能源分类方法有哪些？电能的特点及其在国民经济中的地位和作用？1-3 火力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？ 1-4 水力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？ 1-5 抽水蓄能电厂在电力系统中的作用及其功能？ 1-6 核能发电厂的电能生产过程及其特点？ 第二章发电、变电和输电的电气部分 2-1 哪些设备属于一次设备？哪些设备属于二次设备？其功能是什么？ 2-2 简述300MW发电机组电气接线的特点及主要设备功能。 2-3 简述600MW发电机组电气接线的特点及主要设备功能。 2-4 影响输电电压等级发展因素有哪些？ 2-5 简述交流500kV变电站主接线形式及其特点。 2-6 并联高压电抗器有哪些作用？抽能并联高压电抗器与并联高压电抗器有何异同？2-7 简述6kV抽能系统的功能及其组成。

2-8 简述串联电容器补偿的功能及其电气接线。 2-9 简述高压直流输电的基本原理。 2-10 简述换流站的电气接线及主要设备的功能。 2-11 简述高压直流输电的优点和缺点各有哪些？ 2-12 简述高压直流输电系统的主接线及其运行方式。 第三章导体的发热和电动力 3-1 研究导体和电气设备的发热有何意义？长期发热和短时发热各有何特点？ 3-2 为什么要规定导体和电气设备的发热允许温度？短时发热允许温度和长期发热允许温度是否相同，为什么？ 3-3 导体长期发热允许电流是根据什么确定的？提高允许电流应采取哪些措施？ 3-4 为什么要计算导体短时发热最高温度？如何计算？ 3-5 等值时间的意义是什么等值时间法适用于什么情况？ 3-6 用实用计算法和等值时间法计算短路电流周期分量热效应，各有何特点？ 3-7 电动力对导体和电气设备的运行有何影响？ 3-8 三相平行导体发生三相短路时最大电动力出现在哪一相上，试加以解释。 3-9 导体的动态应力系数的含义是什么，在什么情况下，才考虑动态应力？ 3-10 大电流母线为什么常采用分相封闭母线？分相封闭母线的外壳有何作用？ 3-11 怎样才能减少大电流母线附近钢构的发热？ 3-12 设发电机容量为10万kW，发电机回路最大持续工作电流I max=6791A，最大负荷利用小时数T max = 5200h，三相导体水平布置，相间距离a = 0.70m，发电机出线上短路时间t k = 0.2s，短路电流I''= 36.0kA，I tk/2 = 28.0kA，I tk = 24.0kA，周围环境温度+35℃。试选择发电机引出导线。 第四章电气主接线

第六章载流导体的发热和电动力一、发热和电动力对电气设备的

第六章载流导体的发热和电动力 一、发热和电动力对电气设备的影响 电气设备在运行中有两种工作状态，即正常工作状态和短路时工作状态。 电气设备在工作中将产生各种损耗，如：①“铜损〞，即电流在导体电阻中的损耗；②“铁损〞，即在导体周围的金属构件中产生的磁滞和涡流损耗；③“介损〞，即绝缘材料在电场作用下产生的损耗。这些损耗都转换为热能，使电气设备的温度升高，进而受到各种影响：机械强度下降；接触电阻增加；绝缘性能下降。 当电气设备通过短路电流时，短路电流所产生的巨大电动力对电气设备具有很大的危害性。如载流局部可能因为电动力而振动，或者因电动力所产生的应力大于其材料允许应力而变形，甚至使绝缘部件〔如绝缘子〕或载流部件损坏；电气设备的电磁绕组，受到巨大的电动力作用，可能使绕组变形或损坏；巨大的电动力可能使开关电器的触头瞬间解除接触压力，甚至发生斥开现象，导致设备故障。 二、导体的发热和散热 1. 发热 导体的发热主要来自导体电阻损耗的热量和太阳日照的热量。 2. 散热 散热的过程实质是热量的传递过程，其形式一般由三种:导热；对流和辐射。 三、提高导体载流量的措施 在工程实践中，为了保证配电装置的平安和提高经济效益，应采取措施提高导体的载流量。常用的措施有： 〔1〕减小导体的电阻。因为导体的载流量与导体的电阻成反比，故减小导体的电阻可以有效的提高导体载流量。减小导体电阻的方法：①采用电阻率ρ较小的材料作导体，如铜、铝、铝合金等； ②减小导体的接触电阻〔R j〕；③增大导体的截面积(S),但随着截面积的增加，往往集肤系数(K f)也跟着增加，所以单条导体的截面积不宜做得过大，如矩形截面铝导体，单条导体的最大截面积不超过1250mm2。 〔2〕增大有效散热面积。导体的载流量与有效散热外表积(F)成正比，所以导体宜采用周边最大的截面形式，如矩形截面、槽形截面等，并采用 有利于增大散热面积的方式布置，如矩形导体竖放。 〔3〕提高换热系数。提高换热系数的方法主要 有：①加强冷却。如改善通风条件或采取强制通风， 采用专用的冷却介质，如SF6气体、冷却水等；②室 内裸导体外表涂漆。利用漆的辐射系数大的特点， 提高换热系数，以加强散热，提高导体载流量。外 表涂漆还便于识别相序。 四、导体短时发热过程 由于短路时的发热过程很短，发出的热量向外 界散热很少，几乎全部用来升高导体自身的温度，即认为是一个绝热过程。同时，由于导体温度的

《电器学》课程教学大纲(本科)

《电器学》课程教学大纲 课程编号：08153111 课程名称：电器学 英文名称：Principle of Electrical Apparatus 课程类型：学科基础 课程要求：必修 学时/学分：64/4 （讲课学时：54 实验学时：1（）） 适用专业：电气工程及其自动化 一、课程性质与任务 电器学是电气工程及其自动化专业本科生的学科基础课，也是“电器及其控制''方向的专业基础课。通过本课程的学习，使学生系统地了解和掌握有触点电器的基本理论知识、分析计算方法和实验技能，并为学习后续有关专业课程和从事电器专业工作打下坚实的专业基础。 二、课程与其他课程的联系 先修课程：《高颦!（学》、《大学施）〉、御各原地后 续课程：《高压电器》、《低压电器》 三、课程教学目标 I.通过本课程的学习，使学生了解电器的基本结构、工作原理和与之相关的理论要点; 掌握电器的发热和电动力理论及计算；掌握电器的电孤和电接触理论及计算；掌握电磁机构 的基本原理和计算方法；通过实验，理解电器中的基本现象和过程，掌握测试方法，并作出 正确的分析和判断；（支撑毕业能力要求1.3） 2使学生初步具有综合运用电器学的理论知识和技术手段对电器中的典型部件进行抽 象、建模、分析和求解的能力，设计过程中能够综合考虑减小电器体积、节省原材料、降低 能耗等因素，培养学生的工程伦理素养；（支撑毕业能力要求1.3） 3在课堂教学过程中适时补充本专业的前沿发展现状和趋势，使学生对电器技术的前 沿发展现状、趋势以及电器领域创新的途径和方法有一定的了解，并能够就与电器研究相关 的当前热点问题发表自己的看法和想法（支撑毕业能力要求10.2） 4培养学生的.工程实践学习能力，使学生掌握电器典型部件的实验方法，获得实验技 能的基本训练； S注重培养学生的外语能力和文献资料查询能力，结合电器学科的发展情况，有针对 性地推荐学生阅读一些专业文献，并鼓励学生围绕课堂教学内容，充分利用互联网和数字图 书馆等现代化手段，自主搜寻和查阅相关参考资料，从而提高学生快速获取新知识和新信息的 能力； 6培养学生独立思考、深入钻研问题的习惯，鼓励学生对同一问题提出多种解决方案、

电动力计算

第五章 电气设备的发热和电动力计算 第4节 导体短路时的电动力计算 众所周知，通过导体的电流产生磁场，因此，载流导体之间会受到电动力的作用。正常工作情况下，导体通过的工作电流不大，因而电动力也不大，不会影响电气设备的正常工作。短路时，导体通过很大的冲击电流，产生的电动力可达很大的数值，导体和电器可能因此而产生变形或损坏。闸刀式隔离开关可能自动断开而产生误动作，造成严重事故．开关电器触头压力明显减少，可能造成触头熔化或熔焊，影响触头的正常工作或引起重大事故。因此，必须计算电动力，以便正确地选择和校验电气设备，保证有足够的电动力稳定性，使配电装置可靠地工作。 一、两平行圆导体间的电动力 如图所示，长度为l 的两根平行圆导体，分别通过电流i 1和i 2，并且i 1=i 2，两导体的中心距离为a,直径为d ，当导体的截面或直径d 比a 小得很多以及a 比导体长度l 小得很多时，可以认为导体中的电流i 1和i 2集中在各自的几何轴线上流过。 计算两导体间的电动力可以根据比奥—沙瓦定律。计算导体2所受的电动力时，可以认为导体2处在导体1所产生的磁场里，其磁感应强度用B1表示，B1的方向与导体2垂直，其大小为 )(22417171011010T a a i i H B --⨯=⨯==ππμ 式中H 1—导体1中的电流i 1所产生的磁场在导体2处的磁场强度 μ0—空气的倒磁系数 则导体2全长l 上所受的电动力为 ⎰--⨯=⨯=l N l a dx a i i i i F 0217217 2)(221010 同样，计算导体1所受的电动力时，可认为导体1处在导体2所产生的磁场里，显然，导体1所受到的电动力与导体2相等。 有公式可知，两平行圆导体间的电动力大小与两导体通过的电流和导体长度成正比，与导体间中心距离成反比。 二、两平行矩形截面导体间的电动力 如图为两条平行矩形截面导体，其宽度为h,厚度为b,长度为l,两导体中心的距离为a ，通过的电流为i1和i2，当b 与a 相比不能忽略或两导体之间布置比较近时，不能认为导体中的电流集中在几何轴线流过，因此，应用前述公式求这种导体间的电动力将引起较大的误差。实际应用中，在上述公式里引入一个截面形状系数，以计及截面对导体间电动力的影响，

发电厂电气部分计算题及参考答案

第二章导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理 1.发热对导体和电器有何不良影响？ 答：机械强度下降、接触电阻增加、绝缘性能下降。 2.导体的长期发热和短时发热各有何特点？ 答：长期发热是指正常工作电流长期通过引起的发热。长期发热的热量，一局部散到周围介质中去，一局部使导体的温度升高。 短时发热是指短路电流通过时引起的发热。虽然短路的时间不长，但短路的电流很大，发热量很大，而且来不及散到周围的介质中去，使导体的温度迅速升高。 ~~~~热量传递的根本形式：对流、辐射和导热。对流：自然对流换热河强迫对流换热 3.导体的长期允许载流量与哪些因素有关？提高长期允许载流量应采取哪些措施？ 答：I=根号下(αFτω/R)，因此和导体的电阻R、导体的换热面F、换热系数α有关。 提高长期允许载流量，可以：减小导体电阻R、增大导体的换热面F、提高换热系数α。 4.计算导体短时发热度的目的是什么？如何计算？ 答：确定导体通过短路电流时的最高温度是否超过短时允许最高温度，假设不超过，则称导体满足热稳定，否则就是不满足热稳定。 计算方法见笔记"如何求θf〞。 6.电动力对导体和电器有何影响？计算电动力的目的是什么？ 答：导体通过电流时，相互之间的作用力称为电动力。正常工作所产生的电动力不大，但是短路冲击电流所产生的电动力可达很大的数值，可能导致导体或电器发生变形或损坏。导体或电器必须能承受这一作用力，才能可靠的工作。 进展电动力计算的目的，是为了校验导体或电器实际所受到的电动力是否超过期允许应力，以便选择适当强度的电器设备。这种校验称为动稳定校验。 7.布置在同一平面中的三相导体，最大电动力发生在哪一相上？试简要分析。 答：布置在同一平面中的三相导体，最大电动力发生在中间的那一相上。具体见笔记本章第五节。 8.导体动态应力系数的含义是什么？什么情况下才需考虑动态应力？ 答：导体动态应力系数β用来考虑震动的影响、β表示动态应力与静态应力之比，以此来求得实际动态过程的最大电动力。 配电装置的硬导体及其支架都具有质量和弹性，组成一个弹性系统，在两个绝缘子之间的硬导体可当作两端固定的弹性梁，这种情况下就需要考虑动态应力。 9.大电流母线为什么广泛采用全连式分相封闭母线？ 答：防止相间短路；屏蔽磁场、减小干扰和对附近钢构的影响；减小相间电动力；不用安装昂贵的机组断路器。 10.何谓碰撞游离、热游离、去游离？他们在电弧的形成和熄灭过程中起何作用？ 答：碰撞游离即电场游离：在电场作用下，带电粒子被加速到一定能量，碰撞前面的中性质点，形成新的带电粒子，连锁发生的结果，使间隙中带电粒子增多。 热游离：由于电弧的高温，中性质点自动离解成自由电子和正离子的现象。 去游离：使带电质点减少的过程，称为去游离过程。 碰撞游离进展的结果，使触头间充满自由电子和正离子，具有很大的电导。 热游离的作用是维持电弧的稳定燃烧。 要熄灭电弧，必须采取措施加强去游离作用、并削弱游离作用。 11.开关电器中的电弧有何危害？ 答：1〕电弧的高温可能造成导体或绝缘的烧坏； 2〕由于电弧的导电性，从而延长了开关设备切断电路的时间； 3〕一定条件下会形成间歇电弧，在系统中形成谐振过电压。 12.交流电弧有何特点？交流电弧的熄灭条件是什么？ 答：交流电弧的特点： 1〕伏安特性为动态特性； 2〕电弧电压的波形呈马鞍形变化； 3〕电流每半周过零一次，电弧会暂时自动熄灭。

电气设备运行与维护课程标准

“电气设备运行及检修”课程标准 适用专业：电气自动化技术专业 开设时间：第四学期 学时数:60 一、课程性质 “电气设备运行及检修”是电气自动化技术专业的核心专业课，也是一门理论与实际结合较紧密的课程。本课程主要讲述发电厂、变电所电气一次系统的基本结构、工作原理、设计方法及运行理论，以及部分电气二次系统的原理和技术。本课程的主要任务是从应用的角度出发，使学生掌握电弧理论、高压开关电器及互感器的结构、工作原理、性能参数，导体发热及电动力理论的内容，掌握发电厂、变电站主接线的基本形式、特点，主接线的设计方法、厂用电接线、配电装置、主要电气设备的选择方法、以及控制与信号。 通过本课程的学习，使学生获得必须的发电厂变电所电气部分的基本知识和实践技能，初步掌握发电厂、变电所电气主系统的设计与计算方法，树立理论联系实际的观点，培养实践能力、创新意识和创新能力，为以后从事有关电气设计、检修、安装、运行、维护及管理等工作奠定必要的基础。 二、培养目标 1 .方法能力目标 (1)培养学生谦虚、好学的能力，能利用各种信息媒体，获取新知识、新技术。 ⑵培养学生勤于思考、做事认真的良好作风。 ⑶培养学生分析解决实际问题的能力。 2 .社会能力目标 (1)培养学生的沟通能力及团队协作精神。 ⑵培养学生良好的职业道德。 (3)培养学生勇于创新、敬业乐业的工作作风。 ⑷培养学生的质量意识、安全意识。 ⑸培养学生社会责任心、环保意识。 3 .专业能力目标 ⑴发电厂变电所电气设备检修能力。 ⑵电气设备安装、调试能力。 (3)一、二次接线图的识图能力。 ⑷发电厂变电所电气运行值班能力。 ⑸发电厂变电所电气部分设计能力。 ⑹电气设备、配电装置常见异常或故障的处理能力。 三、与前后课程的联系 该课程的前续课程主要有：电路、电子技术、电机学、电气控制与PLC等； 后续课程主要有：电力系统继电保护。 该课程在整个教学体系中起承上启下的作用。 四、教学内容与学时分配 1.项目分解 根据“发电厂及电力系统”专业岗位对学生的要求，将本课程教学内容分解为电气设备安装与检修、电气运行及发电厂变电所电气部分设计3个学习项目，将职业行动领域的工作过程融合在项目训练中，如表1所示。 表1课程项目结构表

第六章电气设备课后作业答

第六章 导体的发热、电动力及其选择 1．载流导体的长期发热和短时发热各有什么特点? 答：长期发热：导体中通过正常负荷电流时，导体温度由周围介质温度θ0逐渐升高最后 达到稳定。 短时发热：导体发出的热量比正常发热要多，导体温度升得很高。 2．载流导体的长期发热温度如何计算? 答： 2 ' 00))((e F e F I I θθθθ-+= 式中： θ0---导体周围介质温度； θe ---导体的正常最高容许温度； F I ---导体中通过的长期最大负荷电流； 'e I ---导体容许电流，为导体额定电流I e 的修正值。 e e e e e e I k I I θθθθθ=--=) () (00' 其中) () (00e e e k θθθθθ--= ——周围介质温度修正系数； I e ——对应导体正常最高容许温度θe 和规定的周围介质温度θ0e 的容许电流(安)； I ‘ e ——对应于导体最高容许温度θe 和实际周围介质温度θ0的容许电流(安)； θ0————导体周围介质温度。 3．怎样采用实用计算法求取短路电流热效应? 答： d Q =fZ Z Q Q += d t t t zt Z t I I I dt I Q d d d 12102)(2)2/(2'')0(0 2 ++==⎰ Q fZ =2''TI Q fz = 4．短路电动力对载流导体和电器的运行有什么影响? 答：因短路电流数值很大，产生的电动力也非常大，足以使电气设备和载流导体产生变形 或破坏。 5．在校验三相母线系统的动稳定时，应以哪种短路方式、哪相导体所受的电动力做为计算依据? 答：三相短路方式、B 相所受的电动力做为计算依据。

电动力计算.

高压断路器 第一章 概述 （2006-11-24） 第一节 ：高压断路器的用途和基本结构 高压断路器是电力系统最重要的控制和保护设备。 根据控制和保护的对象不同，它大致可以分为以下几种类型： （1）：发动机断路器—控制、保护发动机用的断路器； （2）：输电断路器—用于35kv 及以上输电系统中的断路器； （3）：配电断路器—用于35kv 及以下的配电系统中的断路器； （4）：控制断路器—用于控制、保护经常启动的电力设备，如高压电动机、电弧炉等的断路器。 还有按使用的电压等级来划分，有： （1）：中压断路器—在35kv 及以下电压等级使用的断路器； （2）：高压断路器—110、220kv 电压等级使用的断路器； （3）：超高压断路器—330kv 及以上电压等级使用的断路器。 按断路器灭弧原理来划分，有油断路器、气吹断路器（如空气断路器、六氟化硫断路器）、真空断路器和磁吹断路器等。 高压断路器的典型结构简图如下： 有开断和关合电路的执行元件，它包括触头、导电部分和灭弧室等；操动机构用以操动触头的分合动作；还有绝缘支柱和安装基座。 第二节：对断路器的主要要求 对其要求大致分成以下三个方面： 一：开断、关合电路方面 1：开断负载电路和短路故障 断路器开断电路时，主要的困难是熄灭电弧。由于电力网电压高、电流大电弧熄灭更加困难。在电力网发生故障时，短路电流比正常负荷电流大的多，这时电路最难开断。因此，可靠地开断短路故障是高压断路器的主要的，也是最困难的任务 。 标志高压断路器开断短路故障能力的参数是： 额定电压e U ，单位kv ； 额定开断电流ke I ，单位kA ; 习惯上，经常使用的另一个参数是额定断流容量de P ，单位兆伏安。对于三相电路，de P 的计算公式是 de e ke P I （1－1） 2：快速开断 电力网发生短路故障后，要求继电保护系统动作要快。更重要的是，在超高压电力网中，缩短断路器开断时间可以增加电力系统的稳定性。参看图1－3。