第3章电气发热与计算.ppt

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第第33章章电气发热与计算电气发热与计算1内容提要：

内容提要：

主主要要从从理理论论上上讲讲述述发发热热对对载载流流导导体体产产生生的的不不良影响，以及良影响，以及防止电气发热的方法与防止电气发热的方法与措施措施。

载流导体长时和短时的发热与散热工程。

载流导体长时和短时的发热与散热工程。

本章重点：

本章重点：

重重点点掌掌握握电电气气发发热热的的原原因因与与危危害害，掌掌握握防防止止电气发热的方法与电气发热的方法与措施措施。

熟熟悉悉电电气气发发热热的的各各种种计计算算和和提提高高导导体体长长期期允允许通过载流量计算方法与措施许通过载流量计算方法与措施。

2焦作市天堂录像厅特大火灾焦作市天堂录像厅特大火灾2000年年3月月29日日凌凌晨晨3时时许许，位位于于焦焦作作市市中中心心闹闹市市区区的的天天堂堂录录像像厅厅发发生生特特大大火火灾灾，造造成成当当时时在在此观看录像的此观看录像的74名观众在大火中丧生。

名观众在大火中丧生。

火火灾灾原原因因，系系当当日日天天堂堂录录像像厅厅15号号包包间间内内使使用用石石英英电电热热器器长长时时间间发发热热、辐辐射射，引引燃燃周周围围易易烧烧物所致。

物所致。

3哈尔滨市道外区天潭酒店火灾哈尔滨市道外区天潭酒店火灾2003年年2月月2日日18时时左左右右，哈哈尔尔滨滨市市道道外外区区天天潭酒店发生火灾。

死亡潭酒店发生火灾。

死亡33人，受伤人，受伤10人。

人。

事故原因：

电器设备过载发热引起导线短路事故原因：

电器设备过载发热引起导线短路42006年年14日日4时时许许，浙浙江江省省湖湖州州市市吴吴兴兴区区织织里里镇镇个个体体商商厦厦“福福音音大大厦厦”发发生生火火灾灾。

火火灾灾造造成成15人死亡，人死亡，1人失踪。

人失踪。

浙江省湖州市吴兴区浙江省湖州市吴兴区“福音大厦福音大厦”火灾火灾5

（1）正常工作状态正常工作状态当当电电压压和和电电流流都都不不超超过过额额定定值值时时，导导体体能能够够长期、安全、经济地运行。

长期、安全、经济地运行。

（2）短路工作状态短路工作状态当当系系统统因因绝绝缘缘故故障障发发生生短短路路时时，流流经经导导体体的的短短路路电电流流比比额额定定值值要要高高出出几几倍倍甚甚至至几几十十倍倍。

保保护护装装置置动动作作、将将故故障障切切除除的的短短期期内内，导导体体将将承承受受短短时发热和电动力的作用。

时发热和电动力的作用。

3.1.1载流导体运行中的工作状态载流导体运行中的工作状态3.13.1电气发热的危害电气发热的危害63.13.1电气发热的危害电气发热的危害3.1.23.1.2发热对载流导体的不良影响发热对载流导体的不良影响1、绝缘材料绝缘材料的的绝缘性能降低绝缘性能降低2、导体的机械强度下降、导体的机械强度下降3、导体接触部分性能降低、导体接触部分性能降低73.13.1电气发热的危害电气发热的危害3.1.23.1.2发热对载流导体的不良影响发热对载流导体的不良影响1、绝缘材料绝缘材料的的绝缘性能降低绝缘性能降低电电工工产产品品绝绝缘缘材材料料的的使使用用寿寿命命受受到到多多种种因因素素（如如温温度度、电电和和机机械械的的应应力力、振振动动、有有害害气气体体、化化学学物物质质、潮潮湿湿、灰灰尘尘和和辐辐照照等等）的的影影响响。

而而温温度度通通常常是是对对绝绝缘缘材材料料和和绝绝缘缘结结构构老老化化起起支支配配作作用用的因素。

的因素。

8

（1）绝缘材料的耐热温度绝缘材料的耐热温度耐耐热热温温度度：

绝绝缘缘材材料料的的绝绝缘缘性性能能开开始始显显著著降降低以前的温度。

低以前的温度。

导导体体的的绝绝缘缘材材料料在在温温度度的的长长期期作作用用下下会会逐逐渐渐老化，并逐渐丧失原有的机械性能和绝缘性能老化，并逐渐丧失原有的机械性能和绝缘性能。

绝缘材料在其耐热温度下能工作绝缘材料在其耐热温度下能工作20000h而不而不致损坏。

致损坏。

危危害害：

绝绝缘缘材材料料的的老老化化，使使绝绝缘缘材材料料变变脆脆弱弱，绝缘性能显著下降，就可能造成绝缘材料的击穿。

绝缘性能显著下降，就可能造成绝缘材料的击穿。

按按国国内内标标准准，电电气气绝绝缘缘材材料料的的耐耐热热温温度度分分为为七级。

七级。

9等等级耐耐热温温度度/相相应的的材材料料Y90未未浸浸渍过的的棉棉纱、丝及及电工工绝缘纸等等材材料料或或组合合物物质所所组成成的的绝缘结构构A105浸浸渍过的的Y等等级绝缘结构材料构材料E120合合成成的的有有机机薄薄膜膜、合合成成的的有有机机磁磁漆漆等等材材料料或或其其组合合物物组成成的的绝缘结构构B130以合适的以合适的树脂黏合或浸脂黏合或浸渍、涂覆后的云母、玻璃、涂覆后的云母、玻璃纤维、石棉等、石棉等F155以以合合适适的的树脂脂黏黏合合或或浸浸渍、涂涂覆覆后后的的云云母母、玻玻璃璃纤维、石石棉棉等等，以以及其他无机材料，合适的有机材料或其及其他无机材料，合适的有机材料或其组合物所合物所组成的成的绝缘结构构H180硅硅有有机机漆漆，云云母母、玻玻璃璃纤维、石石棉棉等等用用硅硅有有机机树脂脂黏黏合合材材料料，以以及及一切一切经过试验能用在此温度范能用在此温度范围内的各种材料。

内的各种材料。

C180以以合合适适的的树脂脂（如如热稳定定性性特特别优良良的的硅硅有有机机树脂脂）黏黏合合或或浸浸渍、涂涂覆覆后后的的云云母母、玻玻璃璃纤维等等，以以及及未未经浸浸渍处理理的的云云母母、陶陶瓷瓷、石石英等材料或其英等材料或其组合物所合物所组成的成的绝缘结构。

构。

各级绝缘材料的耐热温度各级绝缘材料的耐热温度10等等级耐耐热温度温度/相相应的的材材料料Y90未未浸浸渍过的的棉棉纱、丝及及电工工绝缘纸等等材料或材料或组合物合物质所所组成的成的绝缘结构构A105浸浸渍过的的Y等等级绝缘结构材料构材料E120合合成成的的有有机机薄薄膜膜、合合成成的的有有机机磁磁漆漆等等材料或其材料或其组合物合物组成的成的绝缘结构构B130以以合合适适的的树脂脂黏黏合合或或浸浸渍、涂涂覆覆后后的的云母、玻璃云母、玻璃纤维、石棉等、石棉等各级绝缘材料的耐热温度各级绝缘材料的耐热温度11等等级耐耐热温度温度/相相应的的材材料料F155以以合合适适的的树脂脂黏黏合合或或浸浸渍、涂涂覆覆后后的的云云母母、玻玻璃璃纤维、石石棉棉等等，以以及及其其他他无无机机材材料料，合合适适的的有有机机材材料料或或其其组合合物所物所组成的成的绝缘结构构H180硅硅有有机机漆漆，云云母母、玻玻璃璃纤维、石石棉棉等等用用硅硅有有机机树脂脂黏黏合合材材料料，以以及及一一切切经过试验能能用用在在此此温温度度范范围内内的的各各种种材材料料各级绝缘材料的耐热温度各级绝缘材料的耐热温度12等等级耐耐热温度温度/相相应的的材材料料C180以以合合适适的的树脂脂（如如热稳定定性性特特别优良良的的硅硅有有机机树脂脂）黏黏合合或或浸浸渍、涂涂覆覆后后的的云云母母、玻玻璃璃纤维等等，以以及及未未经浸浸渍处理理的的云云母母、陶陶瓷瓷、石石英英等等材材料料或或其其组合物所合物所组成的成的绝缘结构构各级绝缘材料的耐热温度各级绝缘材料的耐热温度1314

（2）绝缘材料的绝缘材料的使用使用寿命寿命与温度的关系与温度的关系当当导导体体的的温温度度超超过过它它的的耐耐热热温温度度值值后后，绝绝缘缘材材料料的的老老化化加加剧剧。

随随着着温温度度的的增增加加，绝绝缘缘材材料料的的使使用用寿寿命命明明显显缩短。

缩短。

在在防防火火检检查查实实践践中中可可以以根根据据绝绝缘缘材材料料的的老老化化特特征征，对对其其使使用用寿寿命命做做出出判断。

判断。

103.610410515用用“八八度度规规则则”经经验验规规律律来来大大致致估估算算绝绝缘缘材料的使用寿命：

材料的使用寿命：

温度每上升温度每上升8，其寿命降低一半。

，其寿命降低一半。

1617（3）绝缘材料的允许温度绝缘材料的允许温度为为了了防防止止过过高高的的发发热热对对电电器器及及载载流流导导体体带带来来的的危危害害，人人们们对对电电器器及及载载流流导导体体在在设设计计和和运运行行时时，制制定定了了一一个个允允许许温温度度。

在在此此温温度度下下，保保证证电电器器及及载流导体能够保持连续、正常地工作。

载流导体能够保持连续、正常地工作。

允允许许温温度度：

是是用用一一定定方方法法测测定定的的电电器器元元件件允允许达到的最高温度。

许达到的最高温度。

设设备备和和导导体体上上的的任任一一部部分分都都不不能能超超过过允允许许温温度。

度。

绝缘材料的允许温度绝缘材料的允许温度的的规定：

规定：

1）允允许许温温度度规规定定必必须须小小于于材材料料损损坏坏的的极极限限允允许温度许温度（耐热温度耐热温度）。

2）电电气气设设备备是是由由各各种种导导体体组组合合而而成成，允允许许温温度要考虑到它的最薄弱环节度要考虑到它的最薄弱环节。

3）设设备备绝绝缘缘材材料料的的老老化化和和金金属属机机械械强强度度的的变变坏坏，除除了了温温度度的的高高低低外外，还还取取决决于于发发热热持持续续时时间间的的长长短短，因因此此短短时时发发热热允允许许温温度度比比长长时时发发热热允允许许温度规定的要高。

温度规定的要高。

短短时时发发热热：

导导体体发发热热持持续续的的时时间间极极其其短短暂暂（短路电流引起的发热短路电流引起的发热）。

）。

长时发热长时发热：

导体长时间连续发热。

：

导体长时间连续发热。

182、机械强度下降机械强度下降当当导导体体的的温温度度超超过过一一定定允允许许值值后后，过过高高的的温温度度会会导导致致导导体体材材料料退退火火，使使其其机机械械强强度度显显著著下降。

下降。

铝铝和和铜铜导导体体在在温温度度分分别别超超过过100和和150后后，其其抗抗拉拉强强度度急急剧剧下下降降。

当当短短路路时时，在在电电动动力力的的作作用用下下，就就可可能能使使导导体体变变形形，甚甚至至使使导导体体结结构构损坏。

损坏。

191-1-连续发热连续发热2-2-短时发热短时发热20当当接接触触连连接接处处温温度度过过高高时时，接接触触连连接接表表面面会会强强烈烈氧氧化化、硫硫化化，并并产产生生一一层层电电阻阻率率很很高高的的氧氧（硫硫）化化层层薄薄膜膜，从从而而使使接接触触电电阻阻增增大大，接接触触连接处的温度更加升高。

连接处的温度更加升高。

当当温温度度超超过过一一定定允允许许值值后后，就就会会形形成成恶恶性性循环，导致接触连接处烧红，松动甚至熔化。

循环，导致接触连接处烧红，松动甚至熔化。

33、导体接触部分性能变坏导体接触部分性能变坏2133.1.3.1.3载流导体运行中的损耗载流导体运行中的损耗1、电阻损耗电阻损耗输输电电线线或或电电磁磁线线的的导导体体本本身身和和机机械械连连接接处处都都有有电电阻阻存存在在。

当当直直流流电电流流通通过过时时，即即产产生生电电阻阻损损耗耗。

电阻损耗的功率：

电阻损耗的功率：

电器中的热源主要来自三个方面：

电器中的热源主要来自三个方面：

交流电器的导体中产生的电阻损耗；交流电器的导体中产生的电阻损耗；交流电器的铁磁物质内产生的涡流和磁滞损耗；交流电器的铁磁物质内产生的涡流和磁滞损耗；交流电器绝缘体内产生的介质损耗。

交流电器绝缘体内产生的介质损耗。

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（1）趋）趋（集）（集）肤效应肤效应：

当当导导体体中中通通过过交交流流电电流流时时，产产生生使使电电流流趋趋于于表表面的现象。

面的现象。

交交流流电电流流的的频频率率越越高高，趋肤效应越强。

趋肤效应越强。

2、附加损耗附加损耗由导体内的趋肤效应和邻近效应所产生。

由导体内的趋肤效应和邻近效应所产生。

当当直直流流电电流流流流过过导导体体时时，电电流流线线在在导导体体中中的的任任一一横横截截面面处处的的分分布布都都是是均均匀匀的的，故故金金属属导导体体能能得到充分地利用。

得到充分地利用。

33.1.3.1.3载流导体运行中的损耗载流导体运行中的损耗23（22）邻近效应：

）邻近效应：

由由于于两两个个相相邻邻的的载载流流导导体体之之间间磁磁场场的的相相互互作作用，而使导体截面中电流