《发电厂电气部分》课程教学资源（习题解答）导体发热

习题解答4 1.引起导体和电器发热的原国是什么？ 答 引起导体和电器发热的原因是： (1)电阻损耗：由电阻引起，是损耗的主要形式： (2)磁滞损耗：由交变磁场的作用引起，针对铁磁材料零配件： (3)涡流损耗：由交变磁场的作用引起，磁性或非磁性导电材料零配件均有 (4)介质损耗：由强电场的作用引起，针对绝缘材料。 2。导体和电器的发满有哪两种类型？各有什么特点？对导体和电器的工作可能造成什么影 响？ 答： (1)导体和电器的发热类型有： 1)长期发热状态。正常时，导体长期流过工作电流引起的发热： 特点：工作电流和发热是持续的，温度升高到某一值时，发热与散热将达到平衡。 2)短时发热状态。短路时，导体短时间流过短路电流引起的发热 特点： ①导体中流过短路电流数值大，但持续的时间很短，一般为零点几秒到几秒钟（断路器全 开断时间) ②导体的温度在短时间内上升很快，短路电流产生的热量几乎来不及向周围散热，可以看 作绝热过程。 ③导体温度变化很大，导体电阻值R、导体的比热容C不能看作常数，而是温度的函数。 (2)对导体和电器的工作可能造成的影响： 3,为什么要规定导体和电器的发热允许温度？长期发热允许温度和短时发热允许温度是如 何具体规定的？ 答： (1)规定导体和电器的发热允许温度的原因：导体和电器的温度超过发热允许温度将引起 很多不良后果。 )降低机械强度。导体的温度超过一定允许值后，会导致导体材料退火，使机械强度显著 下降。在短路电流产生的电动力作用下将引起导体变形，甚至使导体结构损坏。如铝和铜在温 度分别超过100C和150C后，其抗拉强度急剧下降。 2)影响接触电阻。触头和连接部位由于温度过高，表面会强烈氧化并产生一层电阻率很高 的氧化层薄膜，从而使接触电阻增加，导致温度进一步升高，形成恶性循环，直至烧红、松动 甚至熔化。 3)降低绝缘强度。温度超过允许值时，绝缘材料将加速老化，丧失原有的机械性能和绝缘

1 习 题 解 答 4 1．引起导体和电器发热的原因是什么? 答： 引起导体和电器发热的原因是： （1）电阻损耗：由电阻引起，是损耗的主要形式； （2）磁滞损耗：由交变磁场的作用引起，针对铁磁材料零配件； （3）涡流损耗：由交变磁场的作用引起，磁性或非磁性导电材料零配件均有； （4）介质损耗：由强电场的作用引起，针对绝缘材料。 2．导体和电器的发热有哪两种类型?各有什么特点?对导体和电器的工作可能造成什么影 响? 答： （1）导体和电器的发热类型有： 1）长期发热状态。正常时，导体长期流过工作电流引起的发热； 特点：工作电流和发热是持续的，温度升高到某一值时，发热与散热将达到平衡。 2）短时发热状态。短路时，导体短时间流过短路电流引起的发热。 特点： ①导体中流过短路电流数值大，但持续的时间很短，一般为零点几秒到几秒钟（断路器全 开断时间）。 ②导体的温度在短时间内上升很快，短路电流产生的热量几乎来不及向周围散热，可以看 作绝热过程。 ③导体温度变化很大，导体电阻值 R、导体的比热容 C 不能看作常数，而是温度的函数。 （2）对导体和电器的工作可能造成的影响： 3．为什么要规定导体和电器的发热允许温度?长期发热允许温度和短时发热允许温度是如 何具体规定的? 答： （1）规定导体和电器的发热允许温度的原因：导体和电器的温度超过发热允许温度将引起 很多不良后果。 1）降低机械强度。导体的温度超过一定允许值后，会导致导体材料退火，使机械强度显著 下降。在短路电流产生的电动力作用下将引起导体变形，甚至使导体结构损坏。如铝和铜在温 度分别超过 100℃和 150℃后，其抗拉强度急剧下降。 2）影响接触电阻。触头和连接部位由于温度过高，表面会强烈氧化并产生一层电阻率很高 的氧化层薄膜，从而使接触电阻增加，导致温度进一步升高，形成恶性循环，直至烧红、松动 甚至熔化。 3）降低绝缘强度。温度超过允许值时，绝缘材料将加速老化，丧失原有的机械性能和绝缘

性能，甚至引起绝缘击穿、直至烧毁。 (2)长期发热允许温度和短时发热允许温度的具体规定。 1)长期发热允许温度的具体规定。采用爆栓连接时，电器设各正常工作温度不应超过70℃。 计及太阳辐射影响时，钢芯铝较线及管形导体，按不超过80℃考虑。导体的接触面处采用塘锡 处理具有可靠的过度覆盖层时，可按不超过85C考虑。 2)短时发热允许温度的具体规定。硬铝及铝锰合金不超过200℃，硬铜不超过300℃。 4。票体和电器正常发热计算的目的是什么？满足怎样的条件可保证它们在正常运行时的发 热温度不超过允许值？ 答： (1)导体和电器正常发热计算的日的：根据电器及导体的工作和发热状况，计算可能达到 的最高工作温度，选择合适的额定电流。 (2)保证在正常运行时，发热温度不超过允许值的条件是：额定电流小于允许戟流量。 5.体和电器短路时发热计算的目的是什么？满足怎样的条件可使它们在短路时保证是热 穗定的？ 答： (1)导体和电器短路时发热计算的目的是校验短路时发热的稳定。 (2)在短路时，保证是热稳定的条件是：当短路过程结束时的温度0不大于导体材料短 时发热的最高允许温度0，即 0L≤0a 则认为该导体在此短路条件下是热稳定的。 或者，导体短时热稳定条件是：面大于最小酸面Sm=CK0。 电器的短时热稳定条件是：Q≤I1 6.如何计算短路电流周期分量和非周期分量的热效应？ 答： 短路电流周期分量的热效应的计算：Qm=,广+104+/ 短路电流非周期分量的热效应的计算：Q=T(I) 7.导体的允许流量是如何确定的？有哪些精施能提高导体的允许藏流量 答： 导体销充许我流：人=-0 _c40-8) 为了提高导体的载流能力，可采取以下措施： (1)导体材料宜采用电阻率小的材料，如铝、铝合金、铜等： (2)提高导体的长期发热允许温度a1:如铝导体接头螺栓连接时，为0℃，改为超声 糖锡方法则可提高到85℃： (3)提高导体的散热能力。导体的散热能力与导体的形状、布置方式及散热方式有关。 1)导体形状：散热表面积大为好。在相同截面积的条件下，扁矩形截面的周长大，故导体 截面形状宜采用扁矩形或槽形，以获得较大的散热表面积

2 性能，甚至引起绝缘击穿、直至烧毁。 （2）长期发热允许温度和短时发热允许温度的具体规定。 1）长期发热允许温度的具体规定。采用螺栓连接时，电器设备正常工作温度不应超过 70℃。 计及太阳辐射影响时，钢芯铝铰线及管形导体，按不超过 80℃考虑。导体的接触面处采用搪锡 处理具有可靠的过渡覆盖层时，可按不超过 85℃考虑。 2）短时发热允许温度的具体规定。硬铝及铝锰合金不超过 200℃，硬铜不超过 300℃。 4．导体和电器正常发热计算的目的是什么?满足怎样的条件可保证它们在正常运行时的发 热温度不超过允许值? 答： （1）导体和电器正常发热计算的目的：根据电器及导体的工作和发热状况，计算可能达到 的最高工作温度，选择合适的额定电流。 （2）保证在正常运行时，发热温度不超过允许值的条件是：额定电流小于允许载流量。 5．导体和电器短路时发热计算的目的是什么?满足怎样的条件可使它们在短路时保证是热 稳定的? 答： （1）导体和电器短路时发热计算的目的是校验短路时发热的稳定。 （2）在短路时，保证是热稳定的条件是：当短路过程结束时的温度k 不大于导体材料短 时发热的最高允许温度al，即 k≤al 则认为该导体在此短路条件下是热稳定的。 或者，导体短时热稳定条件是：截面大于最小截面 K f Qkt C S 1 min = ， 电器的短时热稳定条件是： Q I t kt t 2  6．如何计算短路电流周期分量和非周期分量的热效应? 答： 短路电流周期分量的热效应的计算： [( ) 10 ] 12 2 2 2 2 pt p p pt I I I t Q =  + t + 短路电流非周期分量的热效应的计算： 2 ( ) npt a p Q =T I 7．导体的允许载流量是如何确定的?有哪些措施能提高导体的允许载流量? 答： 导体的允许载流量： R A R A I al al al ( )   0   − = = 为了提高导体的载流能力，可采取以下措施： （1）导体材料宜采用电阻率小的材料，如铝、铝合金、铜等； （2）提高导体的长期发热允许温度 al；如铝导体接头螺栓连接时 al 为 70℃，改为超声 搪锡方法则可提高到 85℃； （3）提高导体的散热能力。导体的散热能力与导体的形状、布置方式及散热方式有关。 1）导体形状：散热表面积大为好。在相同截面积的条件下，扁矩形截面的周长大，故导体 截面形状宜采用扁矩形或槽形，以获得较大的散热表面积

2)布置方式：使散热效果最佳。矩形截面导体竖放比平放散热效果好：两半槽组成的槽形 截面，立缝置于铅垂面比水平面的散热效果好。 3)散热方式：传导、对流和辐射。传导：置于液体介质中或由液体内冷的导体，主要是传 导散热：对流：置于室外或采用强制通风的导体，主要是对流散热：辐射：由温度高的物体向 周围的自然散热过程。置于室内空气中的导体，辐射和对流是它的主要散热方式。由于油漆的 辐射系数较大，所以室内硬母线都涂上油漆：A相黄色、B相绿色、C相红色。这样除了加 强散热，还便于相序的识别。 定电压为100/3V

3 2）布置方式：使散热效果最佳。矩形截面导体竖放比平放散热效果好；两半槽组成的槽形 截面，立缝置于铅垂面比水平面的散热效果好。 3）散热方式：传导、对流和辐射。传导：置于液体介质中或由液体内冷的导体，主要是传 导散热；对流：置于室外或采用强制通风的导体，主要是对流散热；辐射：由温度高的物体向 周围的自然散热过程。置于室内空气中的导体，辐射和对流是它的主要散热方式。由于油漆的 辐射系数较大，所以室内硬母线都涂上油漆：A 相-黄色、B 相-绿色、C 相-红色。这样除了加 强散热，还便于相序的识别。 定电压为 100/3V