tbr tin ta
短路 时间
保护动 作时间
断路器的全 开断时间
断路器固有 分闸时间
1、短时发热的特点
绝热过程。由于发热时间短，可认为电阻损 耗产生的热量来不及散失，全部用于使导体 温度升高。 QR = Qc
导体温度变化很大，电阻和比热容随温度而 变化。
短时均匀导体的发热过程
短时最高发热温度θh为短路 电流切除时刻tk 对应的导 体温度
缺点： 1）母线散热条件差； 2）外壳上产生损耗； 3）金属耗量增加。
二、载流导体的短时发热计算
--指短路开始到短路切除为止很短一段时间内导体的发 热过程。
目的：确定导体的最高温度（不应超过规定的导 体短时发热温度。当满足这个条件，认为导体在 短路时具有热稳定性）
燃弧 时间
t K t pr t br
短时最高允许温度： 200℃（硬铝及铝锰合金） 300℃（硬铜） --主要取决于短时发热过程中导体机械强度的大小、介质绝 缘强度的大小
2、导体的长期发热
（1）导体长期发热的公式推导
--指导体通过工作电流时 的发热过程
热平衡方程： 导体产生的热量QR = 导体自身温度的升高Qc +
对流和辐射散失到周围介质的热量Ql + Qf
w
I 2R
wF
I F ( w 0 ) Ql Q f
R
R
1）减小交流电阻 Rac(公式3-3)， 采用电阻率小的材料。如铜、铝 增大导体的截面 减小接触电阻。 表面镀锡 银等 采用集肤效应系数小的导体 与电流频率、导体的形状和尺寸有关（图3-1 3-2）
2）增大散热面积。 相同截面积，矩形导体的表面积大于圆形的 矩形竖放的表面积大于平放的
一、导体载流量和运行温度计算
发热的原因：
电阻损耗
导体内部
磁滞和涡流损耗 导体周围的金属构件
介质损耗
绝缘材料内部
长期发热，由正常工作电流产生
短时发热，由故障短路电流产生
发热的危害： 机械强度下降； 接触电阻增加； 绝缘性能下降
1、最高允许温度
正常最高允许工作温度： 70℃（一般裸导体） 80℃（计及日照时的钢芯铝绞线、管形导体） 85℃（接触面有镀锡的可靠覆盖层） --主要取决于系统接触电阻的大小
(2)钢构发热的最高允许温度： 人可触及的钢构为70℃ ； 人不可触及的钢构为100℃； 混凝土中的钢筋为80℃。
(3)减少钢构损耗和发热的措施： 1）加大导体和钢构间的距离； 2）断开钢构回路，加绝缘垫； 3）采用电磁屏蔽，在H最大处套短路环； 4）采用分相封闭母线。
5、分相封闭母线的特点
优点： 1）运行可靠性高：防止相间短路，外壳多点接地能够保障人 体接触时的安全； 2）短路时母线相间短路电动力大大降低：外壳涡流和环流的 屏蔽作用使壳内的磁场减弱； 3）改善母线附近钢构的发热：壳外磁场受外壳电流的屏蔽作 用而减弱； 4）安装和维护的工作量减少。
I 2 Rdt mcd w F ( w 0 )dt
初始温升: k k 0
时间t的温升: 0
t
t
w (1 e Tr ) k e Tr
稳定 温升
w
I 2R
wF
若 t
导体发热 时间常数
Tr
mc
wF
w
I---流过导体的电流（A）
R---导体的电阻（Ω）
m---导体的质量（kg）
c---导体的比热容[J/(kg. ℃)] αW ---导体总的换热系数[W/(m2. ℃)] F---导体的换热面积（ m2 /m)
θ0 ---周围空气的温度（ ℃） θ ---导体的温度（ ℃）
（2）导体长期发热的特点
导体温升变化曲线
1）导体通过电流I后，温度开
始升高，经过（3～4）倍
Tt(时间常数)，导体达到稳定
发热状态；
2）导体升温过程的快慢取决 于导体的发热时间常数，即与 导体的吸热能力成正比，与导 体的散热能力成反比，而与通 过的电流大小无关；
3）导体达到稳定发热状态后， 由电阻损耗产生的热量全部以对 流和辐射的形式散失掉，导体的 温升趋于稳定，且稳定温升与导 体的初始温度无关。
3.提高导体载流量的措施
Ah
c0 w 0
[ 2
ln(1h )
0
h ]
Aw
c0 w 0
[2
ln(1w )
w ]
1 S2
Qk
Ah
Aw
2、计算导体短时发热的最高发热温度Biblioteka (C)铝 铜h
w
0 Aw
1 S2
Qk
Ah
A J /( m4 )
f ( A)的曲线
假设： 已知短路电流热效应Qk 则： 1）由导体初始温度θw查
第三章 常用计算的基本理论和方法
教学内容
载流导体长期发热的特点, 导体长期允许载流量的计算方法 及提高导体载流量的措施
载流导体短时发热的特点, 导体短时最高发热温度的计算方 法、短路电流热效应的计算方法、热稳定的概念
三相导体短路电动力的计算方法和特点、动稳定的概念
大电流导体附近钢构发热的原因及减小钢构发热的办法 、封 闭母线的的特点
3）增大复合散热系数：强迫对流、表面涂漆
关于集肤效应系数
常用硬导体长期允许载流量和 集肤效应系数
见 343页附表1 344页附表2 附表3
4、大电流导体附近钢构的发热
(1)发热的原因：磁滞和涡流损耗 导体电流大于3000A，附近钢构的发热不容忽视
危害：1）材料产生应力而变形； 2）接触连接损坏； 3）混凝土中钢筋受热膨胀，使混凝土裂缝
S 导体的截面积，m2
1
S2
tk 0
I
2 kt
dt
C0 m 0
h 1
w 1
d
m 导体材料的密度，kg / m3
1
S2
tk 0
I
2 kt
dt
C0 m 0
[ 2
ln(1h )
h]
c0 m 0
[ 2
ln(1w )
w]
定义：
tk
（短路电流热效应）Qk
I 2 dt kt
热平衡方程:
I
2 kt
R
dt
mC d
R
0
(1
)
l S
m m Sl
C C0 (1 )
1 S2
I
2 kt
dt
C0 m 0
1 1
d
Itk 短路全电流的有效值，A R 温度为时导体的电阻， C 温度为时导体的比热容，J (kg C) m 导体的质量，kg 0 0C时导体的电阻率， m 电阻率 0的温度系数，1/ C C 0 0C时导体的比热容，J (kg C) 比热容C 0的温度系数，1/ C l 导体的长度，m