3、提高导体载流量的方法
Iy

K zh S ( y 0 ) R


减小导体电阻R 增加导体散热面积F 主要与导体几何形状 有关 提高散热系数Kzh 提高导体允许温度y
3、提高导体载流量的方法
Iy

K zh S ( y 0 ) R
合理布置导体加强 自然通风 采取强迫冷却 导体表面涂漆
绝缘的耐热温度
绝缘材料的耐热温度：
该类材料所能承受而不致引起其机械特性、
电气特性和热性能降低的最高工作温度，也称 极限温度。 按我国标准将绝缘材料按耐热温度分为七 级，在该温度下能工作20000h而不致损坏。
各级绝缘材料的耐热温度
等级 Y A E B 耐热 温度 90 105 120 130 相应的材料
（二）短路时必须能承受短路电流的热效应
而不致破坏的能力。

2、当d≤ dy时，则认为导体在短路时是热稳定
的，否则就应采取相应的措施，如增加导体截
面或限制短路电流等以保证d≤ dy。一般未包
绝缘的铝导体dy为2000C，铜导体为3000C。
3、工程应用：热稳定性校验最小允许截面
4、温度的修正：
我国导线电缆的额定电流，是按一定 的环境温度确定的（空气中为25 ℃ ，地下 15℃)，当安装地点的实际温度与该环境温 度不一致时，必须对Iy给于修正,即：
I y Iy
t
y y
0
t：规定环境温度（一般为25 ℃) 0：实际环境温度
例 题：
已知绝缘铝导 线横截面S= 25mm2，环境 温度0 =25 ℃ ，其允许温度 Y =65 ℃ ，总 放热系数 Kzh =18[w/m2· ℃], 电阻率=0.028*10-6 ( · m2/m),求 Iy=?
电阻损耗
交流电阻： R l
输电线或电磁线圈
的导体本身及连接处都
S
电阻系数与温度的关系：
有电阻存在，当电流流
过时，就会电阻损耗，
0 (1 2
)
0 —— 0 C 时的电阻系数；
当
将电能转变为热能。
P=Kfj
I2R
0 (1 )
100 C
W (1 e ) 0e

t T

t T
其中：
mC T ——发热时间常数 Kzh S
0
2.
用牛顿公式求导体发热稳定温升
PS Kzh S
P S ——散热功率；
牛顿公式：
在热稳定状态下，线圈的发热应等与其散热，即:
I 2 R PS Kzh SW
故可求得导体的稳定温升：
Kfj——附加损耗系数，考虑交变电流集肤效 应和邻近效应的影响；
集肤效应
邻近效应
集肤效应
当交变电流流过导线时，导线周围变 化的磁场也要在导线中产生感应电流，从
而使沿导线截面的电流分布不均匀。尤其
当频率较高时，此电流几乎是在导线表面 附近的一薄层中流动，这就是所谓的集肤 效应现象。
邻近效应
相邻导线流过高频电流时,由于电磁作用使电 流偏向导线一侧分布的特性,称为邻近效应。 若两根导线流过的电流方向相反，则相邻近的 一侧电流密度比较大； 若两根导线流过的电流方向相同，则相邻的一 侧电流密度较小，相反的一侧电流密度较大。
电导损耗+极化损耗； 电导损耗—— 由泄漏电流形成； 极化损耗—— 电介质中的带电粒子由于不 断、反复的极化消耗的电能所
转化成的热能。
金属材料机械强度与温度的关系
120
80
40
0
200
400
600
C
、
1、、、、、 2、、、、、
绝缘性能降低
绝缘材料的耐热温度； 绝缘材料的寿命周期； 绝缘材料的允许温度；
F
155
H
180
C
以合适的树脂（如热稳定性特别优良的硅有机树脂）粘合或浸 >180 渍涂覆后的云母、玻璃纤维等，以及未经浸渍处理的云母、陶 瓷、石英等材料或其混合物所组成的绝缘材料
最高允许温度
最高允许温度： 是用一定方法测定的电器元件的最热温度，在此温度下， 整个电器能保持连续工作； 允许温度小于耐热温度； 分为正常最高允许温度和短路最高允许温度，后者较高；
（一）短路发热时的特点
1、短路发热是一 个绝热过程。 2、短路时导体温 度变化范围大，导 体的电阻和比热 （热容）是温度的 函数。 3、短路电流瞬时 值id变化规律复杂。

短路时的热平衡方程式
I d R dt C md
2
Id—短路电流有效值（A) R--R=0（1+ ） C--C= C0（1+ ） m=sl
已知: Kzh、 y 、 0 ，S,
Iy Kzh F (y 0 ) R

解：R= L/S F=2rL r = （S/ ）1/2 F =2（S/ ）1/2 L 所以将各参数代入上式得： Iy=106.7A 如环境温度0=35 ℃ ，需修正：
I y Iy
得修正值： Iyˊ=92.4A
类 型
三相短路 相间短路 不 对 称 短 路
对称短路
两相短路
短路接地
单相短路接地
（中性点直接接地系统）
原 因
主要是由于电气装置载流部分的
绝缘遭到破坏
可能的因素有：

绝缘因陈旧老化而损坏


绝缘受机械损伤而损坏
雷击过电压等自然灾害造成绝缘击穿 工作人员误操作直接造成短路
危 害
短路电流的热效应


减小导体电阻R 增加导体散热面积F 提高散热系数Kzh 提高导体允许温度y
3、提高导体载流量的方法
Iy

K zh S ( y 0 ) R
采用耐热绝缘材料


减小导体电阻R 增加导体散热面积F 提高散热系数Kzh 提高导体允许温度y
3、提高导体载流量的方法
Iy

（2）表面膜电阻 ——Rb；
RJ= RS+Rb
收 缩 电 阻
影响接触电阻的因素

一、接触形式
二、材料性质
三、接触压力


四、接触表面的光洁度
五、触头密封结构


六、腐蚀
七、温度
第二节 导体的长时发热与散热
o
C-1
一、导体发热
单位长度导体，通过导体的电流为I 时，由电阻损 耗产生的热量为：
触时，在接触区域所呈现的附加电阻。
产生接触电阻的原因：
1、 切面（接触面）表面的凹凸不平，金 属实际接触面积减小，使电流线在接触面 附近发生严重收缩现象； 2、 接触面在空气中可能迅速形成一层薄 膜附着于表面，使电阻增大。
接触电阻的组成
接触电阻RJ由两部分组成： （1）收 缩 电 阻——RS；
未浸渍过的棉纱、丝及电工绝缘纸等材料或组合物所组成的绝 缘结构
浸渍过的Y及绝缘结构材料 合成的有机薄膜、合而成的有机瓷器等材料或其组合物组成的 绝缘结构 以合适的树脂粘合或浸渍涂覆后的云母、玻璃纤维、石棉等。 以合适的树脂粘合或浸渍涂覆后的云母、玻璃纤维、石棉等， 以及其他无机材料，合适的有机材料或其组合物所组成的绝缘 结构 硅有机漆，云母、玻璃纤维、石棉等用硅有机树脂粘合材料以 及一切经过实验能用在此温度范围内的各种材料
电气设备烧坏 火灾或爆炸 短路电流的电动力效应
设备变形 非故障设备受损 短路电流引起用户电压突然下降
短路电流的磁效应(不对称短路故障)
破坏电力系统的稳定运行
某些发电厂因过负荷而大面积停电 附近通讯线路受干扰
电气设备不能正常运行
热传导

凡依靠物体之间直接接触而传导热量或 者在物体内部各部分之间的传热，统称为热
t
y y
0
(t=25℃)
作业：
已知绝缘铝导线横截面S=25mm2，环 境温度0 =25 ℃ ，其允许温度Y =65 ℃ ，
总放热系数 Kzh =18[w/m2· ℃],电阻率
=0.036(· mm2/m),求 Iy=?
五、导体短路时发热
（一）短路发热时的特点 （二）短路时导体的热稳定性 （三）短路及其危害
电气发热与 计算
主讲人：陈磊
主要内容
发热对载流导体的影响；
导体的长时发热与散热； 导体短时发热与散热；
第一节 发热对载流导体的影响
一．载流导体运行中的工作状态 二．载流导体工作中的损耗
1. 2.
电阻损耗
磁滞、涡流损耗
3.
介质损耗
三．发热对导体和电气的不良影响
1. 机械强度下降
2. 绝缘性能降低 3. 导体接触部分性能变坏
K zh ——导体综合散热系数 W/(m2 C ) ，非常数；
S ——导体的有效散热面积；

——导体对周围环境的温升， 0 ；
上式可变为：
d I R mC K zh S dt
2
解该常系数非齐次一阶微分方程，可得：
t t I 2R (1 e T ) 0e T Kzh S
传导。
对 流

发热体置于气体或液体中，靠近发热体的流体 质点因温度升高而向上方升起，该处就由较冷的质
点补充，这个过程称为自然对流。如果依靠外力强
迫流体流动，则称为强迫对流。

对流只在流体中产生。
热辐射

热辐射是两物体间不需要直接接触，而通过电 磁波来传递能量的过程。

绝对黑体； 绝对白体。
磁滞损耗
基本磁滞回线
铁磁质物质内 的磁感强度
Br—— 剩余磁感应强度； HC—— 矫顽力