第二章导电、绝缘与电气设备选择原理

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1、第第2 2章章 导体与绝缘体导体与绝缘体 发电厂及变电站电气部分发电厂及变电站电气部分三峡大学电气与新能源学院三峡大学电气与新能源学院College of Electrical Engineering&New Energy2021/9/151第一节第一节 绝缘及绝缘子绝缘及绝缘子 绝缘是电气设备结构中的重要组成部分。绝缘和按照一定绝缘是电气设备结构中的重要组成部分。绝缘和按照一定要求组成的绝缘系统要求组成的绝缘系统(绝缘结构绝缘结构)是支撑高电压设备的基础。是支撑高电压设备的基础。1.1.绝缘绝缘 绝缘是使用不导电的物质将带电体隔离或包裹起来，使之绝缘是使用不导电的物质将带电体隔离或包裹起来，

2、使之与其它不等电位的物体之间不发生接触、不相关连，从而保持与其它不等电位的物体之间不发生接触、不相关连，从而保持不同的电位。不同的电位。良好的绝缘可以有效地良好的绝缘可以有效地避免短路和危及人身安全避免短路和危及人身安全，是保证，是保证电气设备与线路的安全运行和防止人身触电事故发生的最基本、电气设备与线路的安全运行和防止人身触电事故发生的最基本、最可靠的手段。最可靠的手段。电气设备绝缘需满足两个基本条件：电气设备绝缘需满足两个基本条件：设备本身本身绝缘良好，没有局部放良好，没有局部放电、过热和化学等老和化学等老化或劣化的因素存在；化或劣化的因素存在；工作工作电压必必须和和设备的的额定定电压相适

3、相适应，不能超越允，不能超越允许的范的范围，也不能承受雷，也不能承受雷电等外部及内部的瞬等外部及内部的瞬变过电压。2021/9/152第一节第一节 绝缘及绝缘子绝缘及绝缘子 绝缘按物质分类：绝缘按物质分类：气体绝缘、液体绝缘和固体绝缘气体绝缘、液体绝缘和固体绝缘 绝缘按恢复能力分类：绝缘按恢复能力分类：自恢复绝缘（自恢复绝缘（指空气指空气间隙和与空气隙和与空气接触的外接触的外绝缘）、非自恢复绝缘（）、非自恢复绝缘（固体介固体介质、液体介、液体介质构成的构成的设备内内绝缘）外外绝缘：不同不同设备外表面之外表面之间或或设备与大地之与大地之间的的绝缘，受受风、雨、雪、雨、雪、雾、雷、雷电及温度及温度

4、变化等化等自然条件、自然条件、表面表面污秽和和外力影响。一般由外力影响。一般由电力力设计部部门设计。绝缘介质：绝缘介质：不导电的气体、不导电的液体和不导电的固体。不导电的气体、不导电的液体和不导电的固体。内内绝缘：设备内部的内部的绝缘，一般不与空气接触，不受空气，一般不与空气接触，不受空气湿度与外界湿度与外界污秽程度等的影响，相程度等的影响，相对比比较稳定；一般是由制定；一般是由制造厂家造厂家设计。1.1.绝缘绝缘2021/9/153 电力设备的外绝缘包括：电力设备的外绝缘包括：空气间隙空气间隙和和绝缘子绝缘子(包括套管包括套管)。空气间隙空气间隙在工频交流电场中的平均放电梯度近似为在工频交流

5、电场中的平均放电梯度近似为 400kV/m400kV/m。电极形状，不同形状极形状，不同形状电极极间的的场强强越均匀，越均匀，绝缘水平水平也越高。也越高。电压波形的影响，包括波形的影响，包括正弦波、操作冲正弦波、操作冲击波、雷波、雷电冲冲击波及直流叠加操作波波及直流叠加操作波等四种典型等四种典型电压波形。波形。气象状况，包括气气象状况，包括气压、气温和湿度、气温和湿度。影响空气的绝缘水平的因素：影响空气的绝缘水平的因素：第一节第一节 绝缘及绝缘子绝缘及绝缘子 1.1.绝缘绝缘2021/9/154 绝缘子：子：安装在不同安装在不同电位的位的导体之体之间或或导体与地体与地电位构件位构件之之间，能，

6、能够耐受工作耐受工作电压和机械和机械应力的器件。力的器件。图图 绝缘子的结构示意图绝缘子的结构示意图 绝缘子必子必须具具有足有足够的的机械机械强强度度和和绝缘强强度度，并能，并能在在恶劣劣环境境(高温、高温、潮湿、多潮湿、多尘埃、埃、污秽等等)下安全运行。下安全运行。第一节第一节 绝缘及绝缘子绝缘及绝缘子2.2.绝缘子绝缘子2.1 2.1 绝缘子的作用绝缘子的作用2021/9/155 按结构：按结构：支柱式绝缘子、悬式绝缘子、防污型绝缘子和支柱式绝缘子、悬式绝缘子、防污型绝缘子和套管绝缘子。套管绝缘子。按材料：按材料：陶瓷绝缘子，玻璃钢绝缘子，合成绝缘子，半陶瓷绝缘子，玻璃钢绝缘子，合成绝缘子

7、，半导体绝缘子。导体绝缘子。按装设地点：按装设地点：户内（户内（无伞裙、无防污型无伞裙、无防污型）和户外（）和户外（有较有较大伞裙、有防污型大伞裙、有防污型多用在多尘埃、盐雾和化蚀气体的污秽环多用在多尘埃、盐雾和化蚀气体的污秽环境中）境中）按应用场合：按应用场合：电站绝缘子、电器绝缘子和线路绝缘子，电站绝缘子、电器绝缘子和线路绝缘子，其中用于其中用于电站、站、电器的可器的可击穿型穿型绝缘子有子有针式支柱、空心支柱式支柱、空心支柱和套管，不可和套管，不可击穿型有棒形支柱和容器瓷套。用于穿型有棒形支柱和容器瓷套。用于线路的可路的可击穿型穿型绝缘子有子有针式、蝶形、式、蝶形、盘形形悬式，不可式，不可

8、击穿型有横担和棒穿型有横担和棒形形悬式式 第一节第一节 绝缘及绝缘子绝缘及绝缘子2.2.绝缘子绝缘子2.2 2.2 绝缘子的分类绝缘子的分类2021/9/156支柱绝缘子和穿墙套管支柱绝缘子和穿墙套管外胶装支柱绝缘子外胶装支柱绝缘子内胶装支柱绝缘子内胶装支柱绝缘子2021/9/157610kV610kV棒式绝缘子棒式绝缘子 2021/9/158高压高压110220kV110220kV户外棒式绝缘子户外棒式绝缘子 2021/9/159穿墙套管穿墙套管2021/9/1510第二节第二节 常用导体常用导体 发电厂和厂和变电站中常用的站中常用的导体通常包括：硬体通常包括：硬导体和体和软导线。硬硬导体：

9、体：矩形矩形导体、槽型体、槽型导体、管形体、管形导体体 软导线：钢芯芯铝绞线、组合合导线、分裂、分裂导线和和扩径径导线 按导体结构，导体可以分为导线、母线和电力电缆按导体结构，导体可以分为导线、母线和电力电缆 母线：母线：汇集、分配和传送电能；汇集、分配和传送电能；导线和电力电缆：导线和电力电缆：传送电能；导线包括：裸导线、绝缘传送电能；导线包括：裸导线、绝缘导线导线 1.1.导线 1)1)单股导线单股导线 包括：包括：铝包钢线、钢包钢线、镀锌低碳钢铝包钢线、钢包钢线、镀锌低碳钢线、硬铜圆单股线线、硬铜圆单股线(特殊环境使用特殊环境使用)。线径径细、强强度高、度高、载流容流容量小，常用于小容量

10、配量小，常用于小容量配电线路或通路或通讯明明设架空架空线，硬，硬铜圆单线因价格昂因价格昂贵仅用于特殊用于特殊环境中。境中。2021/9/1511第二节第二节 常用导体常用导体1.1.导线 2)2)普通绞线普通绞线 包括：包括：铝绞线、铝合金合金绞线、铝包包钢丝绞线、镀锌钢绞线、硬、硬铜丝绞线 。铝绞线用于小跨距的配用于小跨距的配电线路。路。铝合金合金绞线常用于一般常用于一般输配配电线路。路。铝包包钢丝绞线主要用于重冰区或大跨距主要用于重冰区或大跨距导线，通，通讯或避雷或避雷线等。等。3)3)组合合绞线 由两种由两种单股股线(即即导电金属金属单股股线和高和高强强度金度金属属单股股线)绞制而成，如

11、制而成，如钢芯芯铝绞线、钢芯芯铝合金合金绞线、钢芯芯铝包包钢绞线等。等。此此类导线是是电网中网中应用最用最为广泛的广泛的导体体，具有抗拉，具有抗拉强强度高、度高、价格低等价格低等优点。点。4)4)特种特种导线 系指防系指防电晕的的扩径型径型钢芯芯铝绞线、高、高强强度大度大跨距跨距导线及自阻尼及自阻尼导线等，具有截面大，抗拉等，具有截面大，抗拉强强度高，适用于度高，适用于重冰区超高重冰区超高压架空架空线路。路。2021/9/1512第二节第二节 常用导体常用导体2.2.母母线 狭狭义母母线指主接指主接线中的主母中的主母线，广广义母母线包括：包括：电气主接气主接线的主母的主母线和和设备之之间的的连

12、接接线；厂用厂用电部分的厂用母部分的厂用母线；电气气二次系二次系统中直流系中直流系统的直流母的直流母线；二次部分的小母二次部分的小母线等。等。按使用材料分按使用材料分类：1)1)铜母母线 导电率高、机械率高、机械强强度高、耐腐度高、耐腐蚀，但，但产量少，价格量少，价格贵，故主要用在易腐，故主要用在易腐蚀的地区的地区(如化工厂附近或沿海地区等如化工厂附近或沿海地区等)。2 2)铝母母线 导电率率仅次于次于铜，且，且质轻、价廉、价廉、产量高，在屋内量高，在屋内和屋外配和屋外配电装置中广泛采用。装置中广泛采用。3 3)铝合金母合金母线 包括：包括：铝锰合金和合金和铝镁合金两种，合金两种，铝锰合金母合

13、金母线载流量大，但流量大，但强强度度较差；差；铝镁合金母合金母线机械机械强强度大，但度大，但载流量小，流量小，焊接困接困难，使用范，使用范围较小。较小。4)4)钢母母线 机械机械强强度大，度大，导电性差，性差，仅用在高用在高压小容量小容量电路路(如如电压互感器回路以及小容量厂用、站用互感器回路以及小容量厂用、站用变压器的高器的高压侧)、工作、工作电流不大于流不大于200A200A的低的低压电路、直流路、直流电路以及接地装置回路中。路以及接地装置回路中。2021/9/1513220kV220kV管形母线、支柱绝缘子管形母线、支柱绝缘子2021/9/1514第二节第二节 常用导体常用导体2.2.母

14、母线 用外壳将用外壳将导体体连同同绝缘等封等封闭起来的母起来的母线，用于，用于单机容量在机容量在200MW200MW以上的大型以上的大型发电机机组、发电机与机与变压器之器之间的的连接接线以及厂以及厂用用电源和源和电压互感器等分支互感器等分支线。2.2.1 2.2.1 封封闭母母线的基本的基本结构构 1)1)载流流导体体 一般用一般用铝制成，采用空心制成，采用空心结构以减小集肤效构以减小集肤效应。截面有矩形、槽形和管形，。截面有矩形、槽形和管形，电流很大流很大时可采用水内冷可采用水内冷圆管母管母线。2)2)支柱支柱绝缘子子 采用多棱采用多棱边式式结构以加构以加长漏漏电距离，每个距离，每个支撑点可

15、采用一至四个支撑点可采用一至四个绝缘子支撑，一般采用三个子支撑，一般采用三个绝缘子支撑。子支撑。2.22.2封闭封闭母线母线 3)3)保保护外壳外壳 由由5 58mm8mm的的铝板制成矩形或板制成矩形或圆管形，在外壳管形，在外壳上上设置置检修与修与观察孔。察孔。4)4)伸伸缩补偿装置装置 在一定在一定长度范度范围内内设置置焊接的伸接的伸缩补偿装置；在与装置；在与设备连接接处适当部位适当部位设置螺接伸置螺接伸缩补偿装置。装置。2021/9/1515 5 5）密密封封隔隔断断装装置置 封封闭母母线靠靠近近发电机机端端及及主主变压器器接接线端端和和厂厂用用高高压变压器器接接线端端，采采用用大大口口径

16、径绝缘板板作作为密密封封隔隔断断装装置，并用橡胶圈密封，以保置，并用橡胶圈密封，以保证区内的密封区内的密封维持微正持微正压运行的需要。运行的需要。2.2.2 2.2.2 封封闭母母线的的类型型 (1)(1)按外壳材料可分为：塑料外壳母线和金属外壳母线按外壳材料可分为：塑料外壳母线和金属外壳母线 (2)(2)按外壳与母线间的结构形式可分为按外壳与母线间的结构形式可分为1)1)共箱封闭母线共箱封闭母线2)2)隔相封闭母线隔相封闭母线 3)3)离相封闭式母线离相封闭式母线 第二节第二节 常用导体常用导体2.2.母母线2.22.2封闭封闭母线母线 2.2.1 2.2.1 封封闭母母线的基本的基本结构构

17、2021/9/1516第二节第二节 常用导体常用导体2.2.母母线 2.22.2封闭封闭母线母线 2.2.2 2.2.2 封封闭母母线的的类型型c 离相封闭母线a 共箱封闭母线b 隔相封闭母线图图 母线的结构母线的结构母线绝缘子外壳隔板隔板母线外壳1)1)共箱封闭母线共箱封闭母线2)2)隔相封闭母线隔相封闭母线 3)3)离相封闭式母线离相封闭式母线 2021/9/1517第二节第二节 常用导体常用导体2.2.母母线 2.22.2封闭封闭母线母线 2.2.32.2.3封封闭母母线的特点的特点 1)1)运行安全、可靠性高运行安全、可靠性高 2)2)母线附近钢构中的损耗和发热显著减小母线附近钢构中的

18、损耗和发热显著减小 3)3)短路时母线之间的电动力大为减小短路时母线之间的电动力大为减小 4)4)母线和外壳可兼作强迫冷却的管道，母线的载流量可母线和外壳可兼作强迫冷却的管道，母线的载流量可大幅提高。大幅提高。缺点缺点 优点优点 1)1)有色金属消耗有色金属消耗约增加一倍。增加一倍。2)2)外壳外壳产生生损耗，母耗，母线功率功率损耗耗约增加一倍。增加一倍。3)3)相同截面母相同截面母线载流量减小。流量减小。2021/9/1518第二节第二节 常用导体常用导体 2.2.母母线 2.3 2.3绝缘母线绝缘母线 在原敞露母在原敞露母线外表加上外表加上绝缘，取消支柱，取消支柱绝缘子，直接架在子，直接架

19、在钢架架结构上，在构上，在电流小于流小于2500A2500A的的线路中使用，路中使用，优点如下：点如下：1)1)绝缘母母线全全绝缘 相相间距不受距不受电压等等级的限制，只取的限制，只取决于安装尺寸，相决于安装尺寸，相间距大大减小，且运行可靠。距大大减小，且运行可靠。2)2)单根根绝缘母母线 可可根根据据通通过的的电流流的的大大小小设计，可可满足足任任何何电流流的的要要求求，避避免免了了电流流较大大时使使用用多多根根电缆并并用用所所带来的来的电流不平衡流不平衡问题。3)3)绝缘母母线绝缘层的的无无模模具具浇注注使使得得母母线的的形形状状尺尺寸寸可可根根据需要做随意据需要做随意调整，整，满足各种需

20、要。足各种需要。4)4)绝缘母母线连接接装装置置的的使使用用使使得得绝缘母母线的的安安装装非非常常灵灵活活，可可根根据据不不同同的的空空间位位置置、安安装装尺尺寸寸做做随随意意分分段段组合合，同同时还可可弥弥补由于某种原因造成的安装尺寸上的一些偏差。由于某种原因造成的安装尺寸上的一些偏差。2021/9/1519第二节第二节 常用导体常用导体 3.3.电力电缆电力电缆 3.1 3.1 电力力电缆的种的种类 1)1)按按电压等等级分分：低低压电缆(1kV(1kV及及以以下下)；中中压电缆(3(3、6 6、1010、35kV)35kV)；高；高压电缆(60kV(60kV及以上及以上)。2)2)按按电

21、缆导电线芯芯截截面面分分：2.52.5，4 4，6 6，1010，1616，2525，3535，5050，7070，9595，120120，150150，185185，240240，300300，400400，500500，625625，800mm800mm2 2。3)3)按按电缆芯数分：芯数分：单芯、双芯、三芯、四芯。芯、双芯、三芯、四芯。4)4)按按传输电能的形式分：能的形式分：直流直流电缆和交流和交流电缆。5)5)按特殊需求分：按特殊需求分：输送大容量送大容量电能的能的电缆、阻燃、阻燃电缆和光和光纤复合复合电缆等等 6)6)按按电缆绝缘材料和材料和结构分：构分：油浸油浸纸绝缘电缆、聚、聚

22、氯乙乙烯绝缘电缆(简称塑力称塑力电缆)、交、交联聚乙聚乙烯绝缘电缆(简称交称交联电缆)、橡皮、橡皮绝缘电缆、高、高压充油充油电缆和和SFSF6 6气体气体绝缘电缆。2021/9/1520 1)电缆线芯：芯：2)绝缘层：使使用用的的材材料料：橡橡胶胶、聚聚乙乙烯、聚聚氯乙乙烯、交交联聚聚乙乙烯、聚聚丁丁烯、棉棉、麻麻、丝、绸、纸、矿物物油油、植物油、气体等。植物油、气体等。3)保保护层：分分内内保保护层和和外外保保护层。内内保保护层由由铝、铅或或塑塑料料制制成成，外外保保护层由内由内衬层和外被和外被层组成。成。第二节第二节 常用导体常用导体 3.3.电力电缆电力电缆 3.2 3.2 电力力电缆的

23、的结构构图图 2 2 5 5 电力电缆的结构电力电缆的结构1 1导体；导体；2 2相绝缘；相绝缘；3 3纸绝缘；纸绝缘；4 4铅包皮；铅包皮；5 5麻衬；麻衬；6 6钢带铠甲；钢带铠甲；7 7麻被；麻被；8 8钢丝铠甲；钢丝铠甲；9 9填充物填充物2021/9/1521第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应1.1.概述概述 导体和电器在实际工作中将产生损耗，并导体和电器在实际工作中将产生损耗，并转化为热能，使转化为热能，使导体和电器的温度升高（热效应）。当温度过高，会导致材料导体和电器的温度升高（热效应）。当温度过高，会导致材料的物理性能和化学性能变坏的物理性能和化学性能变

24、坏 损耗：损耗：（1 1）电阻损耗）电阻损耗 （2 2）介质损耗）介质损耗 （3 3）涡流和磁滞损耗）涡流和磁滞损耗 危害：危害：（1 1）机械强度下降）机械强度下降 （2 2）接触电阻增加）接触电阻增加 （3 3）绝缘性能降低）绝缘性能降低 2021/9/15221.1.概述概述 电气设备在实际运行中的两种典型工作状态电气设备在实际运行中的两种典型工作状态 1 1）正常工作状态）正常工作状态正常运行正常运行 2 2）短路工作状态）短路工作状态发生短路发生短路 两种工作状态对应的发热标准（两种工作状态对应的发热标准（最高允许温度最高允许温度）。）。1 1）长期发热）长期发热 （正常），（正常）

25、，普通导体的正常最高工作温度不普通导体的正常最高工作温度不宜超过宜超过+70+70，在计及日照影响时，钢芯铝线及管形导体可按不，在计及日照影响时，钢芯铝线及管形导体可按不超过超过+80+80考虑考虑，普通导体接触面处有镀（搪）锡的可靠覆盖普通导体接触面处有镀（搪）锡的可靠覆盖层时，可提高到层时，可提高到+85+85 2 2）短时发热）短时发热 （短路），（短路），硬铝及铝锰合金可取硬铝及铝锰合金可取200200，硬铜，硬铜可取可取300300。第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15232.2.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.1 2.1 发热量计算发热

26、量计算发热包括包括导体体电阻阻损耗耗热量的量的计算和太阳日照算和太阳日照热量的量的计算。算。在稳定状态下，依据能量守恒定律，导体发热过程中一般在稳定状态下，依据能量守恒定律，导体发热过程中一般的热量平衡关系为：的热量平衡关系为：发热量发热量=导体升高温度所需热量导体升高温度所需热量+散热量散热量 ：单位长度导体电阻损耗的热量（：单位长度导体电阻损耗的热量（W/m)：单位长度导体吸收太阳辐射的热量（：单位长度导体吸收太阳辐射的热量（W/m)：单位长度的对流散热（：单位长度的对流散热（W/m)：单位长度导体辐射散热量（：单位长度导体辐射散热量（W/m)第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导

27、体时的热效应2021/9/15242.1.1 2.1.1 电阻损耗产生的热量电阻损耗产生的热量 单位长度的导体，通过有效值为单位长度的导体，通过有效值为Iw 的交流电流时，由电的交流电流时，由电阻损耗产生的热量阻损耗产生的热量：导体的直流电阻（：导体的直流电阻（/m）；）；：为：为20时电阻的温度系数（时电阻的温度系数（-1）；）；：导体的集肤效应系数：导体的集肤效应系数：导体：导体20时直流电阻率（时直流电阻率（/m）；）；：导体的运行温度（：导体的运行温度（）；）；：导体截面（：导体截面（mm2）。）。2.2.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.1 2.1 发热量计算发热量计算第三节第三

28、节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15252.1.1 2.1.1 电阻损耗产生的热量电阻损耗产生的热量 导体的集肤系数导体的集肤系数Ks与电与电流的频率、导体的形状和尺流的频率、导体的形状和尺寸有关。寸有关。矩形截面导体的集肤系数曲线矩形截面导体的集肤系数曲线2.2.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.1 2.1 发热量计算发热量计算第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15262.1.1 2.1.1 电阻损耗产生的热量电阻损耗产生的热量2.2.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.1 2.1 发热量计算发热量计算第三节第三节 电

29、流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应圆管形截面导体的集肤系数曲线圆管形截面导体的集肤系数曲线图中图中f 为电源频率，为电源频率，Rdc为为1000m长导体的直流电长导体的直流电阻阻2021/9/15272.2.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.1 2.1 发热量计算发热量计算第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应 2.1.2 2.1.2 太阳日照（辐射）的热量太阳日照（辐射）的热量 太阳照射（辐射）的热量也会造成导体温度升高，安装在屋太阳照射（辐射）的热量也会造成导体温度升高，安装在屋外的导体，一般应考虑日照的影响，圆管形导体吸收的太阳日照外的导体，一般应考虑日照

30、的影响，圆管形导体吸收的太阳日照热量为热量为太阳辐射功率密度，我国取太阳辐射功率密度，我国取 ；太阳照射太阳照射热量的吸收率量的吸收率 ，表面磨光的，表面磨光的铝管管 取取 ；：单位导体长度受太阳的照射面积（）。：单位导体长度受太阳的照射面积（）。D ：为导体的直径（：为导体的直径（m）。）。2021/9/15282.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.2 散热量计算散热量计算 2.2.1 对流换热量的计算对流换热量的计算（自然对流和强迫对流）（自然对流和强迫对流）对流指由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程对流指由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程对流换热量与导体对周围介质的温升及换

31、热面积成正比对流换热量与导体对周围介质的温升及换热面积成正比:：单位导体散热面积（）。：单位导体散热面积（）。：导体的运行温度（：导体的运行温度（）；）；：介质温度（：介质温度（）第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应：对流散流散热系数（系数（W/(.)2021/9/15292.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.2 散热量计算散热量计算 2.2.1 对流换热量的计算对流换热量的计算（自然对流和强迫对流）（自然对流和强迫对流）（1）自然对流换热量的计算）自然对流换热量的计算 屋内空气自然流动或屋外风速小于屋内空气自然流动或屋外风速小于0.2m/s，属于自然对流，属于自然对

32、流换热。此种情况的对流换热系数取换热。此种情况的对流换热系数取:单位位长度度导体的体的对流流换热面面积 Fc 是指有效面是指有效面积，它与，它与导体形状、尺寸、布置方式和多条体形状、尺寸、布置方式和多条导体的体的间距等因素有关。距等因素有关。第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15302.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.2 散热量计算散热量计算 2.2.1 对流换热量的计算对流换热量的计算（自然对流和强迫对流）（自然对流和强迫对流）单条矩形条矩形导体体竖放放时的的对流流换热面面积（单位位为m2/m）为 第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时

33、的热效应2021/9/1531 2.2 散热量计算散热量计算 2.2.1 对流换热量的计算对流换热量的计算（自然对流和强迫对流）（自然对流和强迫对流）第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应两条矩形两条矩形导体体竖放放时（如（如图所示）的所示）的对流流换热面面积三条矩形三条矩形导体体竖放放时（如（如图所示）的所示）的对流流换热面面积2.长期发热和载流量长期发热和载流量2021/9/1532 2.2 散热量计算散热量计算 2.2.1 对流换热量的计算对流换热量的计算（自然对流和强迫对流）（自然对流和强迫对流）第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2.长期发热

34、和载流量长期发热和载流量槽型槽型导体的体的对流流换热面面积圆管形管形导体体(直径直径为D)的的对流流换热面面积为：2021/9/1533 2.2.1 对流换热量的计算对流换热量的计算（自然对流和强迫对流）（自然对流和强迫对流）（2 2）强强迫迫对流流换热 屋外配电装置中的管形导体，常受屋外配电装置中的管形导体，常受到风的吹拂，风速越大，空气分子与导体表面接触的数量增到风的吹拂，风速越大，空气分子与导体表面接触的数量增多，对流换热的条件就越好，因而形成强迫对流换热。多，对流换热的条件就越好，因而形成强迫对流换热。空气温度为空气温度为20时，空气的导热系数为时，空气的导热系数为 空气温度为空气温度

35、为20时，空气时，空气的运的运动粘度系数粘度系数为为Nu为努谢尔特准则数，是传热学中表示散热强度的一个数据。为努谢尔特准则数，是传热学中表示散热强度的一个数据。2021/9/1534 2.2 散热量计算散热量计算 2.2.1 对流换热量的计算对流换热量的计算（自然对流和强迫对流）（自然对流和强迫对流）第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2.长期发热和载流量长期发热和载流量单位位长度度圆管形管形导体的体的对流流换热面面积：当当24 90时，A=0.42，B=0.58，n=0.9。V V为风速（为风速（m/sm/s）为计算时根据风向与导体的夹角为计算时根据风向与导体的夹角 计

36、入的修正系数计入的修正系数当当0 24时，A=0.42，B=0.68，n=1.08；2021/9/15352.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.2 散热量计算散热量计算 2.2.2 辐射散热辐射散热根据斯蒂芬根据斯蒂芬玻尔兹曼定律，导体向周围空气辐射的热量为：玻尔兹曼定律，导体向周围空气辐射的热量为：W、0导体温度和周体温度和周围空气温度（空气温度（）；导体材料的体材料的辐射系数（又称黑度系数，射系数（又称黑度系数，见表表3-2），磨光的），磨光的表面小，粗糙或涂漆的表面大；表面小，粗糙或涂漆的表面大；Ff 单位位长度度导体的体的辐射射换热面面积（m2/m）。）。辐射指导体温度以热射线的形

37、式从高温物体传给低温物体辐射指导体温度以热射线的形式从高温物体传给低温物体 第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15362.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.2 散热量计算散热量计算 2.2.2 辐射散热辐射散热材料材料辐射系数射系数材料材料辐射系数射系数表面磨光的表面磨光的铝表面不光滑的表面不光滑的铝精密磨光的精密磨光的电解解铜有光有光泽的黑漆的黑漆无光无光泽的黑漆的黑漆0.0390.0570.0550.0180.0230.8750.960.98白漆白漆各种不同各种不同颜色的油漆，色的油漆，涂料涂料有光有光泽的黑的黑色虫漆色虫漆无光无光泽的黑的黑色虫漆

38、色虫漆0.800.950.920.960.8210.91导体材料的辐射系数导体材料的辐射系数 第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15372.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.2 散热量计算散热量计算 2.2.2 辐射散热辐射散热1）单条矩形导体的辐射散热面积）单条矩形导体的辐射散热面积2）双条矩形导体的辐射散热面积双条矩形导体的辐射散热面积代表辐射到对面导体的部分，不能计入代表辐射到对面导体的部分，不能计入第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15382.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.2 散热量计算散热量计算

39、2.2.2 辐射散热辐射散热3）三条矩形导体的辐射散热面积，按照相同的方法求得）三条矩形导体的辐射散热面积，按照相同的方法求得4）槽形导体的辐射散热面积）槽形导体的辐射散热面积5）圆管导体的辐射散热面积）圆管导体的辐射散热面积第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15392.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.2 散热量计算散热量计算 2.2.3 导热导热 导热是指分子运动将热量由高温传至低温区导热是指分子运动将热量由高温传至低温区 导热系数导热系数W/(m.)。导热面积导热面积()。物体厚度物体厚度(m)。高温区和低温区的温度高温区和低温区的温度()。第三

40、节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15402.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.3 长期发热的温升过程长期发热的温升过程 工程上为了便于分析与计算，常把换热量表示为工程上为了便于分析与计算，常把换热量表示为（w/mw/m）导体升温的过程中，导体产生的热量一部分使自身温度升导体升温的过程中，导体产生的热量一部分使自身温度升高（高（Qw），另一部分散失到周围介质中，导体的温度由最初温），另一部分散失到周围介质中，导体的温度由最初温度开始上升，经过一段时间后达到稳定温度，过程可表示为度开始上升，经过一段时间后达到稳定温度，过程可表示为其中其中c为比热容（为比热容

41、（J/(kg.)、m为单位长度的质量为单位长度的质量第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15412.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.3 长期发热的温升过程长期发热的温升过程导体通过电流导体通过电流 I 时，经过时间时，经过时间t，温升为，温升为在时间在时间dt 内，有内，有得到得到当当t=0t时，时，即即得到得到第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15422.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.3 长期发热的温升过程长期发热的温升过程可得可得当当t，可得稳定温升为，可得稳定温升为图图 导体的温升曲线导体的温升曲线设

42、导体的热时间常数设导体的热时间常数 可见：温升过程是按可见：温升过程是按指数曲线指数曲线变化，初始阶段温升上升很变化，初始阶段温升上升很快，随时间延长其上升速度逐渐减小，大约经过快，随时间延长其上升速度逐渐减小，大约经过t=(3-4)Tr后便后便趋近稳定温升。趋近稳定温升。第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15432.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.4 导体的载流量导体的载流量 在在额定定环境温度境温度0下，使下，使导体的体的稳定温度定温度正好等于正好等于长期期发热最高允最高允许温度（即温度（即W=al）的）的电流，称流，称为该0下的下的载流量流量I

43、al（或（或长期允期允许电流）流）载流量流量实际上根据上根据设备温度升高的限制条件，将能温度升高的限制条件，将能够满足足温度限制条件的温度限制条件的电流，作流，作为工程工程设计的依据。的依据。由前式由前式 满足足载流量条件的温升流量条件的温升载流量（室内流量（室内导体）体）第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15442.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.4 导体的载流量导体的载流量 由此可知：由此可知：导体的体的稳定温升，与定温升，与电流的平方、流的平方、导体材料体材料的的电阻成正比，而与阻成正比，而与总换热系数和系数和换热面面积成反比。成反比。提高导体

44、载流量的措施：提高导体载流量的措施：（）减小导体电阻（）减小导体电阻，用铜代替铝；，用铜代替铝；（）增大导体的散热面积，在相同截面下，矩形、槽形比（）增大导体的散热面积，在相同截面下，矩形、槽形比圆形导体的表面积大；圆形导体的表面积大；（）提高放热系数。矩形导体竖放散热效果好，导体表面（）提高放热系数。矩形导体竖放散热效果好，导体表面涂漆可以提高辐射散热量并用以识别相序；涂漆可以提高辐射散热量并用以识别相序；（）提高长期发热最高允许温度，在导体接触面镀（搪）（）提高长期发热最高允许温度，在导体接触面镀（搪）锡；锡；第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/1545

45、2.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.4 导体的载流量导体的载流量 例：例：计算屋内配算屋内配电装置中装置中125mm8mm125mm8mm矩形矩形导体的体的载流量，流量，长期期发热最高允最高允许温度温度为7070，周，周围空气温度空气温度为2525。解：解：（1 1）计算算单位位长度的交流度的交流电阻。阻。查得，得，铝导体温度体温度为2020时的直流的直流电阻率阻率 mm mm2 2/m/m，电阻温度系数阻温度系数 -1，1000m长导体的直流体的直流电阻阻为 根据根据 及及 查得查得 交流电阻交流电阻第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15462.长

46、期发热和载流量长期发热和载流量 2.4 导体的载流量导体的载流量 例：例：计算屋内配算屋内配电装置中装置中125mm8mm125mm8mm矩形矩形导体的体的载流量，流量，长期期发热最高允最高允许温度温度为7070，周，周围空气温度空气温度为2525。（2 2）计算算对流散流散热对流换热系数为对流换热系数为 对流换热量为对流换热量为 对流换热面积为对流换热面积为第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15472.长期发热和载流量长期发热和载流量 2.4 导体的载流量导体的载流量 例：例：计算屋内配算屋内配电装置中装置中125mm8mm125mm8mm矩形矩形导体的

47、体的载流量，流量，长期期发热最高允最高允许温度温度为7070，周，周围空气温度空气温度为2525。（3 3）计算算辐射散射散热m2/m 辐射射换热面面积因导体表面涂漆，取因导体表面涂漆，取，辐射射换热量量为（4）导体的载流量）导体的载流量竖放时为竖放时为第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15483.短短时发热和和热稳定定 电气气设备的的短短时发热指短路开始至短路被切除指短路开始至短路被切除为止很短一段止很短一段时间内内导体体发热的的过程。此程。此时，导体体产生的生的热量比正常量比正常发热要大要大得多，得多，导体温升更高。短体温升更高。短时发热计算的目的，就

48、是要确定算的目的，就是要确定导体短体短路路时的最高温度，以校的最高温度，以校验导体和体和电器的器的热稳定是否定是否满足要求。足要求。图 短时发热过程第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15493.短短时发热和和热稳定定 3.1 短时发热过程短时发热过程 短时（短路开始到短路被切除）发热特点短时（短路开始到短路被切除）发热特点:（1）发热时间很短，电流比正常工作电流大的多，导体）发热时间很短，电流比正常工作电流大的多，导体产生的热量来不及散失到周围介质中去，全部用来使导体温产生的热量来不及散失到周围介质中去，全部用来使导体温度升高，散热量可以忽略不计。度升高，

49、散热量可以忽略不计。导体短时发热过程中的热量平衡关系可以表述为导体短时发热过程中的热量平衡关系可以表述为 电阻阻损耗耗产生的生的热量量=导体的吸体的吸热量，即量，即第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15503.短短时发热和和热稳定定 3.1 短时发热过程短时发热过程短短时发热过程中，程中，导体的体的电阻和比阻和比热容与温度的函数关系容与温度的函数关系为 （2）在短时间内，导体的温度快速升高，其电阻和比热）在短时间内，导体的温度快速升高，其电阻和比热容不再是常数而是温度的函数。容不再是常数而是温度的函数。其中：其中：和和分分别为 和和c的温度系数（的温度系数

50、（-1）0 和和c c0分分别为导体在体在0时的的电阻率（阻率（m）和）和导体在体在0时的比的比热容容J/(kg)；第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15513.短短时发热和和热稳定定 3.1 短时发热过程短时发热过程 由热量平衡微分方程，得由热量平衡微分方程，得 将将导体的体的电阻和比阻和比热容及容及 代入得代入得S为导体的截面体的截面积（m2）w 为导体材料的密度，体材料的密度，铝为2.7103kg/m3；其中：其中：I Ikt kt 为为t t时刻短路全电流瞬时值（时刻短路全电流瞬时值（A A）；）；整理得整理得 第三节第三节 电流流过导体时的热效应

51、电流流过导体时的热效应2021/9/15523.短短时发热和和热稳定定 3.1 短时发热过程短时发热过程对上式两边积分，时间从对上式两边积分，时间从0到到 tk，温度对应从，温度对应从w 到到h令令:表示：表示：0到到 tk 时间内，电阻为时间内，电阻为1的导体中所放出的热量的导体中所放出的热量定义定义短路电流热效短路电流热效Qk（As）第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15533.短短时发热和和热稳定定 3.1 短时发热过程短时发热过程上式可改写为上式可改写为 短路终了时短路终了时:根据根据A 与温度与温度的关系，绘制关系曲线的关系，绘制关系曲线 =f(

52、A)，可查出，可查出短路结束时的对应的温度值。短路结束时的对应的温度值。第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15543.短短时发热和和热稳定定 3.1 短时发热过程短时发热过程可以根据可以根据=f(A)曲线，计算短时发热最曲线，计算短时发热最高温度高温度 （）由短路开始温度（）由短路开始温度w（短路前（短路前导体的工作温度），体的工作温度），查出出对应的的值Aw；如果如果h 0.1s发电机出口及母线发电机出口及母线0.150.2发电机升高电压母线及出线发电机升高电压母线及出线发电机电压电抗器后发电机电压电抗器后0.080.1变电站各级电压母线及出线变电站各级

53、电压母线及出线0.05 当当tk 1s时，导体的体的发热主要由周期分量主要由周期分量热效效应来决定，非来决定，非周期分量周期分量热效效应可略去不可略去不计。第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15593.短短时发热和和热稳定定 3.2 短路电流热效应的计算短路电流热效应的计算 【例】【例】某某变电所所汇流母流母线，采用矩形，采用矩形铝导体，截面体，截面为63 63 mm8mmmm8mm，集肤系数为，集肤系数为1.03 1.03，导体的正常工作温度为，导体的正常工作温度为5050，短，短路切除时间为路切除时间为2.6s2.6s，短路电流，短路电流试计算算导体的

54、短路体的短路电流流热效效应和短和短时发热最高温度。最高温度。解解 （1 1）短路）短路电流流热效效应 第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应2021/9/15603.短短时发热和和热稳定定 3.2 短路电流热效应的计算短路电流热效应的计算 【例】【例】某某变电所所汇流母流母线，采用矩形，采用矩形铝导体，截面体，截面为63 63 mm8mmmm8mm，集肤系数为，集肤系数为1.03 1.03，导体的正常工作温度为，导体的正常工作温度为5050，短，短路切除时间为路切除时间为2.6s2.6s，短路电流，短路电流试计算算导体的短路体的短路电流流热效效应和短和短时发热最高温度。最高

55、温度。第三节第三节 电流流过导体时的热效应电流流过导体时的热效应（2 2）短时发热最高温度）短时发热最高温度 由由导体的正常工作温度体的正常工作温度为5050，查曲曲线可得可得A Aw w=0.410=0.4101616J/J/（mm4 4）。）。查曲线可得查曲线可得h=80 2(h+b)时，时，Kf=1；对于圆管形和槽形导体，可取；对于圆管形和槽形导体，可取Kf=1。1.两平行导体间的电动力两平行导体间的电动力1.1 两平行无限长导体的电动力两平行无限长导体的电动力2021/9/1565第四节第四节 电流流过导体时的电动力电流流过导体时的电动力 2.导体短路时的电动力导体短路时的电动力2.1

56、 三相短路的电动力三相短路的电动力不计短路电流周期分量的衰减时，三相短路电流为不计短路电流周期分量的衰减时，三相短路电流为 其中其中 A相短路电流的初相角；相短路电流的初相角；非周期分量衰减非周期分量衰减时间常数（常数（s）。）。短路电流周期分量的最大值；短路电流周期分量的最大值；2021/9/1566第四节第四节 电流流过导体时的电动力电流流过导体时的电动力 2.导体短路时的电动力导体短路时的电动力2.1 三相短路的电动力三相短路的电动力（1）利用两平行导体的电动力计算公式与力的合成，便可计算）利用两平行导体的电动力计算公式与力的合成，便可计算布置在同一平面的三相导体的短路电动力。布置在同一

57、平面的三相导体的短路电动力。（2）布置在同一平面的导体三相）布置在同一平面的导体三相短路短路时，外，外边相（相（A相或相或C相）相）受力情况一样，故只需分析中间相（受力情况一样，故只需分析中间相（B相）和外边相（相）和外边相（A相或相或C相）两种情况。相）两种情况。图图 三相导体的受力分析三相导体的受力分析a a 中间相受力分析中间相受力分析 b b 边相受力分析边相受力分析2021/9/1567第四节第四节 电流流过导体时的电动力电流流过导体时的电动力 2.导体短路时的电动力导体短路时的电动力2.1 三相短路的电动力三相短路的电动力 在假定在假定电流正方向下，由两平行流正方向下，由两平行导体

58、体间的的电动力力计算公式算公式可得作用在中可得作用在中间相（相（B相）的相）的电动力力为 作用在外作用在外边相（相（A相）的相）的电动力力为 2021/9/1568第四节第四节 电流流过导体时的电动力电流流过导体时的电动力 2.导体短路时的电动力导体短路时的电动力2.1 三相短路的电动力三相短路的电动力图图 三相短路时三相短路时B B相电动力分解相电动力分解 d B d B相电动力的合力相电动力的合力 t/ms t/ms c c 不衰减的两倍工频分量不衰减的两倍工频分量 t/mst/ms b b 衰减的工频分量衰减的工频分量 t/mst/ms a a 衰减的非周期分量衰减的非周期分量 t/ms

59、 t/ms 将三相短路电流代入上式，经三角公式进行变换，得将三相短路电流代入上式，经三角公式进行变换，得 FB由三个分量组成由三个分量组成1)按按Ta/2衰减的非周期分量；衰减的非周期分量；2)按按Ta衰减的工衰减的工频分量；分量；3)不衰减的两倍工不衰减的两倍工频分量。分量。2021/9/1569第四节第四节 电流流过导体时的电动力电流流过导体时的电动力 2.导体短路时的电动力导体短路时的电动力2.1 三相短路的电动力三相短路的电动力FA有四个分量有四个分量组成。成。电动力大小与短路发生瞬间的短路电流初相角有关，下电动力大小与短路发生瞬间的短路电流初相角有关，下一步，就是要确定一步，就是要确

60、定电动力的最大值电动力的最大值。2021/9/1570第四节第四节 电流流过导体时的电动力电流流过导体时的电动力 2.导体短路时的电动力导体短路时的电动力2.2 三相短路的电动力最大值三相短路的电动力最大值2.2.1 临界初相角临界初相角 三相短路的电动力能否达到最大值，与短路发生瞬间的三相短路的电动力能否达到最大值，与短路发生瞬间的短路电流初相角有关，使电动力为最大的短路电流初相角称短路电流初相角有关，使电动力为最大的短路电流初相角称为为临界初相角。临界初相角。1)在短路发生瞬间，在短路发生瞬间，FB中的非周期分量为最大时，中的非周期分量为最大时，FB才会出现最大值才会出现最大值。此时。此时

61、即即 临界初相角临界初相角 =75，165，255和和345等等2021/9/1571令令 =75，得得 第四节第四节 电流流过导体时的电动力电流流过导体时的电动力 2.导体短路时的电动力导体短路时的电动力2.3 三相短路的电动力三相短路的电动力2.2.1 临界初相角临界初相角 2)在短路发生瞬间，在短路发生瞬间，FA中的固定分量与非周期分量之和中的固定分量与非周期分量之和为最大时，为最大时，FA才会出现最大值才会出现最大值。此时。此时即即 临界初相角临界初相角 =75和和255等，可得等，可得 2021/9/15722.2 2.2 三相导体短路时的电动力三相导体短路时的电动力 在短路发生后最

62、初半个周期，短路电流的幅值最大，此在短路发生后最初半个周期，短路电流的幅值最大，此时时t t0.01s0.01s，冲击电流为，冲击电流为IshIsh1.82Im1.82Im。将。将t t0.010.01和和ImIm（ish/1.82ish/1.82）代入式）代入式(3(351)51)和式和式(3(352)52)，便可分，便可分别求得别求得:B B相的最大电动力相的最大电动力 比较此二式可知，比较此二式可知，F FBmaxBmax F FAmaxAmax。A A相的最大电动力相的最大电动力(N)(N)(N)(N)2021/9/1573第四节第四节 电流流过导体时的电动力电流流过导体时的电动力 2

63、.导体短路时的电动力导体短路时的电动力2.3 两相短路的电动力最大值两相短路的电动力最大值两相短路两相短路时的冲的冲击电流流为由两平行由两平行导体体电动力力计算公式可得算公式可得 两相短路两相短路时次次暂态电流流 结论：结论：最严重的电动力的时刻是发生三相短路后冲击电流最严重的电动力的时刻是发生三相短路后冲击电流出现的瞬间。出现的瞬间。2021/9/1574第四节第四节 电流流过导体时的电动力电流流过导体时的电动力 2.导体短路时的电动力导体短路时的电动力2.4 导体振动时的动态应力导体振动时的动态应力 （1）固有振动固有振动：硬导体、支持绝缘子及固定绝缘子的支：硬导体、支持绝缘子及固定绝缘子

64、的支架组成一个可以振动的弹性系统。当受到架组成一个可以振动的弹性系统。当受到一次外力一次外力时，就按时，就按一定的频率在平衡位置上下移动，形成一定的频率在平衡位置上下移动，形成自由振动或固有振动自由振动或固有振动。其频率称为自振频率或固有频率其频率称为自振频率或固有频率。该振动会由于摩擦和阻尼该振动会由于摩擦和阻尼作用，逐渐减弱。作用，逐渐减弱。（3）机械共振：强迫振动的频率接近或等于导体系统的）机械共振：强迫振动的频率接近或等于导体系统的自振频率频率时，将发生自振频率频率时，将发生机械共振机械共振，其振幅特别大，导致材，其振幅特别大，导致材料的应力增加，有可能使导体及支持绝缘子损坏。料的应力

65、增加，有可能使导体及支持绝缘子损坏。（2）强迫振动：导体在）强迫振动：导体在周期性短路电动力周期性短路电动力的持续作用下的持续作用下而发生的振动。而发生的振动。2021/9/1575第四节第四节 电流流过导体时的电动力电流流过导体时的电动力 2.导体短路时的电动力导体短路时的电动力2.4 导体振动时的动态应力导体振动时的动态应力 （5）对于重要回路，如）对于重要回路，如发电机、主变压器回路及配电装发电机、主变压器回路及配电装置置中的中的汇流母线汇流母线等，设计时需要考虑共振的影响。等，设计时需要考虑共振的影响。（4）三相短路电动力中含有）三相短路电动力中含有工频和二倍工频工频和二倍工频分量。如

66、果分量。如果导体的固有频率接近这两个频率之一时，就会出现导体的固有频率接近这两个频率之一时，就会出现共振现象共振现象，振幅会不断增加振幅会不断增加(由于摩擦和阻尼作用，不会无限增加由于摩擦和阻尼作用，不会无限增加)，导，导致材料的应力增加，当应力超过材料的允许范围时，会使导致材料的应力增加，当应力超过材料的允许范围时，会使导体及支柱绝缘子损坏。体及支柱绝缘子损坏。2021/9/1576 导体和绝缘子均参加的振动称为导体和绝缘子均参加的振动称为双频振动系统双频振动系统，当绝缘子，当绝缘子的固有频率远大于导体的固有频率时，共振可按只有导体参加的固有频率远大于导体的固有频率时，共振可按只有导体参加振动的振动的单频振动系统单频振动系统计算。计算。导体的一阶固有频率为（其固有频率是根据导线的结构和导体的一阶固有频率为（其固有频率是根据导线的结构和材料决定的）材料决定的）计算硬导体系统的一阶固有频率计算硬导体系统的一阶固有频率其中其中L L为绝缘子跨距为绝缘子跨距(m)(m)；J J为截面惯性矩；为截面惯性矩；m m为导体单位质量（为导体单位质量（kg/mkg/m），），材料的弹性模量（材料的弹性