- •1.1. Потребление электрической энергии. Требования к качеству энергии и надежности электроснабжения*
- •1.2. Типы электростанций и их характеристики
- •1.3. Режимы энергосистемы и участие электростанций в выработке электрической энергии
- •2.2. Назначение электрического оборудования первичных цепей
- •2.3. Требования, предъявляемые к электрическому оборудованию и токопроводам
- •2.4. Аппараты вторичных цепей. Релейная зашита и элементы системной автоматики
- •3.1. Неизолированные жесткие проводники
- •3.2. Неизолированные гибкие проводники
- •3.3. Изоляторы
- •3.4. Кабели
- •4.1. Общие вопросы теории нагревания
- •4.2. Тепловой расчет неизолированных проводников в продолжительном режиме
- •4.3. Нагревание аппаратов в продолжительном режиме
- •4.4. Нагревание кабелей в продолжительном режиме
- •4.5. Превышение температуры
- •4.6. Нагревание стальных конструкций, расположенных в сильных магнитных полях
- •5.1. Особенности процесса нагревания проводников при коротком замыкании
- •5.2. Термическая стойкость неизолированных проводников
- •5,3. Термическая стойкость кабелей
- •5.4. Термическая стойкость электрических аппаратов
- •5.5. Определение интеграла Джоуля
- •6.2. Простейшие случаи взаимодействия проводников
- •6.3. Электродинамические силы в трехфазном токопроводе при коротком' замыкании
- •7.1. Токопроводы с жесткими проводниками
- •7.2. Токопроводы с гибкими проводниками
- •7.3. Электродинамическая стойкость электрического оборудования
- •8.1. Пофазно-экранированные токопроводы
- •8.2. Токопроводы для напряжений 6—10 кВ и рабочего тока до 3200 а
- •8.3. Токопроводы для напряжений до 1 кВ
- •8.4. Токопроводы с элегазовой изоляцией
- •9.1. Основные понятия
- •9.2. Сопротивление контакта
- •9.3. Нагревание контактов
- •9.4. Конструкции контактов
4.2. Тепловой расчет неизолированных проводников в продолжительном режиме
Тепловой расчет имеет целью определить допустимый ток для проводника заданного сечения. Под допустимым током понимают наибольший ток (действующее значение), который проводник может проводить в течение неограниченного времени при нормированной (номинальной расчетной) температуре воздуха и при условии, что температура проводника не превысит соответствующее допустимое значение.
Шины и многопроволочные проводники относятся к однородным проводникам. Тепловыделение и теплоотдача, отнесенные к единице длины, одинаковы по всей длине. Следовательно, температура проводника также постоянна по .длине и передача тепла вдоль проводника отсутствует. Теплообмен происходит только с поверхности проводника через конвекцию и излучение.
В установившемся тепловом состоянии все тепло, выделяющееся в проводнике в единицу времени, отдается в окружающую среду:
(4.5)
где Ф — тепловой поток, Вт; К„ — активное сопротивление проводника.
Как Ra так и Ф являются функциями температуры проводника. Задавшись номинальной (допустимой) температурой для проводника и нормированной температурой воздуха, можно определить активное сопротивление проводника и тепловой поток с его поверхности, а также из выражения (4.5) допустимый ток
где— коэффициент лучеиспускания или постоянная Стефана — Больцмана, равная;— степень
черноты излучающей поверхности;и — температуры излучающей поверхностии воздуха в Кельвинах
Таким образом, тепловой расчет сводится к определению активного сопротивления проводника при допустимой температуре и теплового потока с его поверхности при нормированном перепаде температур между шиной и воздухом.
где и — удельные сопротивления при температуре, равной соответственно
и;— некоторая условная температура, зависящая от свойств материала проводника. Для твердотянутой меди для отожженной меди 234 °С, для алюминия 236 °С.
Выражение (4.6) удобно в том отношении, чтоне зависит от температуры в отличие от известного выражения
в котором коэффициент является функцией температуры. Использование последнего выражения допустимо при изменении температуры в небольших пределах. При этом принимают некоторое среднее значение коэффициента Зависимость получа-
ется не строго линейной.
Значение коэффициента соответствующее температуре может быть определено из выражения
Допустимые токи неизолированных проводников. Аналитическое определение допустимых токов связано с определением теплового потока с поверхности проводника [см. (4.5а)]. Эта задача чрезвычайно сложна в особенности при наружной установке с учетом солнечной радиации и ветра. Поэтому допустимые токи определяют экспериментально с большей точностью. Допустимые токи для стандартных сечений проводников, медных и алюминиевых, сведены в таблицы и графики (приложение 1 и рис. 4.2).
При выборе сечений проводников по допустимой температуре анализируют суточные графики нагрузки установки и определяют наибольший рабочий ток соответствующего присоединения. Чтобы температура проводника не превышала допустимого значения, наибольший рабочий ток присоединения не должен превышать допустимого значения
где— наибольший рабочий ток
присоединения (подробнее — см. § 19.5). В тех случаях, когда температура воздухаотличается от номинальной расчетной или температуру и
гдеи— допустимые токи при
температурах воздухаиоткуда
и