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1、第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 為了保證供配電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，選擇導(dǎo)線和電纜 截面時(shí)必須滿足下列條件： 1發(fā)熱條件。導(dǎo)線和電纜（包括母線）在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流即線路 計(jì)算電流（ I30）時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過(guò)其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。 2電壓損耗條件。導(dǎo)線和電纜在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流 （ I30 ）時(shí)產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過(guò)正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗。（對(duì)于工 廠內(nèi)較短的高壓線路，可不進(jìn)行電壓損耗校驗(yàn)。） 3經(jīng)濟(jì)電流密度。 35KV及以上的高壓線路及電壓在 35KV以下但長(zhǎng)距離、 大電流的線路，其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，以使線路的年費(fèi)用 支出最小

2、。所選截面，稱為“經(jīng)濟(jì)截面”。此種選擇原則，稱為“年費(fèi)用支出 最小”原則。一般工廠和高層建筑內(nèi)的 10KV及以下線路，選擇“經(jīng)濟(jì)截面” 的意義并不大，因此通常不考慮此項(xiàng)條件。 為了保證供配電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，選擇導(dǎo)線和電纜 截面時(shí)必須滿足下列條件： 4機(jī)械強(qiáng)度。導(dǎo)線（包括裸線和絕緣導(dǎo)線）截面不應(yīng)小于其最小允許 截面。 5短路時(shí)的動(dòng)、熱穩(wěn)定度校驗(yàn) 。和一般電氣設(shè)備一樣，導(dǎo)線也必須具 有足夠的動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度，以保證在短路故障時(shí)不會(huì)損壞。 6與保護(hù)裝置的配合。導(dǎo)線和安裝在其線路上的保護(hù)裝置（如熔斷器、 低壓斷路器等）必須互相配合，才能有效地避免短路電流對(duì)線路造成的危害。 第五章

3、導(dǎo)線和電纜截面的選擇 為了保證供配電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，選擇導(dǎo)線和電纜 截面時(shí)必須滿足下列條件： 對(duì)于電纜，不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度和短路動(dòng)穩(wěn)定度，但需校驗(yàn)短路熱穩(wěn) 定度。 在工程設(shè)計(jì)中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般對(duì) 6 10KV及以下的高壓配電線路 和低壓動(dòng)力線路，先按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面，再校驗(yàn)其電壓損耗和機(jī)械強(qiáng) 度；對(duì) 35KV及以上的高壓輸電線路和 6 10KV長(zhǎng)距離、大電流線路，則先 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面，再校驗(yàn)其發(fā)熱條件、電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度； 對(duì)低壓照明線路，先按電壓損耗選擇導(dǎo)線截面，再校驗(yàn)發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。 通常按以上順序進(jìn)行截面的選擇，比較容易滿足要求，較少返工，從而減少

4、計(jì)算的工作量。 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 一、按允許載流量選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 1三相系統(tǒng)相線截面的選擇 電流通過(guò)導(dǎo)線（包括電纜、母線等）時(shí)，由于線路的電阻而會(huì)使其發(fā)熱。當(dāng)發(fā) 熱超過(guò)其允許溫度時(shí)會(huì)使導(dǎo)線接頭 處的氧化加劇，增大接觸電阻而導(dǎo)致進(jìn) 一步的氧化，如此惡性循環(huán)會(huì)發(fā)展到觸頭燒壞而引起斷線。而且絕緣導(dǎo)線和電 纜的溫度過(guò)高時(shí)，可使絕緣加速老化甚至損壞，或引起火災(zāi)。因此，導(dǎo)線的正 常發(fā)熱溫度不得超過(guò)規(guī)程規(guī)定的各類線路在額定負(fù)荷時(shí)的最高允許溫度。 F 當(dāng)在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，通常用導(dǎo)線和電纜的允許載流量 不小于通過(guò)相線的計(jì) 算電流 來(lái)校驗(yàn)其發(fā)熱條件，即 30II a

5、l K 一、按允許載流量選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 導(dǎo)線的允許載流量 ：是指在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，導(dǎo)線或電纜能夠連續(xù)承 受而不致使其穩(wěn)定溫度超過(guò)允許值的最大電流。如果導(dǎo)線敷設(shè)地點(diǎn)的實(shí)際環(huán) 境溫度與導(dǎo)線允許載流量所規(guī)定的環(huán)境溫度不同時(shí)，則導(dǎo)線的允許載流量須 乘以溫度校正系數(shù) K,其計(jì)算公式為： 式中， 為導(dǎo)線額定負(fù)荷時(shí)的最高允許溫度；為導(dǎo)線允許載流量所規(guī)定的環(huán)境 溫度；為導(dǎo)線敷設(shè)地點(diǎn)的實(shí)際環(huán)境溫度。 這里所說(shuō)的“環(huán)境溫度”，是按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜所采用的特定溫度。 在室外，環(huán)境溫度一般取當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁?。在室?nèi)，則取當(dāng)?shù)刈顭?月平均最高氣溫加 5 。對(duì)土中直埋

6、的電纜，取當(dāng)?shù)刈顭嵩碌叵?0.8 1m的土 壤平均溫度，亦可近似地采用當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄鶜鉁亍?按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線所用的計(jì)算電流 I30時(shí)，對(duì)降壓變壓器高壓側(cè)的導(dǎo)線，應(yīng) 取為變壓器額定一次電流 I1NT。對(duì)電容器的引入線，由于電容器放電時(shí)有較 大的涌流，因此 I30應(yīng)取為電容器額定電流 I . 的 1.35倍。 一、按允許載流量選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 2. 中性線和保護(hù)線截面的選擇 （ 1）中性線（ N線）截面的選擇 三相四線制系統(tǒng)中的中性線，要通過(guò)系統(tǒng)的三相不平衡電流和零序電流， 因此中性線的允許載流量應(yīng)不小于三相系統(tǒng)的最大不平衡電流，同時(shí)應(yīng)考 慮諧波電流的影響。 一

7、般三相線路的中性線截面 A ，應(yīng)不小于相線截面 A的 50%，即 AA 500 . 由三相線路引出的兩相三線線路和單相線路，由于其中性線電流與 相線電流相等，因?yàn)樗鼈兊闹行跃€截面 A 應(yīng)與相線截面 A相同，即 AA 0 對(duì)于三次諧波電流較大的三相四線制線路及三相負(fù)荷很不平衡的線路， 使得中性線上通過(guò)的電流可能接近甚至超過(guò)相電流。因此在這種情況下，中 性線截面 A 宜等于或大于相線截面 A ，即： AA 0 一、按允許載流量選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 （ 2）保護(hù)線（ PE線）截面的選擇 PE線要考慮三相系統(tǒng)發(fā)生單相短路故障時(shí)單相短路電流通過(guò)時(shí)的短路熱穩(wěn)定度。 根據(jù)短路熱

8、穩(wěn)定度的要求，保護(hù)線（ PE線）的截面 A ，按 GB50054 1995 低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范 規(guī)定： 1）當(dāng) A16mm2時(shí) A A 2）當(dāng) 16mm2 A 35 mm2 時(shí) A 16mm2 3）當(dāng) A 35mm2時(shí) A 0.5 A （ 3）保護(hù)中性線（ PEN線）截面的選擇 保護(hù)中性線兼有保護(hù)線和中性線的雙重功能，因此其截面選擇應(yīng)同時(shí)滿足上 述保護(hù)線和中性線的要求，并取其中的最大值。 一、按允許載流量選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 例 5-1 有一條采用 BLX-500型鋁芯橡皮線明敷的 220/380V的 TN-S線路，計(jì) 算電流為 50A，當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁貫?3

9、0 。試按發(fā)熱條件選擇此 線路的導(dǎo)線截面。 解：此 TN S線路為含有 N線和 PE線的三相四線制線路，因此不僅要選擇 相線，還要選擇中心線和保護(hù)線。 （ 1） 相線截面的選擇 查附錄表 16得環(huán)境溫度為 30 時(shí)明敷的 BLX-500型截面為 10 mm2的鋁芯橡皮 絕緣導(dǎo)線的 Ial 60A I30 50A，滿足發(fā)熱條件。因此相線截面選 A 10mm2。 （ 2） N線的選擇 按 A00.5A，選擇 A0 6mm2。 (3) PE線的選擇 由于 A 16 mm2，故選 APE A 10 mm2 。 所選導(dǎo)線的型號(hào)規(guī)格表示為： BLX-500-(3 10 1 6 PE10)。 一、按允許載流

10、量選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 例 5-2 上例所示 TN-S線路，如采用 BLV-500型鋁芯絕緣線穿硬塑料管埋地敷 設(shè)，當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁貫?25 。試按發(fā)熱條件選擇此線路的導(dǎo)線截 面及穿線管內(nèi)徑。 解：查附錄表 16得 25 時(shí) 5根單芯線穿硬塑料管的 BLV-500型截面為 25mm2的 導(dǎo)線的允許載流量 57A 50A。 因此按發(fā)熱條件，相線截面可選為 25mm2。 N線截面按 A 00.5A 選擇，選為 16mm2。 PE線截面按規(guī)定，選為 16mm2。 穿線的硬塑管內(nèi)徑查表 10，選為 40 mm2。 選擇結(jié)果表示為： BLV-500-（ 3 25 1

11、16 PE16） -PC50，其中 PC為硬塑 管代號(hào)。 二、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 導(dǎo)線（包括電纜）的截面越大，電能損耗就越小，但是線路 投資，維修管理費(fèi)用和有色金屬消耗量卻要增加。因此從經(jīng)濟(jì)方 面考慮，導(dǎo)線應(yīng)選擇一個(gè)比較合理的截面，既使電能損耗小，又 不致過(guò)分增加線路投資、維修管理費(fèi)和和有色金屬消耗量。 年運(yùn)行費(fèi)用： 包括線路年電能損耗費(fèi)用、年折舊維護(hù)費(fèi)和年管理費(fèi)用（可忽略）。 線路的年費(fèi)用 C和導(dǎo)線截面 A的關(guān)系曲線 二、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 曲線 1表示線路的年折舊費(fèi)（線路投資除以折舊年限之值）和線路

12、的年維修管 理費(fèi)之和與導(dǎo)線截面的關(guān)系曲線； 曲線 2表示線路的年電能損耗費(fèi)與導(dǎo)線截面的關(guān)系曲線； 曲線 3為曲線 1與曲線 2的疊加，表示線路的年運(yùn)行費(fèi)用（包括線路的年折舊費(fèi)、 維修費(fèi)、管理費(fèi)和電能損耗費(fèi)）與導(dǎo)線截面的關(guān)系曲線。 線路的年費(fèi)用 C和導(dǎo)線截面 A的關(guān)系曲線 二、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 由曲線 3可知，與年運(yùn)行費(fèi)最小值 Ca（ a點(diǎn)）相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線截面 A不一定是最經(jīng)濟(jì)合理 的導(dǎo)經(jīng)截面，因?yàn)?a點(diǎn)附近，曲線 3比較平坦，如果將導(dǎo)線截面再選小一些，例如選為 A（ b點(diǎn)），年運(yùn)行費(fèi)用 Cb增加不多，但導(dǎo)線截面即有色金屬消耗量卻顯著地減少。因 此從

13、全面的經(jīng)濟(jì)效益來(lái)考慮，導(dǎo)線截面選為 A b比選 A a更為經(jīng)濟(jì)合理。這種從全面的經(jīng) 濟(jì)效益考慮，使線路的年運(yùn)行費(fèi)用接近最小同時(shí)又適當(dāng)考慮有色金屬節(jié)約的導(dǎo)線截面， 稱為經(jīng)濟(jì)截面，用符號(hào) A e c表示。 線路的年費(fèi)用 C和導(dǎo)線截面 A的關(guān)系曲線 二、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 各國(guó)根據(jù)其具體國(guó)情特別是有色金屬資源的情況規(guī)定了各自的導(dǎo)線和電 纜的經(jīng)濟(jì)電流密度。所謂經(jīng)濟(jì)電流密度是指與經(jīng)濟(jì)截面對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線電流 密度。我國(guó)現(xiàn)行的經(jīng)濟(jì)電流密度規(guī)定如下表所示。 二、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 按經(jīng)濟(jì)電流密度 j e c計(jì)算經(jīng)濟(jì)截面 A

14、 e c的公式為： A e c= I30 / j e c 式中， I30為線路的計(jì)算電流。 按上式計(jì)算出 A e c后，應(yīng)選最接近的標(biāo)準(zhǔn)截面（可取較小的標(biāo)準(zhǔn)截面），然后 檢驗(yàn)其它條件。 例 5-3 有一條用 LJ型鋁絞線架設(shè)的 5km長(zhǎng)的 10KV架空線路，計(jì)算負(fù)荷為 1380kW， cos =0.7,T 4800h，試選擇其經(jīng)濟(jì)截面，并校驗(yàn)其發(fā)熱條件和機(jī) 械強(qiáng)度。 二、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 例 5-3 有一條用 LJ型鋁絞線架設(shè)的 5km長(zhǎng)的 10KV架空線路，計(jì)算負(fù)荷為 1380kW， cos =0.7,T 4800h，試選擇其經(jīng)濟(jì)截面，并校驗(yàn)其

15、發(fā)熱條件和機(jī) 械強(qiáng)度。 解： (1) 選擇經(jīng)濟(jì)截面 P30/（ UN cos ） 1380kW/( 10kV 0.7) 114A 查表得 j e c 1.15A/mm2，因此 A e c 114A/（ 1.15A/ mm2） 99 mm2 因此初選的標(biāo)準(zhǔn)截面為 95 mm2，即 LJ-95型鋁絞線。 二、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 (2) 校驗(yàn)發(fā)熱條件 查附錄得 LJ-95的允許載流量（室外 25 時(shí)） 325A 114A， 因此滿足發(fā)熱條件。 (3) 校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 查表得 10KV架空鋁絞線的最小截面 A min 35mm2 A 95mm2，因此所選 L

16、J-95型鋁絞線也滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。 三、按電壓損耗選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 電壓損耗，是指線路首端線電壓和末端線電壓的代數(shù)差。為保證供電質(zhì) 量，按規(guī)定，高壓配電線路（ 6 10kV）的允許電壓損耗不得超過(guò)線路額定 電壓的 5；從配電變壓器一次側(cè)出口到用電設(shè)備受電端的低壓輸配電線路 的電壓損耗，一般不超過(guò)設(shè)備額定電壓（ 220V、 380V）的 5%；對(duì)視覺(jué)要求 較高的照明線路，則不得超過(guò)其額定電壓的 2% 3%。如果線路的電壓損耗 超過(guò)了允許值，則應(yīng)適當(dāng)加大導(dǎo)線或電纜的截面，使之滿足允許電壓損耗的 要求。 三、按電壓損耗選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的

17、選擇 1電壓損耗的計(jì)算公式介紹 （ 1） 集中負(fù)荷的三相線路電壓損耗的計(jì)算公式 下面以帶兩個(gè)集中負(fù)荷的三相線路 (下圖 )為例，說(shuō)明集中負(fù)荷的三相線 路電壓損耗的計(jì)算方法。 圖中，以 P1、 Q1、 P2、 Q2表示各段線路的有功功率和無(wú)功功率， p1、 q1、 p2、 q2表示各個(gè)負(fù)荷的有功功率和無(wú)功功率， l1、 r1、 x1、 l2、 r2、 x2表示各 段線路的長(zhǎng)度、電阻和電抗； L1、 R1、 X1、 L2、 R2、 X2 為 線路首端至各負(fù) 荷點(diǎn)的長(zhǎng)度、電阻和電抗。 三、按電壓損耗選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 線路總的電壓損耗為： U 對(duì)于“無(wú)感”線路，即線路

18、的感抗可省略不計(jì)或線路負(fù)荷的 cos 1，則線路 的電壓損耗為 三、按電壓損耗選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 如果是“均一無(wú)感”的線路，即不僅線路的感抗可省略不計(jì)或線路負(fù)荷的 cos 1，而且全線采用同一型號(hào)規(guī)格的導(dǎo)線，則其電壓損耗為： = = 線路電壓損耗的百分值為： %= 式中 ， 為導(dǎo)線的電導(dǎo)率； A為導(dǎo)線的截面； L為線路首端至負(fù)荷 p的長(zhǎng)度； 為線路的所有有功功率矩之和 。 對(duì)于“均一無(wú)感”的線路，其電壓損耗的百分值為： = = 式中， C是計(jì)算系數(shù)，見(jiàn)下表。 三、按電壓損耗選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 三、按電壓損耗選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第

19、五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 （ 2）均勻分布負(fù)荷的三相線路電壓損耗的計(jì)算 如下圖所示，對(duì)于均勻分布負(fù)荷的線路，單位長(zhǎng)度線路上的負(fù) 荷電流為 i0，均勻分布負(fù)荷產(chǎn)生的電壓損耗，相當(dāng)于全部負(fù)荷集中在 線路的中點(diǎn)時(shí)的電壓損耗，因此可用下式計(jì)算其電壓損耗 = i0L2R0(L1+L2/2) = I R0(L1+L2/2) 式中， I= i0L2，為與均勻分布負(fù)荷等效的集中負(fù)荷； R0為導(dǎo)線單位長(zhǎng)度 的電阻值， /km； L2為均勻分布負(fù)荷線路的長(zhǎng)度， km。 三、按電壓損耗選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 2按允許電壓損耗選擇、校驗(yàn)導(dǎo)線截面 按允許電壓損耗選擇導(dǎo)線截面分兩種情況：一是

20、各段線路截面相同，二 是各段線路截面不同。 （ 1）各段線路截面相同時(shí)按允許電壓損耗選擇、校驗(yàn)導(dǎo)線截面 一般情況下，當(dāng)供電線路較短時(shí)常采用統(tǒng)一截面的導(dǎo)線。 可直接用公式來(lái)計(jì)算線路實(shí)際電壓損耗百分值 ，然后根據(jù)允許電 壓損耗 來(lái)校驗(yàn)其導(dǎo)線截面是否滿足電壓損耗的條件： 如果是“均一無(wú)感”線路，還可以根據(jù)公式，在已知線路的允許電壓損 耗 U a l條件下，計(jì)算該導(dǎo)線的截面，即： A = 三、按電壓損耗選擇導(dǎo)線和電纜的截面 第五章 導(dǎo)線和電纜截面的選擇 （ 2）各段線路截面不同時(shí)按允許電壓損耗選擇、校驗(yàn)導(dǎo)線截面 當(dāng)供電線路較長(zhǎng)，為盡可能節(jié)約有色金屬，常將線路依據(jù)負(fù)荷大小的不同采 用截面不同的幾段。在確

21、定各段導(dǎo)線截面時(shí)，首先用線路的平均電抗 X0（根 據(jù)導(dǎo)線類型）計(jì)算各段線路由無(wú)功負(fù)荷引起的電壓損耗，其次依據(jù)全線允許 電壓損耗確定有功負(fù)荷及電阻引起的電壓損耗（ % ） 最后根據(jù)有色金屬消耗最少的原則，逐級(jí)確定每段線路的截面。這種方法比 較繁瑣，故這里只給出各段線路截面的計(jì)算公式，有興趣的同學(xué)可自己查閱 相關(guān)手冊(cè)。 設(shè)全線由 n段線路組成，則第 j（ j為整數(shù) 1jn）段線路的截面由下式確定： A = 如果各段線路的導(dǎo)線類型與材質(zhì)相同，只是截面不同，則可按下式計(jì)算： A = 小結(jié) 導(dǎo)線截面的選擇與檢驗(yàn) 選擇導(dǎo)線截面必須滿足：發(fā)熱條件、電 壓損失條件、經(jīng)濟(jì)電流密度條件、機(jī)械強(qiáng)度和短路時(shí)的動(dòng)、熱穩(wěn) 定度；同時(shí)，還須考慮與保護(hù)裝置的配合問(wèn)題；對(duì)于絕緣導(dǎo)線和 電纜，還應(yīng)滿足工作電壓的要求。對(duì)于電纜，不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng) 度和短路動(dòng)穩(wěn)定度，但需校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定度。對(duì)于母線，短路動(dòng)、 熱穩(wěn)定度都需考慮；對(duì) 6 10KV及以下的高壓配電線路和低壓動(dòng) 力線路，先按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面，再校驗(yàn)電壓損失和機(jī)械強(qiáng) 度；對(duì) 35KV及以上的高壓輸電線路和 6 10KV長(zhǎng)距離、大電流 線路，則先按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面，再校驗(yàn)發(fā)熱條件、電 壓損失和機(jī)械強(qiáng)度；對(duì)低壓照明線路，先按電壓損失選擇導(dǎo)線截 面，再校驗(yàn)發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。