關于中壓柜的電流,電力說白了,和自來水一樣,需要通過一定的管道傳輸,電力需要通過導電介質(zhì)傳輸,開關柜內(nèi)部的母線就是這樣的傳輸部件,按照標準定義,母線是低電阻的導體,起到傳輸電流的作用。導體有電阻,這是大家都知道的,即使是高溫超導,也并不是一點電阻都沒有,電流可以一瀉千里,為克服阻力,電就要加大功率,如同人們騎車跑步都需要消耗體力,以克服前行的阻力,因此有著名的歐姆定律,即電壓等于電流和電阻的乘積,還有焦耳定律,克服電阻的功率等于電流的平方和電阻的乘積,這個功率就轉(zhuǎn)換為熱量,開關柜內(nèi)部的導體、開關都會發(fā)熱,電流越大發(fā)熱越大。
開關柜的電流傳輸能力以前標準叫做開關柜的額定電流,現(xiàn)在叫做開關柜的連續(xù)工作電流和IEEE開關柜的標準交付一致,這個叫法更加科學、準確,即開關柜母線連續(xù)工作電流,在這個電流下一直持續(xù)工作,導體的發(fā)熱是開關柜可以承受的電流。
這包括很多因素,首當其沖的是絕緣件的可以承受的溫度,絕緣材料都有一定的耐熱溫度,超過這個溫度,就會變軟,無法承受短路電流的應力,甚至無法承受導體重量等功能要求,因此絕緣材料的耐熱等級是衡量連續(xù)工作電流的重要指標,絕緣材料耐熱每升高一度,電流可以提高5%,也就是說,原來絕緣材料耐受105度時,40度環(huán)境溫度下連續(xù)運行電流是1250A,而如果材料耐熱是150度,則電流可以達到1650A,傳導容量大量提高。
其次,決定連續(xù)工作電流的還有使用環(huán)境溫度,如果環(huán)境溫度很低,則按照上面的計算,即環(huán)境溫度是-5度,那同樣可以在絕緣材料耐熱等級105度不變的情況下,電流從1250A提升到1650A。
再次,即使絕緣材料耐熱等級可以達到150度,電流2000A發(fā)熱功率達2000W,開關柜的金屬殼體熱交換能力有限,當內(nèi)部溫度過高時必然通過輻射、對流等形式傳遞到柜體外表面,如蓋板、門板等人員可能觸及的表面溫度超過45℃時,皮膚會產(chǎn)生熱甚至燙的感覺;溫度達到47℃時,有燙傷痛感;溫度大于50℃時就會燙傷形成水皰;如果60℃接觸人體皮膚一分鐘,就會造成Ⅲ度燙傷。因此過高溫度人員無法操作開關設備,造成人身傷害,甚至無法接近開關設備。
溫度過高對于開關柜內(nèi)部的元器件都會有影響,對于二次設備等影響大,加速老化,減少開關柜使用壽命。因此連續(xù)運行電流必須在合理的范圍,過低造成資源浪費,過高影響使用壽命。需要平衡點,因此連續(xù)運行電流造成的發(fā)熱接近現(xiàn)行標準溫升的上限是理想的電流值。當然這需要實事求是,實打?qū)嵉耐ㄟ^長期溫升試驗驗證。電阻有導體自身的電阻、固定連接產(chǎn)生的電阻、動連接產(chǎn)生的電阻等,長期運行后搭接面、動連接造成的氧化、污穢都會造成電阻增加。
長期運行電流引起的溫度升高還不止電阻,還有交流電引起的導體間的電磁影響,即鄰近效應、集膚效應,造成的交流電阻遠高于直流電阻,這與導體的形狀、導體的布置息息相關。還有導體流過電流產(chǎn)生的電磁影響對導磁材料的渦流效應,接近于導體的鋼板會發(fā)熱,三相導體穿過導磁材料引起的發(fā)熱,連接螺栓的發(fā)熱等等都是電磁場引起導磁材料內(nèi)部電子高速運動即渦流產(chǎn)生的,對于大電流母線來說,引起的發(fā)熱是巨大的,必須采用非導磁材料、切斷磁力線等措施解決,渦流還會造成振動、噪聲等等影響,長期運行會造成連接松動等危害。
來源:會說電氣
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