开关柜的温升控制,为什么控制温升,首先是绝缘件的可以承受的温度,绝缘材料都有一定的耐热温度,超过这个温度,就会变软,无法承受短路电流的应力,甚至无法承受导体重量等功能要求,因此绝缘材料的耐热等级是衡量连续工作电流的重要指标,绝缘材料耐热每升高一度,电流可以提高5%,也就是说,原来绝缘材料耐受105度时,40度环境温度下连续运行电流是1250A,而如果材料耐热是150度,则电流可以达到1650A,传导容量大量提高。
其次,决定连续工作电流的还有使用环境温度,如果环境温度很低,则按照上面的计算,即环境温度是-5度,那同样可以在绝缘材料耐热等级105度不变的情况下,电流从1250A提升到1650A。
再次,即使绝缘材料耐热等级可以达到150度,电流2000A发热功率达2000W,开关柜的金属壳体热交换能力有限,当内部温度过高时必然通过辐射、对流等形式传递到柜体外表面,如盖板、门板等人员可能触及的表面温度超过45℃时,皮肤会产生热甚至烫的感觉;温度达到47℃时,有烫伤痛感;温度大于50℃时就会烫伤形成水疱;如果60℃接触人体皮肤一分钟,就会造成Ⅲ度烫伤。因此过高温度人员无法操作开关设备,造成人身伤害,甚至无法接近开关设备。
开关柜的温升控制,首先是控制发热,发热功率小了,自然发热就少,温升就低,发热功率=电流的平方x电阻,这里说的电阻是工作电流流经时的电阻,如温度达到70度,交流电阻,那么就要将电阻由标准20度修正到70度电阻,而交流电阻与导体形状息息相关,不同形状,不同布置,交流电阻不同,因此采用合适的形状使交流电阻降低则可以减少热量产生。
其次就是散热,如果发热已经控制到最好,温升还是超标,就需要在散热上想办法,传导、对流、辐射,传导热量由温度高的点流向温度低的点,而导体无法之间与柜体等外部温度低的地方连接,通过空气传导效率低,通过增加绝缘传导气体可以有效降低温升。如高压油浸变压器,通过油将变压器铁芯中巨大的发热传导到散热器,有效的散热。
散热片结构不同,散热效率也不同,通过先进吹压一次成型工艺,散热器散热面积大幅增加,通过毛细设计,内部回路回路效率增加,冷却效果更加明显。
我们大电流气体绝缘开关柜使用大量散热器,散热器仅是将柜体气箱表面的热量通过更多的与冷空气接触的伸出面散热,散热效率有限,散热效率和温度差相关,气箱表面的温度与气体周边的空气温度之间差值并不大,在20度左右,因此热效率很低。
通过采用液体自循环散热片散热效率高,热管原理通过气化液化循环,实现高效散热。液体散热器贴敷在气箱表面,由下到上布置,下部温度由于不受到气体高温影响,下部温度低,而直接贴于气箱表面的上部温度高,这样上下温差可达50度,因此热效率大为提高,降温效果明显,从而将内部热量带出,从而导体表面温度降低,实现高电流高发热下的新的热平衡。
增加传导途径,如增加固体绝缘传导,或热管传导,有条件增加通风面积,增加对流能力; 黑色吸收热量辐射能力强,虽然效果不明显。
来源:会说电气