低壓成套開關(guān)設(shè)備母線載流量與截面選擇及試驗驗1

1、低壓成套開關(guān)設(shè)備母線載流量與截面選擇及試驗驗證近年來隨著我國農(nóng)村及城市建設(shè)的發(fā)展，越來越多地需要大量的低壓成套開關(guān)設(shè)備及其配套設(shè)施，由此出現(xiàn)了多種型號及規(guī)格的低壓成套開關(guān)設(shè)備，對于不同型號及規(guī)格的低壓開關(guān)設(shè)備由于其基本結(jié)構(gòu)、母線的排列方式、外形尺寸及其元器件選用的不同，其母線截面選擇亦有不同。下面對于工頻(50Hz)下的母線載流量與截面選擇進行一下分析。低壓成套開關(guān)設(shè)備產(chǎn)品國家強制性標(biāo)準(zhǔn)的要求1.1國家標(biāo)準(zhǔn)對開關(guān)設(shè)備母線系統(tǒng)的一般要求在低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的國家強制性標(biāo)準(zhǔn)(GB7251.1eqvIEC4391)中，對連接母排的設(shè)計、選型、安裝等都提出了許多具體要求，這些要求是：(1) 在

2、低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備中，母線是''種可與幾條電路分別連接的低阻抗導(dǎo)體；(2) 在成套設(shè)備進線部位，安裝的是主母線一連接一條或幾條配電母線和出線單元的母線：(3) 分母線：組成主母線的并聯(lián)導(dǎo)體;(4) 配電母線：框架單元內(nèi)的一條母線它連接在主母線上并由它向出線單元供電。母線通常在設(shè)備中起著電能傳輸作用，是完成電氣連接用的一種導(dǎo)體。它還要承載著故障狀態(tài)下、異常大的短路耐受電流和短路峰值電流的考核，連接導(dǎo)體可以根據(jù)相關(guān)短路保護電器負(fù)載側(cè)的衰減后的短路強度來設(shè)計。例如：一個回路預(yù)期的短路電流是100kA,采用的短路保護器件分?jǐn)嗄芰σ彩?00kA,而流過的峰值電流只有50kA的分支

3、母線僅需承受己衰減的電流。母線的工作環(huán)境條件是24h平均溫度為+35°C，它還要耐受工作中的溫升。要經(jīng)得起正常使用時，可能遇到的潮濕影響(GB7251.1的7.1.1條)。母線安裝時，如果是主電路，要有良好的絕緣支撐和保持一定的極與極之間、帶電部件與接地部件之間的電氣間隙，應(yīng)能承受額定沖擊耐受電流的沖擊(在一條長母線上，保持絕緣支撐件的一定數(shù)量與相應(yīng)距離一經(jīng)型式試驗驗證的)。1.2母線選擇的一個重要數(shù)據(jù)截面母線截面根據(jù)母線在成套設(shè)備內(nèi)部安裝位置及起的作用，在標(biāo)準(zhǔn)中，已有若干規(guī)定(GB7251.1的7.5.5.1條和7.8.1條、7.8.2條、表8、表9等)。相關(guān)的因素是：(1) 母線

4、材質(zhì)、截面形狀、電流密度：(2) 母線在設(shè)備內(nèi)的不同部位、布置、固定;(3) 母線的支撐件、固定件的選型：(4) 耐受電動力、熱應(yīng)力：(5) 母線系統(tǒng)設(shè)計結(jié)果要通過型式試驗驗證。2母線截面選擇母線截面選擇的指導(dǎo)文件有1EC4391低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第一部分型式試驗和部分型式試驗成套設(shè)備中對于外接試驗導(dǎo)體的截面積規(guī)定1,和IEC890用外推法檢查低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備通過部分型式試驗成套設(shè)備的溫升中對于用來作為電器和母線之間的連接的裸導(dǎo)體的規(guī)定2。2.1外接試驗導(dǎo)體截面積的規(guī)定IEC4391低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第一部分：型式試驗和部分型式試驗成套設(shè)備中對于外接試驗導(dǎo)體的截面積規(guī)

5、定見表1。釗外接烷豔導(dǎo)體娜迺炎一js屬皈切菱.諭麗唾S121.6154=3ao趴5a2a4-S1I22ac10ISAWi窯耳ltn?151】IS-35-i小Sfl11l訓(xùn)SO-iTOI緲站Igi!斷1爲(wèi)127510k300Ii?5LEHS1LUOi訕«L-5&MJ10x$牡（124C11adX1Y.ifi-0占血X呂31-1SOKjL*HJO買53oie5"訓(xùn)X$£90lfl»Jt3SJO&M10表1中給出的同等載流量的截面是考慮到所有開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的情況，無論大小柜體，產(chǎn)品類型等，并且是型式試驗時所用母排，因此要偏大些，以適應(yīng)所有情

6、況，以便通過型式試驗。結(jié)論是：表1給出的是同等載流量的所取最大截面。2.2裸導(dǎo)體的操作電流和功率IEC890用外推法檢查低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備，通過部分型式試驗，如成套設(shè)備的溫升試驗，可以對連接電器和母線之間的裸導(dǎo)體的操作電流和功率進行理論計算，并得出結(jié)果。見表22。2.3不同環(huán)境溫度、不同母線溫度時的載流量計算在上述表2中給出的是導(dǎo)體周圍空氣溫度分別為35°C及55°C,及導(dǎo)體允許工作溫度65°C時不同截面的載流量。若導(dǎo)體周圍空氣溫度為其它溫度或?qū)w允許工作溫度不是65C時，可利用下列的曲線圖（見圖1）求出修正系數(shù)進行修正。圖來源于德國國家標(biāo)準(zhǔn)DIN4367

7、1,在歐共體中已得到廣泛引用。這樣，則可以說：表2及圖1給出的是：母排截面的中間值（理論值）：圖中的基準(zhǔn)點是當(dāng)周圍環(huán)境溫度平均值35C，而母線工作溫度65°C時，修正系數(shù)定為I。例如求當(dāng)周圍環(huán)境溫度平均值35°C、而母線工作溫度70°C時的修正系數(shù)為1.09。也耕是說在周圍環(huán)境溫度平均值35°C、，而母線工作溫度65C時，所選截面35mm2。、可通過I00A電流，若允許母線工作溫度70°C時，該截面母排可通過109A電流。再如表2中,母排尺寸20mmx5mm截面99.1mm2,在周圍環(huán)境溫度平均值35C，而母線工作溫度65C時，允許通過電流21

8、8A。當(dāng)周圍環(huán)境溫度平均值25C、而母線工作溫度65C時，允許通過電流則為218x1.17=255（A）?？山o出公式：電流最終值=系數(shù)Wx電流基值/A;K為溫度修正系數(shù)，由圖查出。電器利母馥間逹接的棵尋體的操作電漩和單位膠度功率損耗3導(dǎo)體的丈尢哼曲K客f肖光內(nèi)仔俸珂EH桐型艇少r畀売再啓雀囲傅的年吒皚度閔Vi£ijnAC.肚50-50Ha城WA'工柞WifcflETflP遐冥離電曲電旌電瀬伽'FA"口/'fl*ff'J穴/IT1J23.5az血*口U；1694.21U3ISX229.岳96e.415D7.月885.4124413X3M-5-站

9、1,i泅9.5103iFe廨&,aJOM£3乩5115H.9與i.&1727.?20X3旳.5152e.q249IX1255.4】滋ti.fi594】21R934812.?174基a2H4&.420X101脳3493Z.K陰3Zi.32319.0SJ215,0汨xS哪器310,7狎2"22GiTM3384.520X5L屈zas1k6492333r.sdU211.3卸xig曲刃謝討2蹴32,74gLL57|*021.«IDX519934Su.aTLi28153235.-0IftxId19964B2.Z.71.14(.953Kis.a10昭髀占

10、=0m5412M.7曬即.9觀盤關(guān)5燦BSDX080551前。礙.519,Z1函3G,fl(Oxs192lt235.7觀U.57UDSLE60x19&$9幀佩t1砂礙2T旳益，51曲13.0豹乂為MB22.?細(xì)唸召5S2.1531倔西鳥朋X10T歸】45/fla432陽，ftjmaas1啣53.5池0*M倍2.21迦51fi-C6D-悄61姑0瞞倉109X10M9IS6G2&HQ1儷39.3£)005T.0X10；2嘰1S4B39|他般5uic57.t注:垂相個專體；"每栢兩滄導(dǎo)侔團1母線載詭豊與匯淀誹溫度的關(guān)系表2及圖1給出的是既考慮到導(dǎo)體周圍溫度及導(dǎo)體本

11、身溫升，不同柜型（含密封柜），不同母排數(shù)量（每相的導(dǎo)體數(shù)）后的同等截面的允許電流和功耗。這樣則可以說：表2及圖1給出的是：母排截面的中間值（理論值）。3通過型式試驗驗證的母線載流量與截面積3.1通過型式試驗驗證的母線載流量與截面積根據(jù)多年的實踐經(jīng)驗通過大量試驗驗證母線裁流量與截面積見表3。表3通過型式試驗驗證的母線載流量包尊輕艱定電流數(shù)矍1頗定電流戴廊寬x為(mJ(ma)F根JOOH10專G3G60X6了頤100X105：5&(J50X512如H>0KI(J440G40X&i3150100X10330X5J2頂100X10225030X312000SoX102泗朋x311

12、頒100Kso120X3i1馮。BOX1C112550顧SOX8i35JSOOa(sxb3.2母線載流量與截面選擇的試驗驗證3.2.1以某公司生產(chǎn)的系列低壓成套開關(guān)設(shè)備產(chǎn)品為例，其主母線規(guī)格和額定電流經(jīng)試驗驗證符合標(biāo)準(zhǔn)要求，測試其溫升數(shù)據(jù)見表4。表4不同額定電謐的母線規(guī)格和試驗驗證產(chǎn)皓嗆號主斷舟胳出醱皓遊卅朋L,L,LbLjLiML"51.3'to.'o5龍0XL-21輸THVt-6X50&O.72陽359.6瞌J碼一fiH-025.32.!淚口制電輸1QD3$BS阪4ee.s603(1T«Y6XfH)57.4固呂«G.354_呂m-zuo

13、xiw54.14.651.!5S-：j5.3&0.1GCBXlQfll鳳4詔.9H.y=昭3嗣幣餌寸他WY-a<EX3D)隔，駅.9&5.4&2,553-5闘.0備2丸。m-aaoxtoo)陌-1甜.0砧-7&o.gS2.0MuTH¥-3<IGX20)67.36F.46J.76b8両社5&.6CfKnm誡琦燦XIQQ)f)9.2施.T65.5陸電69.1斷訂.17D2300TMY-2O0XI囪59.2ft7,If/lI;6&.E軸5由表看全部溫升值均為合格。求取全部溫升值的算術(shù)平均值為61.3K，最大值為69.7K,相當(dāng)于平

14、均值的114%，最小值為32.1K相當(dāng)于平均值的52.4%，再求主斷路器中相算術(shù)平均值為62.9K,最大值為69.7K,相當(dāng)于平均值的111%，最小值為54K相當(dāng)于平均值的85.9%。結(jié)論是均在允許范圍內(nèi)。GCK柜的溫升斷路器中相溫升69.7K為統(tǒng)計最大值，說明柜內(nèi)安裝過于緊湊、通風(fēng)條件不好，但也是在允許范圍(70K)內(nèi)，所選各規(guī)格母排截面均是可行的。3.2.2以數(shù)十家低壓開關(guān)柜產(chǎn)品為例，驗證額定電流為2500A元器件選用相同的框架等級，相同截面的母線溫升試驗測試數(shù)據(jù)見表5。表5額定電流2500A.母線規(guī)格為TM¥-2(10X的試驗驗證主斷疇劈進線堀魁升/K芟新路器出皴瑞爲(wèi)廿川Lil

15、3LjS陰.762.56L4註8莎q畑i覘761.7甘宀甑7鷗5B-4.361.0&厲36L651-2輪24S.S43.7盅5i宀9施5甌2錢57.扁C4.r血T典鳶64.365+目5/863.Jfes/i迪362,I5b383.t朋一隨664.T隅倒64.J64.&64,9覘0柏-G憐I52,239.540/6帖駡54.365.857,S悶4陸掾50.-95L5鵲.55Z.!fil.368/&OQ2.H3.S63.!61質(zhì)62.761.1仏SB9.457,74653.IdO.464.*7.565.4跟666.e57.4由表5看全部溫升值均為合格。求取全部溫升值的算術(shù)平

16、均值為59.4K,最大值為68.8K,相當(dāng)于平均值的116%，最小值為39.5K相當(dāng)于平均值的66.5%，再求主斷路器中相算術(shù)平均值為61.7K,最大值為68.8K，相當(dāng)于平均值的112%,最小值為40K相當(dāng)于平均值的64.8%o結(jié)論是均在允許范圍（70K）內(nèi)，所選規(guī)格母排截面均是可行的。3.2.3相同的額定電流，相同截面的母線溫升測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖見圖2。圖2母統(tǒng)溫升測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖4結(jié)論根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，通過理論計算和試驗可得出基本結(jié)論：為了使型式試驗通過，同樣載流量時，應(yīng)給出所取截面的最大值，按表l選取。為了適應(yīng)各種柜型和柜體的需要，充分考慮母排工作周圍溫度及溫升，應(yīng)先給出中間值（理論值），按表2選取，然后通過溫升外推法（見IEC890''用外推法檢查低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備通過部分型式試驗成套設(shè)備的溫升。）進行驗算，以證明其是占符含允許溫井要求：一般的經(jīng)驗是在理論值基礎(chǔ)上，在防護等級大于IP40,且無通風(fēng)情況下，選取截面上升（擴大）一個檔次。（試驗證明，否則母線溫升將接近90K。）對大多數(shù)的低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備及各種開關(guān)柜、控制柜，則應(yīng)按