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聊聊开关柜温升计算

2024/4/29 0:18:02 分类:电工基础 
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配电箱或其它箱式结构的内部发热,有很多简单的计算方法,如IEC60890标准就是根据箱体内部设备发热,柜壳表面散热、通风孔气流以及辐射等情况计算出箱体内部不同高度的气体温度,以判断开关设备温升是否超标。

威图等机柜公司也有计算软件,输入相关参数就可以得出内部温升情况。


根据EN50298和IEC60890,对于常见的电气应用,通常可以接受50K的温升。如果上升超过50K,则应安装报警器外壳或通风装置。


开关柜体积越大或IP防护等级越高,温升越大。外壳内的绝对温度(以°C为单位)是环境温度(以℃为单位)和温升(以K为单位)的总和。根据标准,绝对温度最高为80°C。根据外壳尺寸的不同,安装在外壳内部的电气部件的功率损耗引起的温度也会有所不同。


如何使用矩阵

首先根据外壳的位置和尺寸选择合适的矩阵。

其次,计算安装的所有电气部件和母线的有效功率损耗,单位为瓦特(左列)。将总有效功率损耗增加10-20%,以补偿较小的布线和连接器。


第三,在矩阵中读取由于热功率耗散而预期的温度上升。


下表概述了几种外壳类型的散热值。取决于它们的安装方式。外壳顶部和中间位置的温升总是给定的。

开关柜温升

如单独放置,防护等级IP55,不同外壳尺寸,箱体高度中部、顶部的温升(K),如柜内发热量500W,对于500×650×2000mm柜体,高度中间温升为25K,顶部空气温度为37K,对于700×900×2000mm柜体,温升则为19K和27K。


开关柜的温升,一般来说,对于开关柜的温升,通常通过计算发热量,通过CFD等软件模拟气流运动,热量分布情况,从而得出母线的模拟温升,不同节点有不同发热量,周边气流情况也不同,因此情况比较复杂。


开关柜核心元件的发热量较大,如断路器隔室,断路器内部灭弧室动静触头、支撑座与灭弧室,支撑座与触臂,下部软连接到端头,端头到触臂,整个回路动静连接、固定连接很多,采用固封极柱,热量更是高度集中,难以释放。


不论是低压柜还是中压柜,开关柜温升试验最难以通过的点就是触头部分或其连接,如低压柜与断路器/塑壳开关等的连接排,插头等部位,温升难以满足标准要求。


实际应用中,开关柜出现故障的点也多数是这些连接点烧毁。因此在总体上参照IEC60890标准估算开关柜柜体可以释放的总功率,细节还需要根据节点发热及周边散热情况,就地降低高温点温升,实现平衡。


根据节点发热,连接点截面积、数量计算电阻及发热功率,同时根据散热周长、布置情况对节点散热计算,根据发热散热平衡,实时计算温升。

作者:沧海笑

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