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(50 Hz)下的母線載流量與截面選擇進行一下分析。
l 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)(GB7251.1一eqv IEC439—1)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100 kA,采用的短路保護器件分?jǐn)嗄芰σ彩?00 kA,而流過的峰值電流只有50 kA的分支母線僅需承受己衰減的電流。
母線的工作環(huán)境條件是24 h平均溫度為+35℃,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1EC439—1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
IEC439—1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)定見表[1]。
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2[2]。
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℃及55℃,及導(dǎo)體允許工作溫度65℃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65℃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)DIN4367l,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35℃,而母線工作溫度65℃時,修正系數(shù)
定為l。例如求當(dāng)周圍環(huán)境溫度平均值35℃、而母線工作溫度70℃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 ℃、,而母線工作溫度65℃時,所選截面35mm2。、可通過l00A電流,若允許母線工作溫度70℃時,該截面母排可通過109 A電流。再如表2中,母排尺寸20mm×5mm截面99.1mm2,在周圍環(huán)境溫度平均值35℃,而母線工作溫度65℃時,允許通過電流218 A。當(dāng)周圍環(huán)境溫度平均值25℃、而母線工作溫度65℃時,允許通過電流則為218×1.17=255(A)?山o出公式:電流最終值=系數(shù)Ⅳ×電流基值/A;K為溫度修正系數(shù),由圖查出。
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。
3.2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。
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