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發(fā)布時(shí)間：2022-04-20 11:12:31
氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備簡(jiǎn)稱(chēng)充氣柜，選用SF6或其他氣體作為絕緣介質(zhì),將斷路器、阻隔開(kāi)關(guān)和母線等一次元器件會(huì)合密閉在低壓力充氣箱體內(nèi)，完結(jié)一次主接線部分與外部環(huán)境阻隔。產(chǎn)品具有體積小、安全性好和可靠性高級(jí)長(zhǎng)處。
因?yàn)槌錃夤褚淮谓泳€部分密封在充氣箱體內(nèi)，相比一般的開(kāi)關(guān)柜，工作時(shí)能量過(guò)于會(huì)合且散熱環(huán)境差。溫升過(guò)高，直接影響設(shè)備的安全穩(wěn)定工作，假如不加以操控，過(guò)熱程度會(huì)不斷積累,而使相鄰的絕緣部件功用劣化，甚至擊穿構(gòu)成事故。因此溫升操控造為生產(chǎn)制作的重要環(huán)節(jié)，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)規(guī)劃、制作工藝對(duì)其有重要的影響。
溫升操控分析
充氣柜溫升取決于發(fā)熱量與散熱量的最終平衡,所以根本上應(yīng)從削減發(fā)熱功率和添加散熱功率兩方面下手。
1.1 削減發(fā)熱功率(發(fā)熱仰制技術(shù))
根據(jù)P1 =I2R可知要削減發(fā)熱功率，則需削減氣箱內(nèi)載流元器件的電阻,氣箱內(nèi)載流元器件的電阻影響要素可分為以下幾種。
(1)導(dǎo)體電阻。與導(dǎo)體材料(電阻率)、截面(包括截面積和截面形狀)和長(zhǎng)度有關(guān)。
選用辦法:
1)選用固封技術(shù)能夠縮短導(dǎo)體長(zhǎng)度，然后可削減發(fā)熱。
2)規(guī)劃時(shí)盡量縮短載流途徑。
3)對(duì)導(dǎo)體的電阻率應(yīng)予操控,T2銅的導(dǎo)電率可到達(dá)56以上。
4)挑選本體電阻小的真空滅弧室。
5)導(dǎo)體的折彎半徑盡可能大，并防止折彎決裂。
6)CT 外置，選用穿芯式結(jié)構(gòu)，且下降CT本體回路電阻。
7)導(dǎo)體截面挑選應(yīng)適宜，以滿足載流的需要。
(2)動(dòng)態(tài)觸摸電阻。與導(dǎo)體的外表處理,觸摸辦法、觸摸面積和觸摸壓力有關(guān)。
選用辦法:
1)增大并操控觸摸壓力。其會(huì)受人為要素影響，故需操控。
2)加大觸摸面積。導(dǎo)電觸摸面選用鍍銀、鍍錫處理,涂抹凡士林或?qū)щ姼嗫尚羞M(jìn)有用觸摸面積。
3)削減聯(lián)接點(diǎn)。每個(gè)聯(lián)接點(diǎn)的發(fā)熱量相當(dāng)于500~ 1 000 mm長(zhǎng)的導(dǎo)體發(fā)熱量。
4)安裝保證天然貼合，規(guī)劃上選用十字交叉孔搭接聯(lián)接。
(3)大電流時(shí),載流導(dǎo)體的趨膚效應(yīng)和附近效應(yīng)。
選用辦法;
1)考慮趨膚效應(yīng)的影響，減薄銅排厚度，圓柱形導(dǎo)體選用中空狀，以節(jié)約材料并利于散熱。
2)不同相導(dǎo)體安排或同相雙排安排時(shí),導(dǎo)體距離盡可能增大。
3)避兔選用直角彎。
(4)氣箱或套管等用導(dǎo)磁材料時(shí),渦流磁滯損耗。渦流丟掉引起的發(fā)熱可由下式給出
選用辦法:
1)載流導(dǎo)體穿越金屬箱體或柜體時(shí),導(dǎo)磁材料應(yīng)三相共筒，否則選用非導(dǎo)磁性材料。
2)典型的非導(dǎo)磁性材料如奧氏體不銹鋼、鋁等。
3)電流穿過(guò)部分選用刺進(jìn)縫隙添加阻力的技術(shù)。
4)滅弧室靜端部位等溫室高的當(dāng)?shù)芈?lián)接螺栓選用不銹鋼材料。
在充氣柜中，真空滅弧室回路電阻通常占斷路器的50%以上，觸頭間觸摸電阻是真空滅弧室回路電阻的首要組成部分。觸頭各級(jí)體系密封于真空滅弧室，產(chǎn)生的熱量只能經(jīng)過(guò)動(dòng)、靜觸頭導(dǎo)電桿向外部散熱。滅弧室靜端直接與支架聯(lián)接，動(dòng)端則經(jīng)過(guò)導(dǎo)電夾、軟聯(lián)接與動(dòng)支架相連,因?yàn)閯?dòng)端聯(lián)接環(huán)節(jié)較多，導(dǎo)熱途徑較長(zhǎng)，所以真空斷路器溫升的最高點(diǎn)多會(huì)合于動(dòng)導(dǎo)電桿與導(dǎo)電夾聯(lián)接部位。對(duì)我公司產(chǎn)品而言，多會(huì)合于彈簧觸指處，所以該部位的溫升操控是整個(gè)產(chǎn)品的重要環(huán)節(jié)。
1.2添加散熱功率(傳熱技術(shù))
充氣柜的散熱進(jìn)程為:
1)箱內(nèi)載流元件發(fā)熱并傳導(dǎo)至散熱裝置。
2)高溫導(dǎo)體(含散熱裝置)經(jīng)過(guò)對(duì)流、輻射辦法向周?chē)^緣介質(zhì)及氣箱壁散熱。
3)氣箱內(nèi)外表吸熱并經(jīng)過(guò)熱傳導(dǎo)辦法將熱傳遞至全氣箱外壁。
4)氣箱外壁向周?chē)鸁釋?duì)流、熱輻射散熱。
典型的散熱原理包括熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。(1)熱傳導(dǎo)是物體上溫度不均勻或有溫差時(shí)熱能移動(dòng)的現(xiàn)象，這是在固體內(nèi)的首要傳熱現(xiàn)象。熱傳導(dǎo)功率可由下式預(yù)算
選用辦法:
1)銀、銅和鋁的熱導(dǎo)率較高,從經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，常選用鋁或鋁合金制品作為散熱裝置的材料。
2)導(dǎo)體觸摸面敷銀可行進(jìn)導(dǎo)熱作用。
3)加裝散熱裝置時(shí),散熱組件與熱源的觸摸熱阻抗應(yīng)減小，對(duì)充氣柜而言，即散熱裝置與銅排的觸摸電阻。
4)散熱裝置與熱源聯(lián)接時(shí)，可涂抹導(dǎo)熱膠或?qū)岣?/span>(又稱(chēng)導(dǎo)熱硅脂、散熱膏和散熱硅脂)，其功用是克服金屬觸摸面的細(xì)小縫隙,削減熱阻。
5)散熱裝置選用銅底，銅底能夠鋁合金散熱器選用爆破焊接辦法取得較優(yōu)聯(lián)接。
SF6氣體的熱導(dǎo)率相當(dāng)于空氣(純氮與空氣性質(zhì)附近)的3/4，定壓比熱容相當(dāng)于空氣的0.6倍,因此熱傳導(dǎo)性能比空氣差。但是實(shí)際氣體的傳遞進(jìn)程首要是對(duì)流傳遞，即因?yàn)榉肿拥幕顒?dòng)，帶著熱量搬運(yùn)，SF6分子量大,比熱也是空氣的4倍,對(duì)流傳遞性能要優(yōu)于空氣。因此,在充氣壓力為1400mbar時(shí),其整體導(dǎo)熱功用要優(yōu)于空氣(約為空氣的2~3倍)。
(2)熱對(duì)流是物體外表與相觸摸的流體間有溫差時(shí)呈現(xiàn)的傳熱現(xiàn)象。柜體外表、氣箱外表或熱源外表的天然對(duì)流散熱可用下式預(yù)算
說(shuō)明:用于高海拔、高溫度環(huán)境時(shí)，對(duì)流散熱性能削弱,要堅(jiān)持相同的允許溫升,則需行進(jìn)空氣活動(dòng)率。
選用辦法:
1)規(guī)劃專(zhuān)用散熱裝置，一般選用具有較好熱傳導(dǎo)功用的金屬材料，增大散熱外表積，以添加熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射功率。
3)風(fēng)道效應(yīng)。添加風(fēng)道高度差,并盡量使吸氣口面積和排氣口面積相匹配。如絕緣簡(jiǎn)立放。
4)附加氣箱散熱罩,行進(jìn)散熱外表積。
5)強(qiáng)制風(fēng)冷，但需注意應(yīng)選用質(zhì)量較好的品牌產(chǎn)品，以防止失效或停電替換。
6)功率損耗較高的元件置于開(kāi)關(guān)柜的下部，以取得最佳的散熱作用。
7)規(guī)劃選用散熱。
(3)熱輻射是物體以電磁波的辦法傳遞能量的辦法。熱輻射散熱可用下式預(yù)算
下表給出了金屬外表輻射系數(shù)8與太陽(yáng)光的吸收率示例。
說(shuō)明:
1)輻射與吸收均與輻射波長(zhǎng)有光。
2)溫度不同的物體波長(zhǎng)不同。
3) 115℃以下電器導(dǎo)體輻射波均為可視光波波長(zhǎng)的紅外線，輻射系數(shù)與涂敷材料的色彩無(wú)關(guān)。
4)太陽(yáng)的外表溫度近6000 K，輻射波長(zhǎng)短,涂敷材料色彩不同，太陽(yáng)光吸收率差別較大。
5)金屬雖具有較好的熱傳導(dǎo)功用，但其外表較光
亮?xí)r,輻射系數(shù)較低,常需涂敷或陽(yáng)極處理以添加描射系數(shù)。
6)同一充氣柜的熱輻射散熱作用會(huì)隨周?chē)h(huán)境溫度的升高而削弱,海拔不會(huì)影響輻射散熱
作用。
7)輻射系數(shù)高的物體，處于較高溫度時(shí)則為出色的輻射散熱體，處于較低溫度時(shí)則為出色的輻射吸熱體。
選用辦法:
1)導(dǎo)體外表及氣箱外外表涂敷散熱降溫涂料:金屬散熱裝置盡管具很好的熱導(dǎo)性,但輻射系數(shù)低,選用散熱涂料，則可行進(jìn)熱輻射系數(shù)，然后到達(dá)降溫的目的，可涂于銅排外表或氣箱外壁。
2)散熱器外表進(jìn)行陽(yáng)極處理。
3)絕緣筒環(huán)氧樹(shù)脂外殼加工成深褐色。
2總結(jié)
充氣柜在我國(guó)已經(jīng)有多年的發(fā)展進(jìn)程,許多的實(shí)驗(yàn)及工作記載積累了許多重要材料。我公司經(jīng)過(guò)不斷的探索，選用相應(yīng)辦法,有針對(duì)性對(duì)充氣柜的結(jié)構(gòu)規(guī)劃、制作工藝進(jìn)行不斷的改善,削減體系損耗,下降體系發(fā)熱量,增強(qiáng)箱體的散熱性能，在天然散熱的條件下,徹底能夠完結(jié)處理溫升問(wèn)題。
