中压开关柜的发热损耗
奔跑的围巾
2024年04月07日 10:48:25
只看楼主

国外客户经常会要求开关柜制造厂提供每一台开关柜的损耗功率,以便为整个开关站通风、空调系统设计提供设计依据。 一般来说,发热功率和电流的平方成正比,4000A开关柜的发热比3000A明显大的多; 而开关 柜的设计 额定电流越大,使用的 铜排截面积就越大, 触头片数就越多, 电阻 越小,因此不能简单的估算,而应该根据实际电流等进行计算。


国外客户经常会要求开关柜制造厂提供每一台开关柜的损耗功率,以便为整个开关站通风、空调系统设计提供设计依据。

一般来说,发热功率和电流的平方成正比,4000A开关柜的发热比3000A明显大的多; 而开关 柜的设计 额定电流越大,使用的 铜排截面积就越大, 触头片数就越多, 电阻 越小,因此不能简单的估算,而应该根据实际电流等进行计算。

功率损耗粗略 计算,根据每台开关柜的使用电流、开关柜的回路电阻计算,如3000A母联柜,每相主回路电阻100μΩ,电流互感器是3000A,计算 W=I*I*R*3,计算结果2700W。 该计算是按直流电阻计算,实际发热是交流电阻发热,对于铜排交流电阻和铜排形状、片数、相间 距等相关,矩形铜排的交流电阻是直流电阻的1.4-1.8倍,因此实际 发热会更大一些。

 

复杂的计算会精细到每一个元器件,如电流互感器的损耗功率,加热器的功率,以及控制、保护二次系统的发热功率,还有母排的发热、触头的发热,这样相加得出的结果更为准确。

1.根据铜排电阻率、长度、截面积计算电阻,再计算发热,如一般中置柜出线柜分支母线铜排长度7.5米,2000A采用双拼 80*10铜排,铜在20度时的直流电阻率是1.75e-8,铜排工作温度100度左右,电阻率升高到2.32e-8,交流电阻系数1.6,因此电阻率为3.74e-8欧姆每米,因此分支母线铜排电阻=0.0000000374*7.5/0.08/0.01/2

=0.000175欧姆,也就是175微欧,2000A额定电流发热=2000*2000*0.000175=701W。同样计算主母排,每相1米长,同样规格,计算发热是是280W。母排共发热功率701+280=981W。

2. 断路器按触头电阻及灭弧室发热计算,抽出式断路器2000A的电阻一般是25微欧每相,因此发热=2000*2000*0.000025*3=300W。

3.电流互感器也是和实际测量值一致的,如每个LZZBJ9电流互感器 1250/5发热功率36W,2500/5功率是65W,LMZB1互感器3000/5的四个绕组发热功率是67W,4000/5三个绕组发热功率是54W;

4. 对于其它如电热器发热, 以及二次系统发热按照所装元器件估算 ,加热器一般是150W,二次元器件发热是50W左右。

综上所述,2000A总发热功率=981+300+55*3+200=1646W。

上述3000A母联开关柜按照细分到元器件层级的精细计算,发热功率是2423W。 可以看出,粗略计算与精细计算比较,开关柜的发热功率相差277W, 然说相差不大,但对于一排二、三十台柜子的配电间,总的发热功率 就会相差很多。



这个数据是开关柜的额定电流满负荷情况下的发热,实际计算还需要按照是否备用(正常情况不投运),实际运行电流(CT电流)等实际情况计算,如额定电流3150A的开关柜,当实际运行(CT)电流只有2800A时开关柜的发热只有2080W。这也是我们现在变电站实际运行的情况,设备额定电流选择的很大,而实际运行电流很小,也就是说发热比起设备额定值相差许多,即使这样,还会出现开关柜过热、甚至烧毁的现象,不得不说,我们开关柜的产品质量真是不行,特别是大电流开关柜,3150A偷工减料,很小的电流都出问题,不知道型式试验怎样通过的。



国外的项目客户需要大量的基础数据,如开关柜的噪声数值、安装基础的抗冲击强度数值、项目所有开关柜的发热功率、分合闸以及储能的功率等等,有些还需要项目全套的三维模型,以便模拟放置在变电站内,大量的基础数据保证精准的开关站设计、建筑符合长期可靠运行的要求。

 


对于FC回路,熔断器发热需要单独计算,需要参考熔断器样本资料计算每一个高压熔断器的发热功率,虽然电流小,但FC柜的导体截面积小,触头小,回路电阻高,因此在计算一个变电站一排开关柜的发热,FC回路发热还是占很大比例的。

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kolapika
2024年04月12日 09:58:49
2楼

很好,学习了,以前没计算过相关发热数据

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wx_1676427117774
2024年09月08日 20:52:03
5楼

多多多多多多多多多多多分享

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