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        热稳定与动稳定和中压开关柜母线关系

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        浏览:-发布日期:2017-05-09 08:58【

        今天我来给大家科普一下,在电气行业中经常用到的一些知识。在接触中压柜设计的时候,许多专业用语就像我们用的大宝一样天天见,但我们却常常不知其深层意义。虽然已经和它们混了个脸熟,但是想要跟它们成为知己,还得我们认认真真地去了解它们。今天我们就为大家介绍一下动稳定与热稳定两兄弟,它们两个都是反应开关性能的重要指标。

        现在我先介绍一下哥哥,也就是热稳定电流。就像是我们称呼小孩子的乳名一样。热稳定电流也是我们对它的一个老的称呼。现在它的名字叫做“额定短时耐受电流”,英文名字“IK”。大家是不是觉得新的名字更加难懂了呢,其实这是根据它的特点而来的叫法。

        额定短时耐受电流,顾名思义就是说中压柜断路器在规定时间内,能够通过的最大电流。在中压柜中,一般也都等同于断路器短路开断电流。当然这个规定的时间是很短的,断路器的铭牌规定的时间有1s、2s、4s这几种。

        为什么会有热稳定电流的存在呢,它又为什么是反应开关性能的重要参数呢?听我来给你慢慢道来。大家都知道电流通过导体时,是要产生热量。这个热量的值与电流的平方成正比。所以当有电流通过同一段导体时,电流越大其产生的热量也就越大。可想而知,如果是短路电流通过的话,那将产生巨大的热量。可以肯定的是家里做饭的锅所能产生的热量跟这个是没法比的。由于短路时间很短,热量大且来不及向周围介质散发,这时会烧蚀触头、母线搭接面等。所以说衡量电路及元件在这很短的时间里,能否承受短路时巨大热量的能力为热稳定。

        接下来我要说的是弟弟,就是动稳定电流。如前所述,动稳定电流也是以前的称呼,现在我们把它叫做“额定峰值耐受电流”,英文名“IP”。我再来给大家介绍一下这个名字的来历。

        我们知道短路电流、短路冲击电流通过导体时,相邻载流导体间将产生巨大的电动力(如A相磁场会给有电流的B、C很大的作用力),这种电动力会导致元件的损坏,而衡量电路及元件能否承受短路时最大电动力的这种能力,称作动稳定(GB/T11022定义:在规定的使用和性能条件下,开关设备和控制设备在合闸位置能够承载的额定短时耐受电流第一个大半波的电流峰值)。

        而且我们规定额定峰值耐受电流应该等于2.5倍额定短时耐受电流。

        现在我们知道了为什么它们是反应开关性能的重要指标了吧,通俗点就是一个反应的是抗热量的能力,一个反应的是抗电动力的能力。

        我们知道了动、热稳定后,对于我们有什么用呢?下面我就为大家说明一下动、热稳定对中压开关柜母线设计与选择的影响。

        下面的数据虽然枯燥,我们要认真看下去,还是非常有用的。

        1.根据额定短时耐受电流来确定导体截面:

        GB3906[附录D]中公式:S=I/a√(t/△θ)

        式中:I--额定短时耐受电流(A);a—材质系数,铜为13,铝为8.5;t--额定短路持续时间(S);△θ—温升(K),对于裸导体一般取180K,对于4S持续时间取215K。则:

        25KA/4S系统铜母线最小截面积S=(25/13)*√4/215=260 mm2

        31.5KA/4S系统铜母线最小截面积S=(31.5/13)*√4/215=330 mm2

        40KA/4S系统铜母线最小截面积S=(40/13)*√4/215=420 mm2

        接地母线按系统额定短时耐受电流的86.7%考虑:

        25KA/4S系统接地铜母线最小截面积S=260*86.7% =225mm2

        31.5KA/4S系统接地铜母线最小截面积S=330*86.7% =287mm2

        40KA/4S系统接地铜母线最小截面积S=420*86.7% =370mm2                                      

        根据以上计算,总结所用TMY的最小规格如下:

        母线\热稳定电流

        25KA/4S

        31.5KA/4S

        40KA/4S

        系统母线

        50*6

        60*6

        80*6或60*8

        接地母线

        50*5

        50*6

        50*8

        有人采用:S=I∝√t kjf  103/165;kjf:集肤效应系数-TMY取1.15计算结果偏大,建议采用以上计算。

        2. 根据额定峰值耐受电流来确定铜母线最大跨距(两个支撑间的最大距离)

        原则:作用在母线上的作用应力kg/cm≤母线允许应力;

        公式:△js=1.76L2ich2*10-3/aW≤△y;

        △y=1400(Cu).700(Al)

        式中:L——母线支撑间距(cm);a——相间距离(cm);W——矩形母线截面系数;ich——额定峰值耐受电流(kA)。

        根据上式导出:

        LMAX=√1400aw 103/1.76 ich2=√0.795*106aw/ ich

        矩形母线截面系数:

        1/母线宽度相对时:W=0.167b2h;100*10=1.67;80*8=0.855

        2/母线厚度相对时:W=0.167bh2;100*10=16.7;80*8=8.55

        其中:b(cm): 母线宽度,h(cm): 母线厚度

        所以:对于31.5KA系统(注:动稳定为80KA),TMY100*10母线厚度相对时,假定a=700px(中置柜),则:

        LMIN==√0.795*106aw/ ich=240(cm)=2400mm;

        对于31.5KA系统,TMY80*8母线厚度相对时,假定a=700px,则:

        LMIN==√0.795*106aw/ ich=1700mm;

        对于40KA系统(注:动稳定为100KA),TMY100*10母线厚度相对时,假定a=700px,则:

        LMIN==√0.795*106aw/ ich=1900mm;

        TMY80*8母线厚度相对时,假定a=700px,则:

        LMIN==√0.795*106aw/ ich=1370mm;

        各种母线排列的最小跨距(mm)[280mm相距为例]


        系统短路电流=热稳定

        母线厚度相对时

        母线宽度相对时

        母线三角排列时(估算)

        TMY100*10

        TMY80*8

        TMY100*10

        TMY80*8

        TMY100*10

        TMY80*8

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        1370

        1200

        610

        600

        430

        400

        1050

        1000

        750

        700

        注:我们得润电气中压柜如果采用平顶柜,则按母线厚度相对计算;采用高低柜时按母线三角形排列计算。

        好了,今天的科普课堂就说到这里,下一次我会再给大家说一些其他的知识。不知道你在理解了动、热稳定后,懂得在以后设计中要如何对待它了吗?

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