对于空气绝缘开关柜,空气对流好坏直接决定了母线温升状况的好坏,母线设计竖着放而不是横着放,载流量可以提高10%~20%,别看20%不多,对于温升极限的大电流开关柜,也许就差1~2k,温升就不过。
这里说的竖着放,不仅是母排与地面垂直布置,还有母线与开关柜宽度方向的垂直布置。这样放置的好处在于,减少铜排之间发热的相互影响。母线横放设计简单,可以实现从框架断路器水平端头到水平母线的一根铜排直接连通,不用转接。而且支撑容易,采用母线夹或绝缘板或绝缘子就可以支撑。
对于小电流开关柜,母线横放、竖放对于温升影响不大,而对于大电流,会产生很大影响。水平布置不仅阻挡下部气流上升,还会吸收更多的下部上来的热气,产生更高的温升。垂直布置则可以把整个发热面的热量带走,有利于形成良好的冷空气下面进入,热气上部输出的热量循环。
对于断路器铜排连接端头,如某厂家框架断路器,4000A以上就没有水平端头,而全部是垂直端头。3200A垂直端头,水平端头3040A,3040/3200=0.95,4000A,3320/3700=0.8972973 ,水平端头电流仅为垂直端头的90%。而对于更大框架电流的断路器,5000A,4700/5000=0.94,对于6300A,仅适用于垂直端头,35摄氏度环境温度,通风面积500mm2,1.4米宽,1.5米深,2.3米高。
对流的影响,在合理设计通风的情况下,开关柜内部气流向上行走,下部空气压力低,冷空气进入,上部热空气出去,而如果铜排水平放置,如120mm宽的铜排应用于3150A的中压中置柜,两相铜排之间275-120=155mm,1000mm宽开关柜水平切面,气流截面宽度就只有1000-10-120*3=630mm了,如果铜排垂直布置,那么气流宽度就增加了300mm,有效增加对流对控制温升的贡献。
因此开关柜铜排有条件尽量竖直布置,既有利于自身散热,又有利于对流散热。低压开关柜最上层断路器需要降容使用,下部热量向上部累加,断路器无法承受100%额定电流。如果四层断路器,则使用电流从上到下依次为50%—60%—75%—90%。
垂直布置,一般需要更多的连接接头,接头部件作为散热器,可以起到意想不到的作用。特别是断路器端头,抽出式断路器内部触头发热大,这时需要将断路器内部热量散出来,而简单的水平连接散热效果非常差,垂直布置就可以加大散热面积,提高散热效果,并不会因为接头多电阻增大加大温升。
母线搭接面积小,提高接触效率,因为接触压力、接触条件决定着连接处的温升。两片之间缝隙更加有利于散热,缝隙处气体流动速度快,散热效果好。