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發(fā)布時間：2021-12-16 14:03:16
氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設備簡稱充氣柜，選用SF6或其他氣體作為絕緣介質(zhì),將斷路器、隔離開關(guān)和母線等一次元器件集中密閉在低壓力充氣箱體內(nèi)，完成一次主接線部分與外部環(huán)境隔離。產(chǎn)品具有體積小、安全性好和可靠性高等長處。
因為充氣柜一次接線部分密封在充氣箱體內(nèi)，相比普通的開關(guān)柜，運轉(zhuǎn)時能量過于集中且散熱環(huán)境差。溫升過高，直接影響設備的安全穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，假如不加以操控，過熱程度會不斷積聚,而使相鄰的絕緣部件性能劣化，甚至擊穿形成事故。因而溫升操控作為生產(chǎn)制作的重要環(huán)節(jié)，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設計、制作工藝對其有重要的影響。
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,所以根本上應從削減發(fā)熱功率和添加散熱功率兩方面入手。
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因素可分為以下幾種。
(1)導體電阻。與導體材料(電阻率)、截面(包含截面積和截面形狀)和長度有關(guān)。
采納辦法:
1)選用固封技術(shù)能夠縮短導體長度，從而可削減發(fā)熱。
2)設計時盡量縮短載流途徑。
3)對導體的電阻率應予操控,T2銅的導電率可達到56以上。
4)選擇本體電阻小的真空滅弧室。
5)導體的折彎半徑盡可能大，并防止折彎破裂。
6)CT 外置，選用穿芯式結(jié)構(gòu)，且下降CT本體回路電阻。
7)導體截面選擇應合適，以滿意載流的需要。
(2)動靜觸摸電阻。與導體的外表處理,觸摸方法、觸摸面積和觸摸壓力有關(guān)。
采納辦法:
1)增大并操控觸摸壓力。其會受人為因素影響，故需操控。
2)加大觸摸面積。導電觸摸面選用鍍銀、鍍錫處理,涂改凡士林或?qū)щ姼嗫蛇M步有效觸摸面積。
3)削減銜接點。每個銜接點的發(fā)熱量相當于500~ 1 000 mm長的導體發(fā)熱量。
4)裝配保證天然貼合，設計上選用十字交叉孔搭接銜接。
(3)大電流時,載流導體的趨膚效應和鄰近效應。
采納辦法;
1)考慮趨膚效應的影響，減薄銅排厚度，圓柱形導體選用中空狀，以節(jié)約材料并利于散熱。
2)不同相導體安置或同相雙排安置時,導體距離盡可能增大。
3)避兔選用直角彎。
(4)氣箱或套管等用導磁材料時,渦流磁滯損耗。渦流丟失引起的發(fā)熱可由下式給出
采納辦法:
1)載流導體穿越金屬箱體或柜體時,導磁材料應三相共筒，不然選用非導磁性材料。
2)典型的非導磁性材料如奧氏體不銹鋼、鋁等。
3)電流穿過部分選用插入縫隙添加阻力的技術(shù)。
4)滅弧室靜端部位等溫室高的地方銜接螺栓選用不銹鋼原料。
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。觸頭各級體系密封于真空滅弧室，產(chǎn)生的熱量只能經(jīng)過動、靜觸頭導電桿向外部散熱。滅弧室靜端直接與支架銜接，動端則經(jīng)過導電夾、軟銜接與動支架相連,因為動端銜接環(huán)節(jié)較多，導熱途徑較長，所以真空斷路器溫升的最高點多集中于動導電桿與導電夾銜接部位。對我公司產(chǎn)品而言，多集中于彈簧觸指處，所以該部位的溫升操控是整個產(chǎn)品的重要環(huán)節(jié)。
1.2添加散熱功率(傳熱技術(shù))
充氣柜的散熱進程為:
1)箱內(nèi)載流元件發(fā)熱并傳導至散熱裝置。
2)高溫導體(含散熱裝置)經(jīng)過對流、輻射方法向周圍絕緣介質(zhì)及氣箱壁散熱。
3)氣箱內(nèi)外表吸熱并經(jīng)過熱傳導方法將熱傳遞至全氣箱外壁。
4)氣箱外壁向周圍熱對流、熱輻射散熱。
典型的散熱原理包含熱傳導、熱對流和熱輻射。(1)熱傳導是物體上溫度不均勻或有溫差時熱能移動的現(xiàn)象，這是在固體內(nèi)的首要傳熱現(xiàn)象。熱傳導功率可由下式預算
采納辦法:
1)銀、銅和鋁的熱導率較高,從經(jīng)濟性出發(fā)，常選用鋁或鋁合金制品作為散熱裝置的原料。
2)導體觸摸面敷銀可進步導熱作用。
3)加裝散熱裝置時,散熱組件與熱源的觸摸熱阻抗應減小，對充氣柜而言，即散熱裝置與銅排的觸摸電阻。
4)散熱裝置與熱源銜接時，可涂改導熱膠或?qū)岣?/span>(又稱導熱硅脂、散熱膏和散熱硅脂)，其功用是克服金屬觸摸面的微小縫隙,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方法獲得較優(yōu)銜接。
SF6氣體的熱導率相當于空氣(純氮與空氣性質(zhì)附近)的3/4，定壓比熱容相當于空氣的0.6倍,因而熱傳導才能比空氣差。但是實際氣體的傳遞進程首要是對流傳遞，即因為分子的活動，帶著熱量搬運，SF6分子量大,比熱也是空氣的4倍,對流傳遞才能要優(yōu)于空氣。因而,在充氣壓力為1400mbar時,其總體導熱性能要優(yōu)于空氣(約為空氣的2~3倍)。
(2)熱對流是物體外表與相觸摸的流體間有溫差時出現(xiàn)的傳熱現(xiàn)象。柜體外表、氣箱外表或熱源外表的天然對流散熱可用下式預算
闡明:用于高海拔、高溫度環(huán)境時，對流散熱才能削弱,要保持相同的允許溫升,則需進步空氣活動率。
采納辦法:
1)設計專用散熱裝置，一般選用具有較好熱傳導性能的金屬材料，增大散熱外表積，以添加熱傳導、熱對流和熱輻射效率。
3)風道效應。添加風道高度差,并盡量使吸氣口面積和排氣口面積相匹配。如絕緣簡立放。
4)附加氣箱散熱罩,進步散熱外表積。
5)強制風冷，但需注意應選用質(zhì)量較好的品牌產(chǎn)品，以防止失效或停電更換。
6)功率損耗較高的元件置于開關(guān)柜的下部，以獲得最佳的散熱作用。
7)設計選用散熱。
(3)熱輻射是物體以電磁波的方法傳遞能量的方法。熱輻射散熱可用下式預算
下表給出了金屬外表輻射系數(shù)8與太陽光的吸收率示例。
闡明:
1)輻射與吸收均與輻射波長有光。
2)溫度不同的物體波長不同。
3) 115℃以下電器導體輻射波均為可視光波波長的紅外線，輻射系數(shù)與涂敷材料的色彩無關(guān)。
4)太陽的外表溫度近6000 K，輻射波長短,涂敷材料色彩不同，太陽光吸收率差別較大。
5)金屬雖具有較好的熱傳導性能，但其外表較光
亮時,輻射系數(shù)較低,常需涂敷或陽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隨周圍環(huán)境溫度的升高而削弱,海拔不會影響輻射散熱
作用。
7)輻射系數(shù)高的物體，處于較高溫度時則為良好的輻射散熱體，處于較低溫度時則為良好的輻射吸熱體。
采納辦法:
1)導體外表及氣箱外外表涂敷散熱降溫涂料:金屬散熱裝置雖然具很好的熱導性,但輻射系數(shù)低,選用散熱涂料，則可進步熱輻射系數(shù)，從而達到降溫的目的，可涂于銅排外表或氣箱外壁。
2)散熱器外表進行陽極處理。
3)絕緣筒環(huán)氧樹脂外殼加工成深褐色。
2總結(jié)
充氣柜在我國已經(jīng)有多年的發(fā)展進程,大量的試驗及運轉(zhuǎn)記載積累了許多重要材料。我公司經(jīng)過不斷的摸索，采納相應辦法,有針對性對充氣柜的結(jié)構(gòu)設計、制作工藝進行不斷的改進,削減體系損耗,下降體系發(fā)熱量,增強箱體的散熱才能，在天然散熱的條件下,完全能夠完成解決溫升問題。
