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低压开关柜的热设计
电气传动2006年第36卷第7期
低压开关柜的热设计
刘郭保良
天电气传动设计研究所
摘要:目前市场对低压开关柜提出了高防护的要求,所以制造开关柜时需考虑内装电气元器件的散发热
量,根据开关柜的外形尺寸及内装电气元器件的热功耗及安装位置,确定满足产品温升要求条件下能否正常
工作。介绍了低压开关柜的发热计算程序,并举例验证低压开关柜的热设计
关键词:发热功率散热面积温升热设计
Heat Design for Low-voltage Switchgear Assemblies
iu Xia Guo Baoliang
Abstract: At present, the requirement of high protection to the low-voltage switchgear assemblies is pro-
posed on markets. So the heat emitted by inner-mounted electric components should be taken into account dur
ing manufacturing. According to the assemblies'figuration and dimension as well as the heat-consumed power
and install position, make sure the normal operation in the condition of fulfilling the requirement of tempera
ture rise. This text introduces the assemblies heat calculate program, and exemplifies the heat design for low-
voltage switchgear assemblies.
Keywords; heat-consumed power area of heat radiating temperature rise heat design
引言
电路上额定电流的功率损耗;导体的有效功率损耗
是依据IEC-890修订1的表B。)。
在目前市场中,对低压开关柜提出了高防护
的要求。此类柜型属于密封柜,为了保证工作的2计算程序
可靠性,制造开关柜时需考虑内装电气元器件的2.1开关柜内装电气元器件的发热功率
散发热量通过柜体(有足够散热能力)散出。此外
开关柜内装电气元器件的发热功率是开关柜
IEC17D委员会2003年发布IEC62268“低压开热设计的基础。只有正确了解元器件的发热功率
关设备空壳体”标准,并根据技术要求列出市场销及其与工作环境温度的关系,才能进行系列设计、
售的壳体必须提供不同固定尺寸壳体的热量耗散计算。一般来说开关柜内装电气元器件的发热功
能力(即能散出多少热)。
率,是由元器件制造厂提供,可参见制造厂样本,
本设计是根据开关柜的外形尺寸及内装电气或者,直接向制造厂询问或索取。不同电流容量
元器件的热功耗及安装位置,确定满足产品温升要的元器件额定发热功率的典型值如表1所示,供
求条件下能否正常工作。设计的依据是IBC-890大家参考。读者计算时,要依据选用器件的实际
国际电工委员会(IBC)报告890《用外推法检査低功耗。
压开关设备和控制设备通过部分型式试验成套设
下面以630kVA为例,说明计算过程。
备(PTTA)的温升》。计算外壳的温升需要下列数
断路器功耗(西屋公司NW3125C系列N框
据:①外壳的尺寸(高、宽、深);②是按IFC-890指架800/1250A)为210W,断路器实际工作电流
定的安装形式之一;③外壳的设计,例如带或不带为1000A。断路器负载系数为
通风口;④内部水平隔板的数量;⑤外壳内设备的
有效功率损耗(安装在部分型式试验成套设备电路
1000/1250=0.8
上的设备的有效功率损耗是制造厂家给定的不同断路器实际功耗为
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电气传动2006年第36卷第7期
低压开关柜的热设计
表1元器件功耗表
的有效散热面积A(见表2),它的物理含义是:可
变压器容量/kVA
160250400630
以做到有效散热的柜体表面。
开关柜额定电流/A
2303605781000
表2不同安装位亮体有效散热面积和
断路器额定电流/A
2504008001250
売体外形尺寸的关系
额定电流热功耗/W
160210
装配位置装配位置图形含义有效散热面积/mm
断路器负載系数
0,920.90.720.73
所有面都可散热的A。=1.8×H+(B+Tm+
单独壳体
1.4×BXT
断路器实际工作功耗/W13886.682.9134、4
连接母线功耗/W
10.625.924.840.32
墙安装单独売你A.=1,4×BXT×(H+
T1.8XHXT
互感器功耗/W
3X33X33X33×3
并排安装第一个或A。=1.4×T×(H+B)
最后一个壳体
1.8×HXB
电气元器件总功耗/W
57,6121.5116.7183
靠墙并排安装第一「A。=1.4×H+(B+T)+
P=210×(0.8)2=134.4W(2
个或最后一个壳体
1.4×BXT
母线功耗可参考IEC-890或通过计算得出,也
并排安装,中间壳『A=1.8×B×H+1.4×
体
B×T?TXH
可估算为
靠境并排安装中间A.=1,4×B×(H+Tm+
P=P路×30%
壳体
TXH
=134.4×30%=40.32W(3)
顶部封闭靠墙并排A=1,4×B×H+0.7×
这里,需要说明的是,一般母线功耗是指工作在
L安装中间壳体BXT+T×
35℃时的值,工作在其他温度时需要修正,修正
3箱体内中部空气温升Atas
系数可利用图1求出。图1来源于德国国家标准
箱体内中部空气温升是一指数曲线(见IEC
DN43671,在欧共体中已得到广泛引用。例如
890图8),不同壳体材料、外形尺寸,只是曲线
周围环境温度35℃,母线工作温度65℃,修正的走向不同,即指数曲线的指数值不同
系数为1。当母线允许工作温度为85℃时,修正
参看IEC-890图8有效热面积A。≤1.25
系数为1.325。以截面为(30×10)mm2母线流m箱体内部空气温升曲线,可通过计算求出箱
过电流500A为例,则其在允许工作温度85℃体高度一半处的温升?tas
为
时,可通过电流为I=1.325X500=660A。
△t0.5=kXdX
式中:k为箱体常数,由IEC-890中的图3、图5、
图7依据有效热面积A。及是否带通风,可查出;
d为带隔板时温升系数;p为功耗;x为空气温升
14
(功耗)曲线的指数,可由IEC-890的5.2.1条
和表I“计算方法、用途、公式和特性”依据有效散
1.0
0.9
0.8
热面积及是否带通风查