中压开关设备参数解说(一)

中压开关设备参数解说(一)

中压是指交流1000V以上,40.5kV以下的电压等级,中压开关设备包括隔离开关、负荷开关、断路器、接触器、接地开关等。

额定电压,额定是开关设备的最高工作电压,3.6/7.2/12/24/40.5kV,是系统电压3/6/10/20/35kV的1.2倍(35kV是1.15倍),开关设备在满足应用环境下绝缘电压的情况下,可以以大覆盖小电压等级,如都是1000米海拔以下应用,12kV开关产品可以用于3/6kV系统中,无需处理,但如果是4000米海拔,那6kV系统要求的绝缘电压就超过了12kV的绝缘耐受电压,这样就需要特殊设计,或使用更高电压等级的产品。

与额定电压对应的是额定绝缘电压包括工频耐受电压和雷电冲击耐受电压,这与接地方式应用等系统绝缘配合相关,还与历史传承相关,如我国的电力系统沿袭前苏联的系统,因此绝缘耐压也是相同的,而欧美则不同。GB/T1122定义的绝缘配合,额定电压12kV/工频耐受电压42kV/雷电冲击耐受电压75kV。而IEC62271-1定义的12kV绝缘配合,12kV/28kV/75kV。这些电压决定了开关柜的尺寸,开关柜的绝缘支撑等。冲击耐压决定了产品的电气净距,不论是空气中还是SF6气体中,如75kV的冲击耐压,空气净距需要大于等于120mm,95kV空气净距要大于等于160mm。而工频耐受电压决定了产品的爬距,根据污秽情况,材料耐电痕性能决定着爬电距离,一般有机绝缘爬电比距大于等于20mm/kV。

额定电流是开关设备连续运行电流,现在标准已不叫额定电流了,连续运行电流表达更能加清楚,IEEE中压开关柜的标准就是连续运行电流。对于开关柜,这个电流有主母线的,还有每个柜子分支母线的,即出线的,主母线连续运行电流是这个配电系统这段主母线所需要承受的电流,可能一个进线柜的电流,或者一个进线带两段的电流,也可能是多个进线并联输入的电流,是一次系统设计决定的,所有需要流经这段主母线供电的负载电流之和,小的应用只有630A,如二次配电环网柜等的应用,一次配电电流从1250A到5000A甚至6300A,电流越大,意味着所需要的导电截面积就越大,如同水管一样。

导体单位交流电流密度随着电流的增加、截面积的增大等会渐渐变小,这是因为交流电集肤效应、邻近效应的影响造成的。如630A电流密度可以是1.8-2A/mm2,而4000A的电流密度就只能是1-1.1A/mm2,基于发热=I2R,电流越大,导体发热也越大,发热过大如果散热不够,就会导致温升过高,传导、散热效率都与温度差成正比,温度差越大,传导热量、对外散热越多,达到平衡,导体的温升也就达到稳定。发热越大,意味着额外的功率损耗就越多,这些热量毫无用处,释放到开关柜内部和外部,增加额外电能损失。

为什么我们要限制温升?开关柜内部金属是不怕热的,怕热的是绝缘件,绝缘件长期在温度超过110度的环境下使用,寿命会大幅减少,温度没升高10 度,寿命减少10年。温度过高,材料机械性能快速降低,无法承受短路电动力。

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