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揚(yáng)州市昂立電氣有限公司

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密集型母線槽熱性能分析(CMC)

2017-7-30  閱讀(958)

密集型母線槽是低壓供電系統(tǒng)中負(fù)責(zé)傳輸電能、分配電能的一種設(shè)備,主要用于1000 V及以下的配電系統(tǒng)。近年來(lái)被廣泛用于室內(nèi)變電站、高層建筑和工廠廠房,以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電纜進(jìn)行配電。按結(jié)構(gòu)和工作狀況分,母線槽可以分為空氣絕緣型母線槽、密集型母線槽和耐火型母線槽等兒大類(lèi)。其密集型母線槽的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將母線用絕緣材料包覆形成絕緣層,密集排列緊貼槽體的側(cè)板。密集型母線槽的溫升及受熱后產(chǎn)生的膨脹變形對(duì)其工作性能和可靠性影響較大,因?yàn)楫?dāng)母線槽白身溫度上升到一定極限值時(shí),就會(huì)加速絕緣老化,甚至破壞絕緣,還有可能產(chǎn)生熱膨脹變形,直接影響密集型母線槽的使用壽命和相關(guān)設(shè)備的安全。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 7251母線槽(母線干線系統(tǒng))》規(guī)定,密集型母線槽母排本體及母線槽連接處的溫升不超過(guò)60 ℃。而密集型母線槽由于中間沒(méi)有空氣的流動(dòng),因此對(duì)其溫升、散熱及熱膨脹的探討尤為重要。本文以ANSYS軟件為工具,利用問(wèn)接禍合的方法,計(jì)算密集型母線槽的工頻磁場(chǎng)、渦流場(chǎng),得出焦耳熱;然后將焦耳熱作為熱源,施加到溫度場(chǎng)中,從母線槽內(nèi)部傳導(dǎo)散熱的角度出發(fā),分析計(jì)算母線槽的溫升問(wèn)題,得到了導(dǎo)體及外殼的溫度分布;相應(yīng)地將溫度作為應(yīng)力分析的載荷,計(jì)算母線槽的應(yīng)力場(chǎng),得出其由于熱膨脹引起的變形情況。
以2 000 A密集型母線槽為研究對(duì)象,求解了二維工頻磁場(chǎng),得出了產(chǎn)生的焦耳熱;利用問(wèn)接耦合方法求解了母線槽內(nèi)部的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng),得出了如下兒點(diǎn)結(jié)論:
    (1) 密集型母線槽載流導(dǎo)體所產(chǎn)生的焦耳熱為15 277. 9k}外殼產(chǎn)生的焦耳熱為22 043 9 k}由于外殼的電流是感應(yīng)出來(lái)的,因此導(dǎo)體產(chǎn)生的焦耳熱遠(yuǎn)大于外殼產(chǎn)生的;
    (2)在環(huán)境溫度為40 ℃時(shí)正常工作條件下,密集型母線槽直線段導(dǎo)體上的溫升為30 ℃左右,遠(yuǎn)小于允許溫升,N線及PE上的溫度較低;
    ( 3)母線槽外殼上的溫升<20 ℃,溫度高的部分主要集中在側(cè)面。
    ( 4)母線槽由于受熱膨脹而產(chǎn)生的變形微乎其微,但y.方向的變形是x方向的2倍。密集型母線槽是低壓供電系統(tǒng)中負(fù)責(zé)傳輸電能、分配電能的一種設(shè)備,主要用于1000 V及以下的配電系統(tǒng)。近年來(lái)被廣泛用于室內(nèi)變電站、高層建筑和工廠廠房,以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電纜進(jìn)行配電。按結(jié)構(gòu)和工作狀況分,母線槽可以分為空氣絕緣型母線槽、密集型母線槽和耐火型母線槽等兒大類(lèi)。其密集型母線槽的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將母線用絕緣材料包覆形成絕緣層,密集排列緊貼槽體的側(cè)板。密集型母線槽的溫升及受熱后產(chǎn)生的膨脹變形對(duì)其工作性能和可靠性影響較大,因?yàn)楫?dāng)母線槽白身溫度上升到一定極限值時(shí),就會(huì)加速絕緣老化,甚至破壞絕緣,還有可能產(chǎn)生熱膨脹變形,直接影響密集型母線槽的使用壽命和相關(guān)設(shè)備的安全。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 7251母線槽(母線干線系統(tǒng))》規(guī)定,密集型母線槽母排本體及母線槽連接處的溫升不超過(guò)60 ℃。而密集型母線槽由于中間沒(méi)有空氣的流動(dòng),因此對(duì)其溫升、散熱及熱膨脹的探討尤為重要。本文以ANSYS軟件為工具,利用問(wèn)接禍合的方法,計(jì)算密集型母線槽的工頻磁場(chǎng)、渦流場(chǎng),得出焦耳熱;然后將焦耳熱作為熱源,施加到溫度場(chǎng)中,從母線槽內(nèi)部傳導(dǎo)散熱的角度出發(fā),分析計(jì)算母線槽的溫升問(wèn)題,得到了導(dǎo)體及外殼的溫度分布;相應(yīng)地將溫度作為應(yīng)力分析的載荷,計(jì)算母線槽的應(yīng)力場(chǎng),得出其由于熱膨脹引起的變形情況。

以2 000 A密集型母線槽為研究對(duì)象,求解了二維工頻磁場(chǎng),得出了產(chǎn)生的焦耳熱;利用問(wèn)接耦合方法求解了母線槽內(nèi)部的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng),得出了如下兒點(diǎn)結(jié)論:
    (1) 密集型母線槽載流導(dǎo)體所產(chǎn)生的焦耳熱為15 277. 9k}外殼產(chǎn)生的焦耳熱為22 043 9 k}由于外殼的電流是感應(yīng)出來(lái)的,因此導(dǎo)體產(chǎn)生的焦耳熱遠(yuǎn)大于外殼產(chǎn)生的;
    (2)在環(huán)境溫度為40 ℃時(shí)正常工作條件下,密集型母線槽直線段導(dǎo)體上的溫升為30 ℃左右,遠(yuǎn)小于允許溫升,N線及PE上的溫度較低;
    ( 3)母線槽外殼上的溫升<20 ℃,溫度高的部分主要集中在側(cè)面。
    ( 4)母線槽由于受熱膨脹而產(chǎn)生的變形微乎其微,但y.方向的變形是x方向的2倍。



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