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揚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(1133)
密集型母線槽是低壓供電系統(tǒng)中負責傳輸電能、分配電能的一種設備，主要用于1000 V及以下的配電系統(tǒng)。近年來被廣泛用于室內(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。其密集型母線槽的主要結(jié)構(gòu)特點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)生的膨脹變形對其工作性能和可靠性影響較大，因為當母線槽白身溫度上升到一定極限值時，就會加速絕緣老化，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設備的安全。國家標準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60 ℃。而密集型母線槽由于中間沒有空氣的流動，因此對其溫升、散熱及熱膨脹的探討尤為重要。本文以ANSYS軟件為工具，利用問接禍合的方法，計算密集型母線槽的工頻磁場、渦流場，得出焦耳熱;然后將焦耳熱作為熱源，施加到溫度場中，從母線槽內(nèi)部傳導散熱的角度出發(fā)，分析計算母線槽的溫升問題，得到了導體及外殼的溫度分布;相應地將溫度作為應力分析的載荷，計算母線槽的應力場，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象，求解了二維工頻磁場，得出了產(chǎn)生的焦耳熱;利用問接耦合方法求解了母線槽內(nèi)部的溫度場、應力場，得出了如下兒點結(jié)論:
(1) 密集型母線槽載流導體所產(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出來的，因此導體產(chǎn)生的焦耳熱遠大于外殼產(chǎn)生的;
(2)在環(huán)境溫度為40 ℃時正常工作條件下，密集型母線槽直線段導體上的溫升為30 ℃左右，遠小于允許溫升，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)中負責傳輸電能、分配電能的一種設備，主要用于1000 V及以下的配電系統(tǒng)。近年來被廣泛用于室內(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。其密集型母線槽的主要結(jié)構(gòu)特點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)生的膨脹變形對其工作性能和可靠性影響較大，因為當母線槽白身溫度上升到一定極限值時，就會加速絕緣老化，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設備的安全。國家標準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60 ℃。而密集型母線槽由于中間沒有空氣的流動，因此對其溫升、散熱及熱膨脹的探討尤為重要。本文以ANSYS軟件為工具，利用問接禍合的方法，計算密集型母線槽的工頻磁場、渦流場，得出焦耳熱;然后將焦耳熱作為熱源，施加到溫度場中，從母線槽內(nèi)部傳導散熱的角度出發(fā)，分析計算母線槽的溫升問題，得到了導體及外殼的溫度分布;相應地將溫度作為應力分析的載荷，計算母線槽的應力場，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象，求解了二維工頻磁場，得出了產(chǎn)生的焦耳熱;利用問接耦合方法求解了母線槽內(nèi)部的溫度場、應力場，得出了如下兒點結(jié)論:
(1) 密集型母線槽載流導體所產(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出來的，因此導體產(chǎn)生的焦耳熱遠大于外殼產(chǎn)生的;
(2)在環(huán)境溫度為40 ℃時正常工作條件下，密集型母線槽直線段導體上的溫升為30 ℃左右，遠小于允許溫升，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。
