中壓是指交流1000V以上,40.5kV以下的電壓等級,中壓開關(guān)設(shè)備包括隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、斷路器、接觸器、接地開關(guān)等。
開關(guān)設(shè)備的主要參數(shù)有
額定電壓,額定是開關(guān)設(shè)備的最高工作電壓,3.6/7.2/12/24/40.5kV,是系統(tǒng)電壓3/6/10/20/35kV的1.2倍(35kV是1.15倍),開關(guān)設(shè)備在滿足應(yīng)用環(huán)境下絕緣電壓的情況下,可以以大覆蓋小電壓等級,如都是1000米海拔以下應(yīng)用,12kV開關(guān)產(chǎn)品可以用于3/6kV系統(tǒng)中,無需處理,但如果是4000米海拔,那6kV系統(tǒng)要求的絕緣電壓就超過了12kV的絕緣耐受電壓,這樣就需要特殊設(shè)計,或使用更高電壓等級的產(chǎn)品。
與額定電壓對應(yīng)的是額定絕緣電壓包括工頻耐受電壓和雷電沖擊耐受電壓,這與接地方式應(yīng)用等系統(tǒng)絕緣配合相關(guān),還與歷史傳承相關(guān),如我國的電力系統(tǒng)沿襲前蘇聯(lián)的系統(tǒng),因此絕緣耐壓也是相同的,而歐美則不同。GB/T1122定義的絕緣配合,額定電壓12kV/工頻耐受電壓42kV/雷電沖擊耐受電壓75kV。而IEC62271-1定義的12kV絕緣配合,12kV/28kV/75kV。這些電壓決定了開關(guān)柜的尺寸,開關(guān)柜的絕緣支撐等。沖擊耐壓決定了產(chǎn)品的電氣凈距,不論是空氣中還是SF6氣體中,如75kV的沖擊耐壓,空氣凈距需要大于等于120mm,95kV空氣凈距要大于等于160mm。而工頻耐受電壓決定了產(chǎn)品的爬距,根據(jù)污穢情況,材料耐電痕性能決定著爬電距離,一般有機(jī)絕緣爬電比距大于等于20mm/kV。
額定電流是開關(guān)設(shè)備連續(xù)運(yùn)行電流,現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)已不叫額定電流了,連續(xù)運(yùn)行電流表達(dá)更能加清楚,IEEE中壓開關(guān)柜的標(biāo)準(zhǔn)就是連續(xù)運(yùn)行電流。對于開關(guān)柜,這個電流有主母線的,還有每個柜子分支母線的,即出線的,主母線連續(xù)運(yùn)行電流是這個配電系統(tǒng)這段主母線所需要承受的電流,可能一個進(jìn)線柜的電流,或者一個進(jìn)線帶兩段的電流,也可能是多個進(jìn)線并聯(lián)輸入的電流,是一次系統(tǒng)設(shè)計決定的,所有需要流經(jīng)這段主母線供電的負(fù)載電流之和,小的應(yīng)用只有630A,如二次配電環(huán)網(wǎng)柜等的應(yīng)用,一次配電電流從1250A到5000A甚至6300A,電流越大,意味著所需要的導(dǎo)電截面積就越大,如同水管一樣。
導(dǎo)體單位交流電流密度隨著電流的增加、截面積的增大等會漸漸變小,這是因?yàn)榻涣麟娂w效應(yīng)、鄰近效應(yīng)的影響造成的。如630A電流密度可以是1.8-2A/mm2,而4000A的電流密度就只能是1-1.1A/mm2,基于發(fā)熱=I2R,電流越大,導(dǎo)體發(fā)熱也越大,發(fā)熱過大如果散熱不夠,就會導(dǎo)致溫升過高,傳導(dǎo)、散熱效率都與溫度差成正比,溫度差越大,傳導(dǎo)熱量、對外散熱越多,達(dá)到平衡,導(dǎo)體的溫升也就達(dá)到穩(wěn)定。發(fā)熱越大,意味著額外的功率損耗就越多,這些熱量毫無用處,釋放到開關(guān)柜內(nèi)部和外部,增加額外電能損失。
為什么我們要限制溫升?開關(guān)柜內(nèi)部金屬是不怕熱的,怕熱的是絕緣件,絕緣件長期在溫度超過110度的環(huán)境下使用,壽命會大幅減少,溫度沒升高10 度,壽命減少10年。溫度過高,材料機(jī)械性能快速降低,無法承受短路電動力。