母线设计的基本原则
(1)减小导体的电阻。因为导体的载流量与导体的电阻成反比,故减小导体的电阻可以有效的提高导体载流量。减小导体电阻的方法:①采用电阻率ρ较小的材料作导体,如铜、铝、铝合金等;②减小导体的接触电阻(Rj);③增大导体的截面积(S),但随着截面积的增加,往往集肤系数(Kf)也跟着增加,所以单条导体的截面积不宜做得过大,如矩形截面铝导体,单条导体的最大截面积不超过1250mm2。
(2)增大有效散热面积。导体的载流量与有效散热表面积(F)成正比,所以导体宜采用周边最大的截面形式,如矩形截面、槽形截面等,并采用有利于增大散热面积的方式布置,如矩形导体竖放。
(3)提高换热系数。提高换热系数的方法主要有:①加强冷却。如改善通风条件或采取强制通风,采用专用的冷却介质,如SF6气体、冷却水等;②室内裸导体表面涂漆。利用漆的辐射系数大的特点,提高换热系数,以加强散热,提高导体载流量。表面涂漆还便于识别相序。
持续电流额定值;收益递减规律适用于母线的尺寸,换句话说,随着连续额定电流的增加,母线的电流密度通常会降低;
解释
1.交流电流越大,集肤效应、邻近效应影响越大
母线的尺寸和形状;较厚的母线不如窄的母线有效;
解释:
1.交流电的电流趋肤效应,铜排内部实际上电流小,电流集中在铜排的外表的薄层;
2.面积相同时,宽、厚比越大,周长越长,散热面积越大,载流量越大。
单个粗母线的效率不如多条母线(总横截面积相等),母线之间有空间;
解释
1.电流趋肤效应影响小;
2.多条母线散热面积变大;
12拼10×40用于6300A开关柜主母线

母线的配置;以宽尺寸垂直排列的条形比水平放置的条形更有效;
解释
垂直布置有力于冷气流由下部向上部移动,带走更多的热量,而水平布置阻挡气流向上,不利于对流冷却;
5拼5x200mm母线用于6300A开关柜主母线

同相母线之间的间距;间隔远的母线更有效;
解释:母线间邻近效应影响与相互间距离成反比,距离越小,影响越小,载流量变大。
接近磁性材料;钢制总线隔间屏障或其他磁性外壳元件会显着影响温升,特别是对于较高的连续电流额定值;
解释
1.磁性材料产生涡流,造成大量能量消弧,磁性体发热,产生噪声;
2. 电流越大,涡流产生越大,影响越大,采用非导磁材料外壳,可以有效降低热损耗,降低温升。
不同相位的母线之间的间距;
解释
1.邻近效应会增加导体的表观电阻,因此,它的温升会增大;
母线附近的空气流动;改善母线周围的空气流动将以更高的速度带走热量,从而降低温升;
解释
1.相比传导、辐射,空气对流是空气绝缘开关柜最有效的冷却方式。
2.进风口低,出风口高,压力差形成烟囱效应,冷空气不断进入,带出柜体内部热量; 避免水平隔板太多,空间过于宽敞,造成气流紊乱,无法形成有效流动方向。
3.柜顶安装风机强迫风冷是大电流开关柜解决温升的有效方法。
母线不要靠近其他热源;例如,断路器本体发热巨大,变压器发热等;
解释: 断路器是开关柜中发热最大的元件,占整个柜体发热功率的一半以上,主触头密闭在壳体内部,抽屉触头电阻大也相对密封,发热高,热量集中,是温升试验关键考核点、是试验最难通过的地方,而铜排发热是均匀分布,散热面积大,容易实现热平衡,温升低; 远离发热元件,降低母线发热对断路器的影响,同时母线温升低,可以适当带走断路器热量,降低断路器温升,避免热量更加集中。
6300A 断路器隔离柜布置,垂直连接排后置,远离断路器,留出空间供断路器散热
母线的发射率;覆盖有深色或无光泽涂层的裸露母线将表现出较低的温升;
解释: 深色涂层辐射系数大,能够提高换热系数,加强散热,提高导体载流量,降低温升
母线涂黑色绝缘漆,即是全绝缘,又有利于散热

绝缘的存在和绝缘类型;与裸母线相比,保形绝缘(例如流化床环氧树脂)可降低温升,而非保形绝缘(例如松配合套管)可能会增加温升。
解释:环氧硫化涂敷、黑色热缩套管等通过与母线直接接触,有利于形成整体,增加热量辐射降温; 非紧贴保形绝缘,阻止了铜排与外界的热交换,无法形成对流、辐射,造成温升升高。
来源:于网络
