中壓是指交流1000V以上,40.5kV以下的電壓等級(jí),中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備包括隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、斷路器、接觸器、接地開(kāi)關(guān)等。
開(kāi)關(guān)設(shè)備的主要參數(shù)有
額定電壓,額定是開(kāi)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(kāi)關(guān)設(shè)備在滿(mǎn)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(jí),如都是1000米海拔以下應(yīng)用,12kV開(kāi)關(guān)產(chǎn)品可以用于3/6kV系統(tǒng)中,無(wú)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(guò)了12kV的絕緣耐受電壓,這樣就需要特殊設(shè)計(jì),或使用更高電壓等級(jí)的產(chǎn)品。
與額定電壓對(duì)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(guó)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(kāi)關(guān)柜的尺寸,開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)柜的標(biāo)準(zhǔn)就是連續(xù)運(yùn)行電流。對(duì)于開(kāi)關(guān)柜,這個(gè)電流有主母線(xiàn)的,還有每個(gè)柜子分支母線(xiàn)的,即出線(xiàn)的,主母線(xiàn)連續(xù)運(yùn)行電流是這個(gè)配電系統(tǒng)這段主母線(xiàn)所需要承受的電流,可能一個(gè)進(jìn)線(xiàn)柜的電流,或者一個(gè)進(jìn)線(xiàn)帶兩段的電流,也可能是多個(gè)進(jìn)線(xiàn)并聯(lián)輸入的電流,是一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)決定的,所有需要流經(jīng)這段主母線(xiàn)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(huì)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(guò)大如果散熱不夠,就會(huì)導(dǎo)致溫升過(guò)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(duì)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(wú)用處,釋放到開(kāi)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(kāi)關(guān)柜內(nèi)部金屬是不怕熱的,怕熱的是絕緣件,絕緣件長(zhǎng)期在溫度超過(guò)110度的環(huán)境下使用,壽命會(huì)大幅減少,溫度沒(méi)升高10 度,壽命減少10年。溫度過(guò)高,材料機(jī)械性能快速降低,無(wú)法承受短路電動(dòng)力。