硬母线温升计算

硬母线温升计算请教各位，低压成套开关设备垂直母线额定短时耐受电流如何选取？在论坛一直潜水，学习帕版及各位老师的帖子，受益匪浅。

本人有一事不明白，低压成套开关设备垂直母线的额定短时耐受电流如何选取？对于2500kVA，阻抗电压6%的变压器，主母线选择额定短时耐受电流85kA/1S，垂直母线应如何选取？垂直母线上的断路器的分断能力是否应于母线相匹配？另，帕版经常提到的“MNS Engineering Guide-line ”式中下载不到，可否提供以下？谢谢楼主的问题是：对于2500kVA，阻抗电压6%的变压器，主母线选择额定短时耐受电流85kA/1S，垂直母线应如何选取？垂直母线上的断路器的分断能力是否应于母线相匹配？我们先来计算一番：因为：Sn=√3UpIn，所以In=2500x103/(1.732x400)=3609A因为：Ik=In/Uk，所以Ik=3609/0.06=60.15kA对于断路器而言，选择断路器的极限短路分断能力Icu>60.15kA即可，一般取为65kA。

但是对于主母线来说，是不是我们也选择它的动稳定性等于65kA 就可以了？动稳定性的定义是：低压开关柜抵御瞬时最大短路电流电动力冲击的能力。

那么60.15kA就是最大短路电流的瞬时值吗？我们来看下图：这张图我们看了N遍了。

其中Ip就是短路电流的稳态值，也是短路电流的周期分量。

在楼主的这个问题中，我们计算得到的60.15kA 就是Ip，它也等于短路电流稳态值Ik。

显然，它不是短路电流的最大瞬时值短路电流的最大瞬时值是冲击短路电流峰值Ipk，Ipk=nIk。

根据IEC 61439.1或者GB 7251.1，我们知道当短路电流大于50kA后，n=2.2，于是冲击短路电流峰值Ipk=nIk=2.2x60.15=132.33kA，这才是动稳定性对应的最大短路电流瞬时值也就是说，对于楼主的这个范例，低压开关柜主母线的峰值耐受电流必须大于132.33kA我们来看GB 7251.1-2005是如何描述峰值耐受电流与短时耐受电流之间的关系的，如下：我们发现，对于主母线来说，它的峰值耐受电流与短时耐受电流之比就是峰值系数n明白了这个道理，我们就很容易明确开关柜中主母线的动热稳定性了。

例如，我们选定某款低压开关柜，它的主母线的峰值耐受电流是220kA，那么它的短时耐受电流必定是220/2.2=100kA现在我们来考虑楼主的问题：垂直母线的短时耐受电流如何选取根据计算，水平母线短路时承受的力跟长度有关，水平母线一般要长于垂直母线，所以其受力要大。

垂直母线载流量一般小于水平母线，那么垂直母线的受力应怎么计算？无论是主母线还是垂直母线，它们的动、热稳定性计算方法都是一致的，都用统一的计算公式具体计算必须考虑如下几个因素：1）垂直母线截面尺寸关系2）垂直母线长度3）垂直母线的母线夹抗拉强度显见，这种计算出来的结果只能作为参考值，而不能作为产品的性能说明。

所以，垂直母线的短路参数，只能依据型式试验的结论我们来看MNS的技术数据：我们看到它的垂直母线峰值耐受是176kA，短时耐受是176/2.2=80kA，符合动热稳定性的关系帕版，我本人是电气工程设计人员，对开关柜内部了解并不多。

我在工程设计订货图纸中，需要指出水平母线、垂直母线的额定短时耐受电流。

水平母线还可以通过计算，但是垂直母线始终不知道怎么处理，一般就指定为50kA。

也不知道这样是偏大或者偏小。

恳请帕版是否能够详细分析一下？开关柜的垂直母线是开关柜中的最薄弱环节一方面，垂直母线与主母线连接，属于母线系统的分支也即配电母线；另一方面，它与各个馈电回路、电动机回路连接，起到电能传递的作用垂直母线如此重要，但是它是否有某种保护呢？答案是：除了进线断路器和母联断路器以外，它不再有任何保护。

因此，垂直母线的温升、动稳定性和热稳定性显得很重要======================首先我们来看温升垂直母线有两种，一种是裸露在柜内的，另一种是包裹在多功能板中的。

例如GCS开关柜，它就是被包裹在多功能板中的。

垂直母线一经包裹，当然它的载流能力就要下降了。

因此，对于某型开关柜来说，垂直母线的包裹与否，一定会反映在它的技术说明书或者样本中在低压开关柜的温升计算中，我们首先要考虑所有馈电回路、电动机回路的输出功率，再按照IP等级、环境温度和工作制，计算出各个回路的功率消耗，进一步计算出它们的温升。

接着，我们把某柜垂直母线的总电流计算出来。

计算垂直母线总电流时，会遇见分散系数这个参数。

结合垂直母线的防护等级、环境温度和散热能力等等，我们就可以计算出垂直母线的温升了。

垂直母线的温升应当符合型式试验给出的限值在GB7251.1-2013中，对母线的温升要求是105K。

如果低压开关柜的环境温度是35度，则母线系统的最高使用温度应当是35+105=140度。

超过这个值，则母线铜材有可能被退火，其动稳定性会降低写到这里，相信旺友们一定觉得母线系统的温升计算十分重要，而且很希望能深入了解各种柜型的温升情况。

但是，温升计算及其试验参数属于某型开关柜的技术保密内容，一般不会公开。

由于它的计算复杂，只有很资深的工程师才能知晓它的计算方法。

也因为这个原因，尽管我手头上就有MNS的温升计算方法，但是我无法提供给旺友们。

一句话：爱莫能助我们再看看垂直母线的动热稳定性想要准确地计算垂直母线的动热稳定性，则必须结合垂直母线的机械结构，以及它周边各种附件的尺寸关系来计算。

当然，最终还是要看型式试验的结果如何各种不同品牌的低压开关柜，其垂直母线的动热稳定性参数不尽相同。

例如GCS，它的垂直母线的峰值耐受电流是1 05kA，短时耐受电流是50kA，两者之比是2.1，符合GB7251.1-2013表7的要求；对于MNS，它的垂直母线的峰值耐受电流是176kA，短时耐受电流是80kA，两者之比是2.2，也符合GB7251.1-2013表7的要求也许旺友会问：既然主母线的峰值耐受可以达到250kA，为何垂直母线的峰值耐受才176kA呢？道理很简单，垂直母线的长度短，自然它承受的短路电流电动力就小了。

值得注意的是：短路电流的大小与工作电流无关，并不是垂直母线的运行电流比水平母线要小，它的峰值耐受电流就小。

一旦在垂直母线上发生短路后，流过垂直母线和水平母线上的短路电流是一样大的，只不过垂直母线上的短路电流因为短路线路阻抗的原因其规模会比水平母线要小也许旺友还会问：如果垂直母线被包裹在多功能板中，或者裸露安装，这两种情况下其峰值耐受电流和短时耐受电流会相差多少？答案是，几乎相等。

知道为什么？因为短路过程很短，在这段时间内，母线事实上处于绝热过程，热量根本就来不及散发。

因此，垂直母线是否被包裹起来，只影响到运行的温升参数，不影响到短路参数不管是导线也好，或者是连接铜排也好，在运行时发热最严重之处不是这些导体本身，而是它们的接线端子。

因此，对于接线端子处的导体表面处理，自然就成为国家标准关注的对象我们来看GB 14048.1-2006《低压开关设备和控制设备第1部分：总则》的表2：我们看到，裸体的温升是60K，铜镀锡是65K，铜镀银是70K考虑到开关柜的平均温度是35度，所以裸铜导线或者铜排搭接处最高温度为35+60=95度因为锡和银是软性金属，它能把铜排或者导线端子搭接处的凸凹不平之处填平，扩大有效搭接面，所以镀银或者镀锡后能提高铜导体搭接处的温升限值但是铜镀锡或者镀银后也带来了一些问题，主要就是电化学反应。

我在某个专门介绍铜镀锡或者铜镀银的优缺点的帖子中讨论过。

锡的化学活泼性高于铜，在有水汽沾染的条件下，锡会和铜发生电化学反应，锡元素中的电子会转移到铜元素中去，形成原电池，于是锡层会不断地被腐蚀；至于镀银，则恰好相反，铜会不断地被腐蚀因此，如果采取了铜镀锡或者铜镀银的工艺，则全部母线系统都必须都镀锡或者镀银，以避免电化学反应。

考虑到成本问题，有时可以采取隔绝水汽的办法，也即用热缩套管将铜导线或者铜排的搭接面包裹起来，既能增强散热，又能隔绝水汽，一举两得对于垂直母线，虽然它的表面是镀锡的，但由于垂直母线安装在多功能板中，使得垂直母线能有效地隔绝水汽，所以垂直母线与铜导体的搭接处可以采取裸铜与镀锡表面直接搭接方式如果大家动手来计算短路电流，那么会发现，从变压器低压侧出口处开始，由于母线槽和低压开关柜主母线阻抗的原因，短路电流是会逐级递减的。

到了垂直母线处，递减的幅度更大。

因此，垂直母线处的短路电流参数一定会远远低于主母线看楼主求资料心切，以下提供一些主母线和垂直母线的参数。

不要问我这些参数是何种柜型，这些资料仅供参考：水平母线参数：垂直母线参数：略作解释：从下表中可以看出，垂直母线的载流量与防护等级密切相关。

为了提高载流量，可以在多功能板的背后加装1支到2支铜排与垂直母线并联，以此实现提高垂直母线载流量的目的再次强调说明：垂直母线的短路参数和载流量不具有通用性，它与开关柜的结构密切相关。

垂直母线的短路参数和载流量是型式试验的测试结果，并非计算值。

对于设计者来说，务必要参考某型开关柜的技术说明书才能了解垂直母线的详情另外，我记得我在旺点中曾经有过一个计算范例，从变压器低压侧开始，对母线槽、低压开关柜的主母线、垂直母线，一直到馈电回路的出口处，对各处的短路参数按线路阻抗做了详尽的计算。

若有兴趣，可以去检索参考谢谢帕版的说明。

我按照两种情况（水平母线0m和水平母线8m）简单计算了一下三相短路电流。

——————短路电流的变化值不算太大。

我理解垂直母线的短路参数和载流量是型式试验的测试结果，并非计算值。

但在设备订货之前又必须制定额定短时耐受电流和额定峰值耐受电流。

比如说Blokset垂直母线额定短时耐受电流值30/50/85（kA/1S），对应额定峰值耐受电流63/105/178（kA），需要在设备订货时指定一个值，那么指定那个值既能满足短路耐受能力，又不浪费投资？另，帕版书中变压器电阻的计算公式是否有误（变压器容量没有平方）？接到旺友短信如下：我想解决的问题是设备订货时如何指定垂直母线的短时耐候电流和峰值耐受电流。

虽然垂直母线较短，受电动力比水平母线小，但是短路电流应该是一样。

那么我按照短路电流计算值去指定垂直母线的短时耐候电流可行吗？=====================================这里有几个问题需要解决：1）垂直母线与主母线的短路电流是一样的吗？我们来看下图：我们看到图中电能从变压器低压侧，经过母线槽接到低压进线断路器，在流经主母线，然后才流到垂直母线。

不管是母线槽也好，或者是水平母线、垂直母线也好，它们都有电阻和感抗，也就是说它们都有各自的线路压降当发生短路时，在主母线1处发生的短路电流必定比发生在2处的短路电流要大，而发生在垂直母线3处，或者4处和5处，它们的短路电流也一定小于主母线1处或者3处的电流例如，在3处出现了短路电流，虽然从变压器低压侧到主母线，再到3处，短路电流都是一样大的，但是短路电流的值一定会远远小于发生在主母线上的短路电流值2）垂直母线的短路电流规模数据一定要参考生产厂家给出的数值，它比主母线的短路电流参数要小很多计算错误，母线的动稳定性不是这样计算的我们知道，当发生短路时，母线会流过短路电流，而短路电流会对母线产生电动力。