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

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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