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        銅排的載流量如何確定?
         2023年10月10日 |閱讀次數:1169

        關于矩形銅排的載流量,國內中低壓成套廠一直都是各自有各自的算法,因為行業內沒有相關的GB或者IEC標準可以參考。


        作為一個職場新人,如何去理解銅排的載流量呢?

        一、配四設計手冊中的銅排載流量

        設計院工程師在繪制低壓成套一次系統圖時,主母線的規格和載流量經常會參照《工業與民用配電設計手冊》第四版(簡稱配四)第9章的表9.3-35 ,如下表。

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        比如,單根涂漆矩形銅排100*10,在環境溫度25℃、銅排允許運行溫度70℃時,平放時載流量為2174A,豎放時載流量為2265.A。


        豎放比平放載流量高,是因為豎放時母排散熱更好,如下圖:

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        實際上這張表格對低壓成套廠的意義不大,因為配四表格9.3-35中銅排載流量是基于:環境溫度25℃,銅排zui高運行溫度是70℃,銅排的溫升是45K。


        低壓柜的設計和制造標準是GB/T 7251.1和GB/T 7251.12,在驗證銅排載流量試驗(即溫升試驗)時是基于:環境平均溫度35℃,銅排的zui高運行溫度是105℃,銅排的溫升是70K。

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        我在之前的文章:低壓電器的端子為何要鍍銀或者鍍錫?中提到,福州大學張冠生教授的《電器學》和GB/T25840-2010 規定電氣設備部件


        (特別是接線端子)允許溫升的導則等材料中,關于導體載流量與溫升的關系是:


        溫升與電流的p次方成正比,溫升允許值越高,說明導體允許流過的電流越大。


        p值取決于導體的表面散熱系數,通常在1.5到2之間,一般取平均值1.76。


        低壓柜設計標準GB/T7251.1中的環境溫度是柜外環境溫度,如果要考慮銅排周圍的環境溫度,依據GB∕T 24276-2017


        通過計算進行低壓成套開關設備和控制設備溫升驗證的一種方法中的經驗,


        柜內的溫度一般比柜外溫度高20℃,所以低壓柜內溫度一般按55℃考慮,即:低壓柜內銅排周圍環境溫度按55℃考慮。


        基于上述分析,我們才說《工業與民用配電手冊》第四版中銅排載流量對于指導低壓柜廠母排選型意義不大,甚至會出現按配四選型后,銅排規格與低壓柜CCC證書不符的情況。


        既然GB和IEC沒有權威的相關標準可以指導銅排載流量選型,那么是否有其他標準可以參考呢?其實還是有的,它就是接下來我們要討論的德國標準DIN43671。

        二、DIN43671-1975 銅排載流量標準


        銅排載流量比較權威的標準是DIN43671-1975,該標準定義了矩形銅排在環境溫度35℃,銅排運行溫度65℃時的載流量,如下表。

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        例如豎直擺放,單根涂漆的銅排100*10的載流量為1810A,而單根裸銅排100*10的載流量為1490A。


        涂漆銅排與裸銅排載流能力不一樣,主要是因為二者熱輻射散熱時的發射率不一樣,發射率與發熱體表面狀況以及顏色有關。

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        涂漆銅排的發射率為0.9,而裸銅排的發射率為0.4。


        DIN43671-1975同時還給出了不同環境溫度和不同銅排運行溫度下的載流量換算方法。


        表格中橫軸為銅排允許溫度,曲線簇為環境溫度,縱軸為換算系數K2,如果環溫35℃、銅排允許溫度是65℃,則系數K2=1。

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        在DIN43671中,當環境溫度35℃、銅排允許溫度65℃、豎放時,單根涂漆的銅排100*10的載流量為1810A。


        如果要換算成《工業與民用配電設計手冊》第四版中的環境溫度25℃、銅排允許溫度70℃時載流量,則需要查表得到K2=1.25。


        經過計算,銅排載流量為1810*1.25=2262A,與配四給出的載流量2265.A相差無幾。

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        同樣的道理,如果要換算成GB/T7251.1低壓柜內環境溫度55℃、銅排允許溫度105℃時的載流量,則需要查表得到K2=1.3。


        經過計算,銅排載流量為1810*1.3=2353A。

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        低壓柜內的銅排一般都為裸銅排,所以如果按照柜內溫度55℃,銅排運行溫度105℃,則豎放情況下,100*10的銅排載流量為1490*1.3=1937A。


        將DIN43671-1975的銅排載流量作為參考,工業與民用配電設計手冊、GB/T7251.1標準中銅排載流量理論計算的系數如下表。

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        三、總結


        1、銅排的載流量除了要考慮擺放方式和表面處理方式之外,更重要是考慮其環境溫度和允許運行溫度的影響;


        2、DIN43671-1975給出了環境溫度35 ℃、運行溫度65℃下銅排的載流量,其他環境溫度和運行溫度下銅排載流量,可以通過查表乘以相應的系數;


        3、工業與民用配電設計手冊中銅排載流量,是基于環境溫度25℃和運行溫度70℃,而低壓柜設計制造標準GB/T7251.1-2013,要求柜內環境溫度55℃(柜外平均環境溫度35℃)、運行溫度105℃下的載流量,所以配四中的數據不能直接采用;


        4、DIN43671-1975中銅排載流量可以作為參考基準,低壓柜內或其他場合銅排載流量的計算,只要能確定環境溫度和運行溫度,都可以得到相應的載流量





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