低壓成套開關(guān)設(shè)備溫升測試及影響因素研究

陳盧明

摘要：低壓開關(guān)設(shè)備溫度過高時(shí)，會造成絕緣性能下降、電路老化等一系列的問題，不僅會導(dǎo)致開關(guān)設(shè)備喪失正常的使用功能，甚至?xí)a(chǎn)生一定的安全問題，因此，開展低壓成套開關(guān)設(shè)備溫升測試具有一定的必然性，本文將對此進(jìn)行深入的探究，期望能夠提供一些有效的幫助。

關(guān)鍵詞：低壓成套開關(guān)設(shè)備;溫升測試;影響因素;研究

引言：對低壓成套開關(guān)設(shè)備的溫升測試，就是在固定的條件下，測量低壓成套開關(guān)設(shè)備的溫升值，測量柜中部件的工作溫度和周圍環(huán)境之間的溫差，溫升值和環(huán)境溫度的和就是低壓成套開關(guān)設(shè)備的最高工作溫度，材料超過極限值之后就無法繼續(xù)有效的工作。因此，對于低壓成套開關(guān)設(shè)備來講，溫升值就是一個(gè)重要的數(shù)據(jù)和指標(biāo)，對使用壽命和工作質(zhì)量都有著無法忽視的重要影響，所以在低壓成套開關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及投入使用過程中，都必須開展溫升測試。使用固定的電流來升高低壓成套開關(guān)設(shè)備的溫度，在溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)之后（每小時(shí)變化小于等于1K），測量出的溫升值不能高于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。

一、新舊標(biāo)準(zhǔn)在溫升測試中的差異

想要確定低壓成套開關(guān)設(shè)備的溫升值，最直接也是最有效的方法就是型式試驗(yàn)，但是在實(shí)際的使用過程中，用戶使用的開關(guān)設(shè)備與型式試驗(yàn)具有一定的差距，關(guān)于低壓成套開關(guān)設(shè)備型式試驗(yàn)的分型，G B 7251.1—2005將其分為TTA（型式試驗(yàn)的成套設(shè)備）和PTTA（部分型式試驗(yàn)的成套設(shè)備）兩種，我們所說的TTA是指用戶使用的低壓成套開關(guān)設(shè)備，與型式試驗(yàn)當(dāng)中測試的設(shè)備結(jié)構(gòu)相同;PTTA，指在主要部分上，用戶使用的低壓成套開關(guān)設(shè)備與型式試驗(yàn)中的結(jié)構(gòu)相一致，但是在部分結(jié)構(gòu)上有一定的區(qū)別，在遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的前提下開展了相應(yīng)的拓展。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，大多數(shù)的低壓成套開關(guān)設(shè)備都是PTTA形式，這是因?yàn)镻TTA形式能夠避免到第三方檢驗(yàn)所開展型式試驗(yàn)。關(guān)于低壓成套開關(guān)設(shè)備柜內(nèi)溫升測量如何實(shí)施，國家相關(guān)部門也給出了比較規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)，那就是《評估部分型式試驗(yàn)的低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備PTTA溫升的外推法》。在實(shí)際的工作過程中，相關(guān)的生產(chǎn)商就能夠規(guī)范化的測試出低壓成套開關(guān)設(shè)備以及相應(yīng)部分和零件的溫升值。

雖然國家相關(guān)部門已經(jīng)給出了專業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)，但是此標(biāo)準(zhǔn)對低壓成套開關(guān)設(shè)備制造工程師提出了太高的要求，很難有相關(guān)的制造廠能夠?qū)嵤?，所以沒有足夠的參考價(jià)值。于是在2013年，伴隨著IEC的發(fā)展，低壓成套開關(guān)設(shè)備溫升標(biāo)準(zhǔn)也進(jìn)行了相應(yīng)的更新和轉(zhuǎn)變，G B 7251.1—2013標(biāo)準(zhǔn)代替了原來的G B 7251.1—2005，將難度過高的問題進(jìn)行了解決，主要提出了三種型式試驗(yàn)的途徑，分別是：試驗(yàn);、計(jì)算和類型方案額定數(shù)據(jù)的推導(dǎo)。

在測試低壓成套開關(guān)設(shè)備溫升值的過程中，由于不同的驗(yàn)證方案對實(shí)驗(yàn)有著差異化的需求，所以新的標(biāo)準(zhǔn)也指出了三個(gè)不同的方法，我們簡單的將這三種方法稱為a、b、c，a方法是將整個(gè)低壓成套開關(guān)設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證;b方法是將整個(gè)低壓成套開關(guān)設(shè)備以及各個(gè)部分進(jìn)行驗(yàn)證;c方法是驗(yàn)證各個(gè)單元功能、主母線和配電母線，以及對整個(gè)低壓成套開關(guān)設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證。對低壓成套開關(guān)設(shè)備開展形式驗(yàn)證，應(yīng)當(dāng)考慮到具體的各個(gè)環(huán)節(jié)，能夠適應(yīng)各種不同的工作狀態(tài)。根據(jù)已經(jīng)做過的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來推導(dǎo)還沒有做過實(shí)驗(yàn)的回路方案，這也就是我們所說的推導(dǎo)驗(yàn)證方式。在開展形式實(shí)驗(yàn)的過程中，更多的使用b和c兩種方法，這樣能夠得到更多有效的信息，在推導(dǎo)過程中也能夠更加的精確。計(jì)算驗(yàn)證將形式驗(yàn)證作為基礎(chǔ)部分，計(jì)算出低壓成套開關(guān)設(shè)備的總功率消耗容量，使用G B/T 24276標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定好的方法，依據(jù)總功率損耗，來計(jì)算低壓成套開關(guān)設(shè)備的溫升值。這三種不同的驗(yàn)證方法，能夠減少不必要的實(shí)驗(yàn)過程，防止對同樣的目標(biāo)進(jìn)行重復(fù)的實(shí)驗(yàn)，用戶也能夠結(jié)合自身的實(shí)際情況，來選擇出合適的驗(yàn)證方式，這樣驗(yàn)證的效率也能夠得到實(shí)質(zhì)性的提升。

二、影響低壓成套開關(guān)設(shè)備溫升的因素

在實(shí)際的工作過程中，低壓成套開關(guān)設(shè)備溫升會受到多樣化因素的影響，如果我們沒有對這些因素進(jìn)行深入、有力的把控，那么測量出來的溫升值就不夠精確，失去了應(yīng)有的測量意義，所以，我們應(yīng)當(dāng)了解影響低壓成套開關(guān)設(shè)備溫升的主要因素，找出合理的應(yīng)對策略和方法，避免對測量出的溫升值造成影響，這樣測量的數(shù)據(jù)也能夠更加精準(zhǔn)。而對于溫升值的影響，主要有以下幾點(diǎn)因素：

（一）電流

相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)（G B 7251.1—2013）中進(jìn)行了規(guī)范，在具體的試驗(yàn)過程中，應(yīng)當(dāng)對進(jìn)線電流做出保障，規(guī)范在預(yù)期值的0%～+3%之內(nèi)，但是在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作過程中，就一定會有電流上的波動，低壓成套開關(guān)設(shè)備中使用的導(dǎo)線以及相關(guān)連接導(dǎo)體，在通電之后會不斷發(fā)熱，從而增加電阻，這都會對電流產(chǎn)生影響。電流的波動對低壓成套開關(guān)設(shè)備的溫升會產(chǎn)生明顯的影響，發(fā)熱與試驗(yàn)電流值之間會呈現(xiàn)正比的趨勢，這種趨勢可以表示為Δτ/τ=2（ΔI/I）。

根據(jù)相關(guān)的公式進(jìn)行分析，我們能夠發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流偏離標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到5%之后，低壓成套開關(guān)設(shè)備溫升就會對應(yīng)升高10%，也就是說在實(shí)際的工作當(dāng)中，如果只有100K的溫升，但是由于電流上5%的偏差，那么我們測量出來的溫升就要多10%，也就是110K，就出現(xiàn)了10K的誤差。但是根據(jù)實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，想要保障溫升的穩(wěn)定，就需要測量出來的溫升值差距小于等于1K每小時(shí)，如果在實(shí)際的工作過程中，電流達(dá)到2%或者之上的差距，那么引起的溫升偏差值就已經(jīng)超出了標(biāo)準(zhǔn)，所以也就不能夠被稱之為穩(wěn)定，所以電流會影響著低壓成套開關(guān)設(shè)備的溫升測量。在一般的實(shí)驗(yàn)過程中，為了保障電流能夠更加的穩(wěn)定，會使用人工的形式，不斷調(diào)節(jié)電流電壓，使電流能夠保持穩(wěn)定，但是這種方式對低壓成套開關(guān)設(shè)備卻并不是很適用，低壓成套開關(guān)設(shè)備的出線回路更多，各個(gè)回路之間的電流會相互影響，所以想要實(shí)施這種方法，就需要多個(gè)工作人員不斷進(jìn)行調(diào)控，不僅會浪費(fèi)大量的人力資源，整體試驗(yàn)的開展也會浪費(fèi)更多時(shí)間。我們在電路中添加程控恒流調(diào)節(jié)裝置，利用好相應(yīng)的程序自動調(diào)節(jié)電流，這樣就能夠時(shí)刻保持電流的穩(wěn)定，但是也需要注重避免電流出現(xiàn)波形畸變。

（二）導(dǎo)線

導(dǎo)線對于低壓成套開關(guān)設(shè)備溫升實(shí)驗(yàn)具有著不可忽視的影響，通過導(dǎo)線的利用和連接，能夠?qū)a(chǎn)生的熱量不斷傳導(dǎo)到外部，也能夠?qū)⑼獠康臒崃總鲗?dǎo)到低壓成套開關(guān)設(shè)備內(nèi)部。正是由于以上原因，在實(shí)際的低壓成套開關(guān)設(shè)備溫升試驗(yàn)當(dāng)中，對導(dǎo)線也進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化的管理，規(guī)定了導(dǎo)線的長度、橫截面積等等，在開展試驗(yàn)的過程中，根據(jù)實(shí)際的電流來選取規(guī)范化的導(dǎo)線。但是在一些實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，例如使用銅排鏈接過程中，黑漆容易伴隨著不斷的使用發(fā)生脫落，對散熱會造成一定的影響，所以導(dǎo)線的使用也會影響到溫升。在實(shí)際試驗(yàn)的過程中，由于使用時(shí)間過長，導(dǎo)線當(dāng)中的銅絲脫落、斷裂，就會導(dǎo)致測量出來的溫升值過高，影響測量的精準(zhǔn)度。

（三）空氣流動

拋開電流和導(dǎo)線不談，空氣流動也會對散熱造成影響，在溫升試驗(yàn)的過程中產(chǎn)生阻礙。在低壓成套開關(guān)設(shè)備溫升試驗(yàn)過程中，有兩種不同的空氣流動形式，一種是自然對流，就是指試驗(yàn)當(dāng)中低壓成套開關(guān)設(shè)備發(fā)熱而引起周圍空氣的流動;另一種是由于試驗(yàn)場地密封性不好、試驗(yàn)中使用的空調(diào)等等，在實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的空氣流動。這兩種情況會引發(fā)試驗(yàn)場地異常的空氣流動，這對于試驗(yàn)數(shù)據(jù)會造成一定的影響，所以在實(shí)驗(yàn)過程中是絕對不允許出現(xiàn)的。此外，周圍環(huán)境的影響、電流出現(xiàn)波形畸變等，多樣化的因素都會對低壓成套開關(guān)設(shè)備溫升實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響，所以在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)當(dāng)將多樣化的因素考量在內(nèi)，這需要相關(guān)人員加強(qiáng)意識，能夠及時(shí)采取有效的措施。

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