中压开关柜的散热技术探讨课件.ppt

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1、中压开关柜的散热技术探讨西安高压电器研究院王平2015年5月目录目录1.散热设计的重要性2.开关柜的发热源3.开关柜的散热技术探讨3.1对流散热3.2传导散热3.3导体的辐射散热3.4真空灭弧室的散热3.5通过散热片提高散热能力3.6固体绝缘件的散热3.7通风通道及柜体的散热4.热管散热技术的应用设想1.散热设计的重要性开关柜产品的额定电流提高、外壳防护等级提高、小型化以及有些产品采用密封结构，都需要很好地解决发热与散热问题，限制各处的温升在许可范围内。热的处理是一个难题，温升过高时会加速元件的老化，使得产品绝缘性能

2、下降、可靠性下降。采取措施限制发热仅是解决问题的一个方面，加强并有效地散热是解决问题的另一重要方面。2.开关柜的发热源开关柜在稳定状态下的发热源有导体通电时产生的焦耳热、感应热、介质热。焦耳发热：当电流流过具有电阻值的导体、导体连接的接触部位时产生的能量损耗。感应发热：是一种由放置在交变磁场中的导磁体产生的涡流损失或磁滞损失引起的发热现象。介质发热：当电介质上加有交流电场时，会产生热损失。单位体积内产生的热损耗与频率、介电常数、介质损失角正切、电场强度有关。2.开关柜的发热源减少发热可采取以下措施：⑴严格控制主回路电

3、阻值；⑵控制真空灭弧室的回路电阻在较低值；⑶控制各导体连接的接触电阻；⑷采用截面周长大或带散热结构的母线与分支母线，增大导流截面积，如：采用双D主母线、多片组合分支母线；⑸位于交变磁场中的零部件（如：柜体左右侧板、中间隔板、套管安装板、螺栓、螺母等）采用非导磁材料制造，如：不锈钢1Cr18Ni9Ti。3.开关柜的散热技术探讨传统的散热技术有对流、传导和辐射3种散热方式，结构上采取和加强的散热措施有：⑴对流散热，分自然的和强制的。依靠柜体外表面自然对流向外部放出的散热量是温差和散热面积的函数。⑵传导散热，把触头盒内的动

4、、静触头中的热量向母线传导，以减轻滑动连接的触头等部位的局部热负荷。⑶辐射散热，依靠辐射，柜表面向外部放出的散热量是温差和散热面积的函数。断路器室内壁及分支母线表面涂装，使高温器件表面通过辐射把热量散至金属壳体。然而，对于1面开关柜整体而言：总散热量＝依靠辐射的散热量＋依靠对流的散热量3.开关柜的散热技术探讨⑷热管散热，热管散热是一种新技术，已在制冷行业、IT行业应用，在开关行业应用极少。热管散热的基本原理：典型的热管由管壳、吸液芯（毛细管）和端盖组成，热管内部被抽成真空状态，充入适当的液体，这种处在真空条件下的液体

5、沸点低，容易挥发。管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。将热管分成蒸发段、冷凝段，根据应用需要在二段之间可布置绝热段。当蒸发段开始受热的时候，管壁周围毛细管中的液体就会迅速汽化，产生蒸汽，此时这部分的压力就会变大，蒸汽流在微小压力差的牵引下向冷凝段流动。蒸汽流到达冷凝段后，冷凝成液体，同时也放出大量的热量，最后液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，完成一次循环。如此循环不止，热量从热管一端传至另外一端。3.1对流散热对流散热是开关柜散热的主要途径，应进行开关柜的对流散热设计并优化。底盘车下开通风孔、触头盒上开通风槽

6、引导冷风流向发热温度最高处（断路器软连接及触头盒内）；利用烟囱效应，提高风速，增加流量；柜顶泄压板兼有散热功能，其结构设计为波浪形，以增大通风和散热面积；通风风道的结构。3.1对流散热充气柜中，密封箱体内SF6气体的对流散热是重要途径。充气柜中，SF6气体密度约为空气的5倍，由于其热传导率、比热、动态粘性系数等物理参数与空气不同，故热传导率比空气大。发热量相同的情况下，在SF6气体中的导体温升值比空气中的小。0表压下在SF6气体中的温升值与空气中相比约为80%。3.2传导散热因空间、结构有限，需依靠热传导将触点处局部

7、温度高的点的热量传导到自身导体的另一端或与之相接触的导体上，通过另一端或相接触的导体散热。对于开关柜的传导散热，一般来说对提高柜体对外总散热量的直接作用不大，主要是柜内局部温度分布的调节。3.3导体的辐射散热在散热方面，考虑了对流因素、连接导体间或与真空断路器灭弧室的热传导因素外，开关柜内各导体的温度（温升）还与导体自身、柜体隔板与面板、其它相导体的辐射热等因素有关。3.3导体的辐射散热材料温度38℃149℃锌磨砂面0.210.21铝抛光面0.040.04粗糙面0.07-氧化面0.080.1黄铜抛光面0.100.10

8、粗糙面0.460.50铜抛光面0.02-磨砂面0.22-氧化面0.500.50银抛光面0.020.03一般油漆（包括白色）0.92～0.96涂料白色0.94黑色0.94几种材料的辐射率3.3导体的辐射散热几种材料对太阳能量的吸收率材料吸收率镀锌板新0.65旧0.89铝抛光面0.26银抛光面0.11铜抛光面0.26铁抛光面0.45氧化面、红锈0.