中壓是指交流1000V以上,40.5kV以下的電壓等級,中壓開關設備包括隔離開關、負荷開關、斷路器、接觸器、接地開關等。
開關設備的主要參數有
額定電壓,額定是開關設備的最高工作電壓,3.6/7.2/12/24/40.5kV,是系統電壓3/6/10/20/35kV的1.2倍(35kV是1.15倍),開關設備在滿足應用環境下絕緣電壓的情況下,可以以大覆蓋小電壓等級,如都是1000米海拔以下應用,12kV開關產品可以用于3/6kV系統中,無需處理,但如果是4000米海拔,那6kV系統要求的絕緣電壓就超過了12kV的絕緣耐受電壓,這樣就需要特殊設計,或使用更高電壓等級的產品。
與額定電壓對應的是額定絕緣電壓包括工頻耐受電壓和雷電沖擊耐受電壓,這與接地方式應用等系統絕緣配合相關,還與歷史傳承相關,如我國的電力系統沿襲前蘇聯的系統,因此絕緣耐壓也是相同的,而歐美則不同。GB/T1122定義的絕緣配合,額定電壓12kV/工頻耐受電壓42kV/雷電沖擊耐受電壓75kV。而IEC62271-1定義的12kV絕緣配合,12kV/28kV/75kV。這些電壓決定了開關柜的尺寸,開關柜的絕緣支撐等。沖擊耐壓決定了產品的電氣凈距,不論是空氣中還是SF6氣體中,如75kV的沖擊耐壓,空氣凈距需要大于等于120mm,95kV空氣凈距要大于等于160mm。而工頻耐受電壓決定了產品的爬距,根據污穢情況,材料耐電痕性能決定著爬電距離,一般有機絕緣爬電比距大于等于20mm/kV。
額定電流是開關設備連續運行電流,現在標準已不叫額定電流了,連續運行電流表達更能加清楚,IEEE中壓開關柜的標準就是連續運行電流。對于開關柜,這個電流有主母線的,還有每個柜子分支母線的,即出線的,主母線連續運行電流是這個配電系統這段主母線所需要承受的電流,可能一個進線柜的電流,或者一個進線帶兩段的電流,也可能是多個進線并聯輸入的電流,是一次系統設計決定的,所有需要流經這段主母線供電的負載電流之和,小的應用只有630A,如二次配電環網柜等的應用,一次配電電流從1250A到5000A甚至6300A,電流越大,意味著所需要的導電截面積就越大,如同水管一樣。
導體單位交流電流密度隨著電流的增加、截面積的增大等會漸漸變小,這是因為交流電集膚效應、鄰近效應的影響造成的。如630A電流密度可以是1.8-2A/mm2,而4000A的電流密度就只能是1-1.1A/mm2,基于發熱=I2R,電流越大,導體發熱也越大,發熱過大如果散熱不夠,就會導致溫升過高,傳導、散熱效率都與溫度差成正比,溫度差越大,傳導熱量、對外散熱越多,達到平衡,導體的溫升也就達到穩定。發熱越大,意味著額外的功率損耗就越多,這些熱量毫無用處,釋放到開關柜內部和外部,增加額外電能損失。
為什么我們要限制溫升?開關柜內部金屬是不怕熱的,怕熱的是絕緣件,絕緣件長期在溫度超過110度的環境下使用,壽命會大幅減少,溫度沒升高10 度,壽命減少10年。溫度過高,材料機械性能快速降低,無法承受短路電動力。