铜排 MNS铜排竖放还是平放，对母线抵御短路电动机的能力又有何影响？
wujiai
|图1：开关柜母线系统
图1左图为百度图片。 我们看到架空母线。 图1右图是我利用CAD的三维功能绘制的MNS低压开关柜的结构图。 我们看到后母线。 无论哪种开关柜，都是多柜共用母线。
无论图1所示的是哪种柜型，母线铜排的横截面都是矩形。 我们把横截面的每一边称为宽度边和厚度边，简称为宽边和厚边。 GGD母线垂直放置，三相母线与铝排截面的宽边相对。 图1中的MNS母排平放，三相母排均以铜排截面厚边相对。 可见，判断母线是垂直放置还是水平放置的依据是母线之间的相对姿态。
至此铜排，题主的问题已经得到解答。
下面我们来稍微深入地讨论一下。 内容为：母线铜排垂直放置或水平放置对母线载流量有什么影响？ 对母线承受电机短路的能力有什么影响？
1、母线垂直和水平放置对载流能力的影响
我们看下图：
图2：低压开关柜中的主母线
我们知道，当电流I流过母排时，会产生热量。 发热量为：Q_1=I^2\rho_0(1+\alpha\theta)tL/S，其中ρ0为母线材料在0℃时的电阻率，α为母线材料的电阻温度系数，θ为母线表面温度，t为通电时间，L为母线长度，S为母线截面积。
我们还知道，母排会向环境散热，散热量为：Q_2=K_tML\tau t，其中Kt为综合散热系数，是热传导、热对流和热辐射的综合作用； M是母线的横截周长，L是母线长度。 ML为母线表面散热面积，L为母线长度，τ为母线温升，即母线表面温度与环境温度之差，t为通电时间。
当母线持续通电且其表面温度稳定时，母线材料温度升高所消耗的热量Q3=0。 此时，加热热量Q1等于散热热量Q2。 由此，母线承载能力的计算公式为：
\[\left\{\begin{array}{11}I_n=\sqrt{\frac{K_tMS\tau_m}{\rho_0(1+\alpha\theta)}}，总线的额定载流量\\ \tau= \frac{I_u^2\rho}{K_tMS}，母线温升\end {array}\right.\]，方程1
式1中，Kt为综合散热系数，M为母线横截周长，S为母线截面积，τm为母线运行时最大允许温升，ρ0为母线运行时的最大允许温升。 0℃时母线材料的电阻率，α为母线电阻温度系数，θ为母线允许表面温度。
在下面的公式1中，Iu是工作电流，ρ是母线在特定工作温度下的电阻温度系数。
由式1可知，母线的额定载流能力与母线长度L无关，与母线稳定运行工况下的通电时间t无关。 我们注意到，与母排平放还是垂直放置有关的参数是综合散热系数Kt：由于综合散热系数是热对流、热传导和热辐射的综合，因此母排放置时的热对流垂直放置的母排比水平放置的要好，所以垂直放置时母排的综合散热系数略高于水平放置的母排，所以垂直放置母排的载流能力会略大于水平放置的母排。母线水平放置。
现在如果我们仔细观察图1和图2，我们会发现每相母线都是由两根铜排并联组成，如下图所示：
图3：单个垂直铜排或两个平行垂直铜排的散热面积。
每相母排均采用单铜排结构，其散热面积A为：A=2(A_1+A_2)
每相母排均采用双铜排结构，其散热面积A为：
A=2A1，b=6mm；
A=2.5A_1+4A_2，b=8mm；
A=3A_1+4A_2，b=10mm
本母线散热面积的标识规则选自《发电厂电气部分》，符合行业标准。 为何如此？ 当然，这是因为母线间隙散热比较困难。 双母线的散热面积小于单母线散热面积的两倍。 由此可见，双母线的综合载流能力必须小于单母线载流能力的两倍。
我们可以想象，如果母线平铺的话，其散热能力比垂直母线的难度更大，相当于减少了散热面积，从而降低了承载能力。 由于篇幅所限，我们不再讨论。
2、母线垂直放置还是水平放置对其承受短路电动力能力的影响
我曾经就这个问题写过一篇文章，如下：
可见，当母线截面尺寸相同、三相母线中心距也相同时，母线所承受的短路电力与截面系数不同。它可以垂直或水平放置。 我在《低压开关设备原理及控制技术》一书中给出了相关截面系数值图，如下：
图4：母线截面系数取值图
图4中的横坐标是(ab)/(h+b)。 无论垂直放置还是水平放置，分母都保持不变。 水平放置时，h、b相对于垂直放置时互换，即：(ah)/(h+b) 因此，母线垂直放置时的横坐标值大于水平放置时的横坐标值。 图 4 中的 m 值是厚度除以宽度。 垂直放置母线的m值与平放母线的m值互为倒数。 因此，水平放置母线的m值大于垂直放置母线的m值。
结合两相可知，平放母线的截面系数Kc值大于垂直放置母线的截面系数Kc值。 结合短路电动力的表达式：
F_0=10^{-7}I_k^2K_c\frac{2L}{d}，公式2
由式2可知，当母排材质、截面尺寸、母排长度、母排中心距相同，流过相同短路电流时，母排承受的基本短路电动势F0平放时的值大于母线垂直放置时的值。 价值。 可见，大多数柜型中低压开关柜内的主母线都是垂直放置的，就是这个原因。
关于工作电流，A相和C相母线承受的电力最大值为0.808F0，最小值为0.058F0。 B相母线承受的电力为±0.866F0。 因此可知，A相和C相母线主要承受向外推动的电力，而B相则承受前后推动的电力。
对于短路电流，A相、C相母排承受的最大短路电力为F0的2.65倍，B相母排承受的最大短路电力为F0的2.8倍。 需要说明的是，短路状态下的基本短路电力F0比工作状态下的F0大很多倍，因为电力与电流的平方成正比。
短路状态下母线最高温度θk表示为：
\theta _{k} =\frac{1}{\alpha _{0} } [(1+\alpha _{0} \theta _{0} )e^{\frac{K_f\rho _{0} \alpha _{0}t_{k} I_{k}^{2} }{S^2c\gamma } } -1] ，公式 3
式3中α0为母线材料的电阻温度系数，θ0为短路前母线温度，ρ0为0℃时母线材料的电阻率，S为母线截面积，C为比热母线材料的容量，γ为母线材料的密度，tk为短路电流的动作时间，Ik为短路电流，Kf为交流电阻附加系数。
需要说明的是，式3中没有综合散热系数Kt或截面系数Kc，但有交流电阻附加系数Kf，它是交流集肤效应和邻近效应的组合。 由于50Hz时Kf=1.02，尽管母排平放或垂直放置时邻近效应有所不同，但影响很小。 因此，母线在短路电流冲击下产生的高温与母线垂直放置还是平放无关。 关系。
可见，母线垂直放置还是水平放置都会影响低压开关柜承受短路电流电力冲击的能力。 国家标准1-2013《低压成套开关设备和控制设备第1部分：通用规定》中，低压开关设备承受最大短路电流峰值电动力冲击的能力是通过额定峰值来定义的。耐受电流如下：
图5：国家标准规定的额定峰值耐受电流
可见，额定峰值耐受电流与母线垂直放置还是水平放置有关。
有趣的？ 一个小问题背后可以衍生出很多知识，足见电气知识的深度和广度。
我们就到此为止吧。
最后，我有一个问题：低压开关柜中的母线横截面一般为矩形。 为什么会这样呢？ 我会根据情况给出一个标准答案。