根据上述结果，可以发现进线断路器上接线端子在仿真分析和实验验证中超标严重。本节主要来探究该开关柜在额定电流条件下，出气口安装风扇后，开关柜的温升特性。此外，为了更好地降低开关柜温升，将进气口和出气口也扩大了一定比例，见表5-6。风扇流速对进线断路器上接线端子温升的影响如图5-30所示。......
2023-06-15
低压配电柜温升特性的仿真及实验研究
【摘要】：图5-25 纵截面气体流速分布图2.实验验证为了验证仿真模型，分别完成了开关柜额定电流为630A的温升实验和降容运行条件下500A的温升实验，接线图如图5-26a所示。
1.仿真结果
额定电流为630A时的焦耳发热功率分布如图5-23所示，可以看出断路器接触层的发热功率密度最大，且断路器内的导体发热功率密度比断路器外的导体大。此外，由于涡流的作用，备用断路器虽然未通电流，但有少量的热量生成，尤其是靠近进线断路器的导体。
开关柜内各部件的温升如图5-24所示，进线断路器外壳温升高于出线断路器和母线，且进第一出线断路器外壳的温升高于第二出线断路器。此外，进线断路器上接线端子最高温升达到125K，且右侧接线端子温升比左侧高，并都远高于国标温升要求。虽然备用断路器发热功率较小，但由于其与母线相连，故其上接线端子温升也近似达到了40K。
图5-23 焦耳发热功率分布
图5-24 导电回路和断路器表面温升分布
开关柜纵截面上的气流流速分布如图5-25所示，柜内导体加热周围空气，空气受热膨胀，在浮力的作用下向上运动；当运动至柜顶时，上升空气受阻，沿着柜顶向四周运动，最终从出气口流出，根据计算结果，出气口的平均流速为0.32m/s。从开关柜流出的热空气，在浮力的作用下，继续向上运动。此外，从气流流速分布图中还可以清楚地看到在出气口附近有明显的回流，这说明出气口的出气能力不足，开关柜散热不利。
图5-25 纵截面气体流速分布图
2.实验验证
为了验证仿真模型，分别完成了开关柜额定电流为630A的温升实验和降容运行条件下500A的温升实验，接线图如图5-26a所示。实验中，三台降压变压器提供稳定的交流电流，根据电流互感器测量的输出电流数值调节降压变压器变比，保证输出电流误差在10A以内，精度为±1K的K型热电偶被用以测量温升，温升测点如图5-26b所示。当所有温升测点的温升变化速率小于1K/h时，认为实验完成。
图5-26 温升实验接线图和温升测量点
a）温升实验接线图 b）温升实验测点
仿真和实验结果对比如图5-27所示，可以看出仿真结果与实验测量值较为接近，500A时，最大绝对误差为11K；630A时，最大绝对误差为13K。
图5-27 实验与仿真结果对比
a）I=500A b）I=630A
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