双层开关柜的温升

双层开关柜，由于上下两层装两个出线回路，以IPV-DUAL为例，主母线2500A~4000A，550mm宽上下两个1250A出线，由于双层出线，1250A额定电流不能按照一般中置柜排规考虑，即一般窄型550开关柜采用2拼10x40铜排，但这对于双层柜是不够的。

因为上下双层，一台开关柜的发热量相当于两台开关柜，虽然导电回路长度会减少，但核心发热元件如断路器、电流互感器等都在，而且下层热量会传递到上层，累积发热量大；另外，即使只有主母线一小段需要通过2500A的电流，但由于发热功率是与电流的平方乘积，因此很小一段的发热也很大。

因此必须重新计算发热量，选择合适的铜排截面来降低电阻，增大散热面积，柜体设计散热通道通过对流来加大散热。

 

如下表采用TNT电阻计算，断路器电阻1250A是45μΩ，因此需要采用 2-10x80铜排作为分支母排温升才能满足要求 。铜排规格是普通中置柜的两倍，除了双层热量累积的原因，宽度550mm，比一般800mm小了很多，也是需要增加铜排，减少自身发热的原因。

按下表铜排规格设计试验，试验值与计算值基本吻合。

关于温升试验方式，有些试验站对双层柜采用上下回路串联方式直接通1250A电流进行试验，这种试验方式不能真实反映实际使用情况，因为正常使用时主母线通2500A电流，两个出线1250A电流，需要按照相同的方式试验，即通过变压器直接连接开关柜主母线输入2500A电流，两个出线回路通过调节负载实现各1250A电流，和低压开关柜每个出线回路均通额定电流试验相同。

下面是西高所专家进行按两种方式进行的试验，接线方式1是主母排2500A进线，上下两个1250A出线，方式2是采用串联方式1250A试验。

结果显示采用接线方式 1 进行温升试验，其 A 、 B 、 C 试验结果值都高于按接线方式 2 进行的试验。

接线方式 1与接线方式 2 对比， 开关柜 A 相温升测量结果， 最大偏差值出现在第 9 个测量点，偏差量为 18.9 K ；B相温升测量结果，最大偏差值出现在第 9 个测量点，偏差量为 23.4 K ；C 相温升测量结果，最大偏差值出现在第 13 个测量点，偏差量为 22.9 K 。

可见，在模拟开关柜的运行工况的接线方式下，即接线方式 1 的情况下， 对开关柜的考核比简化的接线方式，即接线方式 2 ，要更加严格，更能反映实际应用情况。

增加铜排保证两个断路器都是额定电流1250 A温升提高试验。如果不增加铜排则需要断路器降容使用。

美标低压柜标准对多层断路器采用不同的降容系数 即分布系数。根据断路器数量，从下往上对允许负载按额定值比例定义，如四个断路器，最下面90%，倒数第二75%，靠近上部的60%，最上边50%。

这是很有道理的，热气由底部向顶部流动，上部累积的热气非常大，开关设备本身发热加下部上来的热量使得顶部断路器温升很高，因此对于中压双层断路器开关柜也是一样，上面的断路器需要加大铜排减少自身发热。

其它三框架、两框架断路器也是相应规定。

 

因此按照计算降容，双层断路器下层90%，即1250*0.9=1125A，上层断路器75%，即1250*0.75=937.5A。如果按照这样的额定电流值使用，上下分支母线就不需要增大到双倍用量的铜排。

因此开关柜的设计要求需要根据应用及设备能力平衡决定，对于断路器出线柜是根据负载容量决定电流的，所以开关柜厂家可以定义产品的各回路电流等级，而不是都按满容量设计，增加铜排用量，而实际使用电流就小情况下又不便随意更改铜排。

对于双层柜的设计更是 不能单纯依靠经验采用中置柜采用的铜排规格 ，需要增加规格，否则温升超标，后期使用可能出现隐患。

建议按照 水平母线进线，上下出线回路按照电流负载，模拟真实使用情况 进行温升试验，以确保安全！