某厂现场配电柜发热问题检讨及处理措施

摘要：本文通过一例现场配电盘柜发热问题，在解决过程中探索研究了低压断路器受环境温度对其性能的影响，并对低压断路器发热常见故障进行了分析，最终对现场发现的问题提供了处理措施。

关键词：低压断路器、环境温度影响、散热处理

中图分类号： TM561 文献标识码： A 文章编号：

一 事件情况：

某新建洁净厂房工程三层洁净室FFU用配电柜共8台，其中柜内最多的有17个回路，最少的有9个回路，每回路统一采用40A微型断路器。在送电运行过程中，发现8台配电柜均存在散热不良，发热严重的情况。配电柜前后金属外壳表面均可感觉温度偏高，用红外测温仪测试柜内布线及接线节点温度，最高显示为60℃，存在比较严重的火灾隐患，影响洁净室重要洁净度保持设备FFU的正常运行。

二 发热原因分析：

2.1配电柜尺寸采用常规尺寸，柜内布线拥挤，具体如下图：

经现场检查柜内出线通过带盖板塑料线槽连接接触器，然后经塑料线槽引至柜体下部接线端子板。因柜内空间限制，部分接线端子在柜体正面没有足够空间安装，配套厂商直接将接线端子板安装在水平底板上，存在一定的安全隐患。现场配电柜进出线形式为下进下出，在底部进出线较多。每个出线回路不仅有电源线，还附带有有远程起停控制、运行状态显示、故障监控等控制线，大量多种的电源及控制线布置在一个相对狭窄的空间内，使线路本身的发热量聚集在柜体内部，不宜散发，造成温度升高。

2.2配电柜内没有设置散热风扇，也没有专门对外的散热孔道，所有热量只能通过配电柜的外壳同柜外进行交换，达不到良好的散热条件，以致造成柜内温度升高。

三 解决措施

3.1 处理方式一：柜体深度有250mm,通常可在柜面加装强制冷却风扇，但柜内空间有限安装不下冷却风扇。成套厂家决定在柜面上下开孔（做法如下图）希望热量能通过开孔散出，经实际使用，散热效果有限，温度依然较高，只能淘汰。

3.2 处理方式二： 洁净室天花上装有很多FFU用于洁净室空气循环净化，相对于吊顶上空，配电柜所处室内环境为一个正压环境，若在柜顶做一个与配电柜内相通的风道，就能以FFU作为动力将柜外的冷空气经配电柜外壳上两个新开通风孔送入柜内，再利用风压经配电柜上部所增设的通风管道将配电柜内热空气带至吊顶内，最后再由FFU送回洁净室内。如此循环，利用23℃的洁净室环境温度，可以对配电柜内部起到很好的散热作用。其施做示意如下图：

新做通风道水平部分长宽同并列配电柜上部长宽，颜色同原配电柜颜色，以保持外形美观，其壁厚可选用1.5mm钢板，以保持其强度，以免踩塌变形；因为是可上人吊顶，为避免其他人员或者施工异物经通风道落入配电柜体造成危险，其出口处用铁丝网封闭并用百叶形状的钢板紧固在风道上保证牢固，同时在出口处挂警示标牌。通风道水平部分正面做成可以拆卸的活动形式，但要保证气密，以便安装固定操作。配电柜原吊耳拆除，便于通风道的安装，通风道的固定利用原吊耳固定位置，减少在柜顶钻孔。

所有FFU配电柜按以上方式处理后，经运转检验，散热问题得到妥善解决。

四 环境温度对低压断路器的影响

低压断路器的保护系统是热动―电磁脱扣器型，过载长延时动作采用热脱扣器，短路瞬时动作采用电磁铁系统动作。长延时动作功能是为了满足过负荷保护的需要，而瞬时动作功能则是为了满足短路保护的需要。低压断路器的过载保护依靠热脱扣器来完成，通常热脱扣器额定电流是由制造商依据IEC898标准，在30℃为基准温度的条件下进行整定。热脱扣器是由一组双金属片制成，当线路发生过载，过载电流流过加热电阻丝而使双金属片发热变形弯曲，将搭钩顶开，使低压断路器触点断开。低压断路器的热脱扣器与环境温度是有直接的关系，若环境温度发生变化就会导致低压断路器的额定电流值发生变化。

低压断路器一般是排列有序地固定在配电盘上，再安装在配电箱内。配电箱的安装方式分为明装和暗装两种，明装配电箱的散热效果优于暗装配电箱，暗装配电箱内的空气不宜对流，其散热效果较差，造成配电箱内因低压断路器的温升使周围环境的空气温度上升。所以，低压断路器的实际工作温度比周围环境的温度高出10℃-15℃左右。因此当环境温度大于或小于校准温度值时，必须根据制造商提供的温度与载流能力修正系数表，来修正低压断路器的额定电流值。各种壳架等级电流和额定电流在高温下的动作值表明，它们的额定工作电流值的降容系数在0.8―0.9之间。又对一种电子脱扣元件进行了测试在+60℃下，其额定电流在1600A及以上的降容系数在0.8―0.95左右。一般来说，当环境温度大于或低于校正值10℃时，断路器的额定电流值须减小或增加5%左右。

以ABB的S200微型断路器为例，受温度影响载流能力如下图：

图一 B/C/D脱口特性产品在不同环境下的载流能力

除受环境温度影响外，还受并排列数目的影响。多台产品连续并排安装修正系数见图二及图三。

图二 修正系数曲线图

图三 修正系数表

例：S202-C16在温度40℃的载流能力为15.1,8台并列安装修正系数为0.77，则最终载流能力为15.1x0.77=11.63A。

此我们可以看出，不同的环境温度和不同的安装方式对于低压断路器的实际工作电流值是有一定的影响。当环境温度大于或小于校准温度值时，还应根据制造商提供的温度与载流能力修正系数表，来修正低压断路器的额定电流值。

五 断路器跳闸的发生原因及措施。 5.1 选用的电缆或铜排截面太小容易发热，使断路器跳闸。措施：应加大线缆截面。 5.2负载端的紧固螺栓不紧导致接触不良而大量发热，使断路器跳闸。

措施：应加强安装管理。 5.3负荷过载跳闸。措施：加大断路器整定值。

六 结语

配电柜除了检验主要元器件的规格型号是否符合要求外，还应考虑其布局是否合理，散热是否良好等。低压断路器在低压配电系统中用量较为普遍，如何正确地选择和使用断路器，不但涉及到能否满足使用要求的问题，而且还涉及到是否经济的问题。在使用过程中，要掌握分析处理低压断路器常见的故障，不要动辄就更换断路器，避免不必要的浪费。同时也有利于缩短故障停电时间，提高供电可靠性。

【参考文献】

【1】中国建筑东北设计研究院.JGJ 16-2008 民用建筑电气设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

【2】中国航空工业规划设计研究院等.工业与民用配电设计手册3版[M].北京：中国电力出版社，2005.

【3】ABB公司 终端配电保护产品资料