密集型母线槽热性能分析

密集型母线槽是低压供电系统中负责传输电能、分配电能的一种设备，主要用于1000 V及以下的配电系统。近年来被广泛用于室内变电站、高层建筑和工厂厂房，以代替传统的电缆进行配电。按结构和工作状况分，母线槽可以分为空气绝缘型母线槽、密集型母线槽和耐火型母线槽等儿大类。其密集型母线槽的主要结构特点是将母线用绝缘材料包覆形成绝缘层，密集排列紧贴槽体的侧板。密集型母线槽的温升及受热后产生的膨胀变形对其工作性能和可靠性影响较大，因为当母线槽白身温度上升到一定限值时，就会加速绝缘老化，甚至破坏绝缘，还有可能产生热膨胀变形，直接影响密集型母线槽的使用寿命和相关设备的安全。国家标准GB 7251母线槽(母线干线系统)》规定，密集型母线槽母排本体及母线槽连接处的温升不超过60 ℃。而密集型母线槽由于中间没有空气的流动，因此对其温升、散热及热膨胀的探讨尤为重要。本文以ANSYS软件为工具，利用问接祸合的方法，计算密集型母线槽的工频磁场、涡流场，得出焦耳热;然后将焦耳热作为热源，施加到温度场中，从母线槽内部传导散热的角度出发，分析计算母线槽的温升问题，得到了导体及外壳的温度分布;相应地将温度作为应力分析的载荷，计算母线槽的应力场，得出其由于热膨胀引起的变形情况。

以2 000 A密集型母线槽为研究对象，求解了二维工频磁场，得出了产生的焦耳热;利用问接耦合方法求解了母线槽内部的温度场、应力场，得出了如下儿点结论:

(1) 密集型母线槽载流导体所产生的焦耳热为15 277. 9k}外壳产生的焦耳热为22 043 9 k}由于外壳的电流是感应出来的，因此导体产生的焦耳热远大于外壳产生的;

(2)在环境温度为40 ℃时正常工作条件下，密集型母线槽直线段导体上的温升为30 ℃左右，远小于允许温升，N线及PE上的温度较低;

(3)母线槽外壳上的温升<20 ℃,温度高的部分主要集中在侧面。

(4)母线槽由于受热膨胀而产生的变形微乎其微，但y.方向的变形是x方向的2倍。