銅排發(fā)熱的案例
FLOEFD針對銅排發(fā)熱的仿真分析
FLOEFD針對銅排發(fā)熱的仿真分析
今天做了一個(gè)簡單的銅排通電發(fā)熱的分析，只為說明銅排等電氣元器件發(fā)熱的考慮方法，做了簡單的熱仿真示意，結(jié)果如圖；
其中銅排通電電流50A.
Ansys electric desktop中Maxwell和icepak的耦合溫升仿真分析 ￥88
銅排通電發(fā)熱溫升仿真分析
Maxwell和icepak的耦合溫升仿真分析
Ansys electric desktop中Maxwell和icepak的耦合溫升仿真分析
在電子設(shè)備中，熱一般是由電產(chǎn)生的，電流通過導(dǎo)體，由于電阻產(chǎn)生發(fā)熱，發(fā)出的熱量導(dǎo)致導(dǎo)體溫度升高，而一般導(dǎo)體的電阻率跟溫度成正相關(guān)，即導(dǎo)體越熱電阻越大，在電流不變的情況下，發(fā)熱功率也會(huì)變大，如此循環(huán)直到達(dá)到平衡。
本案例主要講解了通電銅排在空氣中的溫升仿真計(jì)算。通過ANSYS workbench中的Maxwell仿真軟件，使用Maxwell中的電磁和icepak模塊的耦合，計(jì)算得到通電銅排的溫升結(jié)果.
主要講解該案例的具體操作方法，包括建模、Maxwell模塊和ICepak模塊的詳細(xì)操作步驟；以及相關(guān)參數(shù)的設(shè)置；
問題描述：假設(shè)有三根銅排，每根銅排通過有效值為1000A的50Hz的交流電，相鄰兩相間的相位差為120°，考察這三根排在空氣中的溫升情況。
1.首先建立模型
分析的模型為三個(gè)銅排，那么著時(shí)候就可以采用簡化方法了，在Maxwell的2D中建立三根銅排，如圖所示 ，模型為2維截面
2. 建立相應(yīng)的電流和邊界條件
如圖所示，選擇三個(gè)矩形，添加parallel current，可以將三個(gè)斷面考慮成一個(gè)導(dǎo)體，自動(dòng)考慮并聯(lián)效果，這樣就有了已知總電流的情況下，其集膚效應(yīng)的影響，導(dǎo)致的電流分布不均勻現(xiàn)象。
展開 電纜通電時(shí)電動(dòng)力、結(jié)構(gòu)、溫升的耦合仿真
電纜通電時(shí)電動(dòng)力、結(jié)構(gòu)、溫升的耦合仿真
作者：范文哲 專注于ANSYS Workbench系列軟件
電纜、導(dǎo)線和銅排在電氣化產(chǎn)品當(dāng)中是應(yīng)用最多的零部件，在電網(wǎng)當(dāng)中的電流相對于民用設(shè)備的電流值是大很多的。由于電流的產(chǎn)生，根據(jù)麥克斯韋方程則在導(dǎo)線周圍會(huì)產(chǎn)生磁場，而由于洛倫茲力的作用，磁場會(huì)使導(dǎo)線之間發(fā)生吸引或排斥。另外，電纜在使用過程中大家可以發(fā)現(xiàn)有不同的橫截面積，不同的橫截面積是由于其單位長度下電阻的不同，導(dǎo)致其單位體積的發(fā)熱量而不同，為了防止火災(zāi)的發(fā)生，因此國家有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)針對不同的電流使用不同橫截面的電纜。由于電磁力的產(chǎn)生和溫度的考慮要求，所以在電氣柜等電網(wǎng)設(shè)備的設(shè)計(jì)當(dāng)中需要考慮銅排的電動(dòng)力和結(jié)構(gòu)變形，以及銅排的溫升符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。
ANSYS作為一個(gè)強(qiáng)大的耦合場分析軟件，多個(gè)物理場的模擬分析可以很好的結(jié)合.ANSYS可以模擬電磁場、結(jié)構(gòu)分析、溫升分析等，本次采用ANSYS Workbench軟件以兩根銅排為例，來說明仿真電磁場的基本方法和原理，同時(shí)考慮電磁力對結(jié)構(gòu)的影響，考慮銅排在電流的作用下其溫升的影響。
1.模型建立
本次分析只考慮銅排的影響，因此模型根據(jù)實(shí)際情況，僅建立3根10mmx100mmx1000mm的銅排，間距為100mm，模型如圖所示。三根銅排布置相互錯(cuò)開，如圖所示
2.分析過程
電氣柜、斷路器、接觸器和電源開關(guān)等設(shè)備根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求需要考慮在電路發(fā)生短路時(shí)候的安全性，查看其電動(dòng)力對結(jié)構(gòu)的影響是否發(fā)生破壞，所以采用maxwell計(jì)算兩根銅排的電磁力。將電磁力通過workbench平臺(tái)導(dǎo)入到結(jié)構(gòu)分析中，通過瞬態(tài)分析查看其銅排在電動(dòng)力下的運(yùn)動(dòng)情況，另外可以考慮銅排的溫度升高可以采用電磁分析中的Maxwell軟件來計(jì)算銅排的發(fā)熱量，將熱量讀取并在流體分析軟件中模擬溫升情況。workbench操作流程如圖所示。
展開 CT端子箱電纜發(fā)熱故障的危害及預(yù)防措施
圖1 發(fā)熱點(diǎn)及電流示意圖
二、CT端子箱電纜發(fā)熱故障的原因
檢修人員到達(dá)現(xiàn)場對發(fā)熱的電纜進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)電纜屏蔽地線在二次銅排的連接處有斷股現(xiàn)象，導(dǎo)致此處電阻增大而發(fā)熱。對燒融的電纜外皮進(jìn)行清理后發(fā)現(xiàn)屏蔽地線為焊接在電纜鎧層上，而屏蔽層銅箔及銅絲未連接地線。
現(xiàn)場對一、二次接地情況進(jìn)行了檢查，端子箱內(nèi)二次銅排由絕緣支柱固定在箱體上，并經(jīng)一根截面積為100mm2的接地線接至電纜溝內(nèi)二次銅排上，溝內(nèi)二次銅排與一次構(gòu)架及地網(wǎng)之間均為焊接連接，端子箱體焊接在CT支柱上，且分別經(jīng)接地扁鐵連接至主地網(wǎng)，連接情況如圖2所示。
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CT端子箱電纜發(fā)熱故障的危害及預(yù)防措施
圖1 發(fā)熱點(diǎn)及電流示意圖
二、CT端子箱電纜發(fā)熱故障的原因
檢修人員到達(dá)現(xiàn)場對發(fā)熱的電纜進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)電纜屏蔽地線在二次銅排的連接處有斷股現(xiàn)象，導(dǎo)致此處電阻增大而發(fā)熱。對燒融的電纜外皮進(jìn)行清理后發(fā)現(xiàn)屏蔽地線為焊接在電纜鎧層上，而屏蔽層銅箔及銅絲未連接地線。
現(xiàn)場對一、二次接地情況進(jìn)行了檢查，端子箱內(nèi)二次銅排由絕緣支柱固定在箱體上，并經(jīng)一根截面積為100mm2的接地線接至電纜溝內(nèi)二次銅排上，溝內(nèi)二次銅排與一次構(gòu)架及地網(wǎng)之間均為焊接連接，端子箱體焊接在CT支柱上，且分別經(jīng)接地扁鐵連接至主地網(wǎng)，連接情況如圖2所示。
展開 CT端子箱電纜發(fā)熱故障的危害及預(yù)防措施
一、一起CT端子箱電纜發(fā)熱故障
2021年7月11日，某變電站運(yùn)行人員進(jìn)行紅外測溫時(shí)發(fā)現(xiàn)35千伏某低壓側(cè)CT端子箱內(nèi)電纜接頭發(fā)熱至133°C，電纜屏蔽地線與箱內(nèi)二次銅排連接處發(fā)熱至77°C，端子箱二次接地銅線上電流為38.9A。
斷開該開關(guān)后，檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)熱電纜為1-1L電抗器保護(hù)CT電纜，電纜接頭處外皮有燒融痕跡，保護(hù)屏側(cè)電纜接頭處無發(fā)熱。如圖1所示。
圖1 發(fā)熱點(diǎn)及電流示意圖
二、CT端子箱電纜發(fā)熱故障的原因
檢修人員到達(dá)現(xiàn)場對發(fā)熱的電纜進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)電纜屏蔽地線在二次銅排的連接處有斷股現(xiàn)象，導(dǎo)致此處電阻增大而發(fā)熱。對燒融的電纜外皮進(jìn)行清理后發(fā)現(xiàn)屏蔽地線為焊接在電纜鎧層上，而屏蔽層銅箔及銅絲未連接地線。
現(xiàn)場對一、二次接地情況進(jìn)行了檢查，端子箱內(nèi)二次銅排由絕緣支柱固定在箱體上，并經(jīng)一根截面積為100mm2的接地線接至電纜溝內(nèi)二次銅排上，溝內(nèi)二次銅排與一次構(gòu)架及地網(wǎng)之間均為焊接連接，端子箱體焊接在CT支柱上，且分別經(jīng)接地扁鐵連接至主地網(wǎng)，連接情況如圖2所示。
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一、一起CT端子箱電纜發(fā)熱故障
2021年7月11日，某變電站運(yùn)行人員進(jìn)行紅外測溫時(shí)發(fā)現(xiàn)35千伏某低壓側(cè)CT端子箱內(nèi)電纜接頭發(fā)熱至133°C，電纜屏蔽地線與箱內(nèi)二次銅排連接處發(fā)熱至77°C，端子箱二次接地銅線上電流為38.9A。
斷開該開關(guān)后，檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)熱電纜為1-1L電抗器保護(hù)CT電纜，電纜接頭處外皮有燒融痕跡，保護(hù)屏側(cè)電纜接頭處無發(fā)熱。如圖1所示。
圖1 發(fā)熱點(diǎn)及電流示意圖
二、CT端子箱電纜發(fā)熱故障的原因
檢修人員到達(dá)現(xiàn)場對發(fā)熱的電纜進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)電纜屏蔽地線在二次銅排的連接處有斷股現(xiàn)象，導(dǎo)致此處電阻增大而發(fā)熱。對燒融的電纜外皮進(jìn)行清理后發(fā)現(xiàn)屏蔽地線為焊接在電纜鎧層上，而屏蔽層銅箔及銅絲未連接地線。
現(xiàn)場對一、二次接地情況進(jìn)行了檢查，端子箱內(nèi)二次銅排由絕緣支柱固定在箱體上，并經(jīng)一根截面積為100mm2的接地線接至電纜溝內(nèi)二次銅排上，溝內(nèi)二次銅排與一次構(gòu)架及地網(wǎng)之間均為焊接連接，端子箱體焊接在CT支柱上，且分別經(jīng)接地扁鐵連接至主地網(wǎng)，連接情況如圖2所示。
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一、一起CT端子箱電纜發(fā)熱故障
2021年7月11日，某變電站運(yùn)行人員進(jìn)行紅外測溫時(shí)發(fā)現(xiàn)35千伏某低壓側(cè)CT端子箱內(nèi)電纜接頭發(fā)熱至133°C，電纜屏蔽地線與箱內(nèi)二次銅排連接處發(fā)熱至77°C，端子箱二次接地銅線上電流為38.9A。
斷開該開關(guān)后，檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)熱電纜為1-1L電抗器保護(hù)CT電纜，電纜接頭處外皮有燒融痕跡，保護(hù)屏側(cè)電纜接頭處無發(fā)熱。如圖1所示。
圖1 發(fā)熱點(diǎn)及電流示意圖
二、CT端子箱電纜發(fā)熱故障的原因
檢修人員到達(dá)現(xiàn)場對發(fā)熱的電纜進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)電纜屏蔽地線在二次銅排的連接處有斷股現(xiàn)象，導(dǎo)致此處電阻增大而發(fā)熱。對燒融的電纜外皮進(jìn)行清理后發(fā)現(xiàn)屏蔽地線為焊接在電纜鎧層上，而屏蔽層銅箔及銅絲未連接地線。
現(xiàn)場對一、二次接地情況進(jìn)行了檢查，端子箱內(nèi)二次銅排由絕緣支柱固定在箱體上，并經(jīng)一根截面積為100mm2的接地線接至電纜溝內(nèi)二次銅排上，溝內(nèi)二次銅排與一次構(gòu)架及地網(wǎng)之間均為焊接連接，端子箱體焊接在CT支柱上，且分別經(jīng)接地扁鐵連接至主地網(wǎng)，連接情況如圖2所示。
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