4000A switchgear isolado a gás

O disjuntor de 4000A é amplamente utilizado em campos como a energia renovável, seja isolado a gás ou isolado a ar.

Devido ao circuito principal estar completamente selado dentro da caixa de gás de aço inoxidável, não há troca de gás com o mundo exterior, portanto, o gabinete inflável limita o fluxo de gás dentro da caixa de gás para reduzir a elevação da temperatura por convecção. Um radiador é instalado no topo da parte superior da caixa de gás para reduzir rapidamente a temperatura do gás superior, promover o fluxo descendente do gás frio e o fluxo ascendente do gás quente e reduzir o aquecimento dos polos.

A seleção de barras de distribuição geralmente adota barras retangulares, como barras de cobre de 4 pacotes de 10 × 100mm, para reduzir o autoaquecimento. Devido ao tamanho compacto do gabinete inflável, o efeito de pele e o efeito de proximidade da barra retangular são óbvios, a resistência CA é alta e o autoaquecimento é elevado. Embora a área de dissipação de calor seja grande, o arranjo horizontal também bloqueia o aumento do ar quente. Portanto, a solução de aumentar o número de barras de cobre e adicionar uma grande quantidade de radiadores para gabinetes infláveis de alta corrente não é eficaz.

Barras de distribuição circulares são amplamente utilizadas em cubículos de comutação isolados a gás ambientalmente amigáveis, com intensidade de campo elétrico uniforme e espaçamento entre fases pequeno, o que também pode atender aos requisitos de isolamento. Para cubículos de comutação de alta corrente, o mesmo efeito é excelente. A vantagem das barras de distribuição tubulares circulares é que elas geram menos autoaquecimento ao transportar a mesma corrente, devido ao menor impacto das ondas eletromagnéticas alternadas e maior utilização dos condutores. Ao mesmo tempo, tanto o interior quanto o exterior da barra tubular podem servir como canais de dissipação de calor, com uma área de dissipação de calor grande. A diferença de pressão formada pela disposição alta e baixa pode efetivamente alcançar a circulação de frio e calor.

Barras de distribuição do tipo tubular são mais seguras. O uso de tubos de cobre com diâmetro de 100mm e espessura de parede de 10mm pode atender aos requisitos de aumento de temperatura da corrente de 4000A no ar. Em espaços fechados, é necessário aumentar a espessura da parede para reduzir o autoaquecimento.

Quanto maior o diâmetro da barra tubular, maior o raio de curvatura necessário, o que não é favorável ao layout compacto de cubículos de distribuição isolados a gás. Nesse momento, é necessário alterar o modo original de conexão de componentes únicos. Através do layout do projeto do sistema, as posições dos pontos de suporte e dos pontos de conexão funcionais podem ser alteradas. Em cubículos de distribuição isolados a gás, pode-se usar uma barra tubular com diâmetro de 100mm e espessura de parede de 15mm, com raio de curvatura de 180mm. Usar duas barras tubulares em paralelo também é uma boa escolha. Se a corrente de 4000A for distribuída para as duas barras tubulares, pode-se usar uma barra com diâmetro de 60mm e espessura de parede de 10mm, e o raio de curvatura pode ser reduzido para 100mm.

Outro projeto que precisa melhorar a taxa de utilização das barras tubulares é o projeto integrado, que reduz o número de conexões. Para os cubículos de distribuição, cada conexão, seja uma conexão fixa ou uma conexão dinâmica trazida pelos contatos móveis, aumentará significativamente a resistência e causará aumento local da temperatura.  

A instalação de comutação de média tensão da ABB adota um projeto de barra tubular, que elimina a resistência de contato por meio do processo de moldagem integrada da barra tubular e do contato estático, reduzindo o consumo de energia em mais de 25%. Um único dispositivo pode economizar 28333 kWh de eletricidade ao longo de todo o seu ciclo de vida. A área de dissipação de calor de seu condutor oco é 35% maior do que a de uma barra sólida, combinando as vantagens de economia de energia e dissipação de calor.

Para a instalação de comutação isolada a gás, pode haver mais conexões integradas no interior, como a conexão entre o interruptor trípolo de ação direta e as barras ramificadas superior e inferior, a conexão entre a barra e o pólulo do disjuntor, etc. O interruptor trípolo de ação direta utiliza dedos de contato de mola e conexões dinâmicas nas superfícies interna e externa do tubo circular.  

O pólulo é disposto verticalmente, e o extremo superior da câmara de extinção de arco e o interruptor trípolo também precisam ser integrados no projeto para reduzir as junções. Um canal de fluxo de ar é formado acima e abaixo do pólulo para reduzir o aumento de temperatura.

A melhoria da eficiência de dissipação de calor também é a chave para resolver o aumento de temperatura nas cubas de comutação de alta corrente. Se forem usadas várias placas de expansão de tubos de calor como componentes de condução de calor para aumentar o caminho de condução de calor, a eficiência de transferência de calor do efeito do tubo de calor é muito alta, o que pode reduzir a temperatura da partição para uma diferença de 5 graus em relação à temperatura do ar externo, ou seja, de 70 graus para 40 graus. Nesse ponto, a diferença de temperatura entre a barra condutora e a partição aumenta de 30 graus Celsius para 60 graus Celsius, e a eficiência de condutividade térmica da radiação, convecção e suporte isolante é proporcional à diferença de temperatura. Uma grande diferença de temperatura melhora muito a eficiência térmica da radiação e outros fatores, reduzindo assim a temperatura da barra condutora.