对于环境温度来说,变压器、开关柜直接安装在钢板制成户外箱或集装箱内部,与钢筋水泥结构的建筑户内环境完全不同,户外箱内外温度几乎相同,因此对于这种应用的户内开关设备,需要和户外的应用环境一致,要充分考虑夏天阳光辐射造成的高温,即使外部温度35摄氏度,而箱内也会有50摄氏度的温度,对操作机构、电子装置等都是考验,长期使用老化,造成寿命缩短等现象。
如在中东地区的光伏电站,36kV环网柜安装在户外箱内,户外箱IP43防护等级,显然是无法阻止沙尘等进入环网柜,加之户外环境长期50摄氏度,箱内温度很高,造成开关在合闸位置拒分,分析原因有几点,沙尘进入机构内部,高温造成润滑油干涸,沙尘和润滑油混合造成半轴污秽,高温造成半轴材料变软等等,最终导致无法电动分闸。这样就需要模拟高温环境对开关进行试验,把开关放在烘箱内部,设定温度70度,开关处于合闸位置,24小时后,对开关进行电动分合闸试验,测量最低控制电压分合闸速度。
对于变压器、大电流开关柜等来说,发热是基于标准环境温度下,如40℃,那么在户外箱内部,环境温度就等于多了10℃,这样必须降容使用,断路器、开关柜一般都有针对不同环境温度、外壳IP等级的降容系数。因此变压器厂家也必须准确指定应用要求,如针对于安装壳体的IP等级、温度等级等制定相应的降容系数,否则难以保证满负荷安全运行。
而对于大容量变压器都是采用下部横流风机冷却,风机冷却需要进风和出风,变压器安装在IP3x的箱体内部和安装在IP54的箱体内部其效果应该是截然不同的,除非壳体内部空间很大,外部进出风可以忽略。
变压器发热,底部风机将热量吹到顶部,到达箱体顶部,结合外部太阳☀️辐射热量,形成巨大热空气场,这时箱体上部如果没有出风孔,则热空气会持续累积,并向下扩展,从而使整个系统内部形成一个大的发热空间,恶性循环,温升会持续增加,超过变压器绝缘环氧材料的耐热等级,引起开裂,发生相间短路。
因此对于户外箱必须合理设计
一、阳光照射的抑制
(1)采用白色面板以降低辐射系数。
(2)采用双层顶板,二层顶篷。
(3)采用隔热材料板。夏季正午阳光直射下,采用二层顶板和隔热板对开关柜内不同高度处温度的影响是不同的,采用隔热板比10双层顶板的温度低约10K。
二、增加通风散热
对于一般户外应用,IP43的防护等级就足以满足环境要求,IP4x,防止大于1mm直径的固体进入,昆虫等无法进入壳体内部,IPx3防止与垂直方向成60度角的液体喷射,可以防止雨水进入。
IP43不等于没有通风,只是比P3x通风效率差一些。可以采用功能分开的方式实现通风,对于防固体,通过加通风防护盒,采用小于1mm的网板阻止,放液体,通过倾斜挡板并重叠布置就可以满足60度喷水要求。
因此对于户外箱,一是必须加隔热层以阻止吸收辐射升温,而是通风必须良好,以保证有进有出,冷热空气循环,还可以减少凝露发生。
对于应用在户外箱内的开关柜、变压器必须制定相应的应用环境要求,以及相应降容参数,正确指导使用。
来源:会说电气