70℃高温下的低压电器端子,还安全吗?

科技   2024-11-26 11:50   中国  

我在公司的职位是一名技术支持,日常工作中经常会遇到各种客户对低压电器端子温度的疑问。

每次向客户解释,我都尽量引用产品的国家标准去说服客户,有的时候效果很好,但有的时候客户也不买账,认为是在“忽悠”。

无论客户最终如何看待这种解释,对于一名厂家技术支持来讲,都是尽自己最大的努力,让双方达成共识,把有限的时间和精力放到其他能创造更大价值的地方。

谨以此文,献给奋斗在客户一线的所有低压电器工作者!

首先,从产品国家标准层面,GB/T14048.1以及IEC60947-1已经很明确的告诉我们,低压电器的端子温升,裸铜端子允许的温升极限是60K,镀锡端子允许的温升极限是65K,镀银端子允许的温升极限是70K。

需要特别强调的是,端子温升=端子表面温度-环境温度,在标准里环境温度平均值为35℃,最高不超过40℃,所以在产品标准层面,我们常见的镀锡端子,其最高允许温度可以到105℃。

有人提出质疑,说GB/T14048.1是低压元器件的产品标准,不适用于低压柜内元器件的使用要求,况且低压柜内的温度也不止40℃,有时候能到60℃甚至更高,那样的话,镀锡端子的温度不就125℃吗?还能保证安全么?
客户说的很对,低压柜内的温度确实大多数时候会高过40℃,而且客户的担忧也可以理解。

但是,既然低压断路器、隔离开关、接触器等低压电器的端子有温升要求,对于低压柜来说,其产品标准对元器件温升当然也有规定。

我们再看低压柜标准GB/T7251.1低压成套开关设备和控制设备 第1部分:总则的表6 对低压柜内元器件端子温升的要求。

在表6中,如果内装元件的端子同时也是外部绝缘导体的端子,则应采用较低的温升极限值,温升限值是元件制造商规定的最大温升和70K之间的较小值,所以即使是安装在柜内的低压元器件,其端子温升要求和GB/T14048.1没有差异。

唯一需要注意的是,对于单个元器件比如断路器的温升考核,其环境温度是断路器周围的温度。

考核低压柜的温升时,环境温度指的是低压柜外环境温度,平均温度35℃,最高不超过40℃,但是低压柜内由于元器件或其他器件发热,以及母排发热,柜内温度会比柜外温度高,也就是客户所说的柜内温度会达到60℃或更高。

相当于环境温度是40℃时,断路器的载流量是1000A,当安装在柜内温度变成60℃时,如果还想保证低压柜运行电流为1000A,要么把柜内断路器或母排规格放大,降低功耗和发热,要么增加通风散热,千万不要把所有的希望寄托于元器件本身,甚至还怀疑产品“质量问题”。

因为元器件一旦装到低压柜内,其温升水平如何完全是靠低压柜结构设计来保证,并且按照GB/T7251.1的温升测试来验证。

低压柜体尺寸大小、IP防护等级、柜内元器件数量及其发热情况、母排材质、数量和规格大小,都会影响柜内温度,最终影响元器件的端子温度。

只有单独的元器件拉出来,按照GB/T14048.1温升验证不合格,才能说产品不符合标准要求。

有客户说了,他虽然没有按照GB/T7251.1的标准来验证端子温升,但是断路器选型放大了,柜内也增加了风扇,电缆或母排截面也放大了。
现在测量断路器端子的温度有70多度,与端子连接的电缆是聚乙烯电缆,其长期运行温度是70℃,这样看温度已经超了,长期运行下去安全吗?

我会很肯定地回答,安全!非常安全!

即使电缆或铜排与低压电器端子连接处的的温度达到了100℃,研究数据表明温度沿着电缆或铜排长度方向会快速递减,经过1米的距离后温度稳定在60℃左右。

电缆与端子连接处的温度高,是因为连接处接触电阻最高,所以发热比其他位置多。如果端子处的温度只有70多度,更加不需要担心温度对电缆寿命的影响

虽然大多数情况下,我会引用产品标准来解释端子温度在产品允许的范围内,但是有些特定行业的客户坚持认为低压电器的端子温度越低越好,某些行业要求低压电器的端子温度不能超过50℃。

在这种情况下,只要客户不再纠结于“产品质量”问题,但是也不愿意改善低压柜内的通风散热条件,或增大导体截面。我一般建议客户选择更大电流档的产品,因为规格越大载流导体截面越大,同样电流下运行温度会更低。

当然了,有些情况需要引起重视,比如三相电流一样,但有一相端子的温度明显偏高,此时需要检查端子螺钉的紧固力矩,以及检查搭接面是不是存在异物导致接触电阻增大,引起端子连接处温度异常。

总而言之,无论是低压电器标准GB/T14048系列,还是低压柜标准GB/T7251系列,对于元器件端子的极限温升和温度都有明确的规定。
从产品标准的角度,允许最高的温度是110℃(镀银端子),载流导体的绝缘支撑材料允许的长期工作温度也都是在110℃以上,以保证满载情况下安全运行。
安装在低压柜内的元器件,受制于空间和发热器件相互之间的影响,如果在结构设计初期忽视热管理,会导致后期运行时元器件端子温升超标,所以设计时不光要考虑柜体散热,还要按温升试验验证。
特殊行业客户基于自身维保习惯,会要求远低于产品标准的运行温度,除了可以采取加大铜排或电缆截面、增强柜体通风散热等措施,还可以选择更大电流档的元器件来达到运行温度低的要求。

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