《IEC TR 60890:2022》技术报告解读

1. 文件概述
本文件为国际电工委员会（International Electrotechnical Commission, IEC）发布的第三版技术报告（Technical Report），编号IEC TR 60890:2022，标题为《通过计算验证低压开关设备和控制设备组件温升的方法》（A method of temperature-rise verification of low-voltage switchgear and controlgear assemblies by calculation）。该报告由IEC下属的121B分委会（低压开关设备和控制设备组件）制定，取代2014年的第二版，并于2022年9月发布。

2. 核心内容与目标
报告旨在提供一种通过计算方法验证低压开关设备和控制设备组件（low-voltage switchgear and controlgear assemblies）内部空气温升的标准方法，适用于符合IEC 61439等标准的产品。其核心目标是为制造商提供一种替代温升试验的验证手段，同时考虑实际安装条件（如通风、功率分布不均、太阳辐射等）对温升的影响。

3. 关键方法与计算流程
- 适用范围：
- 电流范围：交流≤1600 A（60 Hz）、直流≤3200 A。
- 环境温度：日平均温度10°C至50°C，且日最高温度不超过日平均温度5 K。
- 结构要求：金属或绝缘材料外壳，无强制通风（但附录提供强制通风的补充指导）。

• 计算步骤：

  1. 有效散热表面积（Ae）计算：基于外壳尺寸和安装类型（如壁挂式、独立式），通过表面因子（b）修正不同面的散热效率（公式1）。
     
  2. 内部温升计算：
     
     • 中部高度温升（∆t0.5）：通过外壳常数（k）、功率损耗（P）和水平隔板因子（d）计算（公式2）。
       
     • 顶部温升（∆t1.0）：结合温度分布因子（c）确定（公式3）。
       
  3. 温升特性曲线：根据Ae是否大于1.25 m²，分别采用图1或图2的线性模型描述温度分布。
     

• 特殊条件处理：

  • 不均匀功率分布：附录B提供修正方法，需额外验证。
    
  • 太阳辐射影响：附录C建议通过吸收系数（表C.1）调整计算。
    
  • 强制通风：附录F和附录K给出风量计算与管理指南。
    

4. 支持性附录与数据
报告包含11个附录，提供具体场景的补充指导：
- 功率损耗计算（附录G）：涵盖开关设备、导线、母排和电子设备的损耗估算。
- 材料影响（附录D）：对比金属与绝缘外壳的散热差异（图D.1）。
- 邻近墙体效应（附录H）：修正壁挂安装时的散热表面积。
- 铜导体数据（附录I）：列出70°C容许温度下的电流与损耗表（表I.1-I.4）。

5. 科学价值与应用意义
- 标准化价值：与IEC 61439-1:2020对齐，扩展了高电流（3200 A）和频率（60 Hz以上）的适用性。
- 工程实用性：通过代数方程替代曲线图（如表格6-11），提升计算精度和可操作性。
- 创新性修订：新增附录涵盖太阳能辐射、材料差异等实际因素，弥补了旧版局限。

6. 重要注意事项
- 验证条件：计算结果需满足设备制造商规定的最高内部空气温度限值。
- 局限性：若存在显著涡流损耗、非均匀散热或IP5x以上过滤通风，需额外测试验证。

7. 文件亮点
- 技术更新：引入多物理场因素（如太阳能、强制通风）的量化模型。
- 用户友好性：提供计算模板（图9）和分步示例（附录A），便于工程应用。
- 全球适用性：覆盖不同气候条件（高温环境）和安装场景（如数据中心、工业配电）。

此报告为低压电气设备的热设计提供了权威方法论，尤其适用于需快速验证或无法进行实测的场景，同时为相关国际标准（如IEC 62208）的引用奠定基础。