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摘要：随着国内用电负荷的迅速增加，大电流（额定电流为3150A、4000A及以上）开关柜的应用越来越普及，电流过大同时伴随着开关柜内温升超标等问题，直接影响设备的安全稳定运行，因此，采用风机来强制提高柜内冷却空气的流速（简称强制风冷），对开关柜安全可靠的地稳定运行有着十分重要的意义。
关键词：开关柜；风机；温升；降温；除湿
一、前言
风机的主要作用为降温和除湿。当开关柜内温度过高或者湿度过大，都会影响开关柜元器件的正常工作，因此对此种核心元件——风机进行适当的使用则是必要的。下面我们就几种启动风机的方式进行探讨。
二、常见的几种风机控制方式
1.温度达到某一设定值启动风机，具体又分为以下几种控制方式：
⑴手动操作控制开关启动风机
此种控制方式中风机是否启动完全受人为控制，值班人员凭感觉去感知温度，决定是否启动风机，这种控制方式简单，成本低，但准确性低，逐渐不能满足安全可靠的要求。
⑵温湿度控制器控制风机
温湿度控制器的工作原理为当传感器监测到温度高于设定值或有可能产生凝露时，控制器驱动风机工作，改变温度或破坏凝露的条件，当实测温度比设定温度低4℃~6℃且产生凝露的条件消失后，风机停止工作，从而将被检测环境控制在需要的温度和湿度范围内，保障设备可靠地运行。此种控制方式操作简单，成本低，安全可靠性高，是目前常用的控制风机启动的方式之一。
⑶开关状态显示器或智能操控装置控制风机
此类控制方式的工作原理与温湿度控制器类似，都是依靠温湿度传感器监控环境温度和湿度的变化情况，从而采取启动风机的方式将被检测环境控制在需要的温度和湿度范围内，保障设备安全可靠地运行。与温湿度控制器相比较而言，它的面板显示更直观，但成本相对较高，尤其是智能操控装置成本更高。
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2.电流达到某一设定值启动风机
此种控制方式要求电流已经达到了风机的启动电流值，但开关柜的运行温度并没有达到允许的最高运行温度，因此，选择恰当的启动风机时的电流值是电流控制风机的关键，简单分析如下：
⑴风机启动电流值Iq的确定
设定原则：保证开关柜在风机启动前、后均满足温升要求在风机启动的情况下，对开关柜进行 1.1倍额定电流的温升试验，确保在风机启动的情况下满足温升要求，根据实验所得主回路通电电流与温升之间具有如下关系
式中：、——开关柜运行电流值
、——对应、电流下的温升值
根据经验，取试验温升的75％即＝0.75作为风机的启动电流比较安全
例如： 当开关柜的I0=4000A时，风机电流启动值I设定为I=1.1X4000X0.750.58 =3427A
由于上述计算中未考虑温升试验时的测量误差和开关柜的个体差异，对此，我们在计算中引入相应系数进行校正，将电流值的90~95%作为最终的设定值，例如取系数为0.9，则4000A开关柜的风机电流启动值为 Iq=90％X3427=3084A
为了准确得到主回路的电流值，可在开关柜内电流互感器的二次回路中串入电流继电器来间接测量主回路的电流值，并采用此电流继电器的接点来控制风机的启动与停运。保证风机在电流达到启动电流时启动。
⑵避免风机频繁启停
因为开关柜的实际运行电流并非定值，其随时间的变化在变化，所以，当开关柜在风机启动电流值附近运行时，肯定会造成风机的频繁启动和停止，从而大大降低风机的使用寿命，增加故障的可能。针对这个问题的解决方案是依靠延时继电器来达到如下效果：
①风机一旦启动，如果电流始终大于启动电流则风机持续运转。
②风机启动后，即使电流很快下降到启动电流值以下，风机也不会马上停止运转，而是持续运转某一时间t（一般取0.5小时左右）后才停止。待电流再次达到启动电流值时再次启动。
此种控制方式避免了风机的频繁启动，尽可能地延长了风机的寿命，同时也存在缺点，需要继电的器相互配合，设计和操作复杂，增加了故障点，成本较高，而且根据大量实际运行数据所得，运行中的开关柜实际温升水平通常都要超过实验室测出的温升数据，特别是长期运行负荷比较重的开关柜，由于长时间温升的累积效应，运行中的开关柜实际温升水平通常都要超过试验室测出的温升数据，所以其安全可靠性一般。
三、结束语
综上所述，考虑操作简单，运行可靠以及成本低的三大原则，不难看出温湿度控制器是最佳选择。然而，在我们常规的设计中，很少考虑风机故障的情况。一旦风机发生故障停止运转，就会造成开关柜温升超标，从而可能造成开关柜绝缘加速老化、母线搭接点发热等问题，严重的可能引发事故，因此，为进一步增加其安全可靠性，不论我们采取哪种风机控制方式，都应加入对风机的故障指示和报警装置，譬如将风机故障信号开入至微机保护装置或采用专门的风机故障指示装置，这样一来便于我们在实际运行中及时了解风机状况，从而确保整个开关柜的安全运行。安全有效的使用风机，让风机在解决开关柜温升问题上发挥更加突出的作用是今后我们应该不断探索和思考的问题。
论文作者:阳小兰
论文发表刊物:《电力技术》2016年第3期
论文发表时间:2016/7/14
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