摘要：文章首先就运行中高压开关柜温升原因的分析，设计了一种安装于综保装置，根据继电器仪表室内温度自动起停，利用加速继电器仪表室内热空气对流方式降温的方案，以保证高压开关柜安全稳定运行，延长设备使用寿命。
关键词：高压开关柜；温升分析；综保装置；继电器仪表室；自动温度控制
如今在10kV、35kV及110kV等电力系统中，大量采用高压开关柜（以下简称开关柜）以实现电能的通断、控制或保护功能。而开关柜内部过热现象已成为使用中的常见问题，开关柜继电器仪表室内综保装置、交换机、电能表、继电器等各种电气部件由于对环境温度要求相对一次侧设备及部件较高，其使用寿命将受到负面影响，为电力系统安全稳定运行带来了较大隐患。
1温升分析
通过对运行中开关柜温升原因的分析发现，较为常见的开关柜设计结构分为四个部分，包括母线室、电缆室、手车（断路器）室和继电器仪表室。在开关柜正常运行情况下，内部电缆、母排、断路器、电压互感器、电流互感器、综保装置、电能表、指示灯及继电器等均会产生不同程度的发热，但在线路有过载现象发生时，一次侧设备及部件的发热量将更高。由于开关柜体设计出于安全性及防尘角度考虑具备一定的密闭性，这些热量只能在柜内隔板间互相传导，最后主要通过顶部泄压网板（部分开关柜设计为平实板）和柜体外壳（部分大电流开关柜柜门冲有向下开孔百叶窗）向开关柜外部散发，但这种散热方式属于被动散热且效率并不高，造成开关柜内部积蓄了较多热量而导致温度升高。
以某10KV配电室的进线柜为例，经过实际多次测量后发现，该进线柜断路器容量为2000A，实际运行负荷在7000KW至12000KW之间，该开关柜所在配电室环境温度为28℃，当其运行负荷在8000KW左右时，其继电器仪表室内温度为33℃，电能表温度为35℃，综保装置温度为38℃，继电器仪表室内其他电器元件温度均在33℃至35℃之间，当其运行负荷在11000KW左右时，其继电器仪表室内温度为35℃，电能表温度为36℃，综保装置温度为40℃，继电器仪表室内其他电器元件温度均在35℃至36℃之间，由此可见，当环境温度不变的情况下，开关柜内温度随其负荷增减而有所升降，且在继电器仪表室内综保装置本身发热量较大，高于继电器仪表室内温度且易随其所在继电器仪表室内温度升降。
2温升影响
开关柜继电器仪表室主要用于安装综保装置、电能表、交换机、继电器、空开、指示灯、转换开关等低压电器元件，这些低压电器元件正常工作环境温度一般要求低于55℃，以接近正常室温26℃为宜，工作环境温度过高容易导致其使用寿命缩短而发生故障，尤其是综保装置发生故障时可能导致的误动或拒动，将威胁到开关柜乃至电力系统的安全稳定运行。
3设计思路
由于开关柜继电器仪表室内主要涉及控制、数据采集、通讯等所需电器元件、且这些电器元件相比开关柜内其他一次侧设备对环境温度的要求较高，故首要解决的问题是继电器仪表室内整体温度的自动控制。其次，由于继电器仪表室内综保装置本身发热量较大且其性能直接影响到开关柜乃至电力系统的安全稳定运行，故需要解决如何加快综保装置散热速度的问题。由于继电器仪表室对于防尘性有一定要求，且其柜门上一般安装有较多电器元件，空余空间较少等原因，需要一种易安装，占用空间小且能保证防尘要求的散热装置。故设计了一种高压开关柜综保装置及继电器仪表室的温控散热装置，附加安装于综保装置，当检测到综保装置或继电器仪表室内超过指定温度时，自动启动风扇，通过加速继电器仪表室内热空气与外界冷空气对流，以达到为综保装置及继电器仪表室散热降温的目的。
4实施方案
所述高压开关柜综保装置及继电器仪表室的温控散热装置（以下简称温控散热装置），由主体基板①、风罩②、涡轮风扇③（型号：BFB0612HB，额定电压：12V，额定电流：0.35A）、进风口防尘网④、风扇温控调速器⑤（型号：JCF1211，额定输入电压：直流12V，额定输出电压：直流12V，额定输出电流1A）、温度传感器⑥（型号：MF52，接口：XH2.54-2P，温度范围：-30℃～110℃）、直流电源⑦（型号：S-12-12，额定输入电压：交流220V，额定输出电压：直流12V，额定输出电流：1A）、主散热鳍片⑧、主散热鳍片导热管⑨、综保装置散热鳍片⑩、综保装置散热鳍片导热管−、连接导热管−、空气开关−（型号：C12P）组成，其中主体基板和风罩采用压克力材质，进口防尘网采用框架加防尘海绵形式，主散热鳍、主散热鳍片导热管、综保装置散热鳍片、综保装置散热鳍片导热管、连接导热管均为铜材质（详见图1）。
安装温控散热装置前，先在综保装置−安装位置两侧柜门上分别开进风孔和出风孔（若继电器仪表室−顶部泄压板为网板，可只开进风孔），保证温控散热装置风罩进风口能够刚好通过柜门上所开进风孔伸出，并将出风孔用防尘海绵覆盖，防止灰尘进入，然后安装综保装置（详见图2）。
所述风罩、主散热鳍片、风扇温控调速器、直流电源均安装于主体基板上（风罩进风口伸出主体基板外一定长度），为了便于综保装置更换时温控散热装置的整体拆卸，主体基板通过顶部直角固定片和尼龙扎带捆绑的方式安装于综保装置侧面。此部分设计充分利用立体空间，不占用过多柜门面积。涡轮风扇安装于风罩内，风罩内部空间要保证涡轮风扇进风口能顺畅的从风罩进风口将空气吸入罩内且出风口紧密配合，然后在风罩侧面开小孔将涡轮风扇电源线引出后把该穿线孔用密封胶进行密封，进风口防尘网采用可拆卸方式安装于风罩进风口。
此部分设计用于将柜外冷空气吸入仪表继电器室且防止粉尘进入，并便于清理或更换进风口防尘网。涡轮风扇、风扇温控调速器、直流电源利用导线连接，温度传感器安装于综保装置背面地线接线柱处与综保装置外壳紧密接触，通过延长导线连接至风扇温控调速器。此部分设计构成风扇温控系统，当风扇温控调速器通过温度传感器检测到综保装置或继电器仪表室内超过指定温度时，自动启动涡轮风扇。将综保装置散热鳍片分散焊接于综保装置散热鳍片导热管两端，并将两组综保装置散热鳍片导热管方向与综保装置正面保持垂直，采用导热硅脂分散安装于综保装置顶面且与边缘预留一定距离。
主散热鳍片导热管与主散热鳍片焊接且主散热鳍片进风口与涡轮风扇出风口紧密连接并采用导热硅胶密封，将连接导热管长端与两组综保装置散热鳍片导热管焊接后，采用导热硅胶将连接导热管短端与主散热鳍片导热管连接。此部分设计用以增大综保装置散热面积且在涡轮风扇启动后加速综保装置散热。将空气开关安装于继电器仪表室内电器安装导轨上，上口接柜内220V交流电源，下口利用导线与直流电源连接，此部分设计利用开关柜内普遍采用的220V交流照明电源作为温控散热装置电源且单独利用空气开关控制通断，避免影响继电器仪表室内其他用电设备或受其他用电设备影响。
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论文作者:尤冯
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
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