摘要：高压开关柜经常因为温度过高而产生运行上的问题，所以其温升问题对改善改善高压开关柜的性能非常重要。本文对高压开关柜中温升问题进行分析和解决，希望对其结构和运行方面进行相关的改进，以提高对温升问题的预防效果。
关键词：高压开关柜；温升问题；解决方案
前言
在电力系统中，开关柜起到了非常重要的作用，决定了用户用电的质量和水平，能够保证用户用电的稳定性。高压开关柜的温升作用能够衡量高压开关柜是否能够稳定运行，对高压开关柜的发展具有十分重要的作用。
开关柜在进行柜体的设计的过程中需要对内部进行间隔防护措施，并且要求有良好的散热，由于实施过程较为困难，所以容易引起一定的问题。对于大电流中置柜，在运行过程中需要对散热问题设计良好的解决方案，否则会引起高压开关柜主体设备的老化，缩短了高压开关柜的使用寿命，引起停电事故的发生。
1温升原理简述
温升原理主要是在热平衡原理的基础上发展起来的，开关设备在进行发热和散热的过程中经常会出现温升现象。高压电器通常会产生一定的热量，热量来源包括以下几个方面：首先，电流通过导体的过程中会使电阻损失，由于电阻的热效应而产生热量。其次，高压电器中的铁磁体由于产生涡流和磁滞损耗而放热。最后，交流绝缘体内由于介质的存在，在损耗介质的过程中产生热量。因此，在寻找减少高压电器运行过程中热量损耗的途径时，应该从电阻损耗的降低和涡流、磁滞损耗两方面进行。
根据电流通过载流回路产生的电阻损耗公式可得：
[W] （1）
在这个公式中，
表示附加损耗系数；I表示导体中流过的有效电流；R表示载流回路中的有效电阻，
表示回路导体直流电阻，
表示电接触电阻，这两部分电阻共同组成了载流回路电阻R。
和
的计算公式如下所示：
[Ω] （2）
[Ω] （3）
通过对式（2）的分析，
、
分别代表导体材料电阻率和导体材料温度系数，L表示导体长度，A表示导体截面积。
对式（3）进行分析，k表示接触材料和接触面积相关的参数；F表示接触压力；m表示接触形式决定的系数。
通常情况下，工程上的涡轮损耗计算公式如下：
（4）
公式中的f表示电流频率，
表示交变磁通密度，
表示铁磁体的电阻。通过上面的公式可以求出设备的涡流损耗。
通常情况下通过三种方式进行热传递过程。其一，热传导。其二，热对流。其三，辐射散热。通过热传导方式进行散热过程中的热功率计算可以通过以下式子进行：
[W] （5）
在公式中，θ1和θ2分别是物体不同温度区域的温度，λ表示材料的热导率，A表示物体在传导过程中的截面积，δ表示物体在导热过程中所经过的路径长度。
计算大气中物体表面的对流散热功率的公式为：
（6）
在这个公式中，θ1和θ2分别代表了散热物体的温度和流体的温度，α表示对流散热过程中的系数，s表示物体散热过程中真正的散热面积。
计算大气中发热体的辐射功率的公式为：
（7）
在公式中，θ1和θ2分别代表了发热体的表面温度以及周围环境中大气的温度，ε表示发热体在发热过程中表面的辐射率，
被叫做斯蒂芬-玻尔兹曼常熟，其数值为
。同样地，S代表了物体的辐射表面积。
2解决方案分析
2.1结构设计方面
从第一部分的公式（1）、（2）、（3）、（4）分析可得，开关柜在发热过程中，参与发热的电阻、电流以及导体磁体的磁通量越大，其发热量越大。在载流回流中，电流不随其他情况的变化而改变，主要由负载决定。所以，对开关柜进行结构设计的过程中，要充分考虑到电阻、电流以及磁通量对发热情况的影响。通常情况下，铜排的折弯和搭接处的接触电阻能够产生一定的热量，在选择铜排规格的时候，需要进行定量的考虑。由于柜体和手车与接触电阻的使用有密切关系，所以在设计其尺寸的过程中，需要尽量地科学合理。同时，要对回路电阻以及母线套管的安装进行科学设定，保证母线套管在安装过程中不会与不锈钢板产生涡流，从而引起热量的产生。
从上面的公式（5）、（6）、（7）中可以得出，开关柜在散热过程中，热源的导热率、辐射率以及散热面积越大，其散发的热量越小。所以，在设计过程中要按照这个原理采取相应的改进，例如将金属隔板通过涂黑来增加其辐射率，从而减少开关柜的散热。另外，要在开关柜的顶端和门板等地方设置散热窗，进而增强其散热过程，在散热窗的设计过程中，可以尽量增加回路的设计，从而增大了散热面积，也使燃弧试验能够满足相应的要求。通过对元器件的位置进行合理安排，使其能够达到辅助散热的效果，能够保持道路通畅，减小散热路径，加快散热过程，使散热能够顺利进行。同时为了加快散热过程，可以加大对风机的使用，从热使开关柜内的热量能够得到强制性的散发，加快了散热过程。
以往的开关柜温升设计过程经常是在经验的指导下进行的，其测试质量的标准为温升试验，只要能够满足温升试验的要求，开关柜的设计就能够符合使用标准。但是随着设备的设计越来越精密，对元器件的规格和类型的要求越来越严格，对元器件的位置设计也越来越讲究，经常随着科技的发展而出现设计上的变化，使得以往的开关柜温升设计试验无法作为检测标准，进而产生了一系列的问题。显然，对于经常发生变化中的开关柜仅仅通过温升试验来进行检测是不科学的。
2.2运行维护方面
在通常情况下，开关柜需要进行经常的维护和检测，才能够保证其使用寿命的延长。通过对开关柜内进行清洁，扫除其中的灰尘和杂质，清理蜘蛛网以及其他柜面附着物，为开关柜的运行营造良好的环境，避免由于环境情况而导致发热情况的异常，从而使发热量增加。对于开关柜中置柜中的动静触头应该进行严格观察，由于其为温升高发区，所以应该进行梅花触头弹簧构件等的及时更换，从而保证动静触头的接触压力不会因为温度过高而减小，使接触电阻增大，进一步加重了开关柜动静触头的散热。另外，在对动静触头进行涂抹导电膏的方式处理可以使其接触电阻降低，从而使动静触头的发热量减小，进而做到了对开关柜进行运行维护的目的。
3总结
高压开关柜的温升问题较为复杂，需要加大研究力度，才能够更好地使其为人们服务。科技的发展使温升在线监测系统能够有大的温度测量范围的同时，具备测量的准确性，从而扩大了开关柜的应用范围。
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论文作者:吴伟文
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
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