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大电流 KYN28型高压开关柜改善温升解决方法论文

发布时间：2025-02-06 10:23:49 文章来源：SCI论文网我要评论

　　摘要：为解决大电流KYN28型高压开关柜温升发热问题，分析了该开关柜的温升发热机理，确定了主回路内阻、接触电阻、感应电阻3个发热源，并计算了发热的总功率。采用增大配电柜两侧散热面积、增大配电柜通风口面积、强制对流风冷、柜体内风道设计改进等措施，平衡发热功率，使散热功率大于发热的总功率。在实验室使用HZDL-WS-6300/12全自动温升试验系统进行测量，在符合标准规定的环境下，测得温升下降约10%，得到明显改善，总体结果基本符合预期。证明所提措施可以解决温升问题，并认为解决温升问题时需要结合设备运行，实时监视温升情况，以确保设备运行安全。

　　关键词：KYN28,高压开关柜,温升,散热

　　0引言

　　KYN28型高压开关柜（图1）也叫KYN28-12型铠装式交流金属封闭开关设备，是三相交流50 Hz单母线或双母线分段系统的户内成套配电装置，适用于发电厂、变电站以及工矿企业的额定电压3～12 kV电网中，作为接受和分配电能之用，并对电路实行控制、保护和监测。一般情况下，KYN28型高压开关柜内配置高性能真空断路器，成套设备可满足电网对高压开关柜要求，并适合“五防”和全工况、全封闭、全绝缘条件。

　　然而，随着电力需求的持续攀升，高压开关柜的温升问题也日益突出，从而给电力系统的可靠性和稳定性带来了极大的挑战。根据文献[1]统计，10 kV移开式大电流开关柜发热引起的跳闸及紧急停运占比40.4%，对供电可靠性造成严重影响；文献[2]则监测到KYN型高压开关柜温升已经超过强制标准21 K，远远超过标准的规定。

　　为解决高压开关柜温升问题，国内外做了大量研究。文献[3]和文献[4]均从改善开关内部结构，采用强制通风解决温升的问题。文献[5-7]则使用增加在线测温的方式，实时监测高压开关柜的温升情况，并加强运维，实时发现发热情况，以防止温升引起更大的故障。文献[8]解释了防护等级与温升相互制约关系，成套开关柜防护等级越高、外壳密闭性越好、通风散热性能就越差，开关柜运行时产生的热量聚集在柜体内部无法散出，致使柜体内部温度升高、电气绝缘性能下降，对开关柜安全运行直接构成威胁。

　　上述文献虽然均对大电流高压开关柜进行了改进，可以解决大部分温升的问题，但或存在某方面的不全面，或本身分析也存在一定的问题，因此对解决大电流KYN型高压开关柜的温升仍有研究改进的空间。

　　1高压开关柜温升标准

　　温升是高压开关柜的重要指标之一，是指在运行中，由于电流的热效应，使高压开关柜的导体表面温度不断上升，达到稳定后，与周围环境温度的温度差。

　　目前，无论国家电网公司、南方电网公司在招标高压开关柜时，均执行DL/T 404—2018《3.6 kV~40.5 kV交流金属封闭开关设备和控制设备》的标准要求，即：应在规定的相数下，通以1.1倍的额定电流进行[9]。而试验方法，则按照GB/T 11022—2020执行。该标准中将“温升试验”的术语，改为“额定连续电流试验”，其试验合格的标准如表1所示。

　　温升试验按规定在户内、大体上无空气流动的环境下进行，受试开关装置本身发热引起的气流除外。实际上，当气流速度不超过0.5 m/s时，就满足条件。试验应该持续足够长的时间以使温升达到稳定。如果在1 h内温升的增加不超过1 K，就认为达到稳态[10]。实际型式试验中的试验结果如图2、表2所示。实际试验中仍出现了一些问题。主要是整体温升仍偏高，且上下触头处接近温升极限，在实际运行中，可能出现更恶劣的运行环境，产品存在一定的风险，需要进一步改进。

　　2发热源分析

　　KYN28型高压开关柜的外壳及各功能单元的隔壁采用优质冷轧钢板或覆铝锌板经数控机床加工折弯成型后，用高强度铆钉和拉铆螺母栓接组装而成。如图3所示，一般分为母线室、断路器室、电缆室、母线桥。4 000 A大电流KYN28型高压开关柜一般作为进线柜，电流流向如图3（b）所示：电流从变压器过来连接母线桥铜母线，经过电缆室到断路器室、母线室，为后面的馈线柜提供电能。