一種免停電的開關柜內部降溫通風裝置的研制

劉健　馮鎮生　鐘健樑

摘要 10kV開關柜是一種重要的配電設備，10kV開關柜的安全運行直接關系到用戶的用電質量。目前，10kV開關柜的溫升問題非常突出并且難以停電改造，為了在不停電的前提下降低開關柜溫升，新研制一種免停電的開關柜內部通風降溫裝置。該裝置在不停電的前提下能有效降低開關柜溫升，保障了開關柜的安全運行。

關鍵詞：開關柜;免停電;降溫;智能控制

10kV開關柜是一種重要的配電設備，包括斷路器室、二次保護室、母線室、電纜室，且數量眾多。開關柜在運行過程中接頭等金屬部位不可避免地會產生大量熱量，同時開關柜本身密封較好，以滿足IP4X防塵要求。當開關柜運行負荷電流較大時，開關柜內部積聚的熱量不能有效散發，造成開關柜內部溫度較高，設備運行工況較惡劣。

1 開關柜運行的現狀

當開關柜運行電流超過斷路器額定電流的85%時，開關柜柜面最高溫度最高可達90℃。開關柜發熱嚴重威脅到設備安全運行，根據DLT 593-2016《高壓開關設備和控制設備標準的共用技術要求》，在正常操作中可觸及的部件不超過70攝氏度，不可觸及的部件不超過80攝氏度。為了處理大電流開關柜發熱問題往往需要將整段母線全部停電，停電范圍廣，停電處理時間長。在目前供電形勢下，將發熱嚴重的開關柜全部停電處理難以實現。

2 傳統大電流開關柜發熱處理

傳統的散熱處理往往在大電流開關柜小室加裝固定式抽風機，并通過開關人工控制其投退，然而在開關柜小室加裝固定式抽風機時也存在一些問題。開關柜空間較小，安全距離不足，無法在不停電的前提下安裝抽風機，然而在目前供電形式下開關柜滿負荷運行時又難以將開關柜停電處理。

3 免停電的開關柜內部降溫通風裝置

鑒于傳統大電流開關柜發熱處理的弊端，重新根據開關柜現場運行情況，設計出一種新型免停電的開關柜內部通風降溫裝置。

3.1 裝置的組成

免停電的開關柜內部通風降溫裝置由新型安全風罩、離心風機和智能控制系統組成。

圖1免停電的開關柜內部降溫通風裝置示意圖

散熱模式包括鼓風和抽風兩種模式。其中，鼓風模式具備風力集中的優點，但容易形成積塵。同時，該模式將熱氣往下吹，散熱效率低，還存在把雜物吹入開關柜的風險。抽風模式雖然風力分散，但它具備風力均勻、不易形成積塵的優點。同時，該方式將熱氣往上抽，散熱效率更高，且不存在把雜物吹入開關柜的風險。

圖2散熱模式

開關柜頂部通風口兼有泄壓通道功能，風罩處于使用或停用狀態時不能阻塞原有泄壓通道。當開關柜泄壓通道停用時，氣泵工作，將風罩的安全側板關閉，形成負壓將風罩牢牢吸附在開關柜頂部。當開關柜泄壓通道停用時，內部負壓消失，風罩的安全側板因重力自然打開，使原有卸壓通道保持工作狀態。

圖3新型風罩

系統固定方式選定橡膠墊固定方式，無需開孔，無需對開關柜柜頂進行改造，不改變開關柜結構，利用負壓原理使裝置吸附在柜頂，沒有安裝的次生風險。固定位置使用U型膠圈密封圈對裝置邊緣包裹嚴實，減少出現漏風的可能性，產生震動不易發生位移。

3.2 裝置的工作原理

在免停電的開關柜內部通風降溫裝置啟動時，風壓傳感器動作，閉門控制器工作，輸出壓縮空氣經空氣管道到達氣缸，氣缸產生拉力關閉安全側門，安全側門關閉后觸發位置傳感器，位置傳感器動作斷開控制回路，閉門控制器停止工作，受大電流開關柜臨時降溫系統啟動產生的負壓作用，安全側門保持關閉狀態。當免停電的開關柜內部通風降溫裝置出現故障或失去電源無法正常使用時，免停電的開關柜內部通風降溫裝置無法產生負壓，安全風罩在重力作用下自動打開安全側門，此時風壓傳感器不動作，保持斷開狀態，閉門控制器不工作，保證大電流開關柜上方正常通風散熱，進一步保證大電流開關柜可靠運行。

4 應用效果

選取佛山供電局多個變電站共計22面發熱嚴重的大電流開關柜，來試驗性安裝22套免停電的開關柜內部通風降溫裝置。

為了驗證該散熱通風降溫裝置的效果，在2018年6月至9月的時間段內，在已安裝該散熱通風降溫裝置的22面開關柜分別裝設一套溫度監測裝置，24小時不間斷跟蹤開關柜柜面溫度。其中，A站502開關柜散熱系統溫濕度曲線如圖4所示。

圖4溫濕度曲線

從圖中可以看出：在安裝該散熱通風降溫裝置后，原來發熱嚴重的A站502開關柜柜面溫度最大值僅為44.1℃，平均溫度則為30.8℃，完全滿足佛山局所發文件要求的50℃。

為了進一步說明該散熱通風降溫裝置的效果具有普遍性，對比了上述22面開關柜在安裝該散熱通風降溫裝置前后柜面最高溫度，其結果如圖5所示。

圖5安裝前后開關柜柜面最高溫度對比

由圖6-3可以得出結論：該散熱通風降溫裝置可以有效地實現大電流開關柜的降溫，并且降溫效果完全可以滿足50℃的要求值。

5 結束語

文章通過研究設計出一種新型免停電的開關柜內部通風降溫裝置，該裝置實施簡單，安裝便捷，施工期間無需設備停電或調整電網運行方式，更不存在用戶停電風險。

該散熱通風降溫裝置的應用，解決了普遍存在的大電流開關柜發熱問題，提高了大電流開關柜的供電可靠性，消除了開關柜因發熱導致線路跳閘、設備損壞的風險，保障了用戶用電，提高了企業社會形象。

參考文獻

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作者簡介

劉 健 男，1993年生，學士，助理工程師，研究方向變電運行。