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[摘 要]中置式开关柜以其完善的“五防”性能，出色的防护等级，广泛运用于10kV及35kV配电装置中。近年，某型大电流中置式开关柜多次出现过热故障，严重时引起爆炸，本文通过比较两种型号的中置式开关柜，分析某型开关柜频繁出现过热缺陷的原因，并提出了相应的改进建议。
[关键词]中置式开关柜、过热、改进
中图分类号：S283 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）02-0069-02
一、引言
中置式开关柜过热点绝大部分位于开关手车动触头与开关柜静触头结合部位，主要原因为两者接触时尺寸存在偏差，导致动、静触头同心度不一致，各部位接触压力不均衡，弹簧受力不均匀。个别部位由于接触压力过小，接触电阻偏大，大电流运行时易引起过热，导致动触头弹簧过热变形，进一步降低接触压力。弹簧长期受力不均、过热、金属疲劳的累积，恶性循环，最终导致故障发生（图1）。
二、同心度不一致原因分析
检修人员将该型开关柜（以下简称I型）与另一型号故障率较低的开关柜（以下简称II型）进行比较，寻找I型开关柜不足。两型开关柜整体结构大体一致，柜体由金属隔板分成母线室、断路器室、电缆室和仪表室四个不同的功能单元。如需保证动、静触头同心度一致，手车开关的动触头与开关柜内静触头需完全对中。设计图纸中，I型开关柜设计尺寸与开关手车完全匹配。但现场工作期间，该型开关柜动、静触头配合情况不容乐观，柜体零部件加工尺寸误差较大，精度难以保证，配合时间隙较大，拼装完毕后无尺寸复核的质量控制流程。
1、开关手车与开关仓配合
（1）I型开关柜开关仓与开关手车在宽度上存在较大偏差，导致手车和柜体左右难以对中，并且手车在摇进过程中易发生偏斜。II型开关柜尺寸配合较好，两侧无间隙（图2）。
（2）I型开关柜开关仓内封板与两侧导轨尺寸配合存在偏差，手车进入开关仓后手车滚轮悬空，未处于两侧承重导轨上，开关手车摇进时沿着封板摩擦进入工作位置。由于底部封板非承重部件，强度较低，易发生变形，导致开关手车动触头与开关柜静触头高度匹配难以保证。II型开关柜手车滚轮完全位于承重导轨上，强度极高，与底部封板无接触，动、静触头高度一致。
2、定位辅助措施
从现场安装情况看，II型开关柜加工精度较高，开关柜与开关手车配合良好，手车进出几乎不存在“爬坡”现象。为保证柜体与手车动、静触头间高度匹配，在柜体设有定位孔，在手车上设有销钉，手车摇入时销钉准确插入定位孔。如果高度不匹配，手车将无法摇入工作位置。如在工作位置发生承重导轨变形等意外情况，定位销钉可以承受大部分手车重量，避免手车重量直接作用于动、静触头，各面接触压力不一致导致个别部位严重发热。
3、静触头安装偏差
日常工作过程中，检修人员发现I型开关柜部分间隔铜排尺寸存在偏差，对接面不满足自然吻合的要求。安装时铜排强行矫正，应力较大，接触不可靠，发热严重。由于铜排与静触头均利用浇筑于触头盒内的螺孔进行固定，铜排强行矫正会导致触头盒内固定螺孔产生横向应力，应力过大会导致触头盒产生裂纹，损坏绝缘件，同时引起静触头变位，导致动、静触头同心度偏差。开关柜动、静触头长期处于尺寸偏差较大的运行状态下，易引起发热，触头盒受损，动、静触头磨损，开关手车触臂受损等情况，最终导致开关柜故障。
三、开关柜散热通风措施
由于开关柜负荷高，大电流运行过程中会产生大量热量，所以对散热要求较高，但中置式开关柜为了满足防护等级要求，各仓室设计相对封闭，这样必然需要在柜体上增加辅助散热手段。两型开关柜在散热方面有较大的区别，I型开关柜只配备常规的散热通风设备，即开关仓配置有散热风机。母线仓、电缆仓风机可结合后期停电加装，风机满足带电更换要求，极大的提高了柜体的散热效率。II型开关柜通风散热配置更加丰富，散热效率更高。
（1）铜排加装散热片。
II型开关柜内部分铜排采用裸露设计，未采取绝缘材料包裹，在铜排上安装自然对流散热片，通过增大导体表面积，提高散热效率。I型开关柜铜排未安装散热片。
（2）开关仓通风设计
II型开关柜在开关仓底部与顶部均设有散热装置，一进一出，内部空气对流良好。I型开关柜仅在在开关仓底部安装轴流风机，开关仓顶部未配置风机，对流效率较低。
（3）触头盒散热设计
I型开关柜触头盒采用单口设计，仅有动、静触头一个出口，运行时触头盒内部空气不流通，热量无法排出。该触头盒螺纹浇筑孔隐藏于铜排后部，螺纹浇筑处损伤较为隐蔽，在拆除铜排前无法检查，存在较大的安全隐患。II型开关柜铜排安装于触头盒后部。触头盒、静触头均设置通风孔，后部铜排安装有散热片，动、静触头结合部位散热效果较好，如果触头盒有损伤，也可从开关仓进行查看，及时发现（图3）。
（4）电缆仓散热设计
I型开关柜顶部设置压力释放通道，释放通道封板处设置有较小的对流孔，通风散热效果较差。II型开关柜大量使用鱼鳞防爆板与纱网设计，对流效果较好。
四、导电回路材质
高压开关柜内导电部分应至少选用T2铜，铜的含量不低于99.9%，铜的导电率不低于97%，开关柜铜排搭接面应采用压花、镀银工艺。根据规定[1]：
a）导电回路的动接触部位和母线静接触部位应镀银。
d）室内导电回路动接触部位镀银厚度不宜小于8μm；母线静接触部位镀银厚度不宜小于8μm；
I型开关柜铜排接触部位采用镀银工艺，II型开关柜在搭界面采用镀锡工艺，，紫铜镀锡可以有效防止紫铜受潮生铜绿、也可以阻止铜氧化硫化变黑影响导电性，但不能提升导电性能，镀银能有效改善导电性能，降低接触电阻。铜排的材质及镀层的质量对母排及搭接面的电阻有较大影响，电阻较大会引起严重发热。
五、改进措施
（1）提高柜体加工精度及装配工艺，改进设计，消除开关仓与手车在宽度和高度上存在的误差，增加定位销钉，利用定位销作为辅助部件，保证动、静触头完美匹配，同时开展模拟试验，研究同心度偏差对接触电阻及发热的影响。
（2）改进安装工艺，提高铜排制作精度，使各段母排自然吻合，连接后不应使母线收到机械应力[2]。探索动、静触头同心度检查方法，用于出厂质量检测，保证动、静触头始终位于同一中心。
（3）材质优化，铜排可考虑使用电阻更低的T1铜，接触面采用镀银工艺并严格检测镀层质量及镀层厚度，同时对以往使用的铜材及触头进行检测，验证母排材质及触头镀银工艺是否合格。
（4）改善散热配置[3]。可以参考II型开关柜结构，在保证安全距离的情况下，在母排上加装散热片，并采用具有通风孔的触头盒。散热风扇配置时合理考虑增加对流孔，采用一进一出的配置，设计更加小巧的风扇，适合安装于所有仓室。
（5）合理配置测温装置[3]，加强开关柜温度检测，监视重点部位发热情况，及时发现设备隐患，对温度异常的开关柜强化监测。
（6）鉴于目前I型开关柜与II型开关柜在设计及制作上还存在差距，可考虑将个别负荷极重的I型开关柜进行整体更换。
参考文献
[1] DL/T1424-2015《电网金属技术监督规程》[S].
[2] 《電气装置安装工程施工及验收规范合编》[M]（中国计划出版社）.
[3] 《国家电网公司十八项电网重大反事故措施（修订版）及编制说明》[M]（中国电力出版社）.
[关键词]中置式开关柜、过热、改进
中图分类号：S283 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）02-0069-02
一、引言
中置式开关柜过热点绝大部分位于开关手车动触头与开关柜静触头结合部位，主要原因为两者接触时尺寸存在偏差，导致动、静触头同心度不一致，各部位接触压力不均衡，弹簧受力不均匀。个别部位由于接触压力过小，接触电阻偏大，大电流运行时易引起过热，导致动触头弹簧过热变形，进一步降低接触压力。弹簧长期受力不均、过热、金属疲劳的累积，恶性循环，最终导致故障发生（图1）。
二、同心度不一致原因分析
检修人员将该型开关柜（以下简称I型）与另一型号故障率较低的开关柜（以下简称II型）进行比较，寻找I型开关柜不足。两型开关柜整体结构大体一致，柜体由金属隔板分成母线室、断路器室、电缆室和仪表室四个不同的功能单元。如需保证动、静触头同心度一致，手车开关的动触头与开关柜内静触头需完全对中。设计图纸中，I型开关柜设计尺寸与开关手车完全匹配。但现场工作期间，该型开关柜动、静触头配合情况不容乐观，柜体零部件加工尺寸误差较大，精度难以保证，配合时间隙较大，拼装完毕后无尺寸复核的质量控制流程。
1、开关手车与开关仓配合
（1）I型开关柜开关仓与开关手车在宽度上存在较大偏差，导致手车和柜体左右难以对中，并且手车在摇进过程中易发生偏斜。II型开关柜尺寸配合较好，两侧无间隙（图2）。
（2）I型开关柜开关仓内封板与两侧导轨尺寸配合存在偏差，手车进入开关仓后手车滚轮悬空，未处于两侧承重导轨上，开关手车摇进时沿着封板摩擦进入工作位置。由于底部封板非承重部件，强度较低，易发生变形，导致开关手车动触头与开关柜静触头高度匹配难以保证。II型开关柜手车滚轮完全位于承重导轨上，强度极高，与底部封板无接触，动、静触头高度一致。
2、定位辅助措施
从现场安装情况看，II型开关柜加工精度较高，开关柜与开关手车配合良好，手车进出几乎不存在“爬坡”现象。为保证柜体与手车动、静触头间高度匹配，在柜体设有定位孔，在手车上设有销钉，手车摇入时销钉准确插入定位孔。如果高度不匹配，手车将无法摇入工作位置。如在工作位置发生承重导轨变形等意外情况，定位销钉可以承受大部分手车重量，避免手车重量直接作用于动、静触头，各面接触压力不一致导致个别部位严重发热。
3、静触头安装偏差
日常工作过程中，检修人员发现I型开关柜部分间隔铜排尺寸存在偏差，对接面不满足自然吻合的要求。安装时铜排强行矫正，应力较大，接触不可靠，发热严重。由于铜排与静触头均利用浇筑于触头盒内的螺孔进行固定，铜排强行矫正会导致触头盒内固定螺孔产生横向应力，应力过大会导致触头盒产生裂纹，损坏绝缘件，同时引起静触头变位，导致动、静触头同心度偏差。开关柜动、静触头长期处于尺寸偏差较大的运行状态下，易引起发热，触头盒受损，动、静触头磨损，开关手车触臂受损等情况，最终导致开关柜故障。
三、开关柜散热通风措施
由于开关柜负荷高，大电流运行过程中会产生大量热量，所以对散热要求较高，但中置式开关柜为了满足防护等级要求，各仓室设计相对封闭，这样必然需要在柜体上增加辅助散热手段。两型开关柜在散热方面有较大的区别，I型开关柜只配备常规的散热通风设备，即开关仓配置有散热风机。母线仓、电缆仓风机可结合后期停电加装，风机满足带电更换要求，极大的提高了柜体的散热效率。II型开关柜通风散热配置更加丰富，散热效率更高。
（1）铜排加装散热片。
II型开关柜内部分铜排采用裸露设计，未采取绝缘材料包裹，在铜排上安装自然对流散热片，通过增大导体表面积，提高散热效率。I型开关柜铜排未安装散热片。
（2）开关仓通风设计
II型开关柜在开关仓底部与顶部均设有散热装置，一进一出，内部空气对流良好。I型开关柜仅在在开关仓底部安装轴流风机，开关仓顶部未配置风机，对流效率较低。
（3）触头盒散热设计
I型开关柜触头盒采用单口设计，仅有动、静触头一个出口，运行时触头盒内部空气不流通，热量无法排出。该触头盒螺纹浇筑孔隐藏于铜排后部，螺纹浇筑处损伤较为隐蔽，在拆除铜排前无法检查，存在较大的安全隐患。II型开关柜铜排安装于触头盒后部。触头盒、静触头均设置通风孔，后部铜排安装有散热片，动、静触头结合部位散热效果较好，如果触头盒有损伤，也可从开关仓进行查看，及时发现（图3）。
（4）电缆仓散热设计
I型开关柜顶部设置压力释放通道，释放通道封板处设置有较小的对流孔，通风散热效果较差。II型开关柜大量使用鱼鳞防爆板与纱网设计，对流效果较好。
四、导电回路材质
高压开关柜内导电部分应至少选用T2铜，铜的含量不低于99.9%，铜的导电率不低于97%，开关柜铜排搭接面应采用压花、镀银工艺。根据规定[1]：
a）导电回路的动接触部位和母线静接触部位应镀银。
d）室内导电回路动接触部位镀银厚度不宜小于8μm；母线静接触部位镀银厚度不宜小于8μm；
I型开关柜铜排接触部位采用镀银工艺，II型开关柜在搭界面采用镀锡工艺，，紫铜镀锡可以有效防止紫铜受潮生铜绿、也可以阻止铜氧化硫化变黑影响导电性，但不能提升导电性能，镀银能有效改善导电性能，降低接触电阻。铜排的材质及镀层的质量对母排及搭接面的电阻有较大影响，电阻较大会引起严重发热。
五、改进措施
（1）提高柜体加工精度及装配工艺，改进设计，消除开关仓与手车在宽度和高度上存在的误差，增加定位销钉，利用定位销作为辅助部件，保证动、静触头完美匹配，同时开展模拟试验，研究同心度偏差对接触电阻及发热的影响。
（2）改进安装工艺，提高铜排制作精度，使各段母排自然吻合，连接后不应使母线收到机械应力[2]。探索动、静触头同心度检查方法，用于出厂质量检测，保证动、静触头始终位于同一中心。
（3）材质优化，铜排可考虑使用电阻更低的T1铜，接触面采用镀银工艺并严格检测镀层质量及镀层厚度，同时对以往使用的铜材及触头进行检测，验证母排材质及触头镀银工艺是否合格。
（4）改善散热配置[3]。可以参考II型开关柜结构，在保证安全距离的情况下，在母排上加装散热片，并采用具有通风孔的触头盒。散热风扇配置时合理考虑增加对流孔，采用一进一出的配置，设计更加小巧的风扇，适合安装于所有仓室。
（5）合理配置测温装置[3]，加强开关柜温度检测，监视重点部位发热情况，及时发现设备隐患，对温度异常的开关柜强化监测。
（6）鉴于目前I型开关柜与II型开关柜在设计及制作上还存在差距，可考虑将个别负荷极重的I型开关柜进行整体更换。
参考文献
[1] DL/T1424-2015《电网金属技术监督规程》[S].
[2] 《電气装置安装工程施工及验收规范合编》[M]（中国计划出版社）.
[3] 《国家电网公司十八项电网重大反事故措施（修订版）及编制说明》[M]（中国电力出版社）.