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摘要 10kV开关柜是一种重要的配电设备，10kV开关柜的安全运行直接关系到用户的用电质量。目前，10kV开关柜的温升问题非常突出并且难以停电改造，为了在不停电的前提下降低开关柜温升，新研制一种免停电的开关柜内部通风降温装置。该装置在不停电的前提下能有效降低开关柜温升，保障了开关柜的安全运行。
关键词：开关柜;免停电;降温;智能控制
10kV开关柜是一种重要的配电设备，包括断路器室、二次保护室、母线室、电缆室，且数量众多。开关柜在运行过程中接头等金属部位不可避免地会产生大量热量，同时开关柜本身密封较好，以满足IP4X防尘要求。当开关柜运行负荷电流较大时，开关柜内部积聚的热量不能有效散发，造成开关柜内部温度较高，设备运行工况较恶劣。
1 开关柜运行的现状
当开关柜运行电流超过断路器额定电流的85%时，开关柜柜面最高温度最高可达90℃。开关柜发热严重威胁到设备安全运行，根据DLT 593-2016《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》，在正常操作中可触及的部件不超过70摄氏度，不可触及的部件不超过80摄氏度。为了处理大电流开关柜发热问题往往需要将整段母线全部停电，停电范围广，停电处理时间长。在目前供电形势下，将发热严重的开关柜全部停电处理难以实现。
2 传统大电流开关柜发热处理
传统的散热处理往往在大电流开关柜小室加装固定式抽风机，并通过开关人工控制其投退，然而在开关柜小室加装固定式抽风机时也存在一些问题。开关柜空间较小，安全距离不足，无法在不停电的前提下安装抽风机，然而在目前供电形式下开关柜满负荷运行时又难以将开关柜停电处理。
3 免停电的开关柜内部降温通风装置
鉴于传统大电流开关柜发热处理的弊端，重新根据开关柜现场运行情况，设计出一种新型免停电的开关柜内部通风降温装置。
3.1 装置的组成
免停电的开关柜内部通风降温装置由新型安全风罩、离心风机和智能控制系统组成。
图1免停电的开关柜内部降温通风装置示意图
散热模式包括鼓风和抽风两种模式。其中，鼓风模式具备风力集中的优点，但容易形成积尘。同时，该模式将热气往下吹，散热效率低，还存在把杂物吹入开关柜的风险。抽风模式虽然风力分散，但它具备风力均匀、不易形成积尘的优点。同时，该方式将热气往上抽，散热效率更高，且不存在把杂物吹入开关柜的风险。
图2散热模式
开关柜顶部通风口兼有泄压通道功能，风罩处于使用或停用状态时不能阻塞原有泄压通道。当开关柜泄压通道停用时，气泵工作，将风罩的安全侧板关闭，形成负压将风罩牢牢吸附在开关柜顶部。当开关柜泄压通道停用时，内部负压消失，风罩的安全侧板因重力自然打开，使原有卸压通道保持工作状态。
图3新型风罩
系统固定方式选定橡胶垫固定方式，无需开孔，无需对开关柜柜顶进行改造，不改变开关柜结构，利用负压原理使装置吸附在柜顶，没有安装的次生风险。固定位置使用U型胶圈密封圈对装置边缘包裹严实，减少出现漏风的可能性，产生震动不易发生位移。
3.2 装置的工作原理
在免停电的开关柜内部通风降温装置启动时，风压传感器动作，闭门控制器工作，输出压缩空气经空气管道到达气缸，气缸产生拉力关闭安全侧门，安全侧门关闭后触发位置传感器，位置传感器动作断开控制回路，闭门控制器停止工作，受大电流开关柜临时降温系统启动产生的负压作用，安全侧门保持关闭状态。当免停电的开关柜内部通风降温装置出现故障或失去电源无法正常使用时，免停电的开关柜内部通风降温装置无法产生负压，安全风罩在重力作用下自动打开安全侧门，此时风压传感器不动作，保持断开状态，闭门控制器不工作，保证大电流开关柜上方正常通风散热，进一步保证大电流开关柜可靠运行。
4 应用效果
选取佛山供电局多个变电站共计22面发热严重的大电流开关柜，来试验性安装22套免停电的开关柜内部通风降温装置。
为了验证该散热通风降温装置的效果，在2018年6月至9月的时间段内，在已安装该散热通风降温装置的22面开关柜分别装设一套温度监测装置，24小时不间断跟踪开关柜柜面温度。其中，A站502开关柜散热系统温湿度曲线如图4所示。
图4温湿度曲线
从图中可以看出：在安装该散热通风降温装置后，原来发热严重的A站502开关柜柜面温度最大值仅为44.1℃，平均温度则为30.8℃，完全满足佛山局所发文件要求的50℃。
为了进一步说明该散热通风降温装置的效果具有普遍性，对比了上述22面开关柜在安装该散热通风降温装置前后柜面最高温度，其结果如图5所示。
图5安装前后开关柜柜面最高温度对比
由图6-3可以得出结论：该散热通风降温装置可以有效地实现大电流开关柜的降温，并且降温效果完全可以满足50℃的要求值。
5 结束语
文章通过研究设计出一种新型免停电的开关柜内部通风降温装置，该装置实施简单，安装便捷，施工期间无需设备停电或调整电网运行方式，更不存在用户停电风险。
该散热通风降温装置的应用，解决了普遍存在的大电流开关柜发热问题，提高了大电流开关柜的供电可靠性，消除了开关柜因發热导致线路跳闸、设备损坏的风险，保障了用户用电，提高了企业社会形象。
参考文献
[1] 杜丽，丁永生，石维东，等.开关柜温升影响因素的仿真与试验研究[J].电气技术，2018，9：51-59.
[2] DLT 593-2016，高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求[S].北京：国家能源局，2016.
[3] 张红光.大电流开关柜的研究与设计[J].煤矿机械，2015，36（2）：61-64.
[4] 童春祖，李继发.高压开关柜发热原因及措施分析[J].机械与自动化，2014，06：132-132.
[5] 张志明.开关柜运行中发热问题探析[J].南京工程学院学报（自然科学版），2011，9（2）：69-72.
作者简介
刘 健 男，1993年生，学士，助理工程师，研究方向变电运行。
关键词：开关柜;免停电;降温;智能控制
10kV开关柜是一种重要的配电设备，包括断路器室、二次保护室、母线室、电缆室，且数量众多。开关柜在运行过程中接头等金属部位不可避免地会产生大量热量，同时开关柜本身密封较好，以满足IP4X防尘要求。当开关柜运行负荷电流较大时，开关柜内部积聚的热量不能有效散发，造成开关柜内部温度较高，设备运行工况较恶劣。
1 开关柜运行的现状
当开关柜运行电流超过断路器额定电流的85%时，开关柜柜面最高温度最高可达90℃。开关柜发热严重威胁到设备安全运行，根据DLT 593-2016《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》，在正常操作中可触及的部件不超过70摄氏度，不可触及的部件不超过80摄氏度。为了处理大电流开关柜发热问题往往需要将整段母线全部停电，停电范围广，停电处理时间长。在目前供电形势下，将发热严重的开关柜全部停电处理难以实现。
2 传统大电流开关柜发热处理
传统的散热处理往往在大电流开关柜小室加装固定式抽风机，并通过开关人工控制其投退，然而在开关柜小室加装固定式抽风机时也存在一些问题。开关柜空间较小，安全距离不足，无法在不停电的前提下安装抽风机，然而在目前供电形式下开关柜满负荷运行时又难以将开关柜停电处理。
3 免停电的开关柜内部降温通风装置
鉴于传统大电流开关柜发热处理的弊端，重新根据开关柜现场运行情况，设计出一种新型免停电的开关柜内部通风降温装置。
3.1 装置的组成
免停电的开关柜内部通风降温装置由新型安全风罩、离心风机和智能控制系统组成。
图1免停电的开关柜内部降温通风装置示意图
散热模式包括鼓风和抽风两种模式。其中，鼓风模式具备风力集中的优点，但容易形成积尘。同时，该模式将热气往下吹，散热效率低，还存在把杂物吹入开关柜的风险。抽风模式虽然风力分散，但它具备风力均匀、不易形成积尘的优点。同时，该方式将热气往上抽，散热效率更高，且不存在把杂物吹入开关柜的风险。
图2散热模式
开关柜顶部通风口兼有泄压通道功能，风罩处于使用或停用状态时不能阻塞原有泄压通道。当开关柜泄压通道停用时，气泵工作，将风罩的安全侧板关闭，形成负压将风罩牢牢吸附在开关柜顶部。当开关柜泄压通道停用时，内部负压消失，风罩的安全侧板因重力自然打开，使原有卸压通道保持工作状态。
图3新型风罩
系统固定方式选定橡胶垫固定方式，无需开孔，无需对开关柜柜顶进行改造，不改变开关柜结构，利用负压原理使装置吸附在柜顶，没有安装的次生风险。固定位置使用U型胶圈密封圈对装置边缘包裹严实，减少出现漏风的可能性，产生震动不易发生位移。
3.2 装置的工作原理
在免停电的开关柜内部通风降温装置启动时，风压传感器动作，闭门控制器工作，输出压缩空气经空气管道到达气缸，气缸产生拉力关闭安全侧门，安全侧门关闭后触发位置传感器，位置传感器动作断开控制回路，闭门控制器停止工作，受大电流开关柜临时降温系统启动产生的负压作用，安全侧门保持关闭状态。当免停电的开关柜内部通风降温装置出现故障或失去电源无法正常使用时，免停电的开关柜内部通风降温装置无法产生负压，安全风罩在重力作用下自动打开安全侧门，此时风压传感器不动作，保持断开状态，闭门控制器不工作，保证大电流开关柜上方正常通风散热，进一步保证大电流开关柜可靠运行。
4 应用效果
选取佛山供电局多个变电站共计22面发热严重的大电流开关柜，来试验性安装22套免停电的开关柜内部通风降温装置。
为了验证该散热通风降温装置的效果，在2018年6月至9月的时间段内，在已安装该散热通风降温装置的22面开关柜分别装设一套温度监测装置，24小时不间断跟踪开关柜柜面温度。其中，A站502开关柜散热系统温湿度曲线如图4所示。
图4温湿度曲线
从图中可以看出：在安装该散热通风降温装置后，原来发热严重的A站502开关柜柜面温度最大值仅为44.1℃，平均温度则为30.8℃，完全满足佛山局所发文件要求的50℃。
为了进一步说明该散热通风降温装置的效果具有普遍性，对比了上述22面开关柜在安装该散热通风降温装置前后柜面最高温度，其结果如图5所示。
图5安装前后开关柜柜面最高温度对比
由图6-3可以得出结论：该散热通风降温装置可以有效地实现大电流开关柜的降温，并且降温效果完全可以满足50℃的要求值。
5 结束语
文章通过研究设计出一种新型免停电的开关柜内部通风降温装置，该装置实施简单，安装便捷，施工期间无需设备停电或调整电网运行方式，更不存在用户停电风险。
该散热通风降温装置的应用，解决了普遍存在的大电流开关柜发热问题，提高了大电流开关柜的供电可靠性，消除了开关柜因發热导致线路跳闸、设备损坏的风险，保障了用户用电，提高了企业社会形象。
参考文献
[1] 杜丽，丁永生，石维东，等.开关柜温升影响因素的仿真与试验研究[J].电气技术，2018，9：51-59.
[2] DLT 593-2016，高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求[S].北京：国家能源局，2016.
[3] 张红光.大电流开关柜的研究与设计[J].煤矿机械，2015，36（2）：61-64.
[4] 童春祖，李继发.高压开关柜发热原因及措施分析[J].机械与自动化，2014，06：132-132.
[5] 张志明.开关柜运行中发热问题探析[J].南京工程学院学报（自然科学版），2011，9（2）：69-72.
作者简介
刘 健 男，1993年生，学士，助理工程师，研究方向变电运行。