【摘要】随着经济的发展，我国的电力行业的发展也有了显著的提高。10kV开关柜是城市配电网核心配电设备，直接影响城区可靠供电。高压开关广泛应用于电厂、变电站、工业和农业等领域，具有操作方便、安全可靠等特点。本文在分析和讨论了10kV开关柜实际运行中温升和发热故障的现状后，总结了10kV开关柜结构发热的主要原因，并结合运行经验，提出了切实可行的预防和处理措施，有效提高了开关设备的综合电气性能，保证了供配电的可靠性。
【关键词】10kV开关柜；结构发热；问题研究
0、引言:
近年来随着电力系统用电负荷的不断增加，负荷电流不断增大，导致开关柜内设备发热问题愈发突出。目前，变电站10kV开关柜主要采用示温蜡片温度监视、手持红外测温、有源传感器无线测温及无源传感器无线测温四种温度监测技术。本文通过分析上述温度监测技术的优缺点，并结合10kV开关柜结构、巡视及检修维护特点，提出了10kV开关柜内温度监测技术优化组合方案，实现了10kV开关柜内温度有效监测，确保了10kV开关柜设备的安全可靠运行。
1、开关柜的发热与散热
1.1热量来源
开关柜柜内发热主要来源于电流流过电阻产生的热效应以及交变磁场在周围导磁金属材料中发生的涡流损耗。一是开关柜内导体热效应产生热量。电阻热效应的计算公式是P=I2R。电流大小主要受负荷影响，负荷增加流经开关柜内导体的电流大小也随之增加;接触电阻过大则可能造成接触电阻剧增从而引起局部过热，甚至使触头发生熔焊。二是涡流损耗发热。柜内金属隔板在交变磁场的作用下，将在隔板截面内产生涡流从而引起隔板发热，该发热量与金属导磁性、导电性、截面积有密切关系。
1.2散热途径
一般认为，导热的方式有热传导、对流、辐射。对流是指流体内部由于各部分温度、密度不同，从而在重力作用下造成的相对流动，是开关柜内最为重要的散热途径。
1.3开关柜温升试验标准
由于开关柜的运行情况复杂多样，精确的理论计算非常困难，在热稳定计算的基础上通常实际生产投运前会抽查开关柜温升试验。温升试验一般从开关柜母线室分支母线通过铜排引出施加电压，通过升压使导体电流达到额定电流的1.1倍，每隔一段时间记录一次测温点数据，前后两次温差无变化则认为温度稳定，此时测温数据减去环境温度即为温升试验数据。
2、10kV开关柜结构发热问题的优化
2.1有源传感器无线测温技术
主动传感器的无线温度测量系统主要由活性温度传感器,信号传输模块,无线数据接收模块,监控背景和软件。主动温度传感器安装在隔离工具制动器的接触部分、开关小车的接触部分、导电排搭接部分、电缆头连接部分等易发热部分。以上部件的温度被监控。温度信息发送到无线数据接收模块通过信号发射模块,然后上传到监测背景。目前,主要活性温度传感器用于变电站领域是热敏电阻温度传感器、半导体温度传感器。热敏电阻温度传感器利用热敏电阻阻值随温度变化的特点,并计算出的温度测量对象通过测量其电阻值。半导体温度传感器使用半导体材料晶体振动的振动频率随温度改变监控的温度加热的部分。以上两个温度传感器和信号传输模块需要使用电池供电，或者使用小型CT供电。主动传感器的无线温度测量技术优势:主动传感器输出信号,精度高,稳定性好。有源传感器无线测温技术的缺点:有源传感器容易受到电压和电磁辐射的干扰;该元件阻抗高，电压敏感，容易击穿损坏;需要定期停电更换电池,增加了维护。为了确保开关柜的正常运行，工作人员首先要全面掌握其安装操作的规范、标准，同时具备足够的安全生产意识，端正自身的工作态度，确保自身在操作方面的规范性和可靠性，增强接点位置运行的稳定性，优化10kV开关柜的安全性能。
2.2对于新入网的开关柜设备
3150A开关柜可以满足要求的情况，建议改用4000A开关柜。按4000A标准配置相应的梅花触点、静态触点、触点盒。2)母线三根TMY10mm×120mm应使用铜条，关键部位铜导体镀银层≥15um。3)在大电流开关柜的开关柜端面和母线罩上设置散热孔;气道设置合理。4)固定大电流开关柜。根据开关柜的生产调度节点,进行抽样检验的设备工厂。对于大电流开关柜，建议按出厂试验要求逐个进行检查和预验收。
2.3导电回路发热问题及对策
导电回路发热问题主要包含3个方面，即导体发热、接头发热、涡流发热，如果10kV开关柜内部的温度持续增高，很容易造成运行故障。在开关柜运作中，如果互感器连线板、刀闸接头等接头位置存在接触不良的问题，就会产生发热现象，同时，当母排长时间高负荷运转时也会产生明显的发热反应，即导体发热现象。此外，如果开关柜内的钢板设置不当，使开关柜内形成环流，也会引起涡流发热问题，对开关柜的正常运行产生影响。为了降低导电回路发热问题的发生几率，工作人员首先应当做好检测工作，保证开关柜内各部件的接触良好，并及时调整钢板结构设置，增强开关柜运行的稳定性，与此同时，工作人员还要定期检查母排，并将不合格的母排进行替换，然后选取制作工艺良好、电阻小的母排进行替换安装。当发热问题已经出现，工作人员应当全面考虑可能导致发热问题的因素，然后一一进行检查，及时排除发热故障，避免开关柜损坏。
2.4加强对开关柜的日常检修维护
在日常维护10kV开关柜时，应仔细检查开关柜内的开关是否接触良好，开关柜外的颜色是否发生变化;预防性试验的结果应结合起来，以确认开关触点、接触点的标准。期间的正常运作,电控柜,经营者有义务定期监测、红外相机测量器,连接各点的温度,例如铜制管线及其他关键控制点,并仔细记录下来,进行比较和分析。如果设备上操作温度有明显的异常,或超出适用的准则,必须立即采取有效的预防措施,目的是为了降低发生的异常的温度上升而造成的破坏和防止严重的公共安全事件。随着开关柜的不断运作，内部精密部件会出现自然磨损，其各方面的性能也开始降低，逐渐无法承受较高的工作负荷，这需要工作人员定期对开关柜进行检测和维修，来延缓部件的老化，缓解开关柜的高负荷运转问题。
2.5要合理的设计电气开关柜的通风系统
不需要说更多关于散热和通风系统的重要性电气开关柜的运行平稳。合理的通风系统设计可以延长电气开关柜的使用寿命,所以需要特别注意。当空气被自动加热时，为了散热效果，在电气开关设备的顶部需要足够的出风口，然后为了使空气能够自由流动，在电气开关柜的底部还可以留出一些进风口，这样热空气就会上升，新的空气从底部再次进入，这样可以让空气循环。为了加强空气流通,您还可以在顶部安装一个强大的通风系统加强冷却效果。
结语
供电系统安全稳定运行起着非常重要的作用在人们的日常生活和国家经济实力的发展。这个国家的经济实力上升导致用电量激增,对分销系统施加巨大的压力。负荷的增加使开关柜的发热问题更加严重。如何减少10kV开关柜的发热问题已成为人们关注的焦点。综上所述，本文详细分析了开关柜发热问题产生的原因，以及解决开关柜发热问题的方法和措施，希望能有所帮助。
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