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摘要：KYN28A-12型开关柜具有结构紧凑、安全性高、运行维护简单等优点，广泛用于变电站、配网系统。本文针对KYN28A-12型开关柜运行中的发热原因进行了分析总结，并针对引起发热故障的原因，提出了改进措施，对开关柜的安全运行具有重要意义
关键词：开关柜；发热故障；温升；预防措施
一、引言
随着社会经济和电力行业的飞速发展，大电流KYN28A-12型开关柜已广泛应用于变电站、配网系统及农网改造项目。研究表明，在KYN28A-12型开关柜运行过程产生的故障中，和温升有关的约占50%以上[1]，严重时可能会导致开关柜烧毁，甚至发生火灾事故，造成严重的经济损失和人员伤亡。因此，采取措施降低开关柜运行中的温升，提高产品的可靠性势在必行。
二、开关柜发热原因分析
2.1开关柜主回路电阻发热
开关柜正常工作时，会产生热量，导致热量升高。根据焦耳定律（式2-1），电流通过导体产生的热量跟通过导体电流的平方成正比，跟导体的电阻及通流时间成正比。
式中：I-流过主回路导体电流，A；
R：主回路电阻，Ω；
t-电流流过主回路的时间，s；
Q-电流产生的热量，J。
当供电回路的功率确定后，运行电流也即确定，若开关柜主回路中铜排与铜排连接处、铜排与互感器连接处及动静触头连接处接触不好，会导致电气主回路电阻升高，当电流流过开关柜电气主回路时，就会因主回路电阻而发热。
2.2开关柜结构
电力行业标准DL/T 404-2007 《3.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》明确规定[2]：开关柜外壳的防护等级为IP4X，禁止≥1mm的物体进入开关柜内。因此，开关柜壳体及柜内隔板通常为敷铝锌板通过高精度机床折弯、加工而成，密封严格，从而导致运行过程中产生热量不利于及时消散，易产生累计效应，造成更为严重的发热。尤其是对于额定电流3150A以上的开关柜，本身发热量大，若产生的热量不能及时消散，温度聚集过高，会出现一系列的问题。如设备老化、绝缘击穿，严重时可能会产生安全事故。
2.3开关柜内铁磁体产生的涡流发热
涡流发热[3]是由于负荷电流在开关柜中各种钢板材质的隔板中所产生的环流引起的，负荷电流越大，发热效应就越发明显。尤其是对于额定电流3150A及以上的开关柜，在设计时一定要避免该问题。否则，产生的热量会引起开关柜局部过热，严重的情况会将绝缘护套及隔板损坏，威胁设备的安全运行、甚至造成设备报废。
三、KYN28A-12型开关柜发热的预防措施
如何预防开关柜运行过程中因发热发生故障，无外乎两种途径：1.减少或降低开关柜的运行过程中的发热源及发热量；2.改善开关柜的散热条件。具体实施措施如下。
3.1改进铜排搭接处及断路器动、静触头连接处的制造工艺
导体电阻损耗中起决定作用的主要因素有电流、电阻，在电流一定的情况下，回路中电阻过大就可能导致过热。电阻过大的几个地方有[4]：连接部位的压紧螺栓或压紧弹簧的压紧力不恰当；表面膜电阻过大，接触电阻增大；连接部位接触面光洁度或接触面氧化积灰造成接触电阻增大。根据之前工艺技术文件规定，铜排搭接处采用搪锡、压花处理，且对于断路器动、静触头的镀银层厚度没有明确具体规定。为增加铜排搭接处及断路器动、静触头连接处载流能力，减小接触电阻，进而减小发热量，改进工艺文件，明确规定铜排搭接处采用镀银、压花工艺，且铜排搭接处及断路器动、静触头连接处镀银层厚度不小于8μm；母线紧固螺栓采用8.8级M16的螺栓，压紧螺栓用力矩扳手按电力标准紧固。
3.2增加风机，加快开关柜内部空气流通
通常小电流开关柜通过柜体顶部泄压盖的自然通风即可解决散热问题，但对于额定电流3150A以上的开关柜，发热功率大，必须采用强制通风的方式解决散热问题。为此，为加快开关柜内空气流通，改善开关柜散热情况，在柜内安装6台风机，其中，断路器室下部安装1台横流风机，断路器室上部增加3台轴流风机，母线室上部增加2台轴流风机，具体安装位置见附图3-1。
3.3采用非导瓷材料或特殊工艺解決涡流发热问题
由于交变磁场的作用，电流流过导磁的导体时，会在导体上产生涡流和磁滞损耗，这些损耗发部分都转化为热量，引起发热，且电流越大，发热越严重。为此，在大电流开关柜中有电流穿过的金属件，母线穿墙套管安装板、电缆穿孔板、触头盒安装板等采用无磁不锈钢材料或开隔磁槽切断磁路，以隔断涡流，减少损耗。
四、结论
发热是开关柜运行中最常见的故障之一，对于电网系统的可靠性具有直接影响。因此，设计人员必须在开关柜设计开发时就对其温升进行考虑。本文通过对开关柜的发热问题进行探讨，从减少或降低开关柜的发热源、发热量及改善开关柜的散热条件两个方面进行了考虑，只有这两个方面相互配合，才能切实解决好开关柜的发热问题。
参考文献：
[1]曾振兴. 10kV 高压开关柜无线测温技术的研究与应用[d].华南理工大学，2013
[2] DL/T 404-2007 3.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备[S].
[3]方明. 基于温升试验的 10kV 开关柜结构优化设计[d].厦门理工大学，2016
[4]张红光.大电流开关柜的研究与设计[J].煤矿机械，2015，（2）：61-64.
关键词：开关柜；发热故障；温升；预防措施
一、引言
随着社会经济和电力行业的飞速发展，大电流KYN28A-12型开关柜已广泛应用于变电站、配网系统及农网改造项目。研究表明，在KYN28A-12型开关柜运行过程产生的故障中，和温升有关的约占50%以上[1]，严重时可能会导致开关柜烧毁，甚至发生火灾事故，造成严重的经济损失和人员伤亡。因此，采取措施降低开关柜运行中的温升，提高产品的可靠性势在必行。
二、开关柜发热原因分析
2.1开关柜主回路电阻发热
开关柜正常工作时，会产生热量，导致热量升高。根据焦耳定律（式2-1），电流通过导体产生的热量跟通过导体电流的平方成正比，跟导体的电阻及通流时间成正比。
式中：I-流过主回路导体电流，A；
R：主回路电阻，Ω；
t-电流流过主回路的时间，s；
Q-电流产生的热量，J。
当供电回路的功率确定后，运行电流也即确定，若开关柜主回路中铜排与铜排连接处、铜排与互感器连接处及动静触头连接处接触不好，会导致电气主回路电阻升高，当电流流过开关柜电气主回路时，就会因主回路电阻而发热。
2.2开关柜结构
电力行业标准DL/T 404-2007 《3.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》明确规定[2]：开关柜外壳的防护等级为IP4X，禁止≥1mm的物体进入开关柜内。因此，开关柜壳体及柜内隔板通常为敷铝锌板通过高精度机床折弯、加工而成，密封严格，从而导致运行过程中产生热量不利于及时消散，易产生累计效应，造成更为严重的发热。尤其是对于额定电流3150A以上的开关柜，本身发热量大，若产生的热量不能及时消散，温度聚集过高，会出现一系列的问题。如设备老化、绝缘击穿，严重时可能会产生安全事故。
2.3开关柜内铁磁体产生的涡流发热
涡流发热[3]是由于负荷电流在开关柜中各种钢板材质的隔板中所产生的环流引起的，负荷电流越大，发热效应就越发明显。尤其是对于额定电流3150A及以上的开关柜，在设计时一定要避免该问题。否则，产生的热量会引起开关柜局部过热，严重的情况会将绝缘护套及隔板损坏，威胁设备的安全运行、甚至造成设备报废。
三、KYN28A-12型开关柜发热的预防措施
如何预防开关柜运行过程中因发热发生故障，无外乎两种途径：1.减少或降低开关柜的运行过程中的发热源及发热量；2.改善开关柜的散热条件。具体实施措施如下。
3.1改进铜排搭接处及断路器动、静触头连接处的制造工艺
导体电阻损耗中起决定作用的主要因素有电流、电阻，在电流一定的情况下，回路中电阻过大就可能导致过热。电阻过大的几个地方有[4]：连接部位的压紧螺栓或压紧弹簧的压紧力不恰当；表面膜电阻过大，接触电阻增大；连接部位接触面光洁度或接触面氧化积灰造成接触电阻增大。根据之前工艺技术文件规定，铜排搭接处采用搪锡、压花处理，且对于断路器动、静触头的镀银层厚度没有明确具体规定。为增加铜排搭接处及断路器动、静触头连接处载流能力，减小接触电阻，进而减小发热量，改进工艺文件，明确规定铜排搭接处采用镀银、压花工艺，且铜排搭接处及断路器动、静触头连接处镀银层厚度不小于8μm；母线紧固螺栓采用8.8级M16的螺栓，压紧螺栓用力矩扳手按电力标准紧固。
3.2增加风机，加快开关柜内部空气流通
通常小电流开关柜通过柜体顶部泄压盖的自然通风即可解决散热问题，但对于额定电流3150A以上的开关柜，发热功率大，必须采用强制通风的方式解决散热问题。为此，为加快开关柜内空气流通，改善开关柜散热情况，在柜内安装6台风机，其中，断路器室下部安装1台横流风机，断路器室上部增加3台轴流风机，母线室上部增加2台轴流风机，具体安装位置见附图3-1。
3.3采用非导瓷材料或特殊工艺解決涡流发热问题
由于交变磁场的作用，电流流过导磁的导体时，会在导体上产生涡流和磁滞损耗，这些损耗发部分都转化为热量，引起发热，且电流越大，发热越严重。为此，在大电流开关柜中有电流穿过的金属件，母线穿墙套管安装板、电缆穿孔板、触头盒安装板等采用无磁不锈钢材料或开隔磁槽切断磁路，以隔断涡流，减少损耗。
四、结论
发热是开关柜运行中最常见的故障之一，对于电网系统的可靠性具有直接影响。因此，设计人员必须在开关柜设计开发时就对其温升进行考虑。本文通过对开关柜的发热问题进行探讨，从减少或降低开关柜的发热源、发热量及改善开关柜的散热条件两个方面进行了考虑，只有这两个方面相互配合，才能切实解决好开关柜的发热问题。
参考文献：
[1]曾振兴. 10kV 高压开关柜无线测温技术的研究与应用[d].华南理工大学，2013
[2] DL/T 404-2007 3.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备[S].
[3]方明. 基于温升试验的 10kV 开关柜结构优化设计[d].厦门理工大学，2016
[4]张红光.大电流开关柜的研究与设计[J].煤矿机械，2015，（2）：61-64.