KYN550中壓開關(guān)柜的溫升一直是客戶關(guān)注的問題，由于設(shè)計(jì)、制造、安裝等問題，經(jīng)常會(huì)造成溫度超過標(biāo)準(zhǔn)要求?，F(xiàn)在普遍的做法是實(shí)際使用的電流僅為產(chǎn)品額定參數(shù)的70%，即使這樣，也常會(huì)造成溫度過高影響安全運(yùn)行。而對(duì)于大電流開關(guān)柜，采用強(qiáng)制風(fēng)冷是經(jīng)濟(jì)、有效的解決辦法，風(fēng)機(jī)位置以及風(fēng)機(jī)的空氣流量是關(guān)鍵設(shè)計(jì)考慮的因素，但風(fēng)機(jī)質(zhì)量等問題也不能做到長(zhǎng)期滿容量運(yùn)行，通過對(duì)4000A開關(guān)柜柜頂上四個(gè)母線室手車室風(fēng)扇分別關(guān)閉，并降低電流進(jìn)線溫升試驗(yàn)的溫升進(jìn)行DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)，回歸得出傳遞方程而及計(jì)算溫升、合理降容可以保證安全運(yùn)行，也可以通過增加風(fēng)機(jī)空氣流量來保證開關(guān)柜在過流等情況下安全運(yùn)行。

1.    引言

由于用電的需求不斷增加，以及工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用的需要，大電流開關(guān)設(shè)備需求與日俱增，同時(shí)發(fā)電機(jī)出口開關(guān)設(shè)備也要求較大的額定電流。因此需要設(shè)計(jì)出滿足上述領(lǐng)域應(yīng)用的4000/5000/6300/8000A的真空斷路器開關(guān)柜。開關(guān)柜溫升較高的原因主要有：

a.  較高的一次電流；

b.  電流不是很大但要求高防護(hù)等級(jí)的開關(guān)柜；

c.  高環(huán)境溫度下使用；

d.  導(dǎo)體材料電導(dǎo)率不滿足要求，多數(shù)屬于導(dǎo)體原材料純度不夠；

e.  現(xiàn)場(chǎng)存在安裝檢修工藝不當(dāng)，如母線在加工、連接、安裝過程中，對(duì)母線接觸表面處理不到位、不平整、不光滑、沒有涂專用電力脂等，導(dǎo)致有效接觸面積減少接觸電阻增大而發(fā)熱；

f.   還有表面膜電阻，母線螺絲松動(dòng)等

采用風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫風(fēng)冷，不僅可以有效降低開關(guān)柜溫升，還可以彌補(bǔ)因上述其它原因造成的過熱。     

2.開關(guān)柜強(qiáng)迫風(fēng)冷的設(shè)計(jì)

散熱需要三個(gè)途徑，即輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)，其中對(duì)流對(duì)于成套設(shè)備散熱是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，自然通風(fēng)在一般通風(fēng)型柜體（防護(hù)等級(jí)IP4X及以下的，防內(nèi)部故障噴射裝置在正常運(yùn)行時(shí)開啟的開關(guān)柜）中可以帶走大約1000W的熱量，通過增加載流銅母排的規(guī)格尺寸也可有效的降低溫升。但對(duì)于額定電流大于3150A 的開關(guān)柜，輻射、傳導(dǎo)及自然通風(fēng)形成的對(duì)流就不能把內(nèi)部發(fā)熱的功率平衡在滿足溫升要求的范圍內(nèi)。通過安裝風(fēng)扇強(qiáng)迫空氣冷卻則是最為經(jīng)濟(jì)、有效的方法。表2列出 4000A開關(guān)柜的主要?dú)W姆損耗功率部位。利用柜內(nèi)設(shè)置的軸流風(fēng)機(jī)或、和柜頂部的風(fēng)扇將柜內(nèi)的熱氣體與外部環(huán)境空氣交換，從而達(dá)到一個(gè)對(duì)流的理想狀態(tài)的過程，是大電流開關(guān)設(shè)備必需的。

2.1 風(fēng)機(jī)的位置

選擇軸流風(fēng)機(jī)要兼顧功率、風(fēng)量和風(fēng)機(jī)的持續(xù)工作壽命等。柜體的通風(fēng)孔、風(fēng)在設(shè)計(jì)中要充分考慮位置布置，使外部空氣>軸流風(fēng)機(jī)->柜內(nèi)導(dǎo)體>柜頂風(fēng)機(jī)之間形成一個(gè)高效通路，同時(shí)還要兼顧設(shè)備的防護(hù)等級(jí)、防內(nèi)部故障電弧噴射以及方便維修更換等要求。一般風(fēng)扇的布置位置主要有以下幾種，位置1-電纜室底部，通過電纜室后封板通風(fēng)孔吸收冷空氣進(jìn)入，對(duì)柜內(nèi)發(fā)熱元器件冷卻，把熱氣流從底部吹出柜頂；位置2-手車室底部，通過手車室下隔板前部通風(fēng)孔吸收冷空氣進(jìn)入，主要對(duì)斷路器的發(fā)熱進(jìn)行冷卻，將熱氣從柜頂吹出；位置3-手車室頂部，通過柜頂吸收熱空氣，將斷路器的發(fā)熱向柜外排出 ；位置4-母線室頂部 ，通過柜頂吸收熱空氣，將母排的發(fā)熱向柜外排出；

可以看出，狹小的斷路器隔室內(nèi)發(fā)熱功率很大，斷路器的發(fā)熱主要集中在真空滅弧室內(nèi)部動(dòng)靜觸頭、導(dǎo)電桿及下部動(dòng)滑動(dòng)連接部位，尤其是固封極柱產(chǎn)品，發(fā)熱部件密封在環(huán)氧樹脂內(nèi)部，熱量通過對(duì)流、輻射散發(fā)非常有限，更多的是依靠傳導(dǎo)將熱量傳遞到梅花觸頭和母線上，而由于抽出式斷路器在工作時(shí)梅花觸頭與靜觸頭咬合在封閉的觸頭盒內(nèi)，對(duì)流和輻射的散熱效果非常差，明顯比暴露在空氣中的銅排溫升要高。而按照GB/T11022標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鍍銀觸頭在空氣中溫升值是65K，相比較螺栓連接75K又增加了困難，以上通過模擬分析及溫升試驗(yàn)數(shù)據(jù)中都可以看出。因此斷路器室的風(fēng)機(jī)布置更為關(guān)鍵。

大電流風(fēng)冷開關(guān)柜風(fēng)機(jī)的位置和空氣流量的選擇十分重要，而通過不同風(fēng)機(jī)的空氣量和不同的電流進(jìn)行進(jìn)行試驗(yàn)得出溫升值，再通過DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)，得出傳遞方程，可以初步計(jì)算出一些特定情況下的可能溫升，有條件可以加入更多的試驗(yàn)因子，回歸計(jì)算得出更加可靠有效的傳遞方程指導(dǎo)實(shí)際運(yùn)行。大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)學(xué)是最為重要的基礎(chǔ)學(xué)科，高壓電器有條件進(jìn)行一定的試驗(yàn)通過DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)來使電網(wǎng)更加安全、可靠。