目前電力設(shè)備運(yùn)行容量不斷增大，開關(guān)設(shè)備運(yùn)行電流也隨之升高，導(dǎo)致開關(guān)設(shè)備運(yùn)行可靠性降低，因此如何有效控制開關(guān)設(shè)備溫升，以提高開關(guān)設(shè)備安全運(yùn)行至關(guān)重要。目前，行業(yè)上現(xiàn)有的設(shè)備降溫措施繁多，各種方案都不盡完善，大多只考慮一種導(dǎo)致設(shè)備溫升升高的原因，針對(duì)一種采取措施，不能完全合理有效解決設(shè)備溫升問題。

1 設(shè)計(jì)內(nèi)容

本文目的在于解決上述問題，根據(jù)分析所得開關(guān)設(shè)備溫升產(chǎn)生原因及主要部位，提供合理的開關(guān)設(shè)備輔助風(fēng)機(jī)配置和安裝方式，形成通風(fēng)道，并設(shè)計(jì)有效控制風(fēng)機(jī)電路，使設(shè)備在運(yùn)行電流大、設(shè)備內(nèi)環(huán)境溫度高、設(shè)備采樣部位（抽頭、電纜頭）溫度高和需要及時(shí)開起風(fēng)機(jī)預(yù)先降溫的情況下，都可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)開起風(fēng)機(jī)給設(shè)備有效降溫。

2 設(shè)計(jì)原理

2.1 開關(guān)設(shè)備溫升產(chǎn)生原因及主要部位分析

由于開關(guān)設(shè)備運(yùn)行時(shí)會(huì)通過較大電流，電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的電阻損耗，從而使導(dǎo)體發(fā)熱，特別是導(dǎo)體連接部位，由于接觸電阻增大，更易發(fā)熱；交流電器絕緣件內(nèi)產(chǎn)生的介質(zhì)損耗常常會(huì)引起開關(guān)設(shè)備內(nèi)部絕緣件發(fā)熱；開關(guān)設(shè)備要求防護(hù)等級(jí)為IP4X，導(dǎo)致整臺(tái)開關(guān)設(shè)備封閉較嚴(yán)，通風(fēng)性能較差。

2.2 風(fēng)機(jī)配置選型和安裝方式

• 根據(jù)開關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)，在前柜一次手車室設(shè)置兩組（3只/組）風(fēng)機(jī)，上下各一組實(shí)現(xiàn)上下通風(fēng)，在手車室內(nèi)上下形成通風(fēng)道，有效控制降低前柜溫度；
• 在后柜一次電纜室（架空母線室）設(shè)置兩組（3只/組）風(fēng)機(jī)，并在橋墩頂部設(shè)置一組風(fēng)機(jī)，上下各一組實(shí)現(xiàn)上下通風(fēng)，在一次電纜室（架空母線室）內(nèi)上下形成通風(fēng)道，有效降低后柜溫度；
• 由于主母線載流大發(fā)熱幾率高，故在母線室頂蓋設(shè)置一組（3只/組）風(fēng)機(jī)對(duì)主母線進(jìn)行加強(qiáng)降溫，有效控制降低主母線溫度。

以上風(fēng)機(jī)配置安裝方式在開關(guān)設(shè)備所有一次室內(nèi)及主要發(fā)熱部位安裝風(fēng)機(jī)，并形成合理通風(fēng)道，以實(shí)現(xiàn)控制降低整個(gè)開關(guān)設(shè)備溫升的目的，如圖1所示。

分析開關(guān)設(shè)備內(nèi)部主要發(fā)熱部件——母排，及母排發(fā)熱量公式測(cè)算開關(guān)設(shè)備內(nèi)部發(fā)熱量，合理選擇風(fēng)機(jī)材料和功率。見表1。

圖1 風(fēng)機(jī)配置安裝圖

表1 開關(guān)柜風(fēng)機(jī)參數(shù)選配表

按照公式及母站母線參數(shù)（見表2）計(jì)算，主母線單相的散熱量約為550W/m，和母線制造商提供的母線散熱損耗600W/m基本相近，再按照高壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)及母線使用量來估算，每面開關(guān)柜母線發(fā)熱量大約為2kW。

表2 母線參數(shù)

2.3 風(fēng)機(jī)控制電路

1）風(fēng)機(jī)起動(dòng)原理

風(fēng)機(jī)控制電路如圖3所示。

開關(guān)設(shè)備在運(yùn)行電流升高時(shí)起動(dòng)風(fēng)機(jī)，具體以電流繼電器（LJ）通過電流互感器采設(shè)備運(yùn)行電流（見圖2）。

當(dāng)電流大于最大整定電流時(shí)電流繼電器起動(dòng)，接點(diǎn)起動(dòng)大容量中間繼電器（KA），中間繼電器接點(diǎn)起動(dòng)風(fēng)機(jī)（FJ），此時(shí)完成風(fēng)機(jī)起動(dòng)以達(dá)到設(shè)備通風(fēng)降溫效果；中間繼電器常開點(diǎn)與時(shí)間繼電器（SS）延時(shí)打開點(diǎn)串聯(lián)形成中間繼電器自保持回路，當(dāng)電流降到最低整定值時(shí)，電流繼電器接點(diǎn)返回?cái)嚅_中間繼電器起動(dòng)回路，并起動(dòng)時(shí)間繼電器延時(shí)，時(shí)間繼電器在被起動(dòng)30min后，延時(shí)閉點(diǎn)打開斷開中間繼電器自保持回路，中間繼電器失電，接點(diǎn)斷開風(fēng)機(jī)回路，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)延時(shí)停止。

圖2 電流采樣回路

開關(guān)設(shè)備內(nèi)溫度升高時(shí)起動(dòng)風(fēng)機(jī)，具體通過溫度傳感器（WCG）測(cè)量設(shè)備內(nèi)環(huán)境溫度，當(dāng)被測(cè)設(shè)備內(nèi)溫度大于設(shè)定值時(shí)，溫度控制器（WSK）輸出接點(diǎn)起動(dòng)大容量中間繼電器（KA），之后中間繼電器（KA）、時(shí)間繼電器（SS）和風(fēng)機(jī)（FJ）起動(dòng)和停止方式同上。

開關(guān)設(shè)備采樣部位溫度升高時(shí)起動(dòng)風(fēng)機(jī)，具體通過溫度傳感器（WCG）測(cè)量設(shè)備內(nèi)環(huán)境溫度，開關(guān)設(shè)備在需要及時(shí)手動(dòng)開起風(fēng)機(jī)預(yù)先降溫的情況下起動(dòng)風(fēng)機(jī)，具體通過控制開關(guān)（1SA）手動(dòng)檔來直接起動(dòng)風(fēng)機(jī)，通過控制開關(guān)停止檔來直接停止風(fēng)機(jī)。

2）風(fēng)機(jī)回路故障報(bào)警電路

開關(guān)設(shè)備風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)風(fēng)機(jī)、測(cè)溫裝置出現(xiàn)故障時(shí)，風(fēng)機(jī)自帶故障輸出接點(diǎn)起動(dòng)風(fēng)機(jī)故障蜂鳴器報(bào)警；測(cè)溫裝置故障輸出接點(diǎn)起動(dòng)裝置故障蜂鳴器報(bào)警，并可通過裝置查看故障事件，可通過通信口上傳測(cè)溫及故障信息，風(fēng)機(jī)故障輸出點(diǎn)，也可送后臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控風(fēng)機(jī)狀態(tài)，及時(shí)處理風(fēng)機(jī)故障，保證風(fēng)機(jī)可靠運(yùn)行，確保設(shè)備安全運(yùn)行，避免因風(fēng)機(jī)及控制回路故障引發(fā)的安全事故。

圖3 風(fēng)機(jī)控制電路

3）風(fēng)機(jī)控制電路元件選型參數(shù)

風(fēng)機(jī)控制電路元件選型參數(shù)見表3。

此設(shè)計(jì)電路對(duì)現(xiàn)有風(fēng)機(jī)控制方案進(jìn)行了創(chuàng)新完善，增加了電流起動(dòng)、溫度起動(dòng)、延時(shí)停止、手動(dòng)起停，將引起設(shè)備溫升增大的各方面因素都考慮進(jìn)去，實(shí)現(xiàn)了無死角控制；增加了延時(shí)停止功能，更加確保了設(shè)備溫升的控制；還增加了風(fēng)機(jī)故障接點(diǎn)，加強(qiáng)風(fēng)機(jī)自身問題的排查力度，避免由于風(fēng)機(jī)故障影響設(shè)備溫升，進(jìn)一步確保了設(shè)備溫升的控制。防止了安全事故的發(fā)生，確保了電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

表3 風(fēng)機(jī)控制電路元件選型參數(shù)

表4 1SA轉(zhuǎn)換開關(guān)接點(diǎn)位置表（定位型）

3 結(jié)論

本文通過合理設(shè)置風(fēng)機(jī)安裝位置、形成上下通風(fēng)道，確保風(fēng)機(jī)開起能有效降低開關(guān)設(shè)備溫升；通過分析可能引起開關(guān)設(shè)備溫度升高的各種原因，針對(duì)每種原因設(shè)計(jì)全面合理控制風(fēng)機(jī)原理，確保風(fēng)機(jī)及時(shí)起動(dòng)，避免開關(guān)設(shè)備溫度過高，引起安全事故；當(dāng)引起溫升升高原因解除時(shí)，為了加速設(shè)備降溫，增加延時(shí)停止風(fēng)機(jī)功能，保證開關(guān)設(shè)備溫升能迅速降到正常范圍，更加可靠地確保設(shè)備安全運(yùn)行。