目前電力設備運行容量不斷增大，開關設備運行電流也隨之升高，導致開關設備運行可靠性降低，因此如何有效控制開關設備溫升，以提高開關設備安全運行至關重要。目前，行業上現有的設備降溫措施繁多，各種方案都不盡完善，大多只考慮一種導致設備溫升升高的原因，針對一種采取措施，不能完全合理有效解決設備溫升問題。

1 設計內容

本文目的在于解決上述問題，根據分析所得開關設備溫升產生原因及主要部位，提供合理的開關設備輔助風機配置和安裝方式，形成通風道，并設計有效控制風機電路，使設備在運行電流大、設備內環境溫度高、設備采樣部位（抽頭、電纜頭）溫度高和需要及時開起風機預先降溫的情況下，都可以實現自動或手動開起風機給設備有效降溫。

2 設計原理

2.1 開關設備溫升產生原因及主要部位分析

由于開關設備運行時會通過較大電流，電流通過導體產生的電阻損耗，從而使導體發熱，特別是導體連接部位，由于接觸電阻增大，更易發熱；交流電器絕緣件內產生的介質損耗常常會引起開關設備內部絕緣件發熱；開關設備要求防護等級為IP4X，導致整臺開關設備封閉較嚴，通風性能較差。

2.2 風機配置選型和安裝方式

• 根據開關設備結構，在前柜一次手車室設置兩組（3只/組）風機，上下各一組實現上下通風，在手車室內上下形成通風道，有效控制降低前柜溫度；
• 在后柜一次電纜室（架空母線室）設置兩組（3只/組）風機，并在橋墩頂部設置一組風機，上下各一組實現上下通風，在一次電纜室（架空母線室）內上下形成通風道，有效降低后柜溫度；
• 由于主母線載流大發熱幾率高，故在母線室頂蓋設置一組（3只/組）風機對主母線進行加強降溫，有效控制降低主母線溫度。

以上風機配置安裝方式在開關設備所有一次室內及主要發熱部位安裝風機，并形成合理通風道，以實現控制降低整個開關設備溫升的目的，如圖1所示。

分析開關設備內部主要發熱部件——母排，及母排發熱量公式測算開關設備內部發熱量，合理選擇風機材料和功率。見表1。

圖1 風機配置安裝圖

表1 開關柜風機參數選配表

按照公式及母站母線參數（見表2）計算，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，再按照高壓開關柜結構及母線使用量來估算，每面開關柜母線發熱量大約為2kW。

表2 母線參數

2.3 風機控制電路

1）風機起動原理

風機控制電路如圖3所示。

開關設備在運行電流升高時起動風機，具體以電流繼電器（LJ）通過電流互感器采設備運行電流（見圖2）。

當電流大于最大整定電流時電流繼電器起動，接點起動大容量中間繼電器（KA），中間繼電器接點起動風機（FJ），此時完成風機起動以達到設備通風降溫效果；中間繼電器常開點與時間繼電器（SS）延時打開點串聯形成中間繼電器自保持回路，當電流降到最低整定值時，電流繼電器接點返回斷開中間繼電器起動回路，并起動時間繼電器延時，時間繼電器在被起動30min后，延時閉點打開斷開中間繼電器自保持回路，中間繼電器失電，接點斷開風機回路，實現風機延時停止。

圖2 電流采樣回路

開關設備內溫度升高時起動風機，具體通過溫度傳感器（WCG）測量設備內環境溫度，當被測設備內溫度大于設定值時，溫度控制器（WSK）輸出接點起動大容量中間繼電器（KA），之后中間繼電器（KA）、時間繼電器（SS）和風機（FJ）起動和停止方式同上。

開關設備采樣部位溫度升高時起動風機，具體通過溫度傳感器（WCG）測量設備內環境溫度，開關設備在需要及時手動開起風機預先降溫的情況下起動風機，具體通過控制開關（1SA）手動檔來直接起動風機，通過控制開關停止檔來直接停止風機。

2）風機回路故障報警電路

開關設備風機運行時，當風機、測溫裝置出現故障時，風機自帶故障輸出接點起動風機故障蜂鳴器報警；測溫裝置故障輸出接點起動裝置故障蜂鳴器報警，并可通過裝置查看故障事件，可通過通信口上傳測溫及故障信息，風機故障輸出點，也可送后臺實時監控風機狀態，及時處理風機故障，保證風機可靠運行，確保設備安全運行，避免因風機及控制回路故障引發的安全事故。

圖3 風機控制電路

3）風機控制電路元件選型參數

風機控制電路元件選型參數見表3。

此設計電路對現有風機控制方案進行了創新完善，增加了電流起動、溫度起動、延時停止、手動起停，將引起設備溫升增大的各方面因素都考慮進去，實現了無死角控制；增加了延時停止功能，更加確保了設備溫升的控制；還增加了風機故障接點，加強風機自身問題的排查力度，避免由于風機故障影響設備溫升，進一步確保了設備溫升的控制。防止了安全事故的發生，確保了電力系統的安全運行。

表3 風機控制電路元件選型參數

表4 1SA轉換開關接點位置表（定位型）

3 結論

本文通過合理設置風機安裝位置、形成上下通風道，確保風機開起能有效降低開關設備溫升；通過分析可能引起開關設備溫度升高的各種原因，針對每種原因設計全面合理控制風機原理，確保風機及時起動，避免開關設備溫度過高，引起安全事故；當引起溫升升高原因解除時，為了加速設備降溫，增加延時停止風機功能，保證開關設備溫升能迅速降到正常范圍，更加可靠地確保設備安全運行。