高压开关柜温升问题分析及解决方案

高压开关柜应用背景

        现阶段，电力系统中所使用的开关柜都需通过型式试验来处理入网事宜，尤其在温升方面有着严格要求。从相关理论分析来看，实际运行时，负荷通常达不到开关柜的设计满容量，按理不会引发温升问题。然而，现实并非如此。随着电网改革与建设的推进，高压开关柜的数量不断攀升，故障发生的概率也随之增加。

        根据实际运行经验，随着负荷的持续增长，开关柜的温升会迅速上升。当负荷超过开关额定电流的 75%时，温升现象极为显著，早已不满足标准。而在负荷较低时，温升则不太明显。值得注意的是，实际运行中的开关柜温升水平普遍高于试验室测出的数据，而且多数情况下，温升超标时，开关柜甚至还远未达到设计满容量。

高压开关柜升温原因分析

        就高压开关柜而言，开关触头、母排连接点的实际温升常常高于试验数据，这背后的原因是多方面的。

        其一，试验室的型式试验虽然达到了稳定温升所需的试验时间，但现场环境复杂多变。试验过程不具备温升累积效应，无法等同于现场长期运行且持续发热的设备状况。

        其二，不同金属的膨胀效应存在差异。比如，钢制螺栓的金属膨胀系数远小于铜质、铝质母线。在螺栓型设备接头处，这种差异表现得尤为突出。在实际运行中，随着负荷电流和温度的变化，铝、铜与铁在膨胀、收缩程度上的差异会导致蠕变，即受应力作用使金属缓慢发生塑性变形。一旦接头处运行温度超过 80℃，过热会使接头金属膨胀，同时受多种因素影响产生微小空隙，进而造成氧化腐蚀。当负荷电流减小、温度降低回到原来接触位置时，由于接触面氧化膜的覆盖，接触电阻增大，每次温度变化的循环都会使接头工作状况恶化，形成恶性循环。

        其三，连接部位紧固螺栓压力不合理。部分安装、检修人员在拧紧连接螺栓时，认为越紧越好，其实不然。铝质母线弹性系数较小，当螺母压力达到临界值后，若材料强度差，继续增加压力会导致接触面变形隆起，接触面积减少，接触电阻增大，影响导体接触效果。

        其四，导体原材料纯度不足，导致电导率不达标。

        其五，在加工、连接、安装母线时，对母线接触表面处理不当、不够平整，减少了有效接触面积，增大接触电阻从而发热。

        鉴于上述情况，加强对运行中开关设备温升的监视，并在发现问题时及时采取措施，显得极为必要。高压开关柜内空间封闭狭小，且存在裸露高压，无法进行人工巡查测温，传统测温方式难以有效应对这一难题。

高压开关柜无线测温系统的应用

        开关柜无线测温系统主要由无线测温由温度传感装置和显示报警装置两部分构成。温度模块包含温度传感器和数据发射器，可安装在柜内任何发热点，利用无线数据传输技术，能遥测包括开关柜内触头、铜排接头等非可视部位的发热情况，并实时发射检测数据，由安装在仪表门上的显示报警装置接收记录。借助现场总线技术，还能实现远程智能监控，无需人工现场勘测，既排除了安全隐患，又实现了高压柜温度的在线实时监测，有效避免了因高温导致的设备故障。

    智能操控装置搭配无线无源测温传感器，在高压开关柜的电气接点温度监测方面表现出色。此外，该智能操控装置还具备众多实用功能，如一次回路模拟图及开关状态指示、高压带电显示及核相、自动温湿度控制、加热回路故障告警、分合闸回路完好指示、分合闸回路电压测量、预分预合闪光指示、人体感应自动照明、语音提示、电参数测量、RS485 及以太网通讯接口等。其集操作与显示于一体，能够有效监视高压开关柜的运行状态，为其稳定运行提供有力支持。

        无线无源测温传感器采用电流感应原理自提供电源，启动电流为 5A，监测温度范围为-50℃至+125℃，精度达±1℃，可安装于高压柜内开关触头、铜排/电缆接头等部位进行温度采集上传。该产品运行稳定，通过了西安高压电器研究院的试验测试，并取得了认证报告。与产品配套使用的温湿度传感器和无线测温接收器，有导轨（DIN35mm）安装和螺栓固定等多种安装方式。无线温度传感器共有 5 种，分别对应不同的安装方式，以满足各种应用场景的需求。

        总之，高压开关柜在电网电能传输中地位关键，温度是其健康运行的重要指标。通过在线监测温度，能够及时察觉开关柜的异常状态，查找并消除隐患，保障电网系统的安全，充分发挥高压开关柜的作用，为电力系统的稳定运行保驾护航。