开关柜产品并柜温升状况和试验装置的研究

赵鹏飞 乔春丽 李铁 惠永峰 唐小兰

摘 要：针对目前开关柜产品在电网带电运行的温升发热问题，依靠传统型式试验要求的温升试验无法验证带电运行状况，必须研究能够模拟实际状况的试验装置，因此验证产品的真实温升发热，从而有效提升产品质量确保电站安全运维。

关键词：开关柜；温升发热；型式试验；并柜试验装置

目前依据GB11022《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》和GB3906《3.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》的要求，需要对开关柜产品进行温升试验，从而考核产品带电运行中的实际温升发热水平。但目前根据国家标准的要求，仅对单柜试验样机施加1.1倍额定电流，试验柜样机两侧无遮挡处于敞开状态，利于柜体的散热。而产品在实际带电运行时，往往是并柜状态下，热效应相互叠加，且安装位置处于中间的开关柜相对封闭不利于散热，因此运行环境较常规温升更为严酷。因此对开关柜并柜条件下温升试验方法和试验设备进行研究，即在并柜封闭条件下验证主母线电流与分支柜电流共同作用下的发热效应，从而能真正验证产品的运行状态，真正检验产品的可靠性。

1 并柜温升试验方法的研究

采用三台开关柜进行并柜，柜体两侧采用端封板封闭。分别在进线柜和主母排，以及两台分支柜施加规定的电流，如图1所示。

图1

如图所示，试验柜放置在中间，两侧分别设置进线柜和边封柜，形成封闭的空间，同时进线柜、试验柜、边封柜分别施加相应一次额定电流，这样就模拟了电站现场实际的电流负荷情况，从而验证了产品温升发热状况。施加的一次电流如表1所示。

表1

2 并柜温升试验线路的设计

根据并柜温升试验的要求，需要设计相应的试验设备来进行模拟试验，其核心是提供不同的一次电流施加在开关设备，因此电流源的设计就非常重要。

在并柜封闭条件下验证主母线电流与分支柜电流共同作用下的发热效应，关键在于采用合理的电流源分别为主母线、进线柜和边封柜提供试验用电流，来模拟现场运行的真实状态。即需要研制新型大电流发生装置来提供试验电流。

其难点是：

（1）并柜的所有柜体额定电流不相同，如何能够通过分流才能使所有柜体同时满足所需要的额定电流，且通入电流后主母排上的电流满足其使用的额定电流。

（2）目前的温升试验设备上部只能对单台柜体进行温升试验，无法进行分流，且容量无法达到要求，需要对其试验线路和设备进行重新改进，最终确定的试验线路原理如图2所示。

图2

3 并柜温升试验的实施

（1）分别设计和计算进线柜和主母线电流源（大电流发生器）、分支柜电流源（大电流发生器）的规格容量。

（2）设计大电流发生器试验线路。

（3）搭建整套试验系统线路，并设计整套试验设备、试验区域的布局。

（4）投制三台试验样机柜。

（5）整套温升试验线路与试验样机柜的联调，确保试验电流符合图2的规定。

（6）试验方法：首先进行试验柜单柜的温升试验，记录数值。单柜温升试验至少进行8h且1h内温升的增加不超过1K，并按照要求填写记录。单柜温升试验试验合格后，三台样机柜进行并柜温升试验。并柜温升试验方法：用进线柜和主母线电流源（大电流发生器）为进线柜施加电流（确保进线柜与主母排均为4000A＼3150A电流），同时用分支柜电流源（大电流发生器）为试验柜和边封柜施加电流。并柜温升试验至少进行8h且1h内温升的增加不超过1K，并按照要求填写记录。

4 结束语

基于产品并柜进行温升试验理论研究，可以有效地将产品出厂试验与现场的实际运行状态相结合，使产品的出厂试验能够完全模拟现场运行状态，提高产品现场运行的可靠性；同时可以找出现场产品发热的故障点所在，为后期产品的改进提供理论研究的方向。

参考文献

[1]GB3906-2006.3.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设[S].

[2]GB/T11022-2011.高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求[S].