大電流開(kāi)關(guān)柜觸頭熱管散熱關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、當(dāng)前，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活對(duì)能源安全可靠供給更加依賴(lài)，一國(guó)的能源供應(yīng)水平往往決定了國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平和人民生活改善程度，因此，各國(guó)都在努力維護(hù)自身能源安全，提高能源供給質(zhì)量和系統(tǒng)效率。大電流開(kāi)關(guān)柜是常見(jiàn)的輸電設(shè)備，經(jīng)常用于貴重工業(yè)設(shè)備保護(hù)和居民電力輸送。改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)經(jīng)過(guò)了30多年的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)開(kāi)關(guān)柜的數(shù)量和性能都提出了更高的要求。當(dāng)前單臺(tái)開(kāi)關(guān)柜容量增大，致使部件產(chǎn)熱功率隨之增大;同時(shí)，配電設(shè)備進(jìn)入廠礦企業(yè)，甚至高層建筑，

2、設(shè)備安裝的空間越來(lái)越小，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)柜散熱不良。
　　作為開(kāi)關(guān)柜的核心部件的靜觸頭，由于安裝在觸頭盒內(nèi)，空間狹小，氣流對(duì)流不暢，常常發(fā)生過(guò)熱、劇烈氧化和燒融故障。尤其是在炎熱的夏季，居民生活用電峰值和工業(yè)用電峰值相互疊加，觸頭溫度可達(dá)上百攝氏度，超出國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中溫升不能超過(guò)65K的要求，給電網(wǎng)的安全運(yùn)行和人民生活帶來(lái)了惡劣的影響，不得不降低容量來(lái)保證關(guān)鍵零部件溫升不超過(guò)國(guó)標(biāo)溫升上限，但造成電網(wǎng)維護(hù)成本大量增加。熱管具有導(dǎo)熱性能好、結(jié)

3、構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、溫度均勻等特點(diǎn)。課題將高效熱管技術(shù)應(yīng)用于KYN44A-12型開(kāi)關(guān)柜靜觸頭散熱問(wèn)題。并設(shè)計(jì)熱管換熱器，安裝在6個(gè)靜觸頭處輔助靜觸頭散熱，防止開(kāi)關(guān)柜觸頭過(guò)熱引起的燒熔、爆炸等熱故障甚至事故。
　　課題的主要工作有:分析開(kāi)關(guān)柜散熱和熱管技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，論證控制開(kāi)關(guān)柜溫升及提升開(kāi)關(guān)柜電流通過(guò)水平的重大經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)利益;建立大電流開(kāi)關(guān)柜的有限元模型，研究了柜內(nèi)氣流組織分布;結(jié)合熱管設(shè)計(jì)理論和研究對(duì)象工作特點(diǎn)，確定散熱方案，

4、并進(jìn)行熱管集中散熱裝置設(shè)計(jì);最后委托權(quán)威第三方檢測(cè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)對(duì)開(kāi)發(fā)的樣機(jī)進(jìn)行溫升試驗(yàn)，且根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)熱管換熱器安裝方式、觸頭盒、柜體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。結(jié)果表明:1.相比較換熱器Ⅱ，換熱器Ⅲ雖然不需要移動(dòng)電纜室銅排，但增加了一對(duì)過(guò)流端面，造成附加產(chǎn)熱增加，因此電纜室應(yīng)該使用換熱器Ⅱ;2.母線室換熱器Ⅰ裝在靜觸頭和銅排之間，同樣造成附加產(chǎn)熱增加，當(dāng)把換熱器Ⅰ安裝在靠經(jīng)靜觸頭的銅排上時(shí)，雖然不增加過(guò)流端面，但試驗(yàn)效果不佳，最后當(dāng)把換熱器Ⅰ改進(jìn)為包

5、箍在靜觸頭上的安裝方式，并結(jié)合有風(fēng)道的觸頭盒和改善柜體結(jié)構(gòu)后，試驗(yàn)結(jié)果溫升降幅高達(dá)30K，散熱效果良好;3.改進(jìn)柜體結(jié)構(gòu)、采用有風(fēng)道的觸頭盒、安裝熱管換熱器并優(yōu)化其安裝方式任何單一途徑均不能實(shí)現(xiàn)大電流開(kāi)關(guān)柜無(wú)風(fēng)機(jī)時(shí)高效自冷及控制部件溫升的目的，只有集合使用這些方法才能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。
　　當(dāng)電流通過(guò)水平高達(dá)4000A時(shí)，本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的樣機(jī)依然能夠?qū)崿F(xiàn)高效自冷。相比較目前大電流開(kāi)關(guān)柜采用多臺(tái)引風(fēng)機(jī)強(qiáng)制對(duì)流換熱、加寬柜體和采用橫截面積更大