气体绝缘金属封闭开关设备简称充气柜，选用SF6或其他气体作为绝缘介质,将断路器、隔离开关和母线等一次元器件集中密闭在低压力充气箱体内，完成一次主接线部分与外部环境隔离。产品具有体积小、安全性好和可靠性高等长处。

因为充气柜一次接线部分密封在充气箱体内，相比普通的开关柜，运转时能量过于集中且散热环境差。温升过高，直接影响设备的安全稳定运转，假如不加以操控，过热程度会不断积聚,而使相邻的绝缘部件性能劣化，甚至击穿形成事故。因而温升操控作为生产制作的重要环节，产品的结构设计、制作工艺对其有重要的影响。

温升操控分析

充气柜温升取决于发热量与散热量的最终平衡,所以根本上应从削减发热功率和添加散热功率两方面入手。

1.1 削减发热功率(发热仰制技术)

根据P1 =I2R可知要削减发热功率，则需削减气箱内载流元器件的电阻,气箱内载流元器件的电阻影响因素可分为以下几种。

(1)导体电阻。与导体材料(电阻率)、截面(包含截面积和截面形状)和长度有关。

采纳办法:

1)选用固封技术能够缩短导体长度，从而可削减发热。

2)设计时尽量缩短载流途径。

3)对导体的电阻率应予操控,T2铜的导电率可达到56以上。

4)选择本体电阻小的真空灭弧室。

5)导体的折弯半径尽可能大，并防止折弯破裂。

6)CT 外置，选用穿芯式结构，且下降CT本体回路电阻。

7)导体截面选择应合适，以满意载流的需要。

(2)动静触摸电阻。与导体的外表处理,触摸方法、触摸面积和触摸压力有关。

采纳办法:

1)增大并操控触摸压力。其会受人为因素影响，故需操控。

2)加大触摸面积。导电触摸面选用镀银、镀锡处理,涂改凡士林或导电膏可进步有效触摸面积。

3)削减衔接点。每个衔接点的发热量相当于500~ 1 000 mm长的导体发热量。

4)装配保证天然贴合，设计上选用十字交叉孔搭接衔接。

(3)大电流时,载流导体的趋肤效应和邻近效应。

采纳办法;

1)考虑趋肤效应的影响，减薄铜排厚度，圆柱形导体选用中空状，以节约材料并利于散热。

2)不同相导体安置或同相双排安置时,导体距离尽可能增大。

3)避兔选用直角弯。

(4)气箱或套管等用导磁材料时,涡流磁滞损耗。涡流丢失引起的发热可由下式给出

 

采纳办法:

1)载流导体穿越金属箱体或柜体时,导磁材料应三相共筒，不然选用非导磁性材料。

2)典型的非导磁性材料如奥氏体不锈钢、铝等。

3)电流穿过部分选用插入缝隙添加阻力的技术。

4)灭弧室静端部位等温室高的地方衔接螺栓选用不锈钢原料。

在充气柜中，真空灭弧室回路电阻通常占断路器的50%以上，触头间触摸电阻是真空灭弧室回路电阻的首要组成部分。触头各级体系密封于真空灭弧室，产生的热量只能经过动、静触头导电杆向外部散热。灭弧室静端直接与支架衔接，动端则经过导电夹、软衔接与动支架相连,因为动端衔接环节较多，导热途径较长，所以真空断路器温升的最高点多集中于动导电杆与导电夹衔接部位。对我公司产品而言，多集中于弹簧触指处，所以该部位的温升操控是整个产品的重要环节。

1.2添加散热功率(传热技术)

充气柜的散热进程为:

1)箱内载流元件发热并传导至散热装置。

2)高温导体(含散热装置)经过对流、辐射方法向周围绝缘介质及气箱壁散热。

3)气箱内外表吸热并经过热传导方法将热传递至全气箱外壁。

4)气箱外壁向周围热对流、热辐射散热。

典型的散热原理包含热传导、热对流和热辐射。(1)热传导是物体上温度不均匀或有温差时热能移动的现象，这是在固体内的首要传热现象。热传导功率可由下式预算

 

采纳办法:

1)银、铜和铝的热导率较高,从经济性出发，常选用铝或铝合金制品作为散热装置的原料。

2)导体触摸面敷银可进步导热作用。

3)加装散热装置时,散热组件与热源的触摸热阻抗应减小，对充气柜而言，即散热装置与铜排的触摸电阻。

4)散热装置与热源衔接时，可涂改导热胶或导热膏(又称导热硅脂、散热膏和散热硅脂)，其功用是克服金属触摸面的微小缝隙,削减热阻。

5)散热装置选用铜底，铜底能够铝合金散热器选用爆破焊接方法获得较优衔接。

SF6气体的热导率相当于空气(纯氮与空气性质附近)的3/4，定压比热容相当于空气的0.6倍,因而热传导才能比空气差。但是实际气体的传递进程首要是对流传递，即因为分子的活动，带着热量搬运，SF6分子量大,比热也是空气的4倍,对流传递才能要优于空气。因而,在充气压力为1400mbar时,其总体导热性能要优于空气(约为空气的2~3倍)。

(2)热对流是物体外表与相触摸的流体间有温差时出现的传热现象。柜体外表、气箱外表或热源外表的天然对流散热可用下式预算

 

阐明:用于高海拔、高温度环境时，对流散热才能削弱,要保持相同的允许温升,则需进步空气活动率。

采纳办法:

1)设计专用散热装置，一般选用具有较好热传导性能的金属材料，增大散热外表积，以添加热传导、热对流和热辐射效率。

3)风道效应。添加风道高度差,并尽量使吸气口面积和排气口面积相匹配。如绝缘简立放。

4)附加气箱散热罩,进步散热外表积。

5)强制风冷，但需注意应选用质量较好的品牌产品，以防止失效或停电更换。

6)功率损耗较高的元件置于开关柜的下部，以获得最佳的散热作用。

7)设计选用散热。

(3)热辐射是物体以电磁波的方法传递能量的方法。热辐射散热可用下式预算

 

下表给出了金属外表辐射系数8与太阳光的吸收率示例。

阐明:

1)辐射与吸收均与辐射波长有光。

 

2)温度不同的物体波长不同。

3) 115℃以下电器导体辐射波均为可视光波波长的红外线，辐射系数与涂敷材料的色彩无关。

4)太阳的外表温度近6000 K，辐射波长短,涂敷材料色彩不同，太阳光吸收率差别较大。

5)金属虽具有较好的热传导性能，但其外表较光

亮时,辐射系数较低,常需涂敷或阳极处理以添加描射系数。

6)同一充气柜的热辐射散热作用会随周围环境温度的升高而削弱,海拔不会影响辐射散热

作用。

7)辐射系数高的物体，处于较高温度时则为良好的辐射散热体，处于较低温度时则为良好的辐射吸热体。

采纳办法:

1)导体外表及气箱外外表涂敷散热降温涂料:金属散热装置虽然具很好的热导性,但辐射系数低,选用散热涂料，则可进步热辐射系数，从而达到降温的目的，可涂于铜排外表或气箱外壁。

2)散热器外表进行阳极处理。

3)绝缘筒环氧树脂外壳加工成深褐色。

 

2总结

充气柜在我国已经有多年的发展进程,大量的试验及运转记载积累了许多重要材料。我公司经过不断的摸索，采纳相应办法,有针对性对充气柜的结构设计、制作工艺进行不断的改进,削减体系损耗,下降体系发热量,增强箱体的散热才能，在天然散热的条件下,完全能够完成解决温升问题。