發(fā)布時間：2017-12-07 23:06

  本文關(guān)鍵詞：大電流開關(guān)柜觸頭熱管散熱關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：當(dāng)前,世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活對能源安全可靠供給更加依賴,一國的能源供應(yīng)水平往往決定了國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平和人民生活改善程度,因此,各國都在努力維護(hù)自身能源安全,提高能源供給質(zhì)量和系統(tǒng)效率。大電流開關(guān)柜是常見的輸電設(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。改革開放以來,中國經(jīng)濟(jì)經(jīng)過了30多年的高速發(fā)展,市場對開關(guān)柜的數(shù)量和性能都提出了更高的要求。當(dāng)前單臺開關(guān)柜容量增大,致使部件產(chǎn)熱功率隨之增大；同時,配電設(shè)備進(jìn)入廠礦企業(yè),甚至高層建筑,設(shè)備安裝的空間越來越小,導(dǎo)致開關(guān)柜散熱不良。作為開關(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,氣流對流不暢,常常發(fā)生過熱、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,超出國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中溫升不能超過65K的要求,給電網(wǎng)的安全運行和人民生活帶來了惡劣的影響,不得不降低容量來保證關(guān)鍵零部件溫升不超過國標(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)構(gòu)簡單、工作可靠、溫度均勻等特點。課題將高效熱管技術(shù)應(yīng)用于KYN44A-12型開關(guān)柜靜觸頭散熱問題。并設(shè)計熱管換熱器,安裝在6個靜觸頭處輔助靜觸頭散熱,防止開關(guān)柜觸頭過熱引起的燒熔、爆炸等熱故障甚至事故。課題的主要工作有：分析開關(guān)柜散熱和熱管技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,論證控制開關(guān)柜溫升及提升開關(guān)柜電流通過水平的重大經(jīng)濟(jì)利益和社會利益;建立大電流開關(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)計理論和研究對象工作特點,確定散熱方案,并進(jìn)行熱管集中散熱裝置設(shè)計；最后委托權(quán)威第三方檢測認(rèn)證機(jī)構(gòu)對開發(fā)的樣機(jī)進(jìn)行溫升試驗,且根據(jù)試驗結(jié)果對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雖然不需要移動電纜室銅排,但增加了一對過流端面,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,雖然不增加過流端面,但試驗效果不佳,最后當(dāng)把換熱器Ⅰ改進(jìn)為包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現(xiàn)大電流開關(guān)柜無風(fēng)機(jī)時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現(xiàn)這個目標(biāo)。當(dāng)電流通過水平高達(dá)4000A時,本項目開發(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關(guān)柜采用多臺引風(fēng)機(jī)強(qiáng)制對流換熱、加寬柜體和采用橫截面積更大的銅排效果更佳,柜內(nèi)空氣較為潔凈,部件表面積塵積垢少。突破了現(xiàn)有開關(guān)柜運行中存在部件溫升“電流紅限”的瓶頸,能夠高效利用開關(guān)柜設(shè)計容量,同時有效降低了開關(guān)柜熱故障率。最重要的是該方案改造簡單,成本低廉,適合大范圍推廣。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM591

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4 本報記者 倪e，

本文編號：1264119