李少飞，马兴明，杜 璇

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0 引 言

温度是开关柜安全运行的重要指标，多数故障和异常现象可以通过热效应展现出来。由于开关柜内部机械和电气结构相对复杂，故障率较高，且故障主要为温度过高[1]，如开关柜触头、电缆接头接触异常时，易发生局部过热。长期运行可能导致材料的机械强度下降，绝缘老化或击穿，造成供电中断，从而带来巨大的损失。

目前，开关柜的温度测量研究主要包括热路和温度场两个方向[2]。热路普遍采用热电类比的方法对电力设备进行热效应研究。丁健等[3]通过构建开关柜断路器触头的热路模型，分析接触电阻的影响因素，并提出热故障的预防措施。张敬菽等[4]建立了磁柱式断路器主回路的等效热网络模型，研究温升影响，并通过热网络模型可以修改电力设备参数，优化产品设计。

与热路方法相比，温度场分析的结论更加精准。同时，随着计算机技术和算法的不断进步，解决了温度场微分方程求解的难度问题，使得开关柜温度场仿真分析的方法得到广泛应用。宋帆等[5]建立了GIS隔离开关的三维有限元，分析模型的工频磁场，计及涡流损耗计算温升。张俊民等[6]采用壁函数方法处理固体与流体界面的对流换热问题，建立断路器三维模型，提出温度场和气流场计算方法。

该文应用热学传热理论和开关柜导热微分方程，对开关柜的温度场分布开展量化分析，可以确定易发热部位，进而开展温度实时监测和温度预测。……