王辰旭， 李永华， 彭志敏

(1. 华北电力大学能源动力与机械工程学院， 河北 保定 071000； 2. 清华大学热能工程系， 北京 100084)

1 引言

高压开关柜是电力系统中主要电气设备之一，在电力系统的安全、协调、可靠运行中起着重要的作用。当前广泛采用能够负载高电压、大电流的金属封闭式手车开关柜，其空间狭小不利于内部器件散热，长期工作温度处于35～60 ℃，会加速设备老化，而且部分发热位置不便于温度监测，不及时处理可能诱发设备严重故障，导致开关柜烧毁，严重影响厂内安全性和运行经济性[1,2]。因此，对柜内温度监控和温度场的模拟尤为必要。

当前针对高压开关柜的模拟多基于Maxwell的热-电耦合模块，分析柜体和导体温度分布情况[3,4]，研究母线布置间距等问题[5]，忽略了柜内空气流场对导电体的散热作用，仅通过简单设置导体表面的对流换热系数，难以得到开关柜内部复杂空气流动影响下温度场的准确模拟。当前有一些研究团队采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)描述多物理场的耦合，学者苏毅利用等效柱体代替梅花触头发热，改变热功率密度，模拟空气型高压开关柜正常运行及发热故障的温度场分布，但发热触头及断路器回路过于简化，可能与实际结构存在偏差[6]；王秉政团队以母线连接、断路器回路等位置的接触电阻为变量研究故障分析问题，但忽略了电流流通产生的导通电阻影响[7]；此外采用仿真软件CFX对母线室进行模拟，研究母线发热情况有重要意义，但对于开关柜极易发热的断路器部分和整体柜内发热情况缺乏完整的模拟分析[8]；……