1.大電流開關柜需要解決的問題

對于40.5kV開關柜，應用于風電等新能源并網系統(tǒng)時開關柜的短時耐受電流不大，但需要超過4000A的額定電流。大電流開關柜需要解決溫升問題。對于氣體絕緣開關柜，由于尺寸緊湊、密閉空間缺乏氣體對流，導致熱量難以散發(fā)出去，因此3150A已是極限，需要采用大量散熱片及風扇來降溫，以滿足溫升要求。對于空氣絕緣開關柜采用軸流風機可以有效地實現(xiàn)空氣對流，直接把高溫導體上的熱量抽出柜外，實現(xiàn)母線溫度的降低。一般風機的壽命30,000～50,000小時，由于污穢等影響，風機難以實現(xiàn)和開關柜相同壽命，需要更換。同時需要額外的冷卻風機電源，對于風電場等免維護場所，風機的更換也比較困難?？蛻粢箢~定電流4000A及以下時自然冷卻，超過4000A的應用才使用風機，以最大限度的減少風機的使用，延長風機的使用壽命。

2.溫升過高的危害

開關柜的溫升和絕緣息息相關，限制溫升的一個主要目的是避免加速絕緣老化等問題。由于溫度持續(xù)升高會導致熱失控，加速絕緣老化，進而導致絕緣系統(tǒng)失效。開關柜普遍采用環(huán)氧樹脂類絕緣件，而環(huán)氧樹脂的玻璃化溫度只有115oC，不適宜長期溫度超標使用。另外，溫度過高還會加速金屬材料的氧化，特別是濕度大的情況下高溫高濕會造成金屬腐蝕、生銹。因此，GB/T11022中的表14規(guī)定：裸銅觸頭和螺栓連接，空氣中溫升不超過 35K；對于鍍銀或鍍鎳的觸頭和螺栓連接，空氣中溫升不超過75K。這些要求旨在防止支撐或屏蔽母排的絕緣件過熱，過高的溫度會縮短絕緣件的壽命。

3. 影響母線溫升的主要因素如下。

1）母線的材料

開關設備一般采用電解銅作為母線材料，電解銅是采用電解的方式從含銅化合物中提取出來的純銅，常用的方法是將含銅的溶液放在銅陰極和鉛陽極之間，施加電流使銅離子在銅陰極上還原成純銅。電解銅也被叫做純銅或紫銅。電解銅含有少量的、故意添加的氧氣，可以清除金屬中的雜質。它以精細、均勻分布的氧化亞銅顆粒的形式存在，只有通過對金屬拋光部分的顯微鏡檢查才能看到。這些銅的典型氧含量在0.02～0.05%的范圍內，這種形式的氧的存在對銅的機械和電氣性能只有輕微的影響。電解銅的化學符號為Cu，密度為8.89g/cm3，熔點為1083℃。電解銅的顏色為紅黃色，具有良好的導電性、導熱性和可塑性等特點。同時，電解銅還具有較強的耐腐蝕性，不易受到大氣中的氧氣、水和酸的腐蝕。

為了獲得更高的導電性，就要選擇最佳的原材料。無氧高導電銅是在保護氣體下通過熔化和鑄造生產得到的含有99.95%銅的高純度產物，即使在沒有氧的情況下也能夠達到100% IACS的電導率，無氧銅的電阻率1.68×10-8Ω?m。一般開關柜采購標準母線要求采用優(yōu)質電解銅母線，純度達99.95%，導電率不低于97%。

2）母線的形狀和長度

不同形狀的母線載流量相差很大。不同形狀導體的載流系數(shù)見表3。

3）母線的連接狀態(tài)

當導體通流時，因電接觸面產生的電阻稱為接觸電阻，接觸電阻通常由收縮電阻（束流電阻）和表面電阻（膜電阻）兩部分組成。由于接觸電阻的存在，在導體搭接處將產生熱損耗。

當兩個匯流排用螺栓連接在一起時，電流從一個匯流條傳輸?shù)搅硪粋€匯流條，兩個匯流排表面上的微觀突起因螺栓連接的壓力而變形。母線的螺栓連接為了產生使母線上的微突出物變形所需的壓力，螺栓扭矩必須相當高，為了獲得高扭矩和大接觸面積，最好使用幾個大螺栓而不是許多過小螺栓。對于開關設備中的主母線，建議使用M12螺栓，過大的螺栓對于連接并沒有明顯改善?；诖罅繙厣囼?，M12螺栓對于額定電流高達4000A的母線是最合適的。

4）溫度對接觸電阻的影響

溫度對接觸電阻的影響：一是電阻率的改變，電阻率隨溫度升高而升高；二是材料硬度的改變，當材料溫度上升接近軟化點時，硬度將急劇下降；三是溫度升高使化學腐蝕和氧化作用增強，表面電阻增加。溫度高，接觸電阻增大，損耗就大，又使接觸處溫度再升高，即隨溫度的升高從而再產生更高的溫升，導致接觸電阻進一步增大，進而導致溫度進一步升高的惡性循環(huán)。

5）母線是否覆蓋絕緣層

與相同規(guī)格的裸母線相比，覆蓋絕緣層的母線通常運行溫度較低，因為與裸母線的光亮表面相比，通常顏色較深的絕緣材料是更好的熱輻射器。

6）母線周圍的外殼的尺寸和材料特性（是磁性的，還是非磁性）

7）母線或母線外殼的空氣通風流量

對于空氣絕緣開關柜來說通風量非常重要。柜體系數(shù)是決定空氣開關柜內部溫升的關鍵，IEC60890 中有效進風面積與柜體系數(shù)的關系見圖1。有效通風面積越大，柜體系數(shù)越小，從而溫升越低。