GIS隔离开关的温度场分布特性研究

刘 刚，苏 戈，史春玲，赵艳涛，刘 分，马志强

(平高集团有限公司，河南 平顶山 467001)

气体绝缘金属封闭开关(gas insulated switchgear，GIS)如今被广泛应用于电力系统中。GIS设备本身体积小、集成度高，三相共箱式GIS的隔离开关间距更小[1-3]。由于共箱式隔离开关的散热空间小，会导致内部通流导体局部温升过高，一方面温升高的部位机械强度会大大降低，另一方面会加速氧化程度[4-5]。对温升试验而言，考核的最苛刻之处是连接动、静触头的接触部[6-7]。接触部温升过高，接触电阻增加即导电回路电阻值偏大。长时间运行，触指熔融或者接触面熔焊引起接触不良等，造成的后续事故不堪设想[8-9]。因此，研究共箱式隔离开关的温度场分布，对导体材料的选择、结构的设计和装配都非常重要[10]。

1 数值计算

1.1 物理模型

考虑到温升试验有电流引入和引出的进出线端部，且端部温升值容易有偏差，因此在共箱式隔离开关的两端分别追加单独的气室(即连接母线)并用盆式绝缘子隔开，温升解析三维模型如图1所示。该模型共有7个气室。导体材料、壳体材料均为铝合金，盆式绝缘子的材料为环氧树脂，壳体内为0.45 MPa的SF6气体。模型简化时，忽略壳体法兰连接螺栓对温升的影响，且认为温度场是稳态的。另外，弹簧触指接触的物理模型简化如图2所示。

图1 温升解析三维模型

图2 弹簧触指接触物理模型

在解析计算前，首先添加材料和接触面的属性，如材料的电阻率和导热系数、接触面的电导率和热传导系数，以及每个气室的散热面系数等。……