短路故障下低压开关柜电磁热耦合瞬态温升变化

摘要

低压开关柜内部包含多个开关元件,结构复杂,存在多个电接触部位,短路故障会导致开关柜内部温度增高,若内部部件发生接触不良会加剧温升,降低低压开关柜的运行可靠性,严重情况会导致该处发生熔断、绝缘损坏和拉弧短路等故障.以一起LKM0201开关柜短路跳闸事故为研究对象,分析该故障原因,建立LKM0201开关柜仿真模型,应用有限元分析软件ANSYS Workbench的Maxwell模块和Transient Thermal模块进行电磁热耦合瞬态仿真分析,研究短路故障对开关柜内部运行的影响,分析故障处在接触良好和接触不良2种情况下内部的温升差异,得出开关柜内部各部件的瞬态温升变化,并将仿真结果与实际故障对比.研究表明:当开关柜发生短路故障时,内部连接处发生接触不良的情况下,开关柜内部接触电阻增大、瞬态损耗增加.短路电路流经时开关柜内部温度升高,接触不良处温升更加剧烈,该温度将高于绝缘材料耐受温度并引起材料变形甚至融化,最终引起绝缘损坏,发生拉弧短路,温升过高可能会出现熔焊甚至熔断现象.仿真结果与事故照片具有较好的一致性,同时该方法具有较好的通用性.