淺談高壓開關(guān)柜的設(shè)計(jì)

袁耀輝

（珠海經(jīng)濟(jì)特區(qū)廣達(dá)電器設(shè)備有限公司，廣東 珠海 519000）

1 高壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

高壓開關(guān)柜主要采用組裝式結(jié)構(gòu)，柜體內(nèi)一般設(shè)斷路器隔間、母線隔間、電纜隔間、儀表隔間以及小母線隔間共5個(gè)隔間，每個(gè)隔間既相互獨(dú)立又有密切的聯(lián)系[1]。

1.1 電氣元件的安裝要求

電氣元件的安裝要同時(shí)兼顧安裝的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和其所能承受的動(dòng)、熱穩(wěn)定值，此外還要滿足工頻耐壓以及絕緣距離的要求，見表1所示。

表1 高壓開關(guān)柜工頻耐壓及絕緣距離要求

1.2 連鎖裝置設(shè)計(jì)

高壓開關(guān)柜的聯(lián)鎖裝置設(shè)計(jì)是對(duì)設(shè)備以及操作人員安全的保障，因此必須實(shí)現(xiàn)表2所示的五防連鎖功能。

表2 五防連鎖功能要求

2 開關(guān)柜一次部分的設(shè)計(jì)

2.1 開關(guān)柜主母線及分支母線

進(jìn)行開關(guān)柜主母線的設(shè)計(jì)時(shí)，最為關(guān)鍵的控制條件就是主母線的額定電流。在設(shè)計(jì)院所提供的設(shè)計(jì)圖紙中有兩種情況，一種情況是給出主母線額定電流的值，另一種情況是直接將主母線的規(guī)格給出來。此外，在同業(yè)主所簽訂的技術(shù)協(xié)議中也會(huì)對(duì)主母線額定電流的值或主母線規(guī)格進(jìn)行相應(yīng)的約定。無論是以何種方式對(duì)主母線的設(shè)計(jì)提出要求，在主母線設(shè)計(jì)過程中都要認(rèn)真對(duì)主母線額定電流的值或主母線規(guī)格進(jìn)行細(xì)致的校核，并注意留有一定的裕度。

饋線柜分支母線的設(shè)計(jì)除了要考慮斷路器的額定電流外，同時(shí)還要考慮電流互感器的變比。而進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜以及分段柜分支母線在設(shè)計(jì)時(shí)一般都取與主母線相一致的規(guī)格，在情況特殊時(shí)能夠?qū)ζ湟?guī)格進(jìn)行相應(yīng)改變，但同樣要滿足額定電流的要求。

2.2 高壓真空斷路器

斷路器本質(zhì)上是一個(gè)開關(guān)器件。在正常工作情況下，高壓開關(guān)柜的斷路器負(fù)責(zé)接通以及斷開電氣回路中的負(fù)荷電流；而在故障條件下，斷路器則要與繼保裝置相配合，做到可靠迅速的切斷故障電流，避免事故擴(kuò)大，有效保證電力系統(tǒng)的安全。斷路器具有“防跳”功能，其是通過將防跳繼電器加入斷路器控制回路中實(shí)現(xiàn)的。

2.3 電流互感器及電壓互感器

高壓開關(guān)柜中的電流互感器二次繞組必須有一點(diǎn)接地，這樣在一、二次繞組間絕緣破壞被擊穿時(shí)，可以將高壓引入大地，保持二次繞組處于低電位，確保二次設(shè)備及操作人員的安全。此外，電流互感器的二次繞組不允許開路，如果運(yùn)行過程中電流互感器的二次繞組處于開路狀態(tài)，但一次電流卻保持不變，就會(huì)全部變成勵(lì)磁電流，導(dǎo)致電流互感器的鐵芯馬上飽和，其二次側(cè)將有數(shù)千伏的高壓產(chǎn)生，造成鐵芯嚴(yán)重發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成鐵芯燒毀。電流互感器具有支柱式、母線式、貫穿式等多種形式，要根據(jù)母線的連接形式以及電氣元件的布置情況進(jìn)行選擇。

2.4 零序電流互感器

在正常工作狀態(tài)下，零序互感器中流過的三相電流相量之和等于零，二次繞組將不會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生。而當(dāng)被保護(hù)線路出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，三相電流的相量之和將不再等于零，而是等于三倍的零序電流，從而在零序互感器的二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流，使繼保裝置動(dòng)作。要注意的是選用的一次電纜必須能夠穿過零序電流互感器，而如果有多根電纜，則必須按照零序電流互感器的孔徑大小對(duì)其進(jìn)行控制。

3 開關(guān)柜二次部分的設(shè)計(jì)

3.1 儀表隔間的面板設(shè)計(jì)

3.1.1 高壓開關(guān)柜儀表隔間面板設(shè)計(jì)的原則是：方便觀察、監(jiān)視、調(diào)試與操作，保證安全可靠運(yùn)行，外觀美觀而整齊。而面板上設(shè)備與設(shè)備的間距要滿足安裝和接線的要求，應(yīng)在滿足試驗(yàn)、運(yùn)行、監(jiān)視以及檢修便利的前提下，將其設(shè)計(jì)得盡量緊湊。

3.1.2 在設(shè)計(jì)面板開孔位置時(shí)，還要考慮到面板上所布置的元件是否會(huì)碰撞到內(nèi)部的端子排或其他元件，要進(jìn)行相應(yīng)的干涉檢查。

3.1.3 在布置面板上的元件時(shí)，面板的上部一般是用來布置測(cè)量儀表和較少調(diào)節(jié)與檢查工作的元件，而把調(diào)試工作量較大的元件集中布置在面板的中部。為了整齊、美觀，每個(gè)間隔的面板布置要盡可能保持一致。

3.2 二次端子排的設(shè)計(jì)

要按照電流回路→電壓回路→控制回路→信號(hào)回路→輔助回路→照明回路的排列順序來布置二次端子排。端子排上接線的設(shè)計(jì)依據(jù)則是設(shè)計(jì)院所提供的二次原理圖以及高壓開關(guān)柜中各種元件的布置，除了滿足柜內(nèi)各種元件的需求外，還要根據(jù)二次原理圖預(yù)留好外引接線的端子。

3.3 控制回路的設(shè)計(jì)

高壓開關(guān)柜一般有儲(chǔ)能回路、合閘回路以及跳閘回路等三個(gè)控制回路，而其余的回路則都是圍繞這三個(gè)回路進(jìn)行展開的。其中，儲(chǔ)能回路主要用于滿足斷路器合閘時(shí)所需的能量；合閘回路既可以用手動(dòng)合閘，也可以用電動(dòng)合閘；跳閘回路同樣可以手動(dòng)分閘，也可以電動(dòng)分閘。此外還有在斷路器故障狀態(tài)下防止其再次合閘的防跳回路，可以采用綜合保護(hù)裝置的防跳、采用斷路器的防跳以及采用防跳繼電器等三種方式中的一種來實(shí)現(xiàn)防跳。

結(jié)語

安全問題是電力生產(chǎn)的重中之重，而保證安全的關(guān)鍵就在于預(yù)防。高壓開關(guān)柜作為電力系統(tǒng)中極其重要的成套設(shè)備，其能否安全、可靠、經(jīng)濟(jì)和高效運(yùn)行將會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的供電可靠性造成最為直接的影響。因此，在高壓開關(guān)柜的設(shè)計(jì)過程中，必須總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，依靠科學(xué)的設(shè)計(jì)手段，重視開關(guān)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及各電氣元件的選型，特別要注意元件載流量以及絕緣距離的校核，只有這樣才能設(shè)計(jì)制造出優(yōu)質(zhì)的高壓開關(guān)柜產(chǎn)品。

[1]應(yīng)麗華.10kV高壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)研究[J].機(jī)電信息，2012，30:137-138.

[2]李小松.淺談10kV高壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)體會(huì)[J].電氣開關(guān)，2003，5:11-13.

[3]李萍.KYN28高壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)問題探討[J].電氣制造，2010，8:31-33.

[4]朱國謙.淺談高壓開關(guān)柜的設(shè)計(jì)[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2009，5:31-34.