10kV高壓開關(guān)柜設(shè)計之我見

王杜

摘 要：10 kV高壓開關(guān)柜是高壓配電中的重要設(shè)備，將會影響到電氣系統(tǒng)運行的安全性，也會對供電的可靠性造成影響。為此，必須對10 kV高壓開關(guān)柜進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)、高要求、高質(zhì)量的設(shè)計，以確保電力系統(tǒng)的安全運行。本文主要對這一設(shè)計的關(guān)鍵性問題進(jìn)行了探討，并對元器件的選取進(jìn)行了研究，希望能夠?qū)@些設(shè)備的設(shè)計起到一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：10 kV高壓 開關(guān)柜 設(shè)計 分析研究

中圖分類號：TM591 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0118-02

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國電力系統(tǒng)的發(fā)展速度也越來越快，很多電氣設(shè)計理念在我國的電力系統(tǒng)設(shè)計中得到了應(yīng)用。近年來，10 kV高壓開關(guān)柜的應(yīng)用范圍越來越廣，是電力系統(tǒng)設(shè)計中的重要組成部分，為此，本文針對這一領(lǐng)域內(nèi)的設(shè)計問題，對一些關(guān)鍵問題和元器件的選取發(fā)表了自己的看法，希望能夠?qū)﹄姎庠O(shè)計起到借鑒和幫助的作用，促進(jìn)我國10 kV高壓開關(guān)柜設(shè)計水平的提高，推進(jìn)我國電力系統(tǒng)設(shè)計得到進(jìn)一步發(fā)展，充分發(fā)揮電力系統(tǒng)在安全生產(chǎn)中的作用。

1 10 kV開關(guān)柜設(shè)計中的關(guān)鍵問題

1.1 安全凈距

在設(shè)計的過程中，必須保證所有的元器件尤其是裸露的元器件都能夠保持合理的安全凈距，確保這些帶電元器件能夠保持合理的相間，另外元器件的空氣間隙也要合理化，以避免短路現(xiàn)象的出現(xiàn)，對電力系統(tǒng)起到一種保護(hù)的作用，避免使電力系統(tǒng)發(fā)生一些故障。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計規(guī)范的要求，如果高壓配電系統(tǒng)利用空氣作為一種絕緣介質(zhì)的話，并且海拔高度較高，達(dá)到了1000 m以上時，就必須要保證開關(guān)柜在相與相之間的距離上保持在125 mm以上，同時要保證相與地之間的距離保持在125 mm以上，如果海拔高度過高，大于1000 m時，應(yīng)當(dāng)及時修正開關(guān)柜的絕緣距離。在實際應(yīng)用的過程中，很多配電室的空間有限，這種狹小的空間距離要求開關(guān)柜的尺寸不能過大，這樣就很容易導(dǎo)致絕緣距離達(dá)不到要求。因此，我們必須在絕緣問題上采取相應(yīng)的措施。例如，很多設(shè)計單位采用了一些絕緣熱縮材料，或者是DMC、SMC之類的絕緣板，這都是一種很好的做法。但是在應(yīng)用的過程中也應(yīng)當(dāng)注意以下幾個方面的問題：一是如果利用絕緣熱縮材料，就必須保證一定的絕緣距離，通常要將絕緣距離保持在80 mm以上。另外，為了避免熱縮套管的老化，要定期對這些材料進(jìn)行維護(hù)和檢查，以保證這些材料的絕緣強度；二是如果要利用絕緣板，那么應(yīng)當(dāng)使導(dǎo)體與板材之間保持合理的間隙，通常應(yīng)大于15 mm，此外，也要對絕緣板進(jìn)行定期的維護(hù)與檢查；三是當(dāng)開關(guān)柜的柜殼與導(dǎo)流體的距離過近時，應(yīng)當(dāng)使用穿墻套管，并將其安裝在導(dǎo)流體穿越柜殼的地方，但是，如果開關(guān)柜是一種非標(biāo)開關(guān)柜則不能應(yīng)用這種方法。

1.2 五防連鎖

五防連鎖是10 kV高壓開關(guān)柜內(nèi)的重要設(shè)施，可以有效避免斷路器的誤分或者是誤合，也可以防止隔離開關(guān)在帶負(fù)荷的狀態(tài)下分合與推拉，另外可以避免接地開關(guān)在帶電的狀態(tài)下操合，從而確保了10 kV高壓開關(guān)柜的安全性與可靠性。因此，我們在開關(guān)柜設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)考慮到以上問題，并遵循這些設(shè)計的原則，真正發(fā)揮五防連鎖在10 kV高壓開關(guān)柜設(shè)計中的功能。例如，很多開關(guān)柜制造廠商設(shè)計的開關(guān)柜可以有效防止操作人員的錯誤操作，如XGN2、KYN、GG-1A等型號的開關(guān)柜都具有自己的特色，在功能和作用方面都表現(xiàn)良好，增強了高壓開關(guān)柜的可靠性與安全性。

1.3 爬電距離

根據(jù)絕緣污穢等級和實驗技術(shù)條件的規(guī)定與要求，對開關(guān)柜的爬電距離做出了相對明確的規(guī)定，通常要求組件和絕緣件之間的純瓷絕緣比距應(yīng)當(dāng)為18 mm/kV，如果采用有機絕緣的辦法，就要保證絕緣比距在20 mm/kV以上。這就提高了對絕緣的要求，給很多生產(chǎn)廠家?guī)砹艘欢ǖ碾y度，因此很多元器件需要在廠家定制。為了滿足規(guī)定和要求，很多生產(chǎn)廠家往往會采用增高或增多裙邊的做法，這樣就會在一定程度上使生產(chǎn)的元器件符合要求。除此之外，開關(guān)柜的設(shè)計也應(yīng)當(dāng)考慮到設(shè)備使用的外在條件，可以利用加熱器來避免凝露現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2 10 kV開關(guān)柜中元器件的選取

2.1 開關(guān)柜主母線及分支母線

在母線規(guī)格的選擇方面，必須保證母線符合額定電流的需要。通常來講，設(shè)計院都會在接線圖中指明母線必須滿足的額定電流值，另外在相關(guān)的技術(shù)協(xié)議中也會有所體現(xiàn)。為此，在選擇元器件和設(shè)計開關(guān)柜的過程中，應(yīng)當(dāng)確認(rèn)母線規(guī)格是否符合要求，并要保持相當(dāng)?shù)脑６取?/p>

2.2 高壓真空斷路器

這種設(shè)備在10 kV高壓開關(guān)柜中也有著非常重要的作用，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，可以利用它來實現(xiàn)空載電流的接通與斷開，也可以實現(xiàn)負(fù)載電流的接通與斷開；第二，如果整個系統(tǒng)出現(xiàn)故障，這一設(shè)備可以與其他的裝置相互配合，防止事態(tài)的擴大，提高系統(tǒng)的安全性；第三，利用這一設(shè)備可以利用防跳繼電器，使系統(tǒng)具有一定的“防跳”作用。

2.3 電流互感器

為了確保相關(guān)設(shè)備的安全性，也為了保證人身安全，如果發(fā)生絕緣破壞的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致1、2次繞組間因被高壓擊穿，就要及時將高壓導(dǎo)向大地，同時要保證繞組處于低電位的狀態(tài)，因此，要有一定的接地設(shè)計，使二次繞組具有一定的安全性。值得一提的是，必須要控制好接地點的準(zhǔn)確位置，使其在K2端子處接地，并且要做到一點接地。最后，應(yīng)當(dāng)選擇合理的互感器形式，合理地在連接時運用。

2.4 電壓互感器

在系統(tǒng)運行的狀態(tài)下，一次繞組將處在高壓的狀態(tài)下，如果一次與二次繞組之間的高低壓絕緣被擊穿，再加上很多設(shè)備的絕緣水平不能達(dá)到要求，這就會威脅到操作人員的自身安全，同時也會嚴(yán)重?fù)p壞這些設(shè)備。為此，必須保證二次回路可以及時地將電流導(dǎo)向大地，進(jìn)行一系列的接地設(shè)置。為了防止二次短路現(xiàn)象的出現(xiàn)，避免短路對電壓互感器的破壞，就必須在二次回路中安裝熔斷器，并選擇合理的接線方法，如V/V接線法、“一”字接線法和Y/Y接線法等，并要選擇合理的互感器類型。

3 結(jié)語

通過研究與探討上述問題我們可以知道，開關(guān)柜在設(shè)計的過程中會遇到很多我們意想不到的問題，如何正確地分析與研究這些問題，從而妥善地解決這些問題將成為相關(guān)設(shè)計人員需要研究的重點。另外，在設(shè)計的過程中，不應(yīng)一味地應(yīng)用設(shè)計理論對之進(jìn)行分析，更重要的是總結(jié)開關(guān)柜在設(shè)計過程中的經(jīng)驗，使開關(guān)柜的設(shè)計更加的經(jīng)濟(jì)、安全、高效，這樣才能不斷提高開關(guān)柜設(shè)計的水平。

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