高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)原理及問(wèn)題探析

白國(guó)斌

摘要：伴隨現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展，電力已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展中不可或缺的重要能源，而電力設(shè)備更是發(fā)揮著保障能源供應(yīng)的重要工具。高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備作為一種常見(jiàn)的電力設(shè)備，在實(shí)踐中對(duì)其設(shè)計(jì)和應(yīng)用就顯得至關(guān)重要?；诖?，本文以10kV高壓開(kāi)關(guān)柜設(shè)備為基礎(chǔ)，對(duì)其基本的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行闡述，并對(duì)可在存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，從而為電力行業(yè)的平穩(wěn)有序發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備;設(shè)計(jì)原理;風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題

目前，高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的應(yīng)用已經(jīng)得到了普及，并為社會(huì)正常的用電秩序提供堅(jiān)實(shí)的保障。10kV高壓開(kāi)關(guān)柜是一種普遍應(yīng)用的設(shè)備，在電力供應(yīng)的整體框架中發(fā)揮著重要作用，因此對(duì)于該型高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的科學(xué)設(shè)計(jì)及優(yōu)化具有重要意義。

10kV高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的概述

高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的類型

10kV高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備內(nèi)部主要依靠空氣或復(fù)合絕緣材料為介質(zhì)，對(duì)電網(wǎng)內(nèi)的電能進(jìn)行有效的接受與分配。按照10kV高壓開(kāi)關(guān)的類型劃分，又可分為半封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜、金屬封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜、金屬鎧裝式高壓開(kāi)關(guān)柜、間隔式高壓開(kāi)關(guān)柜、箱式高壓開(kāi)關(guān)柜以及絕緣封閉式高壓開(kāi)關(guān)柜等。

高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)

高壓開(kāi)關(guān)柜是一種關(guān)鍵的電力供應(yīng)設(shè)備，通過(guò)該設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)各電力網(wǎng)絡(luò)的銜接與轉(zhuǎn)化，從而保證電力的持續(xù)、有效、安全的供應(yīng)。其主要的部件分為高壓斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、接觸器、高壓熔斷器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、互感器及站用變壓器等部分，并配合控制、測(cè)量、保護(hù)、調(diào)節(jié)裝置，內(nèi)部連接件、輔件、外殼和支持件等成套配電裝置組成。10kV高壓開(kāi)關(guān)的大致設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1? 高壓開(kāi)關(guān)柜設(shè)備結(jié)構(gòu)

10kV高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)

外殼設(shè)計(jì)

10kV高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的外殼是整體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，通常高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的外殼均需要采用金屬結(jié)構(gòu)，使其具備一定的使用強(qiáng)度，并且杜絕以網(wǎng)絡(luò)編織物及不耐火材料進(jìn)行制造。在金屬封閉式的高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的主回路設(shè)計(jì)中，所有組件都應(yīng)當(dāng)安裝于金屬外殼內(nèi)部，以達(dá)到安全的防護(hù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。由于10kV高壓開(kāi)關(guān)本身的高壓特點(diǎn)，對(duì)于其安全防護(hù)等級(jí)要求極為嚴(yán)苛，因此在外殼的設(shè)計(jì)中，必須要滿足相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，才能夠真正發(fā)揮安全防護(hù)的作用。

導(dǎo)體截面設(shè)計(jì)

導(dǎo)體截面是有效連接主回路、各單元及組件的重要部分，在10kV高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的導(dǎo)體截面設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)充分考慮其額定電流的需求，以大于額定電流的10%為宜。同時(shí)，在10kV高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的主回路最小截面設(shè)計(jì)中，在滿足銘牌中額定電流值的基礎(chǔ)上，還應(yīng)參照銘牌中的額定峰值耐受電流、額定短時(shí)耐受電流以及額定短路持續(xù)時(shí)間的要求，加強(qiáng)對(duì)限流熔斷器的主回路設(shè)計(jì)，使熔斷器與母線之間的連接導(dǎo)體能夠滿足銘牌中各項(xiàng)電流值的要求，以保證高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的安全設(shè)計(jì)原則。

接地設(shè)計(jì)

接地設(shè)計(jì)是10kV高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備中不可或缺的必要環(huán)節(jié)，通過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)以保證電力維修人員及相關(guān)設(shè)備的安全，保障電力的安全持續(xù)供應(yīng)。在設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)對(duì)除能夠從高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備中，分開(kāi)后能觸及的部件以外的接近回路中的所有部件實(shí)現(xiàn)接地，以實(shí)現(xiàn)完整的接地方案。與此同時(shí)，對(duì)于10kV高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的整體延伸方面，實(shí)施專用接地導(dǎo)體的設(shè)計(jì)，以銅質(zhì)材料為例，其在出現(xiàn)接地故障時(shí)，電流的密度不得超過(guò)200A/mm2，最小截面不小于30mm2。此外，在接地設(shè)計(jì)中還應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的接地標(biāo)識(shí)。

互感器設(shè)計(jì)

互感器是高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備中的重要元件，在10kV高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備中應(yīng)當(dāng)重視對(duì)互感器的固定，并使其處于隔離的狀態(tài)，以保證即使在高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備內(nèi)其它電組件異常時(shí)，仍然能夠發(fā)揮其作用。對(duì)于互感器的位置設(shè)計(jì)上，要突出便捷的特點(diǎn)，使其在后續(xù)的檢查與巡視過(guò)程中，能夠更加方便，并且在主回路不帶電時(shí)的情況下，仍然能夠進(jìn)行檢修、更換及預(yù)防試驗(yàn)。同時(shí)，互感器在符合標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載及繼電保護(hù)的要求外，還需要具備抗鐵磁諧振的能力，其基本的數(shù)據(jù)以10kV高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的銘牌數(shù)值為準(zhǔn)。

隔離開(kāi)關(guān)問(wèn)題

隔離開(kāi)關(guān)在10kV高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備中發(fā)揮著重要作用，因此在隔離開(kāi)關(guān)問(wèn)題上要突出針對(duì)性，以快速的對(duì)相應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行處置和預(yù)防。（1）堅(jiān)持定期檢修制度，一般情況下，對(duì)于隔離開(kāi)關(guān)的大修時(shí)間為3–5年為宜，在特殊情況下應(yīng)壓縮檢修的時(shí)間。尤其是10kV高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的隔離開(kāi)關(guān)的檢修中，以1–2年小修1次為宜。（2）實(shí)施預(yù)防性檢修制度，在一些特殊情況下，導(dǎo)致部分隔離開(kāi)關(guān)長(zhǎng)期處于待檢修狀態(tài)，為滿足后續(xù)的安全使用，應(yīng)對(duì)久未停電檢修的隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行停電或帶電檢修，降低安全問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)。（3）形成科學(xué)保養(yǎng)制度，針對(duì)電力設(shè)備的功能特點(diǎn)，要加強(qiáng)對(duì)隔離開(kāi)關(guān)的相關(guān)接觸、轉(zhuǎn)運(yùn)及機(jī)械操作部件進(jìn)行檢查與潤(rùn)滑，防止在使用的過(guò)程中出現(xiàn)卡澀及斷裂的事故發(fā)生，以提升高壓開(kāi)關(guān)的可靠性。

絕緣問(wèn)題

10kV高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的絕緣問(wèn)題事關(guān)供電及設(shè)備安全，必須要加以重視。為防止高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備出現(xiàn)絕緣事故，可以采取有效的規(guī)避措施。（1）加強(qiáng)對(duì)使用環(huán)境的監(jiān)測(cè)，對(duì)事故頻發(fā)的區(qū)域進(jìn)行針對(duì)性處理，如對(duì)通風(fēng)、加熱和除濕條件進(jìn)行優(yōu)化。（2）提升元器件的自身性能，在10kV高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)中，可以對(duì)斷路器性能進(jìn)行提升，如增加斷路器絕緣爬距，或者在柜體之間進(jìn)行隔離封堵，必要時(shí)可以增加高壓開(kāi)關(guān)柜的尺寸。

結(jié)語(yǔ)

總之，電力系統(tǒng)中高壓開(kāi)關(guān)是極其重要的成套設(shè)備，其設(shè)計(jì)的科學(xué)性及質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響著電力系統(tǒng)的運(yùn)行。因此，在高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)中，要充分展現(xiàn)科學(xué)的設(shè)計(jì)能力，在保證高效電力供應(yīng)的基礎(chǔ)上，還能夠?yàn)殡娏υO(shè)備的安全使用提供保證，從而提升電力供應(yīng)的可靠性，保障社會(huì)各行業(yè)、各領(lǐng)域的安全發(fā)展。

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