試論中壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)

陳汴浩

摘要：電力系統(tǒng)的安全問題成為了廣泛關(guān)注的話題，其中中壓開關(guān)柜的設(shè)計(jì)時(shí)保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的重要內(nèi)容，探討中壓開關(guān)柜的設(shè)計(jì)，對(duì)電力企業(yè)的發(fā)展具有積極意義。本文從中壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題出發(fā)，探討了中壓開關(guān)柜中元器件的選取，為中壓開關(guān)柜的設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；中壓；開關(guān)柜；互感器

中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

中壓開關(guān)柜是保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要設(shè)施。包含高壓斷路器、隔離開關(guān)、接觸器、高壓熔斷器、接地開關(guān)、站用變壓器、負(fù)荷開關(guān)、互感器、控制、測量、保護(hù)、調(diào)節(jié)裝置，內(nèi)部連接件、輔件、外殼、支持件等構(gòu)成的一套設(shè)備。中壓開關(guān)柜內(nèi)部的絕緣介質(zhì)一般為絕緣材料，其主要的作用是接受電網(wǎng)的電能，保障電網(wǎng)安全運(yùn)行，中壓開關(guān)柜的種類較多，一般常用的有：間隔式、金屬封閉式、半封閉式、金屬鎧裝式、箱式、絕緣封閉式，根據(jù)不同的需求，選用合適的中壓開關(guān)柜，中壓開關(guān)柜的設(shè)計(jì)根據(jù)用途的不同也不同，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要嚴(yán)格的執(zhí)行國家的標(biāo)準(zhǔn)，才能夠保證開關(guān)柜的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 中壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題

1.1 安全凈距

中壓開關(guān)柜中，保證裸露帶電元件的安全盡距離，能夠有效的避免電力系統(tǒng)運(yùn)行中的短路。按照國標(biāo)中，關(guān)系配電裝置的設(shè)計(jì)要求，當(dāng)以空氣作為絕緣介質(zhì)，且海拔高度小于于一千米的時(shí)候，中壓開關(guān)柜相對(duì)地、相對(duì)相的距離需要滿足1.25米的要求，當(dāng)海拔高度增加的時(shí)候，需要對(duì)這個(gè)距離進(jìn)行相應(yīng)的修正。如果因?yàn)榭臻g小限制了安全距離，則需要考慮采用其他的絕緣材料，以取代空氣絕緣，在采用例如：SMC、DMC 絕緣板和高壓絕緣熱縮材料的時(shí)候，需要注意以下幾點(diǎn)：其一，熱縮材料把整個(gè)高壓裸露帶電導(dǎo)體熱縮起來，需要保證絕緣距離大于0.8米。同時(shí)隨著使用時(shí)間的增加，絕緣材料會(huì)發(fā)生老化，所以需要對(duì)絕緣材料進(jìn)行定期的檢測和維護(hù)。其二，SMC、DMC 絕緣隔板時(shí)，絕緣距離不應(yīng)該小于15mm，且在使用過程中，需要對(duì)隔板進(jìn)行維護(hù)。其三，高壓導(dǎo)流體與柜殼構(gòu)架安全距離不能滿足要求的時(shí)候，需要安裝穿墻套管，但是只在非標(biāo)開關(guān)柜中使用。

1.2 五防連鎖

五防連鎖主要的作用是防止誤分誤合斷路器、帶負(fù)荷分合上下隔離開關(guān)、帶負(fù)荷推拉、帶電操合接地開關(guān)、掛接臨時(shí)接地線、帶有臨時(shí)接地線、接地開關(guān)合閘時(shí)送電、人誤入帶電間隔等，對(duì)中壓開關(guān)柜穩(wěn)定運(yùn)行有著重要意義。目前，中壓開關(guān)柜的五防連鎖一把采用的是機(jī)械聯(lián)鎖方式，可操作性性強(qiáng)，但是零件的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，且對(duì)工藝的要求較高。隨著各項(xiàng)技術(shù)的不斷成熟，機(jī)械程序鎖方式也廣泛被采用，雖然其結(jié)構(gòu)簡單，但是不能夠離開操作人員獨(dú)立工作，這也使得其應(yīng)用有了一定的局限性。所以需要根據(jù)用戶的需求，以及使用的環(huán)境情況，合理的選擇五防聯(lián)鎖，以發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

1.3 爬電距離

根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定，中壓開關(guān)柜中各組件的爬電距離需要滿足設(shè)計(jì)要求，具體是：各組件及其支持絕緣件的外絕緣爬電比距要求為純瓷絕緣 18 mm/kV、有機(jī)絕緣 20 mm/kV。這個(gè)要求往往給構(gòu)件的生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，一般的元件不能夠滿足這個(gè)要求，所以元件都需要在廠家進(jìn)行預(yù)訂，同時(shí)在具體生產(chǎn)的時(shí)候，廠家往往會(huì)采用不增加絕緣子高度而增多或增高裙邊，以此來增加絕緣子的絕緣性能，使得元件符合要求。同時(shí)根據(jù)外界環(huán)境的不同，需要在設(shè)計(jì)的時(shí)候，選擇性的加入加熱器，保證中壓開關(guān)柜中不會(huì)出現(xiàn)凝露的現(xiàn)象。

2 中壓開關(guān)柜中元器件的選取

2.1 開關(guān)柜主母線及分支母線

中壓開關(guān)柜中的母線即分支母線的選取，需要在滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的情況下，符合額定電流的要求。根據(jù)使用的情況，一般設(shè)計(jì)院都會(huì)給出額定電流的具體值。當(dāng)進(jìn)行開關(guān)柜的設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要符合母線及分支母線是否滿足額定電流的要求。一般進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜和分段柜的母線在選擇的時(shí)候，都是以主母線為參考的。在特殊情況下，允許進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜和分段柜母線比主母線的額定電流低，但是需要滿足使用的要求，且有一定的富裕度。例如：在選擇母線的時(shí)候，主母線為TMY-8×100，而進(jìn)線柜斷路器觸頭盒接口尺寸只有14×85，這時(shí)候，分子母線不能選取TMY-8×100，只能夠選取TMY-（6×80）×2，在選取之后，需要驗(yàn)證是否滿足要求。

2.2 高壓真空斷路器

高壓真空斷路器是中壓開關(guān)柜中的重壓元件，其主要的作用是：正常運(yùn)行的過程中，斷開空載和超負(fù)荷電流，且當(dāng)電力系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)生故障的時(shí)候，能夠迅速的做出反應(yīng)，切斷故障電力，減少故障帶來的損失。所以短路開斷能力是其重要的參數(shù)，大多數(shù)真空斷路器所采用的動(dòng)作機(jī)構(gòu)是彈簧操作機(jī)構(gòu)，其跳閘的時(shí)間是40 ms 左右，合閘的時(shí)間是60 ms 左右。目前在進(jìn)行高壓真空斷路器的選取的時(shí)候，往往在其二次回路中加入防跳繼電器，使得高壓真空斷路器的功能更加的強(qiáng)大。

2.3 電流互感器

電流互感器能夠在一、二次繞組間因絕緣破壞而被高壓擊穿時(shí)，將高壓引入大地，保證二次繞組保持低電位，高壓電流互感器的二次繞組是接地的，其二次回路的節(jié)點(diǎn)在端子的K2處，其僅僅允許一點(diǎn)接地。電流互感器除了上述的作用以外，還能夠配合電壓互感器進(jìn)行電力的檢測，為計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提供依據(jù)，同時(shí)電流互感器能夠檢測電流，方便進(jìn)行調(diào)控，在進(jìn)行選擇的時(shí)候，需要根據(jù)使用的情況，選擇支柱式、母線式、貫穿式中合適的形式。

2.4 電壓互感器

電壓互感器一次繞組處于高壓，二次繞組為固定的低電壓，當(dāng)發(fā)生故障，一二次繞組被擊穿，則二次繞組將直接面臨高電壓，這對(duì)經(jīng)常接觸到二次繞組的工作人員的人生健康很不利。所以為了保證工作人員的安全，同時(shí)減少二次設(shè)備的損壞，電壓互感器二次回路需要接地。電壓互感器運(yùn)行的過程中，不允許發(fā)生二次短路。在電壓互感器正常運(yùn)行的過程中，通過其中的電流很小，因?yàn)殡妷夯ジ衅髦械脑淖杩购艽螅旧舷喈?dāng)于空載，而且電容互感器的容量普遍較低，漏抗很小，發(fā)生二次短路故障，而會(huì)突然有強(qiáng)電流沖擊電壓互感器，造成互感器的損害，而且損害不可修復(fù)，一般都需要進(jìn)行更換。所以為了避免這個(gè)情況，一般都在電壓互感器的二次回路中加入熔斷器，以進(jìn)行保護(hù)。電壓互感器的接線形式較多，“一”字形、V/V、Y/Y、開口三角形等接法都被廣泛的采用，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要根據(jù)實(shí)際的使用要求，選擇合適的電壓互感器，以減少故障的發(fā)生。

3 結(jié)語

電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定是電力系統(tǒng)發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容，作為電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，中壓開關(guān)柜的安全經(jīng)濟(jì)性，顯得尤為重要。隨著各項(xiàng)技術(shù)的不斷成熟，給開關(guān)柜的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)，進(jìn)行開關(guān)柜的設(shè)計(jì)需要依靠科學(xué)的受到，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及精細(xì)化改造，這樣才能不斷的提升產(chǎn)品的質(zhì)量，在電力的運(yùn)行中發(fā)揮出其重要的作用。高壓柜的種類較多，在設(shè)計(jì)使用的時(shí)候，需要充分的考慮其使用的情況，以選擇合適的設(shè)計(jì)內(nèi)容，這樣才能夠發(fā)揮出高壓開關(guān)柜的功效。

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