10kV高壓開關柜設計之我見

王杜

摘 要：10 kV高壓開關柜是高壓配電中的重要設備，將會影響到電氣系統運行的安全性，也會對供電的可靠性造成影響。為此，必須對10 kV高壓開關柜進行高標準、高要求、高質量的設計，以確保電力系統的安全運行。本文主要對這一設計的關鍵性問題進行了探討，并對元器件的選取進行了研究，希望能夠對這些設備的設計起到一定的借鑒作用。

關鍵詞：10 kV高壓 開關柜 設計 分析研究

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

隨著我國社會經濟的快速發展，我國電力系統的發展速度也越來越快，很多電氣設計理念在我國的電力系統設計中得到了應用。近年來，10 kV高壓開關柜的應用范圍越來越廣，是電力系統設計中的重要組成部分，為此，本文針對這一領域內的設計問題，對一些關鍵問題和元器件的選取發表了自己的看法，希望能夠對電氣設計起到借鑒和幫助的作用，促進我國10 kV高壓開關柜設計水平的提高，推進我國電力系統設計得到進一步發展，充分發揮電力系統在安全生產中的作用。

1 10 kV開關柜設計中的關鍵問題

1.1 安全凈距

在設計的過程中，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，以避免短路現象的出現，對電力系統起到一種保護的作用，避免使電力系統發生一些故障。按照相關標準和設計規范的要求，如果高壓配電系統利用空氣作為一種絕緣介質的話，并且海拔高度較高，達到了1000 m以上時，就必須要保證開關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，應當及時修正開關柜的絕緣距離。在實際應用的過程中，很多配電室的空間有限，這種狹小的空間距離要求開關柜的尺寸不能過大，這樣就很容易導致絕緣距離達不到要求。因此，我們必須在絕緣問題上采取相應的措施。例如，很多設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。但是在應用的過程中也應當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行維護和檢查，以保證這些材料的絕緣強度；二是如果要利用絕緣板，那么應當使導體與板材之間保持合理的間隙，通常應大于15 mm，此外，也要對絕緣板進行定期的維護與檢查；三是當開關柜的柜殼與導流體的距離過近時，應當使用穿墻套管，并將其安裝在導流體穿越柜殼的地方，但是，如果開關柜是一種非標開關柜則不能應用這種方法。

1.2 五防連鎖

五防連鎖是10 kV高壓開關柜內的重要設施，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在帶負荷的狀態下分合與推拉，另外可以避免接地開關在帶電的狀態下操合，從而確保了10 kV高壓開關柜的安全性與可靠性。因此，我們在開關柜設計的過程中應當考慮到以上問題，并遵循這些設計的原則，真正發揮五防連鎖在10 kV高壓開關柜設計中的功能。例如，很多開關柜制造廠商設計的開關柜可以有效防止操作人員的錯誤操作，如XGN2、KYN、GG-1A等型號的開關柜都具有自己的特色，在功能和作用方面都表現良好，增強了高壓開關柜的可靠性與安全性。

1.3 爬電距離

根據絕緣污穢等級和實驗技術條件的規定與要求，對開關柜的爬電距離做出了相對明確的規定，通常要求組件和絕緣件之間的純瓷絕緣比距應當為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，給很多生產廠家帶來了一定的難度，因此很多元器件需要在廠家定制。為了滿足規定和要求，很多生產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的元器件符合要求。除此之外，開關柜的設計也應當考慮到設備使用的外在條件，可以利用加熱器來避免凝露現象的出現。

2 10 kV開關柜中元器件的選取

2.1 開關柜主母線及分支母線

在母線規格的選擇方面，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，另外在相關的技術協議中也會有所體現。為此，在選擇元器件和設計開關柜的過程中，應當確認母線規格是否符合要求，并要保持相當的裕度。

2.2 高壓真空斷路器

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

2.3 電流互感器

為了確保相關設備的安全性，也為了保證人身安全，如果發生絕緣破壞的現象，從而導致1、2次繞組間因被高壓擊穿，就要及時將高壓導向大地，同時要保證繞組處于低電位的狀態，因此，要有一定的接地設計，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確位置，使其在K2端子處接地，并且要做到一點接地。最后，應當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

在系統運行的狀態下，一次繞組將處在高壓的狀態下，如果一次與二次繞組之間的高低壓絕緣被擊穿，再加上很多設備的絕緣水平不能達到要求，這就會威脅到操作人員的自身安全，同時也會嚴重損壞這些設備。為此，必須保證二次回路可以及時地將電流導向大地，進行一系列的接地設置。為了防止二次短路現象的出現，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 結語

通過研究與探討上述問題我們可以知道，開關柜在設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設計人員需要研究的重點。另外，在設計的過程中，不應一味地應用設計理論對之進行分析，更重要的是總結開關柜在設計過程中的經驗，使開關柜的設計更加的經濟、安全、高效，這樣才能不斷提高開關柜設計的水平。

參考文獻

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