10kV配電系統(tǒng)高壓開關柜結構設計的改進對策

張 明

國網福建尤溪縣供電有限公司

如今，在我國配電系統(tǒng)使用的設備中，應用較為廣泛的屬高壓開關柜。高壓開關柜是一種的常見電力設備，主要在電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電以及電能轉換中起作用。目前，在我國高壓開關制造業(yè)對于整個電力工業(yè)有著重要意義，尤其在輸變電設備制造業(yè)中必不可少。

1 .主流運轉車結構及性能

1.1 運轉車主要作用及其影響

運轉車作為中置手車式高壓柜的一個重要附件，在開關柜安裝調試及運行檢修時體現(xiàn)得尤為突出，主要是作為載體將斷路器手車移出柜外。對于運轉車來說，不僅要實現(xiàn)運轉車導軌與開關柜內斷路器手車的對接，而且要保證兩者間連接的可靠性，這對于設備的保護和操作人員安全具有重要的意義。

在大量的調查和研究比對中發(fā)現(xiàn)，運轉車對于中置手車式高壓柜的影響，主要體現(xiàn)在操作性、使用安全性、斷路器手車等方面。①對操作性和使用安全性來說，效果在早期并不明顯，而是在使用過程中慢慢發(fā)揮作用，在最后較大程度地降低運轉車操作性和使用安全性。②對于斷路器手車來說，主要是由于撞擊力使車輪發(fā)生巨大形變，最終導致斷路器手車被困在導軌內不能行走；因此，如發(fā)生此種故障，將帶來停電時間延長等一系列問題，大量數(shù)據顯示，10%～20%不同程度的車輪變形發(fā)生在產品投入運行前。

1.2 主流運轉車的基本類型及比較

目前，常使用的中置手車式高壓柜運轉車主要類型為螺桿式結構與掛鉤式結構。①對螺桿式結構來說，運轉車與柜體連接以及斷路器手車的升降主要由螺桿裝置驅動來實現(xiàn)；斷路器手車在柜內進出通過螺桿傳動裝置操作運行。其中，西門子公司中置柜運轉車為此種類型的典型代表。②對掛鉤式運轉車來說，運轉車與柜體的連接是通過掛鉤和導向桿來實現(xiàn)；另外，該種運轉車類型不設升降機構，斷路器手車在運轉車或柜內的放置主要是由人力來完成，再由運轉車的運行來進行操作；在掛鉤式運轉車中，運轉車與柜體內兩個導軌面間的一致性是通過對手輪的調節(jié)來維持。這種類型的典型代表是由ABB公司生產的中置柜運轉車。

通過兩種類型內部結構來看，螺桿式運轉車相對更精密一些，功能也更完善。但由于其復雜的內部結構和較多精密零件的需求，使得生產成本也大幅度增加，并且與開關柜配套使用的運轉車所需數(shù)量比較少，因此國內大多數(shù)生產廠家對于這種運轉車并沒有較多重視和投入。雖然螺桿式在性能上有很大優(yōu)勢，但較大的生產成本局限了它在社會上的普遍應用。相反，結構簡單、成本較低的掛鉤式運轉車成為了大多數(shù)生產廠家的首要選擇，得到廣泛應用。但通過研究和現(xiàn)場實驗可看出目前市面上生產的常規(guī)掛鉤式運轉車都存在有不同程度的缺陷。不僅會對斷路器手車造成潛在的損害，使增加日常維修工作量，且會延長停電時間，對供電的可靠性產生一定影響。

1.3 掛鉤式運轉車常規(guī)結構分析

第一種中置柜主要是用敷鋁鋅板制造，柜內可安裝VD4系列或VS1系列的斷路器手車，此種運轉車的中置柜大多與ABB公司生產的ZS系列較相似。此類運轉車的不足之處在于：①在運轉車和柜體之間的連接只是依賴掛鉤來支撐，運轉車上的兩個桿并不受力，僅僅起指引方向作用；②在進行推拉操作時，運轉車導軌與柜體導軌之間必須留有一定的距離，使掛鉤能夠順利插入開關柜柜體內，以保證操作的順利進行；③在長時間使用后，由于撞擊力的作用將會引起開關柜柜體上與掛鉤相連處及運轉車上掛鉤軸的形狀發(fā)生改變，導致加大導軌間距離，增加在使用過程中的不安全因素。

第二種結構中置柜柜體主要由型鋼與金屬板件組裝。此種結構的柜體同第一種相似，VD4系列或VS1系列真空斷路器手車同樣可安裝，且此種結構可消除導軌間水平距離。但由于設計上存在垂直高度差，能引發(fā)產生更大的撞擊力，而且這種垂直高度差會因調整不當持續(xù)增大，帶來一定的安全隱患。

2 .對于10kV配點系統(tǒng)高壓開關柜結構設計的改進對策

上文中對于常規(guī)的掛鉤式運轉車提出了一些不足之處，為此，下面主要介紹一些改進方案，主要分為以下幾方面：

(1)關于優(yōu)化安全凈距的設計

對于電路系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的短路現(xiàn)象，可通過對安全凈距的優(yōu)化設計來完善。選擇最佳的安全凈距，可有效防止出現(xiàn)短路現(xiàn)象，保障電力系統(tǒng)的正常運行。

(2)關于消除導軌間隙的操作設計

為保證運轉器的高效運行，更好地優(yōu)化開關柜結構設計，最大程度地減少柜體導軌和運轉車間的距離至關重要。在結構設計上，要確保當運轉車緊靠開關柜柜體時，兩導軌間可靠接觸、無間隙，避免兩者間產生較大撞擊力，造成設備損傷和故障。

(3)關于鎖定裝置特別設計

為了更好地鎖定運轉車，相關技術人員設計了一個凸輪裝置。在凸輪鎖定之前，掛鉤和開關柜柜體連接面會存在一個操作距離，以保證掛鉤的正常插入；之后，旋轉凸輪，操作間隙即可被消除，使運轉車和開關柜兩個導軌之間緊密相靠，在進行推拉斷路器手車操作時，大大提升了操作的可靠性。

(4)關于操作間隙的調整設計

開關柜在長期使用后，由于摩擦作用導致的一些損壞，運轉車上掛鉤和凸輪之間的操作間隙會增大，從而使鎖定的效果有所減小。因此，調整墊的出現(xiàn)就可避免這種情況，將調整墊加在凸輪與運轉車之間，可產生比較理想的效果。

結語

目前，我國的電力設備產業(yè)對國內電氣產業(yè)的正常運行起著至關重要的作用，但目前使用的部分設備依然存在有一定的問題，對我國居民正常的生產生活用電帶來一些困擾和影響。本文在提出一些關于設備的優(yōu)化建議后，并且通過實驗證明，改進后的運轉車在操作可靠性、安全性、操作簡便程度以及對斷路器手車的保護程度方面都有大幅度的提升，為10kV配電系統(tǒng)高壓開關柜的發(fā)展作出重要的意義。

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