高壓開關設備設計原理及問題探析

白國斌

摘要：伴隨現代社會的不斷發展，電力已經成為社會發展中不可或缺的重要能源，而電力設備更是發揮著保障能源供應的重要工具。高壓開關設備作為一種常見的電力設備，在實踐中對其設計和應用就顯得至關重要。基于此，本文以10kV高壓開關柜設備為基礎，對其基本的設計原理進行闡述，并對可在存在的風險進行分析，從而為電力行業的平穩有序發展奠定基礎。

關鍵詞：高壓開關設備;設計原理;風險問題

目前，高壓開關設備的應用已經得到了普及，并為社會正常的用電秩序提供堅實的保障。10kV高壓開關柜是一種普遍應用的設備，在電力供應的整體框架中發揮著重要作用，因此對于該型高壓開關設備的科學設計及優化具有重要意義。

10kV高壓開關設備的概述

高壓開關設備的類型

10kV高壓開關設備內部主要依靠空氣或復合絕緣材料為介質，對電網內的電能進行有效的接受與分配。按照10kV高壓開關的類型劃分，又可分為半封閉式高壓開關柜、金屬封閉式高壓開關柜、金屬鎧裝式高壓開關柜、間隔式高壓開關柜、箱式高壓開關柜以及絕緣封閉式高壓開關柜等。

高壓開關設備的結構

高壓開關柜是一種關鍵的電力供應設備，通過該設備可以實現各電力網絡的銜接與轉化，從而保證電力的持續、有效、安全的供應。其主要的部件分為高壓斷路器、負荷開關、接觸器、高壓熔斷器、隔離開關、接地開關、互感器及站用變壓器等部分，并配合控制、測量、保護、調節裝置，內部連接件、輔件、外殼和支持件等成套配電裝置組成。10kV高壓開關的大致設計結構如圖1所示。

圖1? 高壓開關柜設備結構

10kV高壓開關設備的設計

外殼設計

10kV高壓開關設備的外殼是整體設計的基礎，通常高壓開關設備的外殼均需要采用金屬結構，使其具備一定的使用強度，并且杜絕以網絡編織物及不耐火材料進行制造。在金屬封閉式的高壓開關設備的主回路設計中，所有組件都應當安裝于金屬外殼內部，以達到安全的防護設計標準。由于10kV高壓開關本身的高壓特點，對于其安全防護等級要求極為嚴苛，因此在外殼的設計中，必須要滿足相關的設計標準，才能夠真正發揮安全防護的作用。

導體截面設計

導體截面是有效連接主回路、各單元及組件的重要部分，在10kV高壓開關設備的導體截面設計中，應當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，在10kV高壓開關設備的主回路最小截面設計中，在滿足銘牌中額定電流值的基礎上，還應參照銘牌中的額定峰值耐受電流、額定短時耐受電流以及額定短路持續時間的要求，加強對限流熔斷器的主回路設計，使熔斷器與母線之間的連接導體能夠滿足銘牌中各項電流值的要求，以保證高壓開關設備的安全設計原則。

接地設計

接地設計是10kV高壓開關設備中不可或缺的必要環節，通過科學的設計以保證電力維修人員及相關設備的安全，保障電力的安全持續供應。在設計中應當對除能夠從高壓開關設備中，分開后能觸及的部件以外的接近回路中的所有部件實現接地，以實現完整的接地方案。與此同時，對于10kV高壓開關設備的整體延伸方面，實施專用接地導體的設計，以銅質材料為例，其在出現接地故障時，電流的密度不得超過200A/mm2，最小截面不小于30mm2。此外，在接地設計中還應設置相應的接地標識。

互感器設計

互感器是高壓開關設備中的重要元件，在10kV高壓開關設備中應當重視對互感器的固定，并使其處于隔離的狀態，以保證即使在高壓開關設備內其它電組件異常時，仍然能夠發揮其作用。對于互感器的位置設計上，要突出便捷的特點，使其在后續的檢查與巡視過程中，能夠更加方便，并且在主回路不帶電時的情況下，仍然能夠進行檢修、更換及預防試驗。同時，互感器在符合標準負載及繼電保護的要求外，還需要具備抗鐵磁諧振的能力，其基本的數據以10kV高壓開關設備的銘牌數值為準。

隔離開關問題

隔離開關在10kV高壓開關設備中發揮著重要作用，因此在隔離開關問題上要突出針對性，以快速的對相應問題進行處置和預防。（1）堅持定期檢修制度，一般情況下，對于隔離開關的大修時間為3–5年為宜，在特殊情況下應壓縮檢修的時間。尤其是10kV高壓開關設備的隔離開關的檢修中，以1–2年小修1次為宜。（2）實施預防性檢修制度，在一些特殊情況下，導致部分隔離開關長期處于待檢修狀態，為滿足后續的安全使用，應對久未停電檢修的隔離開關進行停電或帶電檢修，降低安全問題的風險。（3）形成科學保養制度，針對電力設備的功能特點，要加強對隔離開關的相關接觸、轉運及機械操作部件進行檢查與潤滑，防止在使用的過程中出現卡澀及斷裂的事故發生，以提升高壓開關的可靠性。

絕緣問題

10kV高壓開關設備的絕緣問題事關供電及設備安全，必須要加以重視。為防止高壓開關設備出現絕緣事故，可以采取有效的規避措施。（1）加強對使用環境的監測，對事故頻發的區域進行針對性處理，如對通風、加熱和除濕條件進行優化。（2）提升元器件的自身性能，在10kV高壓開關設備設計中，可以對斷路器性能進行提升，如增加斷路器絕緣爬距，或者在柜體之間進行隔離封堵，必要時可以增加高壓開關柜的尺寸。

結語

總之，電力系統中高壓開關是極其重要的成套設備，其設計的科學性及質量的優劣，直接影響著電力系統的運行。因此，在高壓開關設備的設計中，要充分展現科學的設計能力，在保證高效電力供應的基礎上，還能夠為電力設備的安全使用提供保證，從而提升電力供應的可靠性，保障社會各行業、各領域的安全發展。

參考文獻

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