基于標準化的高壓開關柜電氣二次設計

毛志恒 ，黃成東 ，胡順健 ，李健德 ，龍書生

（1. 杭州數港科技有限公司，浙江 杭州 310000; 2. 杭州西石科技有限公司，浙江 杭州 310000）

高壓開關柜電氣二次設計是對高壓開關柜內部電氣系統進行詳細的設計和配置，旨在滿足電力系統的各項需求。通過合理設計與配置電氣元件和保護裝置來確保高壓開關柜內部的電氣系統能夠平穩運行[1]。該設計包括選用適合的開關設備、安裝正確的電氣元件、設計合理的電路連接與布線，以及配置必要的保護和控制裝置。通過精確的設計與配置，高壓開關柜電氣二次設計可以提高電力系統的運行效率，進而降低故障風險，并確保電力系統的安全穩定運行。

1 電氣二次設計工作內容

1.1 設計電氣接線圖

確定開關柜的結構和尺寸，根據具體的使用需求，確定開關柜的外形、內部隔板和隔離室的布置，以及各個元件（如開關、保護裝置、測量儀表等）的安裝位置；繪制開關柜布置圖，根據開關柜的結構和尺寸，使用CAD 等繪圖軟件繪制開關柜的布置圖，包括開關柜的外觀圖、內部隔板布置圖、元件安裝位置圖等；確定接線方式，根據開關柜內部元件之間的連接關系和接線要求，確定各個元件的接線方式，包括直接連接、間接連接、并聯連接等，并標注在接線圖上；繪制接線圖，將各個元件的連接關系繪制到接線圖上，包括開關與負載的連接、保護裝置與電源的連接、測量儀表與開關的連接等[2]。在接線圖上使用符號表示不同類型的元件和連接方式（如圖1 所示）；標注電氣參數，對于每個元件，標注其電氣參數，如額定電壓、額定電流、額定頻率等，在接線圖上合適的位置進行標注；完善接線圖，檢查接線圖的準確性和完整性，確保沒有遺漏或錯誤的連接，并對接線圖進行必要的修改和調整。

圖1 開關柜高壓二次原理圖

1.2 選擇電氣元件

設計需求，根據設計需求確定電氣元件的功能和特性，例如：開關的類型（斷路器、隔離開關等）、保護裝置的類型（過電流保護、欠壓保護等）、儀表的類型（電流表、電壓表等）；設備參數，根據設備的額定電流、額定電壓、額定頻率等參數選擇符合要求的電氣元件[3]。確保所選元件的額定值能夠滿足設備的工作條件；電氣性能，了解電氣元件的性能指標，例如：是否具備過載保護、短路保護、溫度保護等功能，以及元件的穩定性、可靠性等；安全性要求，選擇符合安全性要求的電氣元件，包括防護等級、耐熱性能、防爆等級等；品牌和質量，選擇有良好信譽和高品質的電氣元件品牌，確保元件的質量和可靠性。

2 設計電氣保護系統

過電流保護，是為了防止設備在電流超過額定值時受到損壞或發生危險情況。常見的過電流保護裝置有熔斷器和電流保護器。熔斷器可以根據設備的額定電流選擇合適的規格，電流保護器可以根據設備的電流進行相關設置（如圖2 所示）；短路保護，是為了防止設備在短路故障發生時受到嚴重的損壞。常見的短路保護裝置有斷路器和熔斷器。斷路器可以根據設備的額定電流和短路電流進行選擇；接地保護，是為了防止設備因接地故障導致人身傷害或設備損壞。常見的接地保護措施包括接地故障保護器、接地電阻器等；根據設備的特點選擇其他保護措施，根據設備的具體特點，如電壓波動、頻率變化等，選擇相應的保護措施。

圖2 外部防跳

3 分閘控制開關與遠程控制

合分閘控制開關，主要用于控制高壓開關柜的合閘和分閘操作，以確保其正常運行。合分閘控制開關通常包括合閘按鈕、分閘按鈕、合分閘指示燈等元件。設計時須要根據實際情況選擇合適的控制開關，并確保其安全可靠、操作方便；遠程控制，是指通過無線通信、網絡通信等技術手段對高壓開關柜進行操作與控制[4]。遠程控制可以提高操作的便利性和安全性，特別是對于一些難以接近或危險環境下的高壓設備。遠程控制的實現須要考慮通信方式、通信協議、數據傳輸安全等因素。在高壓開關柜電氣二次設計中，須要對合分閘控制開關和遠程控制進行綜合考慮，確保其互相配合、穩定可靠。同時，還須考慮防護措施、急停按鈕、過載保護、故障指示等功能的設計，以確保高壓開關柜的正常運行和安全性，如圖3 所示。

圖3 合分閘控制流程

4 電氣計算

確定設備負荷需求，根據設備的額定功率、電流和電壓等參數，計算設備負荷需求；計算電流負荷，根據設備負荷需求和電路中其他負載的額定參數，計算電流負荷；確定導線規格，根據電流負荷和電纜的導體材料、敷設方式以及電線的長度等因素，選擇合適的導線規格，以確保電流載荷不超過導線的額定承載能力；考慮電壓降，根據導線的長度和材料，計算電線電阻和電流通過時的電壓降，并確保電壓降不超過允許范圍；確定保護裝置參數，根據設備的特性和需要，選擇合適的保護裝置，如斷路器、熔斷器或過流保護器，并設置合適的觸發電流或過載保護等參數。