10KV交流金属封闭开关柜结构的分析与优化方案
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摘 要：10kv的开关柜在电力系统中的应用极为广泛，同时也是一种容易出现故障的设备。为此10KV电压级的开关柜选型直接影响到电力系统以及广大用户的安全运行。文章结合某工程概况对10KV交流金属封闭开关柜的结构以及方案优化进行了重点论述。
关键词：10KV；交流；封闭开关柜；结构；优化方案
由于10KV交流金属封闭开关柜在实际应用中存在着诸多的问题，导致了用户企业频发停电，为此要对其进行优化改进。通过优化10KV交流金属封闭开关柜结构使得10KV交流金属封闭开关柜的母线与回路之间实现有效地隔离。这一改进不仅有效地保证了电力检测人员在停用单一母线进行检修过程中，在母线不停电的情况下安全的展开监测工作。同时也实现了对用户的连续供电，从而提升了供电可靠性，更好的促进了当地经济的发展，缓解了停电检修与持续供电之间的矛盾。
1 工程概况
某供电公司在10KV开闭所所使用的交流金属封闭开关柜时采用了紧凑型的布局，而回路与母线之间没有实行有效地封闭，从而每次对单一的回路进行试验、检修、以及更换互感器时都需要对开闭所10KV所属的整段母线进行停电，从而导致下面的工业用户停工。根据相关统计，这一地区在每次停电后均会导致下属工业园区开闭所损失大量的电量。为此10KV交流金属封闭开关柜结构存在尚待改进的地方，通过相关的技术改进来提升供电的可靠性，实现对用户的服务承诺。
2 10KV交流金属封闭开关柜结构分析
（1）高低结构与等高结构。标准交流金属封闭开关的前后侧高度分别为2300mm与2000mm，而等高结构的前后侧结构一致。一般高低柜的主母线成品字形分布；而等高柜的主母线成一字形设置，同时仪表室与柜体为一体结构。相比而言，等高结构较之高低结构具有更为充裕的空间。（2）接地开关的中置与后置。在10KV交流金属封闭开关柜的接地开关有后置与中置两种方式。当接地开关为后置时，要进行电缆施工或者维护就要通过中置柜前侧的下柜门进入，进入不太方便。同时中置柜的后门都要和接地开关进行“五防”连锁；而当接地开关中置时，进行施工与维护的工作人员通过后侧的下柜门进入，由于柜的下柜门电缆室与母线室完全用金属板隔开，为此施工区域没有带电体，后门同时与接地开关实现“五防”连锁。相比之下，目前的中置柜一般宜采用接地开关中置的结构。
3 优化方案
（1）安全距离改进。标准的交流金属封闭开关柜的深度有两种，即1500mm的电缆出线柜以及1660mm的架空出线柜。而架空出线柜主要应用于主变柜母线排桥架进线，而带点部分到母线室的后板距离不足125mm，从而难以达到安全距离的要求。鉴于以上情况进行了现场的改善措施，即在母线室的后板上的加装环氧树脂绝缘板。使架空出线柜的深度增加到1700mm，从而满足了安全距离。
（2）完善“五防”功能。在交流金属封闭开关柜中经过柜体的传动结构与断路器手车的底盘车配合，最终实现了电气操作的“五防”功能。而当下在一些新的电气条件以及运行方式下中置柜的一部分“五防”已经不能满足相关要求，从而需要进一步的完善。1）无接地开关的闭锁。在一些交流金属封闭开关柜的电气方案中没有设置接地开关，从而难以实现与出现下门进行直接的闭锁。针对这一问题一般通过使用电磁铁闭锁。但是由于当手车在投入使用时，尽管出线室的门没有合上也可以进行手车操作，而这一缺陷可能带来一定的安全隐患。出线室门和无接地开关的闭锁方式主要分为二种。第一种是基于电磁铁闭锁门，借助于微机“五防”挂锁，当手车处于试验位置并且没有通电的情况下可以通过解锁钥匙打开下柜门。当关闭下柜门后，只有借助于解锁钥匙方可对手车进行操纵；第二种是通过在出线室门装设行程开关，在常开接点串联闭锁操作磁铁，在关闭柜门之后才能进行手车操作。但是又考虑到操作电磁铁可能在长期带电后损坏，为此可以在回路中增加主令开关，控制线路仅在使用过程中接通操作电磁铁；2）接地开关闭锁。接地开关线路采用“手拉手”方式进行供电，目前主要采用三种闭锁操作方式：开门验电。当断路器处于试验位置同时带电显示为无电压状态时可以打开柜下门检验是否存在电压，之后合上接地开关。采用验电手车。当合上接地开关前要将断路器手拉车拉出柜外，然后将其推入验电手车，在确定没有电压之后合上接地开关。依靠线路侧带电显示闭锁装置的作用。在这种闭锁操作方式中只要线路侧的带点显示闭锁装置显示无电，闭锁打开，就可以合上接地开关。但是如果闭锁磁铁或者是带电显示装置中的一方出现故障就会导致闭锁难以合闸。
（3）加热与除湿问题。加热与除湿装置的增设是考虑到交流金属封闭开关柜在潮湿环境中出现的绝缘闪络现象，但是由于存在凝露等原因，致使闪络甚至短路的事故依然时有发生。为此可以在断路器室或者电缆室各安装加热器板及湿度传感器，从而进行自动或者人工加热除湿。
（4）采用固封式断路器。固封式真空断路器有别于敞开式真空灭弧室或用绝缘筒罩着灭弧室的真空断路器，其主要特点是将真空灭弧室及导电端子等零件用环氧树脂通过APG工艺包封成极柱，然后与机构组装成断路器。满足市场对高可靠性、免维护、小型化的要求。符合未来环保要求更加严格的发展趋势。
（5）提高开关柜的自动化及智能化水平。实现开关柜手车及接地开关电动操作，柜内局部放电监测，操作机构故障检测等，借助智能单元及软件对这些监测数据处理可实现可靠自诊断、自动控制和程序化操作，这些都是智能开关柜发展趋势。
4 结语
经过以上改善性措施，可以实现开关柜的高效、可靠运行。减少了事故发生，具有很高的经济价值。总之要在运行中不断地发现问题，并摸索改进措施，提高开关柜五防的可靠性，完善智能化柜的自我监测及诊断技术。从而不断的提高开关柜的安全和质量。
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作者简介：海（1973-），福建厦门人，本科，研究方向：10KV及以下高低压开关设备的研发、制造、调试。