10kV高压开关柜设计改进

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇10kV高压开关柜设计改进范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：随着用电需求量的大幅提升，我国不断加大对电网的改造力度，这使得相关电网设备的性能得到了显著提高，降低了故障发生率。本文主要对10kv高压开关柜设计改进进行了分析探讨。

关键词：10kV高压开关柜；设计要点；故障分析；维护措施

中图分类号： TM591 文献标识码： A

引言

随着我国多年来对电网的大力建设和新一轮农网、城网改造的推进，10kV开关柜在电力系统中得到广泛应用。虽然国内10kV开关柜技术已相当成熟，并逐步标准化，但对于不同厂家和项目，开关柜的设计也可能会不同。这就要求我们必须深刻理解并执行相关的国家标准、部颁标准和标准柜型的典型设计要求，以避免给产品的安全运行带来隐患。

一、10kV高压开关柜的设计要点

1、隔板设计

高压开关柜中各高压电器组件的隔板，一般是金属制成，与外壳具有相同的机械强度并接地；10kV配电开关柜中，产品高压带电裸导体与该绝缘板间应保持不小于30mm的空气间隙。当采用可移动式的绝缘隔板时，只有当负荷开关(或接触器)在断开位置时才能合上接地开关，当接地开关合上后才能将绝缘隔板插入(或插入负荷开关动、静触头之间)；只有接地开关合上、绝缘隔板己插入到位后，柜门才能打开或关闭；只有当柜门关闭到位时，绝缘隔板才能抽出、接地开关才能分开；当绝缘隔板已抽出、接地开关分开后，负荷开关(或接触器)才能实现合闸操作。

2、接地设计

为保证维修工作人员和设备的安全，需接近或供接近的回路中所有部件都应事先接地，这不包括从高压开关柜分开后能触及的可移开或抽出的部件。沿所有10kV配电开关柜的整个长度延伸方向应设有专用的接地导体。如果是铜质的，在接地故障时其电流密度规定不应超200A／mm2，但最小截面不得小于30mm2。该接地导体应设有与接地网相连的固定连接端子，并应有明显的接地标志。如果接地导体不是铜质的，也应满足相同峰值耐受电流及短时耐受电流的要求。

3、开关柜主母线及分支母线

进行开关柜主母线的设计时，最为关键的控制条件就是主母线的额定电流。在设计院所提供的设计图纸中有两种情况，一种情况是给出主母线额定电流的值，另一种情况是直接将主母线的规格给出来。此外，在同业主所签订的技术协议中也会对主母线额定电流的值或主母线规格进行相应的约定。无论是以何种方式对主母线的设计提出要求，在主母线设计过程中都要认真对主母线额定电流的值或主母线规格进行细致的校核，并注意留有一定的裕度。馈线柜分支母线的设计除了要考虑断路器的额定电流外，同时还要考虑电流互感器的变比。而进线柜、联络柜以及分段柜分支母线在设计时一般都取与主母线相一致的规格，在情况特殊时能够对其规格进行相应改变，但同样要满足额定电流的要求。

4、控制回路的设计

高压开关柜一般有储能回路、合闸回路以及跳闸回路等三个控制回路，而其余的回路则都是围绕这三个回路进行展开的。其中，储能回路主要用于满足断路器合闸时所需的能量；合闸回路既可以用手动合闸，也可以用电动合闸；跳闸回路同样可以手动分闸，也可以电动分闸。此外还有在断路器故障状态下防止其再次合闸的防跳回路，可以采用综合保护装置的防跳、采用断路器的防跳以及采用防跳继电器等三种方式中的一种来实现防跳。

二、10kV高压开关柜常见故障原因

1、绝缘等级低

导致绝缘等级低的原因可以分为以下几种：（1）空气与爬距间隙过小，这也是导致高压开关柜出现绝缘损坏的主要原因，尤其是在柜体体积较小的手车柜中由于减小了断路器与隔离插头的间距与距离，从而难以有效保证绝缘性；（2）接电接触不良或者容量不足所引发的柜内发热起火；（3）生产环节存在质量问题，尤其是装配过程会极大地影响开关柜的整体耐压水平。例如单体元件在测试中表现优异，但是装配成整体后无法通过整体测试；（4）开关柜受到周围环境的影响而致使套管、母线、绝缘子的绝缘等级降低。这种情况主要有两种：一种是绝缘子的表面存在污秽并且潮湿，从而引发污闪。而如果仅仅是单方面的存在污秽或者是潮湿一般均不会影响绝缘性。另一种是绝缘子串的泄露距离过短，从而难以适应污秽、潮湿的环境。在相同的环境下，泄露距离越大发生闪络的现象就越少；最后雷击等自然因素也可能引发开关柜的放电事故。

2、防爆能力、防护等级不够

（1）10kV高压开关柜的顶层部分都有泄压通道，包括开关室泄压通道、母线室泄压通道和电缆室泄压通道。在安装过程中，若一些开关柜的泄压通道未在一侧利用塑料螺丝而是用铁螺丝进行固定，或螺丝固定操作不规范、铁螺丝与塑料螺丝安装方向相反等，就可能会导致开关柜出现短路时高压蒸汽无法顺畅排出，使柜内压力在极短的时间内飙升，当开关柜无法承受内部压力时便会发生爆炸，对周围设备及工作人员造成伤害。（2）当前使用的高压开关柜的面板开孔情况通常有开关分合指示观察孔、电缆小室观察孔、散热孔、紧急解锁孔、柜面板照明孔、微机五防锁扣以及开关小室观察孔等。虽然这些开孔具有一定的使用价值，但也从另一方面降低了开关柜的防护能力。（3）当前许多10kV高压开关柜室和电缆室间的泄压通道与散热通风孔的大小满足不了实际需要，一旦有事故发生，就有可能导致压力无法排出，扩大事故范围。（4）还有部分开关柜在检修和维护后没有将螺丝拧紧，这也极大地降低了开关柜的防爆能力。

三、10kV高压开关柜的检修维护措施

1、提升开关柜的绝缘性

针对于开关柜绝缘性差的问题要采取以下针对性的措施：（1）按照标准要求控制带电体对地距离在125mm以上；（2）所使用的绝缘子、套管、隔板以及触头罩等要采用阻燃绝缘材料制作，避免使用酚醛树脂、聚氯乙烯等有机材料。（3）注重元器件的选择，尤其是对于隔板要首选不燃烧、绝缘性能好以及阻燃的绝缘材料；（4）条件允许的情况下可以进行开关柜绝缘凝露条件下的耐压试验；（5）提升外绝缘的泄露比距，泄露比距作为防止污闪的重要参数，在普通地区以及潮湿地区的要求不同，如果大气条件较差，可以选择绝缘泄露比距为20.6cm/kv以上。

2、提高开关柜防爆能力和防护等级

（1）更换开关柜泄压通道顶盖固定螺丝，使得柜内短路时电弧能冲断相应分室的顶盖塑料螺丝，使顶盖折起开放压力释放通道。应当注意的是，泄压通道顶盖缺口对侧应更换为塑料螺丝，用工具将原铁螺丝旋出后改用塑料螺丝锁紧。（2）除开关柜面板上必要的开孔，如开关分合指示观察孔、电缆小室观察孔和开关小室观察孔等之外，不能在面板上开钻其他孔洞，要确保开关柜能与ＩＰ4Ｘ防护要求相符合。（3）在合理且不会造成其他安全隐患的前提下，扩大电缆室的释压通道，可以将其后封板朝后方增扩30ｍｍ，并按45°角向上过渡的方式在柜后距离地面1.8ｍ的地方朝后方扩大400ｍｍ，最后把电缆室的释压通道扩增到500ｍｍ；此外，还要对电缆室与开关室之间的散热通风孔进行密封化处理。（4）在日常巡视过程中，要注意检查前门、后门的螺丝是否稳固。

结束语

安全问题是电力生产的重中之重，而保证安全的关键就在于预防。高压开关柜作为电力系统中极其重要的成套设备，其能否安全、可靠、经济和高效运行将会对配电网的供电可靠性造成最为直接的影响。因此，在高压开关柜的设计过程中，必须总结经验，依靠科学的设计手段，重视开关柜结构设计以及各电气元件的选型，特别要注意元件载流量以及绝缘距离的校核，只有这样才能设计制造出优质的高压开关柜产品。

参考文献

[1]应丽华.10kV高压开关柜设计研究[J].机电信息，2012，30:137-138.

[2]李小松.浅谈10kV高压开关柜设计的几点体会[J].电气开关，2003，5:11-13.

[3]李萍.KYN28高压开关柜设计问题探讨[J].电气制造，2010，8:31-33.