試論中壓開關柜設計

陳汴浩

摘要：電力系統的安全問題成為了廣泛關注的話題，其中中壓開關柜的設計時保證電力系統安全穩定的重要內容，探討中壓開關柜的設計，對電力企業的發展具有積極意義。本文從中壓開關柜設計中的關鍵問題出發，探討了中壓開關柜中元器件的選取，為中壓開關柜的設計提供參考。

關鍵詞：電力系統；中壓；開關柜；互感器

中圖分類號：文獻標識碼：A

0引言

中壓開關柜是保障電力系統安全運行的重要設施。包含高壓斷路器、隔離開關、接觸器、高壓熔斷器、接地開關、站用變壓器、負荷開關、互感器、控制、測量、保護、調節裝置，內部連接件、輔件、外殼、支持件等構成的一套設備。中壓開關柜內部的絕緣介質一般為絕緣材料，其主要的作用是接受電網的電能，保障電網安全運行，中壓開關柜的種類較多，一般常用的有：間隔式、金屬封閉式、半封閉式、金屬鎧裝式、箱式、絕緣封閉式，根據不同的需求，選用合適的中壓開關柜，中壓開關柜的設計根據用途的不同也不同，在設計的時候，需要嚴格的執行國家的標準，才能夠保證開關柜的安全穩定運行。

1 中壓開關柜設計中的關鍵問題

1.1 安全凈距

中壓開關柜中，保證裸露帶電元件的安全盡距離，能夠有效的避免電力系統運行中的短路。按照國標中，關系配電裝置的設計要求，當以空氣作為絕緣介質，且海拔高度小于于一千米的時候，中壓開關柜相對地、相對相的距離需要滿足1.25米的要求，當海拔高度增加的時候，需要對這個距離進行相應的修正。如果因為空間小限制了安全距離，則需要考慮采用其他的絕緣材料，以取代空氣絕緣，在采用例如：SMC、DMC 絕緣板和高壓絕緣熱縮材料的時候，需要注意以下幾點：其一，熱縮材料把整個高壓裸露帶電導體熱縮起來，需要保證絕緣距離大于0.8米。同時隨著使用時間的增加，絕緣材料會發生老化，所以需要對絕緣材料進行定期的檢測和維護。其二，SMC、DMC 絕緣隔板時，絕緣距離不應該小于15mm，且在使用過程中，需要對隔板進行維護。其三，高壓導流體與柜殼構架安全距離不能滿足要求的時候，需要安裝穿墻套管，但是只在非標開關柜中使用。

1.2 五防連鎖

五防連鎖主要的作用是防止誤分誤合斷路器、帶負荷分合上下隔離開關、帶負荷推拉、帶電操合接地開關、掛接臨時接地線、帶有臨時接地線、接地開關合閘時送電、人誤入帶電間隔等，對中壓開關柜穩定運行有著重要意義。目前，中壓開關柜的五防連鎖一把采用的是機械聯鎖方式，可操作性性強，但是零件的結構相對復雜，且對工藝的要求較高。隨著各項技術的不斷成熟，機械程序鎖方式也廣泛被采用，雖然其結構簡單，但是不能夠離開操作人員獨立工作，這也使得其應用有了一定的局限性。所以需要根據用戶的需求，以及使用的環境情況，合理的選擇五防聯鎖，以發揮其應有的作用。

1.3 爬電距離

根據相關規范規定，中壓開關柜中各組件的爬電距離需要滿足設計要求，具體是：各組件及其支持絕緣件的外絕緣爬電比距要求為純瓷絕緣 18 mm/kV、有機絕緣 20 mm/kV。這個要求往往給構件的生產帶來了嚴重的挑戰，一般的元件不能夠滿足這個要求，所以元件都需要在廠家進行預訂，同時在具體生產的時候，廠家往往會采用不增加絕緣子高度而增多或增高裙邊，以此來增加絕緣子的絕緣性能，使得元件符合要求。同時根據外界環境的不同，需要在設計的時候，選擇性的加入加熱器，保證中壓開關柜中不會出現凝露的現象。

2 中壓開關柜中元器件的選取

2.1 開關柜主母線及分支母線

中壓開關柜中的母線即分支母線的選取，需要在滿足國家標準的情況下，符合額定電流的要求。根據使用的情況，一般設計院都會給出額定電流的具體值。當進行開關柜的設計的時候，需要符合母線及分支母線是否滿足額定電流的要求。一般進線柜、聯絡柜和分段柜的母線在選擇的時候，都是以主母線為參考的。在特殊情況下，允許進線柜、聯絡柜和分段柜母線比主母線的額定電流低，但是需要滿足使用的要求，且有一定的富裕度。例如：在選擇母線的時候，主母線為TMY-8×100，而進線柜斷路器觸頭盒接口尺寸只有14×85，這時候，分子母線不能選取TMY-8×100，只能夠選取TMY-（6×80）×2，在選取之后，需要驗證是否滿足要求。

2.2 高壓真空斷路器

高壓真空斷路器是中壓開關柜中的重壓元件，其主要的作用是：正常運行的過程中，斷開空載和超負荷電流，且當電力系統運行發生故障的時候，能夠迅速的做出反應，切斷故障電力，減少故障帶來的損失。所以短路開斷能力是其重要的參數，大多數真空斷路器所采用的動作機構是彈簧操作機構，其跳閘的時間是40 ms 左右，合閘的時間是60 ms 左右。目前在進行高壓真空斷路器的選取的時候，往往在其二次回路中加入防跳繼電器，使得高壓真空斷路器的功能更加的強大。

2.3 電流互感器

電流互感器能夠在一、二次繞組間因絕緣破壞而被高壓擊穿時，將高壓引入大地，保證二次繞組保持低電位，高壓電流互感器的二次繞組是接地的，其二次回路的節點在端子的K2處，其僅僅允許一點接地。電流互感器除了上述的作用以外，還能夠配合電壓互感器進行電力的檢測，為計量數據的準確性提供依據，同時電流互感器能夠檢測電流，方便進行調控，在進行選擇的時候，需要根據使用的情況，選擇支柱式、母線式、貫穿式中合適的形式。

2.4 電壓互感器

電壓互感器一次繞組處于高壓，二次繞組為固定的低電壓，當發生故障，一二次繞組被擊穿，則二次繞組將直接面臨高電壓，這對經常接觸到二次繞組的工作人員的人生健康很不利。所以為了保證工作人員的安全，同時減少二次設備的損壞，電壓互感器二次回路需要接地。電壓互感器運行的過程中，不允許發生二次短路。在電壓互感器正常運行的過程中，通過其中的電流很小，因為電壓互感器中的元件的阻抗很大，基本上相當于空載，而且電容互感器的容量普遍較低，漏抗很小，發生二次短路故障，而會突然有強電流沖擊電壓互感器，造成互感器的損害，而且損害不可修復，一般都需要進行更換。所以為了避免這個情況，一般都在電壓互感器的二次回路中加入熔斷器，以進行保護。電壓互感器的接線形式較多，“一”字形、V/V、Y/Y、開口三角形等接法都被廣泛的采用，所以在進行設計的時候，需要根據實際的使用要求，選擇合適的電壓互感器，以減少故障的發生。

3 結語

電力系統的安全穩定是電力系統發展的重點內容，作為電力系統的重要設備，中壓開關柜的安全經濟性，顯得尤為重要。隨著各項技術的不斷成熟，給開關柜的發展奠定了良好的基礎，進行開關柜的設計需要依靠科學的受到，對其進行結構設計以及精細化改造，這樣才能不斷的提升產品的質量，在電力的運行中發揮出其重要的作用。高壓柜的種類較多，在設計使用的時候，需要充分的考慮其使用的情況，以選擇合適的設計內容，這樣才能夠發揮出高壓開關柜的功效。

參考文獻

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