10KV交流金屬封閉開關柜結構的分析與優化方案

摘 要：10KV的開關柜在電力系統中的應用極為廣泛，同時也是一種容易出現故障的設備。為此10KV電壓級的開關柜選型直接影響到電力系統以及廣大用戶的安全運行。文章結合某工程概況對10KV交流金屬封閉開關柜的結構以及方案優化進行了重點論述。

關鍵詞：10KV；交流；封閉開關柜；結構；優化方案

由于10KV交流金屬封閉開關柜在實際應用中存在著諸多的問題，導致了用戶企業頻發停電，為此要對其進行優化改進。通過優化10KV交流金屬封閉開關柜結構使得10KV交流金屬封閉開關柜的母線與回路之間實現有效地隔離。這一改進不僅有效地保證了電力檢測人員在停用單一母線進行檢修過程中，在母線不停電的情況下安全的展開監測工作。同時也實現了對用戶的連續供電，從而提升了供電可靠性，更好的促進了當地經濟的發展，緩解了停電檢修與持續供電之間的矛盾。

1 工程概況

某供電公司在10KV開閉所所使用的交流金屬封閉開關柜時采用了緊湊型的布局，而回路與母線之間沒有實行有效地封閉，從而每次對單一的回路進行試驗、檢修、以及更換互感器時都需要對開閉所10KV所屬的整段母線進行停電，從而導致下面的工業用戶停工。根據相關統計，這一地區在每次停電后均會導致下屬工業園區開閉所損失大量的電量。為此10KV交流金屬封閉開關柜結構存在尚待改進的地方，通過相關的技術改進來提升供電的可靠性，實現對用戶的服務承諾。

2 10KV交流金屬封閉開關柜結構分析

（1）高低結構與等高結構。標準交流金屬封閉開關的前后側高度分別為2300mm與2000mm，而等高結構的前后側結構一致。一般高低柜的主母線成品字形分布；而等高柜的主母線成一字形設置，同時儀表室與柜體為一體結構。相比而言，等高結構較之高低結構具有更為充裕的空間。（2）接地開關的中置與后置。在10KV交流金屬封閉開關柜的接地開關有后置與中置兩種方式。當接地開關為后置時，要進行電纜施工或者維護就要通過中置柜前側的下柜門進入，進入不太方便。同時中置柜的后門都要和接地開關進行“五防”連鎖；而當接地開關中置時，進行施工與維護的工作人員通過后側的下柜門進入，由于柜的下柜門電纜室與母線室完全用金屬板隔開，為此施工區域沒有帶電體，后門同時與接地開關實現“五防”連鎖。相比之下，目前的中置柜一般宜采用接地開關中置的結構。

3 優化方案

（1）安全距離改進。標準的交流金屬封閉開關柜的深度有兩種，即1500mm的電纜出線柜以及1660mm的架空出線柜。而架空出線柜主要應用于主變柜母線排橋架進線，而帶點部分到母線室的后板距離不足125mm，從而難以達到安全距離的要求。鑒于以上情況進行了現場的改善措施，即在母線室的后板上的加裝環氧樹脂絕緣板。使架空出線柜的深度增加到1700mm，從而滿足了安全距離。

（2）完善“五防”功能。在交流金屬封閉開關柜中經過柜體的傳動結構與斷路器手車的底盤車配合，最終實現了電氣操作的“五防”功能。而當下在一些新的電氣條件以及運行方式下中置柜的一部分“五防”已經不能滿足相關要求，從而需要進一步的完善。1）無接地開關的閉鎖。在一些交流金屬封閉開關柜的電氣方案中沒有設置接地開關，從而難以實現與出現下門進行直接的閉鎖。針對這一問題一般通過使用電磁鐵閉鎖。但是由于當手車在投入使用時，盡管出線室的門沒有合上也可以進行手車操作，而這一缺陷可能帶來一定的安全隱患。出線室門和無接地開關的閉鎖方式主要分為二種。第一種是基于電磁鐵閉鎖門，借助于微機“五防”掛鎖，當手車處于試驗位置并且沒有通電的情況下可以通過解鎖鑰匙打開下柜門。當關閉下柜門后，只有借助于解鎖鑰匙方可對手車進行操縱；第二種是通過在出線室門裝設行程開關，在常開接點串聯閉鎖操作磁鐵，在關閉柜門之后才能進行手車操作。但是又考慮到操作電磁鐵可能在長期帶電后損壞，為此可以在回路中增加主令開關，控制線路僅在使用過程中接通操作電磁鐵；2）接地開關閉鎖。接地開關線路采用“手拉手”方式進行供電，目前主要采用三種閉鎖操作方式：開門驗電。當斷路器處于試驗位置同時帶電顯示為無電壓狀態時可以打開柜下門檢驗是否存在電壓，之后合上接地開關。采用驗電手車。當合上接地開關前要將斷路器手拉車拉出柜外，然后將其推入驗電手車，在確定沒有電壓之后合上接地開關。依靠線路側帶電顯示閉鎖裝置的作用。在這種閉鎖操作方式中只要線路側的帶點顯示閉鎖裝置顯示無電，閉鎖打開，就可以合上接地開關。但是如果閉鎖磁鐵或者是帶電顯示裝置中的一方出現故障就會導致閉鎖難以合閘。

（3）加熱與除濕問題。加熱與除濕裝置的增設是考慮到交流金屬封閉開關柜在潮濕環境中出現的絕緣閃絡現象，但是由于存在凝露等原因，致使閃絡甚至短路的事故依然時有發生。為此可以在斷路器室或者電纜室各安裝加熱器板及濕度傳感器，從而進行自動或者人工加熱除濕。

（4）采用固封式斷路器。固封式真空斷路器有別于敞開式真空滅弧室或用絕緣筒罩著滅弧室的真空斷路器，其主要特點是將真空滅弧室及導電端子等零件用環氧樹脂通過APG工藝包封成極柱，然后與機構組裝成斷路器。滿足市場對高可靠性、免維護、小型化的要求。符合未來環保要求更加嚴格的發展趨勢。

（5）提高開關柜的自動化及智能化水平。實現開關柜手車及接地開關電動操作，柜內局部放電監測，操作機構故障檢測等，借助智能單元及軟件對這些監測數據處理可實現可靠自診斷、自動控制和程序化操作，這些都是智能開關柜發展趨勢。

4 結語

經過以上改善性措施，可以實現開關柜的高效、可靠運行。減少了事故發生，具有很高的經濟價值。總之要在運行中不斷地發現問題，并摸索改進措施，提高開關柜五防的可靠性，完善智能化柜的自我監測及診斷技術。從而不斷的提高開關柜的安全和質量。

參考文獻：

[1]戶內高壓開關柜訂貨技術條件（DL 40491）[S].中華人民共和國行業標準.

[2]新型數字化、網絡化傳感器在工程中的應用[K].傳感器世界，2002（01）.

[3]苑舜.高壓開關設備狀態監測與診斷技術[S].機械工業出版社，2001（05）：24.

[4]固封式真空斷路器的發展技術[S].2004（07）：22.

作者簡介：蘇東海（1973-），福建廈門人，本科，研究方向：10KV及以下高低壓開關設備的研發、制造、調試。