6～10 kV配電系統高壓開關柜結構設計的改進對策

葉劍濤

摘 要：隨著我國高壓開關柜的不斷改進，國內市場上6～10 kV配電系統高壓開關柜的結構逐漸由中置手車式代替落地手車式。開關柜的結構特點、開關的可靠性和其電氣性能是相關技術人員的參考因素，經過多年的實踐證明，對高壓開關柜中的開關（或計量單元）運轉車（以下簡稱運轉車）進行合理的設計，可以有效地保障開關柜的操作安全性。文章主要對高壓開關柜的結構進行分析，并對其改進對策進行了探究。

關鍵詞：6～10 kV配電系統；高壓開關柜；運轉車結構；改進對策

中圖分類號：TM591 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）20-0023-02

隨著我國電力系統的不斷發展，6～10 kV配電系統高壓開關柜的需求越來越高，對其結構進行改進成為當務之急。高壓開關在電力系統的運行中起著通斷、控制和保護的作用，主要有高壓負荷開關、高壓斷路器、接地開關等種類，不同的開關柜有不同的功能，所以，有關技術人員需要根據相關的國家標準對高壓開關柜進行結構設計。

1 目前主流運轉車的結構特點及性能

1.1 主要結構

目前，我國的6～10 kV配電系統高壓開關柜主要有螺旋式結構和掛鉤式結構兩種， 6～10 kV配電系統高壓開關柜的組成，見表1。螺旋式中置柜運轉車的運作原理：使用螺桿將運轉車與柜體連接，運用螺桿傳動將斷路器手車推進與拉出，用螺桿裝置來實現斷路器手車的升降。掛鉤式中置柜運轉車的運行原理：運用掛鉤和導向桿將運轉車與柜體的連接起來，運用調節手輪將運轉車和柜體導軌面相接調節為同一水平，然后，技術人員將斷路器手車推進開關柜中，繼而實現斷路器在開關柜試驗位置或工作位置的就位的進出。6～10 kV配電系統高壓開關柜的結構，如圖1所示。

1.2 優點與缺點

經過實踐證明，螺旋式運轉車的功能比掛鉤式運轉車更強，但是由于螺旋式運轉車的結構復雜、成本較高和維修成本較高等特點，目前我國生產廠家主要選擇掛鉤式運轉車。掛鉤式運轉車具有結構簡單、價格便宜和易于維修等特點，被大多數廠家所使用，但是由于掛鉤式運轉車的也有缺陷（看下面結構分析），難免會增加維修成本和對斷路器造成損傷從而減少其使用壽命，因此對掛鉤式運轉車進行結構設計改進是非常可行必要的。

2 常規掛鉤式運轉車的結構分析

2.1 掛鉤式運轉車的常規結構

掛鉤式運轉車被大多數的國內生產廠家所選擇，本文主要針對由鋁鋅板加工成的中置柜，可安裝真空斷路器手車，該運轉車存在很多缺點是：

首先，這種掛鉤式運轉車的導向桿沒有起到縱向受力作用，這樣運轉車和開關柜之間的連接不穩定；

接著，為了使掛鉤能順利的與柜體相接，在設計上保留力一定縫隙，因此在實際運作中，運轉車導軌與開關柜導軌之間存在較大縫隙，給高壓開關柜和將要推進的斷路器車造成機械性沖擊威脅；

最后，開關柜經過長時間的使用后，柜體與掛鉤相連的構件會因撞擊和磨損的作用下變形，這種變形會使導軌之間的空隙越來越大，影響了開關柜的安全使用和減少了開關柜的使用壽命。

2.2 運轉車在實際使用中的效果

經過多年的科學考察發現，運轉車對高壓開關柜和斷路器手車的影響頗大，尤其在表現在操作性和使用安全性等方面：高壓開關柜：

運轉車與柜體有間隙的結構，斷路器手車推進拉出時越過間隙的沖擊直接決定開關柜的使用安全和壽命，操作更無捷性可言。

在斷路器使用方面：在實際使用過程中，有兩成的斷路器手車的存在不同程度的車輪變形，這是由于高壓開關柜在正常推進拉出中會對車輪進行撞擊，使車輪變形，對斷路器手車使用次數越多，變形越明顯，嚴重增加了維修成本，減少了斷路器手車的使用壽命。

3 6～10 kV配電系統高壓開關柜結構的改進對策

隨著高壓開關柜的使用的推廣，對其結構進行設計改進變得非常重要。針對6～10 kV配電系統高壓開關柜存在的問題，本文提出了下列幾個改進對策：

①保證運轉車導軌與開關柜導軌可靠相連，消除之間的空隙，這樣可以有效的減小導軌之間的撞擊力，保證了運轉車的安全運行。

②安裝一個凸輪裝置，利用摩擦自鎖原理將運轉車鎖定。其運行原理為：在鎖定裝置觸發之前，使用彈簧將掛鉤與開關柜的隔開一定間隙，這樣可以方便掛鉤順利的與開關柜相連。利用凸輪機構逆時針旋轉，使運轉車繼續向前緊貼柜體并鎖緊，這就形成運轉車與柜體之間的連鎖縱向力，極大地消除運轉車與柜體之間的間隙，這時斷路器進行推拉進出，因越過間隙帶來的沖擊將大大減少，提高了開關柜的可操作性與安全性及便捷性。另外，將掛鉤轉軸出增加腰形孔，減少轉軸因外力作用而變形的可能性。

③增加調整墊，減小掛鉤與凸輪之間的間隙。由于摩擦作用，開關柜經過長時間的使用，其掛鉤與凸輪之間的間隙會增大，從未降低了鎖定作用，針對上述問題，在高壓開關柜設計時，增加調整墊?？梢杂行У臏p小掛鉤與凸輪之間的間隙，保證了高壓開關柜的安全使用。

④設計合理的安全凈距。高壓開關柜結構設計中涉及到裸露的電子元件，技術人員應在電子元件之間設置合理的安全凈距，防止電力系統中短路現象的發生，保障電力系統的正常運行。另外，設計人員應根據相關技術標準規定，對于海拔1 000 m以上的高壓開關柜，電子元件的安全凈距應保證在125 mm以上，如果配電室的空間有限，可以考慮將高壓開關柜的尺寸進行適當的縮小，保證各電子元件之間的絕緣性，技術人員還應該定時對高壓開關柜進行檢查，保證高壓開關柜的正常使用。

⑤運用五防連鎖裝置。五防連鎖裝置主要有機械連鎖和機械程序連鎖方式，由防止斷路器失效、防止人員誤入帶電隔離室、防止操合開關直接接地、防止有臨時接地線等方面組成。機械連鎖模式是按照相應的操作流程來實現高壓開關柜的正常工作，具有可靠和穩定的特點。機械程序模式的結構形式簡單，但容易出現人員操作失誤的情況，因此，設計人員應根據6～ 10 kV配電系統高壓開關柜的實際需求，選擇合理的五防連鎖裝置，對其結構進行優化設計。

4 結 語

本文明確的提出了目前我國6～10 kV配電系統高壓開關柜存在的問題，并對其結構進行設計改進，經實踐證明，這些改進可以提高高壓開關柜的可操作性和安全性，在斷路器手車的保護等方面，較原開關柜有很大的改善。另外，由于改造前后沒有增加太多零件，沒有在成本方面各生產廠家造成額外的壓力，這些改進很多生產廠家所采用。

保護電力系統的安全是重中之重，工作人員應對電力系統安全進行有效的防范，6～ 10 kV配電系統高壓開關柜是維護電力系統安全的重要設備，對其進行結構設計改進是當務之急，只有質量過關的開關柜才能更好的保障電力系統的安全。

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