高低壓成套開關(guān)設備的優(yōu)化設計

秦愛華 金龍春

摘 要：高低壓開關(guān)設備在電力系統(tǒng)中負責配電、電氣傳動以及控制設備的作用。隨著我國電網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展，大量的電力設備、自動控制系統(tǒng)廣泛應用在電力系統(tǒng)中，高低壓開關(guān)設備大量增加，但是高低壓成套開關(guān)設備在使用過程中，由于制造工藝等方面存在的缺陷，導致成套開關(guān)的使用效率比較低，在使用過程中，出現(xiàn)誤動、拒動現(xiàn)象。因此需要優(yōu)化高低壓成套開關(guān)設備設計，提高高低壓成套開關(guān)的性能和質(zhì)量，確保供電系統(tǒng)的安全性和可靠性。

關(guān)鍵詞：高低壓成套開關(guān)設備；優(yōu)化設計；電力系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.193

0 引言

成套開關(guān)設備具有占地面積少、空間體積小、維修便利、運行安全可靠等優(yōu)點，因此在發(fā)電廠、變電站、高層建筑等各種用電場所廣泛使用，從而實現(xiàn)對電網(wǎng)分配、電路控制和保護的作用，電路出現(xiàn)負載、短路、失壓等現(xiàn)象，空氣開關(guān)可以自動斷開線路，從而避免障礙范圍擴大。成套開關(guān)設備分為高壓成套開關(guān)設備和低壓成套開關(guān)設備。然而在實際應用過程中，由于成套開關(guān)設備設計、制造方面存在一定的缺陷，導致成套開關(guān)設備的絕緣性能下降，影響成套開關(guān)設備的運行效率和安全性。因此，需要對成套開關(guān)設備進行優(yōu)化設計，提高成套開關(guān)設備的設計水平。

1 優(yōu)化電路

成套開關(guān)設備包括開關(guān)柜、配電盤、控制箱、開關(guān)箱等設備，高低壓成套開關(guān)設備優(yōu)化設計過程中，需要對電路進行優(yōu)化，使得高低壓開關(guān)設備內(nèi)部線路布置更加合理。線路優(yōu)化包括兩個方面：

1.1 確定電路負荷

首先成套開關(guān)設備根據(jù)用電場所的需要，確定電路負荷是否可以滿足電力系統(tǒng)的運行要求，電力負荷包括電網(wǎng)容量、供電距離、電網(wǎng)分布以及電力設備等，從而為開關(guān)設備設計更加合理的供電方案，提高設備運行效率。在設計過程中，需要考慮電力設備長期和短期運行系數(shù)，從而確保設備的使用性能。電力系統(tǒng)在運行過程中，受到周圍環(huán)境的影響，可能持續(xù)短路電流或者接地故障，造成短路故障。因此，在設計的時候，需要考慮到周圍環(huán)境對電路的影響，必須采取一定的屏蔽措施，防止周圍磁場或者異常電流對設備的影響。其次，在設計過程中，還需要優(yōu)化電路的排布，確保電路滿足用電場所的需求。

1.2 優(yōu)化輔助材料

成套開關(guān)設備優(yōu)化時，還需要考慮到輔助材料。成套開關(guān)設備的電力電纜、絕緣體、母排等設備對開關(guān)設備也存在一定的影響。 根據(jù)用電場所的實際需求，確保用戶的過載裕度，最大限度降低生產(chǎn)成本。成套開關(guān)設備的母排使用銅排的方式，可以提升整個電路的負流能力。

1.3 適應運行環(huán)境

高低壓成套開關(guān)設備設計過程中，還需要考慮到設備運行環(huán)境，如果設備運行環(huán)境粉塵和帶電粒子比較多，則必須使用密封性能好、體積小的元件，從而提高設備整體性能；如果高低壓成套開關(guān)設備在海拔比較高或者震動比較強烈的環(huán)境下，則需要采用抗震元件；如果高低壓成套設備應用在高層建筑中，則可以采用電纜橋架的方式，可以減少低層樓層的線路數(shù)量。只有根據(jù)開關(guān)設備實際運行環(huán)境進行優(yōu)化設計，才能最大限度確保設備的質(zhì)量和性能。

2 優(yōu)化元件排布

元件排布是高低壓成套開關(guān)設計的重要內(nèi)容，元件排布關(guān)系到設備內(nèi)部空間體積和設備的質(zhì)量。因此，必須做好元件結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化和開關(guān)柜體的排布設計。開關(guān)柜柜底距離地面安裝高度大于20cm，為后續(xù)設備的維修提供便利；操作手柄設置在開關(guān)柜底1.5米的位置，這樣符合人工操作習慣；負荷比較大的元件一般線路比較多，在設計的時候，一般將元件設計在比較低的位置，這樣有利于布線。開關(guān)設備內(nèi)部線路比較多，在設計的時候需要對線路進行優(yōu)化排布，不僅符合人工操作習慣，而且還要確保線路運行安全。高低壓成套開關(guān)設備包括開關(guān)柜、配電盤、控制箱、開關(guān)箱等設備，在優(yōu)化元件的時候，需要對柜體布置形式進行優(yōu)化。抽屜類的柜體可以設計為插拔式開關(guān)，方便操作。在柜體設計的時候，需要優(yōu)化內(nèi)部空間，讓整個空間布置有序，盡量選擇結(jié)構(gòu)比較小，防護性能比較高的元件。在優(yōu)化元件空間時候，需要預留維修、更換元件的空間，同時確保元件發(fā)生故障時，相鄰的元件不會相互影響。

3 采用新技術(shù)和新材料

隨著我國電力電子技術(shù)、控制技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展，我國電網(wǎng)逐漸向自動化、智能化方向發(fā)展，對高低壓成套開關(guān)設備的性能要求更高。因此，高低壓成套開關(guān)設備進行優(yōu)化設計的時候，除了符合成套開關(guān)設備的基本要求以及國家相關(guān)標準之外，還有積極使用新技術(shù)、新材料、新工藝，提升產(chǎn)品的性能，最大限度提升開關(guān)設備的性能。將傳感技術(shù)、遙信技術(shù)、紅外測溫技術(shù)、智能配電監(jiān)控模塊、網(wǎng)絡技術(shù)應用在成套開關(guān)設備中，通過網(wǎng)絡接口連接中央控制室和設備，從而實現(xiàn)對供配電系統(tǒng)的電壓、電流、有功功率、無功功率等參數(shù)進行監(jiān)測，并對斷路器的狀態(tài)進行控制，通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對開關(guān)設備的遙測、遙信、遙控以及遙調(diào)。計算機實時采集高低壓成套開關(guān)設備的電壓、電流、有功功率、功率因素等信息，并對這些數(shù)據(jù)信息進行分析、處理、記錄，并自動生成報表，為電氣設備的維修提供參考。通過對開關(guān)設備的運行狀態(tài)、保護動作進行實時監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)設備運行存在異常，系統(tǒng)會自動發(fā)出警報，并實時記錄各柜內(nèi)開關(guān)的狀態(tài)、過電壓、過電流以及跳閘等動作。通過分析開關(guān)設備的實時狀態(tài)，對開關(guān)設備進行開合進行控制。目前我國高低壓開關(guān)設備逐漸向網(wǎng)絡化、智能化、數(shù)字化、結(jié)構(gòu)緊湊等方向發(fā)展，它降低了設備維修和管理時間，可以實現(xiàn)開關(guān)設備的定期檢查、在線監(jiān)測、遠程控制、故障診斷等功能，實現(xiàn)開關(guān)設備的智能化控制。

4 結(jié)束語

高低壓成套開關(guān)設備設計過程中，需要不斷優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低設備體積和質(zhì)量。同時積極采用新技術(shù)、新材料和新工藝，提高開關(guān)設備的自動化水平和智能化水平。在提高設備的質(zhì)量和性能的同時，還需要考慮到企業(yè)自身經(jīng)濟效益和社會效益，在使用過程中，避免對環(huán)境造成污染。

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