高壓開關柜的電氣設計分析

陳進

【摘 要】 隨著社會經(jīng)濟和科學技術的快速發(fā)展，人們的生活水平日益提高，生產生活用電量大幅度增長，對供用電質量的要求也越來越高，如何保障電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟、可靠的正常運行越來越受重視。

【關鍵詞】 高壓開關柜 電氣設計 基本思路

一、高壓開關柜及其電力系統(tǒng)概況

1、高壓開關柜的涵義

通常高壓開關柜的作用是在電力系統(tǒng)運行過程中通過對配電、輸電和變電的消耗和轉變進行相應的控制和保護。其會按照電壓等級適用于相關千伏的電器，選擇符合相關條件的高壓開關柜。并且高壓開關柜是由隔離開關、高壓負荷開關、接地開關和電器元件等設備組成的配電設備。其中空氣和絕緣材料都是高壓開關柜內部的絕緣載體，輸送和分配電力網(wǎng)中的電力能源是它的主要作用，并且最重要的是要按照有關部門的相關標準和客戶的實際需要對其進行嚴格的設計，盡量減少高壓開關柜在其運作時發(fā)生的故障問題，保證其設備正常運轉。

2、高壓開關柜電力系統(tǒng)的內容

其高壓開關的電力系統(tǒng)運行十分方便，可以起到把發(fā)電廠、變電站、終端用戶和配電線路相互連接變成一個主體，并且根據(jù)有關部門的相關標準和法律法規(guī)分配其走線方法，通常可分成母線和雙電源等走線方法。一般在電力系統(tǒng)運行過程中其走線方法出現(xiàn)的問題有：其一，進一步實現(xiàn)系統(tǒng)中每個方面的需求符合，保證電力系統(tǒng)的安全性和可靠性;其二，可以有效保證高壓開關柜電力系統(tǒng)在諸多運作方法中的正常運轉功能;其三，其系統(tǒng)在運作過程中主要以節(jié)能為主，有效保障其的經(jīng)濟效益。因此在高壓開關柜的電力系統(tǒng)中經(jīng)常使用的接線方法有4種，分別是雙電源、母線、旁路母線和單電源等方法，進一步保障高壓開關柜系統(tǒng)正常運行。

二、高壓開關柜電氣設計注意事項

1、合理劃分電氣組件

在高壓開關柜中，不同電氣組件有不同的安裝位置，為構成完整的電氣控制系統(tǒng)，需嚴格遵循以下原則合理劃分電氣組件，即：（1）有機組合功能類似的元件。（2）盡可能在同一個組件中放置連接密切的控制電器，并注意減少組件間連線數(shù)量。（3）分離強弱電控制器，減少干擾。（4）組合外形尺寸、重量相近元件，以利于整齊美觀。（5）組合需常調節(jié)、維護與易損元件，以便檢查和調試電氣控制系統(tǒng)。

2、嚴格遵守電氣各組件間接線方式原則

合理劃分電氣組件時，需嚴格遵守電氣各組件間接線方式原則，對組件間、電氣箱間、電氣箱和被控制裝置間進行接線，即：（1）用接線端頭或鼻連接開關電器、控制板進出線，需根據(jù)進出線數(shù)和電流大小，選擇規(guī)格適宜的接線端頭或鼻。（2）用接線端子或業(yè)聯(lián)接器連接電氣柜、控制柜及控制設備間。（3）用適宜類型標準接插件連接弱電控制組件、印制電路板組件。（4）用元件自身接線端子直接連接電氣柜、控制柜等內的元件。

3、防護等級要求

高壓開關柜是一種高壓帶電設備，必須全面考慮柜體防護等級要求，以防人體接近高壓開關柜帶電或可觸及部分。所以，設計高壓開關柜電氣時，應追求適宜的防護等級，以免因防護等級過高，增加不必要的成本，且降低散熱性能，一般情況下，適宜且合理的防護等級的為IP3X和IP4X。

4、嚴格遵守五防聯(lián)鎖要求

在高壓開關柜運行中，五防聯(lián)鎖具有重要作用，攸關高壓開關柜能否安全可靠運行。目前，我國已對高壓開關柜五防聯(lián)鎖提出了明確要求，并合理的制定了相關標準，因此，設計高壓開關柜電氣時，需嚴格遵守五防聯(lián)鎖要求，即防止帶負荷合閘;防止帶接地線合閘;防止誤入帶電間隔;防止帶電合接地線;防止帶負荷拉刀閘。因此，為實現(xiàn)五防聯(lián)鎖功能，防止現(xiàn)場工作人員發(fā)生誤操作情況，各廠家不同型號的高壓開關柜，均齊全的具備五防聯(lián)鎖功能，且各具特色。

5、合理進行接地設計

在高壓開關柜電氣設計中，接地設計是重要組成部分。高壓開關柜中的電器元件均帶電的，要求電氣元件安全可靠接地，可確保檢修設備時，不對檢修人員人身安全造成危害。因此，對高壓開關柜進行接地設計時，需注意以下幾點：需沿著高壓開關柜寬度方向，設置專用貫通接地母線，并連接地網(wǎng);柜中所有電器元件接地均需連專用接地母線。

6、設計時注意絕緣距離、爬電距離和溫升處理

在高壓開關柜電氣設計時，不僅要注意絕緣距離、爬電距離，還要處理溫升，具體為：（1）絕緣距離。一般情況下，以空氣為絕緣介質，且海拔1000的10kV相對地，及相和相間的絕緣距離不少于125mm;若是35kV相對地，及相和相間的絕緣距離不少于300mm。對于海拔不低于1000m的相對地，則需嚴格按照GB3906相關標準適當修正絕緣距離。由于絕緣距離極易受配電室位置、開關柜外形尺寸等影響，為解決絕緣問題，可采取以下方法：用熱縮套管將高壓帶電導體熱縮，10kV絕緣距離不少于100mm，35kV則不少于200mm，但該方法存在熱縮套管絕緣老化問題;將非金屬絕緣隔板應用于金屬封閉高壓開關柜，通過相間或相對地絕緣的加強，有效控制絕緣距離，但該方法極易受環(huán)境影響，且存在絕緣隔板絕緣老化問題。（2）爬電距離。電力系統(tǒng)是供電部門的核心系統(tǒng)，用戶不能因追求高可靠性，過于要求爬電距離。所以，在實際應用中，高壓開關柜各組件和絕緣件的外絕緣爬電距離通常應為18mm/kV～20mm/kV。為滿足上述要求，可要求配套廠家加大絕緣子傘群，若放置高壓開關柜的環(huán)境比較潮濕，可將帶溫控裝置加熱器加入高壓開關柜電纜室、斷路器室中，以防凝露。

結束語

綜上所述，高壓開關柜是電力系統(tǒng)中必備的一種電力設備，因此要不斷積累經(jīng)驗對其進行優(yōu)質的設計，進一步完決在應用高壓開關柜過程中發(fā)現(xiàn)的故障問題，有效地提供優(yōu)質的電力能源，提升人日常生活的質量水平，促進供電行業(yè)的快速發(fā)展。

【參考文獻】

[1] 梁文濱.芻議高壓開關柜的設計與應用[J].中國新技術新產品，2014，2（6）.

[2] 朱國謙.淺談高壓開關柜的設計[J].電氣傳動自動化，2015，5（9）.