10kV高壓開關柜設計的體會探討

【摘 要】本文在簡單介紹電力系統結線方式和開關柜結構的基礎上了，探討了l0kV高壓開關柜設計中的一些問題，例如絕緣間距、爬電間距、防護等，希望對開關柜的設計工作有所借鑒，對電力行業的進步發展有所推動。

【關鍵詞】電力系統; 高壓開關柜; 設計;

10k V高壓開關柜在電力系統中有的應用非常廣泛，為了滿足各個客戶對高壓開關柜的不同的需求，我們會按照客戶的需求來訂做，在這個行業工作多年，也真正理解了相關的國家法律法規以及國家出臺的相關的標準及設計要求。以下是設計生涯中的一些體會，希望能夠和大家一起進步。

1 絕緣間距

由于10Kv開關柜用于對三相交流電進行分配，因此相間及相對地之間必須保證一定的絕緣距離，否則會引起短路，對整個電力系統造成危害。故我們在設計開關柜必須滿足一下絕緣距離的要求：如單純以空氣作為絕緣介質且海拔高度在1000m時，對于10k V相對地，及相與相之間滿足大于等于125MM，為得到一個合適的開關柜的外形尺寸，可用以下幾種方法來調節：

1） 插入一塊絕緣隔板在二者的空氣間隔中，從而可以縮小絕緣間距。在運用這種方法時，二者直接按的空氣間距不小于60mm，所設置的絕緣間距應該放在正中間的位置，但是由于絕緣板易于老化，所使用的條件也受到一定的限制，使得這種方法的使用受到限制。

2） 用熱縮套把高壓帶電導體套起來，在套的時候，應該保證絕緣間距大于100mm。這種方法與1） 中所說的方法的缺點類似，熱縮套存在老化現象。在金屬封閉高壓開關柜中，采用非金屬的絕緣隔板，以此來加強相間或相對地絕緣，達到縮小對絕緣距離的要求。當然這些方法都有缺點，缺點是絕緣隔板受使用環境影響很大，存在絕緣老化的問題。

3） 可以效仿國外的一種設計理念，即對帶電導體進行改良以縮小絕緣間距，但是這種方法不符合我國現行的國標要求，因此還不被國內的一些用戶接受。但這些方法的投入較大，需要添加硫化床設備。

因此，在設計過程中許可時，為滿足更多用戶以及各方面的要求，應盡可能地選用空氣絕緣的方法。

2 爬電間距

電力系統用戶對系統的可靠性要求比較高，因此在實際的操作中應該滿足：開關柜中的各個組件及支撐絕緣件 （一般為純的瓷器或是有機絕緣元件） 的外絕緣爬電比距，對純瓷器絕緣元件為18mm/kv，對有機絕緣元件為20mm/kv。常規的元件對大都滿足不了這一要求，往往都是不合格，因此我們應該將我們所需要達到的要求告知生產廠家，讓其根據我們所想要達到的要求量身定制。但是元器件生產廠家一般不會去選取增加絕緣子的高度，大多采用的是增多了或是增高了裙邊的方法，因此我們在選取元器件的時候應該檢查裙邊高度以及增多裙邊后裙邊的間距是否符合要求，其比例不能過于懸殊。。

3 五防連鎖裝置

人的失誤是最有可能發生的，為防止操作人員因疏忽大意而造成錯誤引起事故，我們在平常的工作中應該對工人們開展定期與不定期的培訓，以及在施工時實施工作票制度。同時我們也應該采取一些實際的行動來預防事故，我們可以在設計開關柜時加入一些強制性的連鎖裝置或在醒目的地方采取提示措施。前文以提過的，我們需要設置五種防止誤操作的措施。

1） 防止誤分/合斷路器。變電站分為有人值守和無人值守的兩種。有人值守的變電站，我們可以采用帶有不同的編號和不同顏色的指示牌來實現，例如紅綠翻牌，每個斷路器都有與之相應的唯一的一個紅綠翻牌。對于無人值守的變電站，由于短路器的操縱都是通過遠程操作的，而無法向有人值守的變電站那樣使用紅綠翻牌的方法，因此可以加入電器連鎖裝置，以防止可能引起的誤操作。

2） 防止帶電負荷的失控引起的事故。主要有帶電負荷對上下的隔離開關的影響和帶電負荷對斷路器手車的影響。解決這一事故常用到的方法是用機械連鎖進行強制性的連鎖，因為隔離開關和手動車斷路器之間不能夠分斷和關合正常負荷電流。一旦操作失誤，隔離開關和斷路器手車都會被燒毀，如果控制不好，事故可能擴大。

3） 防止帶電操作時和上了接地開關或是將臨時地線接通。解決這一問題需要采取機械連鎖的方法，因為這些地方極易因人的誤操作而引起事故。

4） 防止臨時接地線或接地開關的接通，使得在合閘時送電。解決這一問題需要采取機械連鎖的方法，因為這些地方極易因人的誤操作而引起事故。

5） 防止工人誤闖帶電間隔。解決這一問題需要采取機械連鎖的方法，這主要是為了防止工人的觸電。

綜上，五防連鎖在防止事故發生重是必不可少的。不同型號的開關柜也的連鎖裝置不相同，大多數所采用的是機械傳動方式，都是相互制約相互連接的，只能按照預定的程序來進行操作，除非是人為的損壞。這種連鎖裝置可靠性高，但是其結構較為復雜，所以對生產加工的工藝標準也較高。也可以采用機械程序鎖的方式來實現五防功能，這種方法的結構較為簡單，但是使用這種方法工人更容易引起誤操作，且不適用于無人操作的變電站。如果開關柜中不帶有斷路器，我們可以采用電磁鎖的方式來實現五防功能。

4防護等級

設計中我們應該設計幾級的防護等級，這樣可以防止人體接近或接觸高壓帶電部分，同時在設計過程中，我們也要注意，并不是防護等級越高越好，因為防護等級越高，生產的成本也越高，整體的散熱性能也變差，所以一般地我們將防護等級設置在IP3X和IP4X。由于這些開關柜都是常用的設備，所以對其的安全防護必須做到滴水不漏，因為一旦發生事故，電是無情的。10KV高壓開關柜屬于高壓帶電設備，為了防止人體接近高壓開關柜的高壓帶電部分和觸及運動部分，在設計開關柜時，對于10KV固定式開關柜必須滿足防護等級IP3X的要求，移開式開關柜必須滿足防護等級IP4X的要求。

5 溫度的變化

10KV高壓開關柜所承受的電流強度比較大，一般最高所能承受的為4000A的工作電流，前面已經介紹到的，開關柜中的一次元件一般都處于一個封閉的柜中，通過電流時會產生大量的熱，很難散發到柜外，所以柜內的溫度一般地都很高，若是達到了元件所能承受的最高溫度時，就又可能損壞各個一次元件，造成不可想象的事故。為解決裝一次元件的柜中的溫度的過高，我們必須改進工藝，可以在電氣連接面上涂上導電膏、鍍錫等降溫材料，同時加強制造過程的質量把關，避免因為制造的不過關而引起事故。每一種防護材料對于溫度的要求不同，要通過環境的精秘測量和對開關柜的設計上的配合使得防護材料的選擇不出問題。

6 結束語

綜合所述，在實際的工作中，我們可以體會到開關柜在設計生產中有很多我們料想不到的問題，都需要我們去鉆研，某些問題我們也無法真正地用純理論去分析，只能靠我們在實際的工作中積累經驗，以探索更加高效經濟的方法。社會發展的正是如此，需要我們在不斷的實際工作中積累經驗。

參考文獻：

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[2]春江.電工專用設備制造業將持續發展[J].高壓開關行業通訊.2001.

[3]胡桂豐.當前電器制造行業所面臨的機遇和挑戰[J].機械開發.2007.

作者簡介：

李佩麗（1979.08.22）女;籍貫：上海;民族：漢;學歷：本科;職稱：工程師;單位：西安西電電氣研究院有限責任公司;郵編：710075。

（作者單位：西安西電電氣研究院有限責任公司）