10kv高壓開關柜結構設計分析

秦康

摘要：10kV高壓開關柜是目前廣泛使用的柜型。為了進一步提高產品的經濟效益和社會效益，不斷改進和完善高壓開關柜的結構設計至關重要。結構是否科學合理，直接關系到產品的性能和效果。因此，重視開關柜的結構設計，分析問題產生的原因，制定相應的解決方案，是非常重要的，應得到相關部門的高度重視。

關鍵詞：10kV;高壓開關柜;結構設計

為了進一步提高產品的經濟效益和社會效益，不斷改進和完善高壓開關柜的結構設計至關重要。結構是否科學合理，直接關系到產品的性能和效果。首先介紹了目前開關柜結構設計中存在的問題，并在此基礎上探討了解決問題的有效措施。實現10kV高壓開關柜的有效改進。

一、10kV高壓開關柜的結構

目前，對于電力系統中涉及的高壓開關設備來說，其結構主要是裝配的，因為裝配的開關設備具有安裝簡單、靈活性高的優點，并且可以根據實際情況修改多個小部件以滿足不同的要求關于10kV高壓開關設備目前的結構，主要由五個部分組成，即電纜室、儀表室、斷路器室、母線室和小母線室。這些部分相互聯系，相互獨立。每個組件都有自己的功能，其中電纜室主要是放置電纜和安裝電氣組件的地方，包括接地開關和防雷裝置。儀表室主要配備二級組件，通過正確安裝二級組件，可以有效控制電動柜的功能。斷路器主要安裝在斷路器室。通常情況下，對于斷路器的安裝主要有固定式和手車式兩種安裝方式，固定式安裝方式的優點在于操作簡單，而且安裝成本較低，但是靈活性較低;而手車式安裝方式的優點則是可靠性高，能夠大幅度提高供電的安全性和穩定性，但相應的成本也比較高。安裝人員需要根據實際需求，選擇最佳的安裝方式。母線室中所安裝的母線大小和強度需要滿足一定的動、熱穩定值的要求。而小母線室則主要安裝一些簡單的小母線。只有妥善完成上述五部分的安裝工作，10kV高壓開關設備的結構設計才能科學合理，進而提高設備的服務性能。

二、10kV開關柜結構設計中的關鍵問題

高壓開關設備的結構設計是否科學合理直接關系到設備的有效性能。當前，根據10kV高壓開關設備結構設計的實際情況，工藝中存在的主要問題主要包括以下五個方面。只有有效解決這些問題，我們才能從根本上提高開關設備的整體質量，充分發揮其作用。

1.爬電距離。隨著我國電力系統的發展，電力系統用戶對系統的可靠性提出了更高的要求。根據絕緣污染等級和實驗技術條件的規定和要求，開關柜一次回路中的元件應滿足相間絕緣和相對地絕緣。組件通常由各種絕緣部件支撐。絕緣件除了要滿足一定的絕緣水平外，在一定的污染水平下還應具有良好的絕緣爬電距離。一般在正常環境下使用，污染等級為二級，一般推薦10kV高壓開關柜中絕緣部分的爬電距離為≧18mm/kv（瓷絕緣）和≧20mv（有機絕緣）。目前絕緣件廠家通過改變絕緣件傘裙的數量和高度來增加爬電距離，但為了安裝和后期維護方便，絕緣件的安裝尺寸一般不變。目前，10kV高壓開關柜中的絕緣件是成熟的產品，但由于廠家生產工藝和所用材料的不同，市場上絕緣件的絕緣水平和爬電距離也不盡相同。因此，在設計要求時，需要明確絕緣件的污染等級、爬電距離等技術要求，嚴格控制絕緣件的質量檢驗，以提高絕緣件的可靠性。

2.防護等級。設計時要設計幾級防護等級，能防止人體接近或接觸到高壓帶電部件。同時在設計過程中也要注意防護等級越高越好，因為防護等級越高，生產成本越高，整體散熱性能越差，所以一般我們把防護等級設置在IP3X和IP4X。由于這些開關柜是常用設備，所以安全防護一定要滴水不漏，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。為防止人員靠近高壓帶電部件和接觸高壓開關柜的活動部件，在設計開關柜時，10KV固定式開關柜必須滿足防護等級IP3X的要求，可移動式開關柜必須滿足防護等級IP4X的要求。

3.安全凈距。安全間隙是目前10kV高壓開關柜設計中必須考慮的問題，主要針對設備結構設計中涉及的所有外露帶電電氣元件。如果這些電氣元

件之間沒有安全間隙，必然會導致短路現象，甚至直接導致電力系統崩潰。要解決安全間隙問題，設計人員需要根據相關電力標準以海拔1000米的高度為分界點，確保電氣元件之間的安全間隙在1000米以下時大于125毫米，在1000米以上時根據實際情況進行適當調整。如果配電室空間過小，無法滿足電氣元件間安全間隙大的需求，可以通過縮小高壓開關柜的尺寸，有效解決絕緣問題。此外，DMC和SMC絕緣板也能在一定程度上解決絕緣問題，但需要注意的是，使用這類材料時，需要保證開關柜帶電裸導體與絕緣板的間隙大于15mm。另外，隨著時間的不斷增長，保溫隔板的保溫性能也會下降，所以一定要定期檢查，一旦發現問題要及時采取措施解決。

4.五防聯動，即所謂的“五防聯鎖”，主要包括五個方面，即防止斷路器誤分、誤合，防止人員意外進入帶電駕駛室，防止接地開關帶電操作，防止在負載下打開和關閉上下隔離開關，10kV高壓開關柜五級聯鎖的實施方式主要有機械聯鎖和程控機械聯鎖，機械聯鎖方式下的系統各部分相互連接，按相應的操作規程操作程序。防5聯鎖的優點是可靠性高，在運行中不會損壞設備。機械式程控門鎖結構相對簡單，但由于其內部結構復雜，五防聯鎖內容豐富，對加工工藝要求較高，由于結構中存在外萬能鑰匙，人為操作失誤引起的各種問題不可避免，結構設計人員應根據10kV高壓開關柜的實際操作需要，采用最佳的五級聯鎖方式。

5.溫度的變化。10KV高壓開關柜承受的電流強度相對較高，一般能承受的最高工作電流為4000A。如前所述，開關柜內的一次元件一般在封閉的柜內，通過電流時會產生大量的熱量，很難輻射到柜外。所以柜內溫度一般都很高。如果達到部件所能承受的最高溫度，可能會損壞每個初級部件，造成難以想象的事故。為了解決一次元件柜內溫度過高的問題，必須改進工藝，在電連接面上涂上導電膠、鍍錫等散熱材料，加強制造過程的質量控制，避免因制造不充分而造成事故。每種防護材料對溫度的要求不同，因此通過對環境的精確測量和開關柜設計的協調，可以毫無問題地選擇防護材料。10KV高壓開關柜的設計要求已在相關國家標準的發布中有規定，包括材料和絕緣子的設備要求等。這些設備可以在任何有發電裝置的大型場所使用，因此對其安全防護要求特別高。在設計中始終把用電安全放在第一位，在設計中充分考慮線路走向，以最佳、最節約資源的方式達到最佳效果，并不容易。但是，只要我們繼續學習，我相信我們仍然可以取得進步。

6.動穩定。一般來說，10kV高壓開關柜能承受的額定斷路電流為20kA-50kA。如果斷路電流超過這個范圍，就會導致母線之間產生更大的電動勢。在這種情況下，為了有效避免母線偏移的發生，設計者需要在支撐絕緣子的支撐下保護母線，不使母線彎曲變形或損壞母線支撐和蓋板等。在一些薄弱環節，要加強。

總之，隨著社會發展對電力系統要求的不斷提高，10kV高壓開關柜是系統中最重要的控制和保護設備，其結構設計的不斷完善也引起了相關部門的重視。目前10kV高壓開關柜在結構設計上還存在一些需要解決的問題，需要相關部門從問題的根源入手，采取針對性的措施加以解決，從而保證開關柜的結構設計能夠滿足需求，提高產品性能，更好地發揮產品的作用，最終實現電力系統的優化和完善。

參考文獻：

[1]李曉波.淺談10kV高壓開關柜結構設計問題探討.2019.

[2]宋曉青.關于10kv高壓開關柜結構設計分析.2020.