石維東

(江蘇南瑞帕威爾電氣有限公司，江蘇 南京 210000)

10kV高壓開關柜在電力系統(tǒng)中應用比較廣，在電力系統(tǒng)中主要用于對電能的輸送和分配的作用，是電力系統(tǒng)運行的重要設備之一，在實際的應用中，由于電力用戶要求和開關柜生產(chǎn)廠家的不同，造成開關柜的設計種類繁多，這就會帶來設計產(chǎn)品的不一致，產(chǎn)品質量難以控制，最終將會導致電力系統(tǒng)的正常運行的控制不穩(wěn)定，因此，統(tǒng)一并且不斷改進開關柜的設計是非常值得的，本文就目前的開關柜設計注意要點，以及個人的設計體會進行探討，以求共進。

1 10kV高壓開關柜設計的注意要點

1.1 安全凈距

絕緣安全距離是高壓開關柜設計中必須注意的重點，目前絕緣安全距離包括兩個方面，一方面開關柜中三相帶電導體之間要不小于相關規(guī)定的安全距離，同時帶電導體與其他金屬安裝板之間也應滿足一定的安全距離要求，另一方面帶電三相導體對地也應保證一定的絕緣安全距離；只有保證了以上兩方面絕緣距離的要求，才可以保證電路不出現(xiàn)因高壓放電帶來的短路問題；根據(jù)目前電力標準和國網(wǎng)十八項反措要求規(guī)定，單純以空氣作為絕緣介質的金屬封閉開關柜或控制設備，且開關設備或控制設備應用在海拔為1000米以下的情況，三相之間以及相對地之間最小的空氣絕緣距離為不小于125mm，同時帶電體到門最小間距應不小于155mm，如果開關設備或控制設備應用于高海拔(即大于1000米)地區(qū)時，絕緣安全距離要根據(jù)相關標準進行加以修正系數(shù)；在實際的工程應用中，會經(jīng)常出現(xiàn)由于放置開關柜設備建設廠地面積的限制，需要將部分開關柜的尺寸減小，由此將導致開關柜內(nèi)的絕緣安全距離不夠，為了解決此種問題，設計中經(jīng)常采用以空氣和絕緣板組成的復合絕緣作為絕緣介質方式進行，但此種復合絕緣要求絕緣隔板到帶電體之間的最小空氣間隙不小于30mm，而絕緣隔板由于受到周圍空氣濕度的影響，如果空氣濕度較大，會出現(xiàn)隔板帶有凝露現(xiàn)象，進而導致絕緣隔板與帶電導體之間產(chǎn)生放電現(xiàn)象，為了避免此現(xiàn)象發(fā)生一般在開關柜內(nèi)設計放置加熱器或者驅潮器來控制內(nèi)部潮濕度，同時絕緣隔板隨著使用時間的加長，隔板會出現(xiàn)老化問題，隔板的強度和絕緣性會下降，因此需進行定期的巡檢和保養(yǎng)，所以建議復合絕緣在條件允許的情況下最好不選用。

1.2 爬電距離

隨著我國電力系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)用戶對系統(tǒng)的可靠性提出更高的要求，根據(jù)絕緣污穢等級和實驗技術條件的規(guī)定和要求，開關柜內(nèi)一次回路中的元件，應滿足相之間以及相對地的絕緣，元件通常通過各類的絕緣件進行支撐，絕緣件要求滿足一定的絕緣水平外，還應具有在一定的污穢等級下具有良好絕緣爬電距離；一般正常環(huán)境中使用，污穢等級為II級，對于10kV高壓開關柜內(nèi)的絕緣件一般推薦的爬電比距為：≥18mm/kV(對瓷質絕緣)和≥20mm/kV(對有機絕緣)。目前生產(chǎn)絕緣件的廠家的通過改變絕緣件傘裙的數(shù)量和傘裙的高度來增大爬電距離，但為了安裝和后期維護方便，一般絕緣件的安裝外形尺寸不變；目前10kV高壓開關柜內(nèi)的絕緣件已經(jīng)是成熟的產(chǎn)品，但市場上由于生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工藝以及所用材質的不同，導致絕緣件的絕緣水平和爬電距離也不盡相同，所以在設計要求時一定要明確絕緣件的污穢等級、爬電距離等技術要求，且嚴格控制絕緣件的質量檢測，以此提高絕緣件的可靠性。

1．3 開關柜五防閉鎖

為了保證電力網(wǎng)安全運行，確保設備和人身安全，防止誤操作，高壓開關設備“五防”閉鎖設計在高壓開關設備中尤為重要。統(tǒng)計表明，帶負荷拉、合隔離開關，誤分誤合斷路器，帶電掛接地線(即往帶電母線或設備主回路上掛接地線)，帶接地線合隔離開關(即在母線或設備接地時合隔離開關)，工作人員誤入帶電間隔是最容易出現(xiàn)、危害也最大的五種誤操作。因此，對開關設備要設置可靠的聯(lián)鎖和閉鎖裝置，以保證操作程序的正確性和防止以上五種誤操作。這就是所謂的“五防”，即:

(1)防止帶負荷分、合隔離開關。

(2)防止誤分、誤合斷路器、負荷開關和接觸器。

(3)防止接地開關處在合閘位置時或帶接地線關合斷路器、負荷開關等。

(4)防止帶電時掛接地線或合接地開關。

(5)防止誤入帶電間隔。

常用的聯(lián)鎖裝置可分為兩大類:

(1)機械類包括機械聯(lián)鎖裝置、程序鎖和鑰匙盒聯(lián)鎖裝置等。

(2)電氣類包括電氣聯(lián)鎖、電磁鎖和高壓帶電顯示裝置等。

2 高壓開關柜內(nèi)部故障及壓力釋放設計

由于金屬封閉開關設備柜內(nèi)元器件的缺陷，或由于工作場所的環(huán)境特別惡劣引起的絕緣事故，可能導致柜體隔室內(nèi)出現(xiàn)電弧，稱為內(nèi)部故障。出現(xiàn)內(nèi)部故障時，首先要保證人身的安全，其次還要使內(nèi)部電弧限制在盡可能小的范圍內(nèi)不致波及附近的其他部分；當然，最重要的是避免內(nèi)部故障的發(fā)生。

當金屬封閉開關設備內(nèi)的母線短路時，電弧釋放的能量加熱氣體，使氣體壓力升高；其次，電弧在回路電動力的作用下從母線的電源側向負荷側運動。如果隔室或柜體間密封不嚴，被加熱和游離的氣體還會擴散到其他部分，使事故范圍不斷擴大，嚴重時還會波及到整組的金屬封閉開關設備。

金屬封閉開關設備的內(nèi)部故障問題日益受到重視，10kV開關柜的手車室、母線室、電纜室均需設計與外殼相同的防護等級的壓力釋放蓋，壓力釋放蓋通常采用一邊鉸鏈和一邊尼龍螺栓的方式固定，同時壓力釋放蓋的釋放壓力口要求朝向柜后和柜頂方向(即防止人身受到燃弧釋放壓力的危害)，壓力釋放蓋在正常情況下為關閉狀態(tài)，當突發(fā)燃弧的情況下釋放蓋能迅速打開，以便盡快釋放壓力，將事故降低到最小，所以一般要求壓力釋放裝置能盡快地實現(xiàn)抑制故障，快速、安全地排出高溫氣體及燃燒微粒，并把電弧故障的內(nèi)部效應限制在本隔室內(nèi)，不致因燃弧或其他效應在外殼上造成穿孔和破壞接地系統(tǒng)。

3 結束語

綜上所述，目前10kV高壓開關柜在整個電力系統(tǒng)起著重要的作用，而開關柜的安全運行是確保電力系統(tǒng)的安全運行的基礎，在設計開關柜中，除注意以上所列的注意要點，更多的還是要多學習行業(yè)專家的學術論著，多總結設計經(jīng)驗和教訓，熟悉掌握電力技術相關標準，多了解最新技術標準要求，才能逐步提高設計水平。

[1] 任海波，單暉，李迎春．10kV及35kV開關柜設計[J]．電工技術，2011,(12)：110．

[2] 應麗華．10kV高壓開關柜設計研究[J]．機電信息，2012,(30)：137-138．

[3] 宋傳山，楊曉青．淺談10kV高壓開關柜設計的幾點體會[J]．科技風，2010，3(14)：14-21．

[4] 譚金超，譚學知，謝曉丹．10kV配電工程設計手冊[M]．北京:中國電力出版社,2004．