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        10kV高壓開關柜設計注意要點

        2016-08-15 00:46:43石維東
        現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè) 2016年1期
        關鍵詞:故障設計

        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.

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