6～10 kV配电系统高压开关柜结构设计的改进对策

叶剑涛

摘 要：随着我国高压开关柜的不断改进，国内市场上6～10 kV配电系统高压开关柜的结构逐渐由中置手车式代替落地手车式。开关柜的结构特点、开关的可靠性和其电气性能是相关技术人员的参考因素，经过多年的实践证明，对高压开关柜中的开关（或计量单元）运转车（以下简称运转车）进行合理的设计，可以有效地保障开关柜的操作安全性。文章主要对高压开关柜的结构进行分析，并对其改进对策进行了探究。

关键词：6～10 kV配电系统；高压开关柜；运转车结构；改进对策

中图分类号：TM591 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）20-0023-02

随着我国电力系统的不断发展，6～10 kV配电系统高压开关柜的需求越来越高，对其结构进行改进成为当务之急。高压开关在电力系统的运行中起着通断、控制和保护的作用，主要有高压负荷开关、高压断路器、接地开关等种类，不同的开关柜有不同的功能，所以，有关技术人员需要根据相关的国家标准对高压开关柜进行结构设计。

1 目前主流运转车的结构特点及性能

1.1 主要结构

目前，我国的6～10 kV配电系统高压开关柜主要有螺旋式结构和挂钩式结构两种， 6～10 kV配电系统高压开关柜的组成，见表1。螺旋式中置柜运转车的运作原理：使用螺杆将运转车与柜体连接，运用螺杆传动将断路器手车推进与拉出，用螺杆装置来实现断路器手车的升降。挂钩式中置柜运转车的运行原理：运用挂钩和导向杆将运转车与柜体的连接起来，运用调节手轮将运转车和柜体导轨面相接调节为同一水平，然后，技术人员将断路器手车推进开关柜中，继而实现断路器在开关柜试验位置或工作位置的就位的进出。6～10 kV配电系统高压开关柜的结构，如图1所示。

1.2 优点与缺点

经过实践证明，螺旋式运转车的功能比挂钩式运转车更强，但是由于螺旋式运转车的结构复杂、成本较高和维修成本较高等特点，目前我国生产厂家主要选择挂钩式运转车。挂钩式运转车具有结构简单、价格便宜和易于维修等特点，被大多数厂家所使用，但是由于挂钩式运转车的也有缺陷（看下面结构分析），难免会增加维修成本和对断路器造成损伤从而减少其使用寿命，因此对挂钩式运转车进行结构设计改进是非常可行必要的。

2 常规挂钩式运转车的结构分析

2.1 挂钩式运转车的常规结构

挂钩式运转车被大多数的国内生产厂家所选择，本文主要针对由铝锌板加工成的中置柜，可安装真空断路器手车，该运转车存在很多缺点是：

首先，这种挂钩式运转车的导向杆没有起到纵向受力作用，这样运转车和开关柜之间的连接不稳定；

接着，为了使挂钩能顺利的与柜体相接，在设计上保留力一定缝隙，因此在实际运作中，运转车导轨与开关柜导轨之间存在较大缝隙，给高压开关柜和将要推进的断路器车造成机械性冲击威胁；

最后，开关柜经过长时间的使用后，柜体与挂钩相连的构件会因撞击和磨损的作用下变形，这种变形会使导轨之间的空隙越来越大，影响了开关柜的安全使用和减少了开关柜的使用寿命。

2.2 运转车在实际使用中的效果

经过多年的科学考察发现，运转车对高压开关柜和断路器手车的影响颇大，尤其在表现在操作性和使用安全性等方面：高压开关柜：

运转车与柜体有间隙的结构，断路器手车推进拉出时越过间隙的冲击直接决定开关柜的使用安全和寿命，操作更无捷性可言。

在断路器使用方面：在实际使用过程中，有两成的断路器手车的存在不同程度的车轮变形，这是由于高压开关柜在正常推进拉出中会对车轮进行撞击，使车轮变形，对断路器手车使用次数越多，变形越明显，严重增加了维修成本，减少了断路器手车的使用寿命。

3 6～10 kV配电系统高压开关柜结构的改进对策

随着高压开关柜的使用的推广，对其结构进行设计改进变得非常重要。针对6～10 kV配电系统高压开关柜存在的问题，本文提出了下列几个改进对策：

①保证运转车导轨与开关柜导轨可靠相连，消除之间的空隙，这样可以有效的减小导轨之间的撞击力，保证了运转车的安全运行。

②安装一个凸轮装置，利用摩擦自锁原理将运转车锁定。其运行原理为：在锁定装置触发之前，使用弹簧将挂钩与开关柜的隔开一定间隙，这样可以方便挂钩顺利的与开关柜相连。利用凸轮机构逆时针旋转，使运转车继续向前紧贴柜体并锁紧，这就形成运转车与柜体之间的连锁纵向力，极大地消除运转车与柜体之间的间隙，这时断路器进行推拉进出，因越过间隙带来的冲击将大大减少，提高了开关柜的可操作性与安全性及便捷性。另外，将挂钩转轴出增加腰形孔，减少转轴因外力作用而变形的可能性。

③增加调整垫，减小挂钩与凸轮之间的间隙。由于摩擦作用，开关柜经过长时间的使用，其挂钩与凸轮之间的间隙会增大，从未降低了锁定作用，针对上述问题，在高压开关柜设计时，增加调整垫。可以有效的减小挂钩与凸轮之间的间隙，保证了高压开关柜的安全使用。

④设计合理的安全净距。高压开关柜结构设计中涉及到裸露的电子元件，技术人员应在电子元件之间设置合理的安全净距，防止电力系统中短路现象的发生，保障电力系统的正常运行。另外，设计人员应根据相关技术标准规定，对于海拔1 000 m以上的高压开关柜，电子元件的安全净距应保证在125 mm以上，如果配电室的空间有限，可以考虑将高压开关柜的尺寸进行适当的缩小，保证各电子元件之间的绝缘性，技术人员还应该定时对高压开关柜进行检查，保证高压开关柜的正常使用。

⑤运用五防连锁装置。五防连锁装置主要有机械连锁和机械程序连锁方式，由防止断路器失效、防止人员误入带电隔离室、防止操合开关直接接地、防止有临时接地线等方面组成。机械连锁模式是按照相应的操作流程来实现高压开关柜的正常工作，具有可靠和稳定的特点。机械程序模式的结构形式简单，但容易出现人员操作失误的情况，因此，设计人员应根据6～ 10 kV配电系统高压开关柜的实际需求，选择合理的五防连锁装置，对其结构进行优化设计。

4 结 语

本文明确的提出了目前我国6～10 kV配电系统高压开关柜存在的问题，并对其结构进行设计改进，经实践证明，这些改进可以提高高压开关柜的可操作性和安全性，在断路器手车的保护等方面，较原开关柜有很大的改善。另外，由于改造前后没有增加太多零件，没有在成本方面各生产厂家造成额外的压力，这些改进很多生产厂家所采用。

保护电力系统的安全是重中之重，工作人员应对电力系统安全进行有效的防范，6～ 10 kV配电系统高压开关柜是维护电力系统安全的重要设备，对其进行结构设计改进是当务之急，只有质量过关的开关柜才能更好的保障电力系统的安全。

参考文献：

[1] 刘小刚，潘寅.论6～10 kV配电系统高压开关柜的结构设计[J].企业科 技与发展，2011，（1）.

[2] 黄晓波.浅谈10 kV高压开关柜结构设计问题探究[J].科技创新导报，

2013，（20）.

[3] 梁汉泉，曾永浩，周永耀.浅谈智能化开关柜的应用与发展[J].中国科技 投资，2012，（27）.

[4] 全光荣.基于高压开关柜常见故障和改进对策的分析[J].通讯世界，

2014，（20）.