10kV高压开关柜设计的体会探讨

【摘 要】本文在簡单介绍电力系统结线方式和开关柜结构的基础上了，探讨了l0kV高压开关柜设计中的一些问题，例如绝缘间距、爬电间距、防护等，希望对开关柜的设计工作有所借鉴，对电力行业的进步发展有所推动。

【关键词】电力系统; 高压开关柜; 设计;

10k V高压开关柜在电力系统中有的应用非常广泛，为了满足各个客户对高压开关柜的不同的需求，我们会按照客户的需求来订做，在这个行业工作多年，也真正理解了相关的国家法律法规以及国家出台的相关的标准及设计要求。以下是设计生涯中的一些体会，希望能够和大家一起进步。

1 绝缘间距

由于10Kv开关柜用于对三相交流电进行分配，因此相间及相对地之间必须保证一定的绝缘距离，否则会引起短路，对整个电力系统造成危害。故我们在设计开关柜必须满足一下绝缘距离的要求：如单纯以空气作为绝缘介质且海拔高度在1000m时，对于10k V相对地，及相与相之间满足大于等于125MM，为得到一个合适的开关柜的外形尺寸，可用以下几种方法来调节：

1） 插入一块绝缘隔板在二者的空气间隔中，从而可以缩小绝缘间距。在运用这种方法时，二者直接按的空气间距不小于60mm，所设置的绝缘间距应该放在正中间的位置，但是由于绝缘板易于老化，所使用的条件也受到一定的限制，使得这种方法的使用受到限制。

2） 用热缩套把高压带电导体套起来，在套的时候，应该保证绝缘间距大于100mm。这种方法与1） 中所说的方法的缺点类似，热缩套存在老化现象。在金属封闭高压开关柜中，采用非金属的绝缘隔板，以此来加强相间或相对地绝缘，达到缩小对绝缘距离的要求。当然这些方法都有缺点，缺点是绝缘隔板受使用环境影响很大，存在绝缘老化的问题。

3） 可以效仿国外的一种设计理念，即对带电导体进行改良以缩小绝缘间距，但是这种方法不符合我国现行的国标要求，因此还不被国内的一些用户接受。但这些方法的投入较大，需要添加硫化床设备。

因此，在设计过程中许可时，为满足更多用户以及各方面的要求，应尽可能地选用空气绝缘的方法。

2 爬电间距

电力系统用户对系统的可靠性要求比较高，因此在实际的操作中应该满足：开关柜中的各个组件及支撑绝缘件 （一般为纯的瓷器或是有机绝缘元件） 的外绝缘爬电比距，对纯瓷器绝缘元件为18mm/kv，对有机绝缘元件为20mm/kv。常规的元件对大都满足不了这一要求，往往都是不合格，因此我们应该将我们所需要达到的要求告知生产厂家，让其根据我们所想要达到的要求量身定制。但是元器件生产厂家一般不会去选取增加绝缘子的高度，大多采用的是增多了或是增高了裙边的方法，因此我们在选取元器件的时候应该检查裙边高度以及增多裙边后裙边的间距是否符合要求，其比例不能过于悬殊。。

3 五防连锁装置

人的失误是最有可能发生的，为防止操作人员因疏忽大意而造成错误引起事故，我们在平常的工作中应该对工人们开展定期与不定期的培训，以及在施工时实施工作票制度。同时我们也应该采取一些实际的行动来预防事故，我们可以在设计开关柜时加入一些强制性的连锁装置或在醒目的地方采取提示措施。前文以提过的，我们需要设置五种防止误操作的措施。

1） 防止误分/合断路器。变电站分为有人值守和无人值守的两种。有人值守的变电站，我们可以采用带有不同的编号和不同颜色的指示牌来实现，例如红绿翻牌，每个断路器都有与之相应的唯一的一个红绿翻牌。对于无人值守的变电站，由于短路器的操纵都是通过远程操作的，而无法向有人值守的变电站那样使用红绿翻牌的方法，因此可以加入电器连锁装置，以防止可能引起的误操作。

2） 防止带电负荷的失控引起的事故。主要有带电负荷对上下的隔离开关的影响和带电负荷对断路器手车的影响。解决这一事故常用到的方法是用机械连锁进行强制性的连锁，因为隔离开关和手动车断路器之间不能够分断和关合正常负荷电流。一旦操作失误，隔离开关和断路器手车都会被烧毁，如果控制不好，事故可能扩大。

3） 防止带电操作时和上了接地开关或是将临时地线接通。解决这一问题需要采取机械连锁的方法，因为这些地方极易因人的误操作而引起事故。

4） 防止临时接地线或接地开关的接通，使得在合闸时送电。解决这一问题需要采取机械连锁的方法，因为这些地方极易因人的误操作而引起事故。

5） 防止工人误闯带电间隔。解决这一问题需要采取机械连锁的方法，这主要是为了防止工人的触电。

综上，五防连锁在防止事故发生重是必不可少的。不同型号的开关柜也的连锁装置不相同，大多数所采用的是机械传动方式，都是相互制约相互连接的，只能按照预定的程序来进行操作，除非是人为的损坏。这种连锁装置可靠性高，但是其结构较为复杂，所以对生产加工的工艺标准也较高。也可以采用机械程序锁的方式来实现五防功能，这种方法的结构较为简单，但是使用这种方法工人更容易引起误操作，且不适用于无人操作的变电站。如果开关柜中不带有断路器，我们可以采用电磁锁的方式来实现五防功能。

4防护等级

设计中我们应该设计几级的防护等级，这样可以防止人体接近或接触高压带电部分，同时在设计过程中，我们也要注意，并不是防护等级越高越好，因为防护等级越高，生产的成本也越高，整体的散热性能也变差，所以一般地我们将防护等级设置在IP3X和IP4X。由于这些开关柜都是常用的设备，所以对其的安全防护必须做到滴水不漏，因为一旦发生事故，电是无情的。10KV高压开关柜属于高压带电设备，为了防止人体接近高压开关柜的高压带电部分和触及运动部分，在设计开关柜时，对于10KV固定式开关柜必须满足防护等级IP3X的要求，移开式开关柜必须满足防护等级IP4X的要求。

5 温度的变化

10KV高压开关柜所承受的电流强度比较大，一般最高所能承受的为4000A的工作电流，前面已经介绍到的，开关柜中的一次元件一般都处于一个封闭的柜中，通过电流时会产生大量的热，很难散发到柜外，所以柜内的温度一般地都很高，若是达到了元件所能承受的最高温度时，就又可能损坏各个一次元件，造成不可想象的事故。为解决装一次元件的柜中的温度的过高，我们必须改进工艺，可以在电气连接面上涂上导电膏、镀锡等降温材料，同时加强制造过程的质量把关，避免因为制造的不过关而引起事故。每一种防护材料对于温度的要求不同，要通过环境的精秘测量和对开关柜的设计上的配合使得防护材料的选择不出问题。

6 结束语

综合所述，在实际的工作中，我们可以体会到开关柜在设计生产中有很多我们料想不到的问题，都需要我们去钻研，某些问题我们也无法真正地用纯理论去分析，只能靠我们在实际的工作中积累经验，以探索更加高效经济的方法。社会发展的正是如此，需要我们在不断的实际工作中积累经验。

参考文献：

[1]输变电常用标准汇编.高压开关卷[M].中国标准出版社.2001

[2]春江.电工专用设备制造业将持续发展[J].高压开关行业通讯.2001.

[3]胡桂丰.当前电器制造行业所面临的机遇和挑战[J].机械开发.2007.

作者简介：

李佩丽（1979.08.22）女;籍贯：上海;民族：汉;学历：本科;职称：工程师;单位：西安西电电气研究院有限责任公司;邮编：710075。

（作者单位：西安西电电气研究院有限责任公司）