高压开关柜的电气设计分析

姜宣任

【摘 要】 随着社会经济和科学技术的快速发展，人们的生活水平日益提高，生产生活用电量大幅度增长，对供用电质量的要求也越来越高，如何保障电力系统安全、经济、可靠的正常运行越来越受重视。

【关键词】 高压开关柜 电气设计 基本思路

一、高压开关柜及其电力系统概况

1、高压开关柜的涵义。通常高压开关柜的作用是在电力系统运行过程中通过对配电、输电和变电的消耗和转变进行相应的控制和保护。其会按照电压等级适用于相关千伏的电器，选择符合相关条件的高压开关柜。并且高压开关柜是由隔离开关、高压负荷开关、接地开关和电器元件等设备组成的配电设备。其中空气和绝缘材料都是高压开关柜内部的绝缘载体，输送和分配电力网中的电力能源是它的主要作用，并且最重要的是要按照有关部门的相关标准和客户的实际需要对其进行严格的設计，尽量减少高压开关柜在其运作时发生的故障问题，保证其设备正常运转。

2、高压开关柜电力系统的内容。其高压开关的电力系统运行十分方便，可以起到把发电厂、变电站、终端用户和配电线路相互连接变成一个主体，并且根据有关部门的相关标准和法律法规分配其走线方法，通常可分成母线和双电源等走线方法。一般在电力系统运行过程中其走线方法出现的问题有：其一，进一步实现系统中每个方面的需求符合，保证电力系统的安全性和可靠性;其二，可以有效保证高压开关柜电力系统在诸多运作方法中的正常运转功能;其三，其系统在运作过程中主要以节能为主，有效保障其的经济效益。因此在高压开关柜的电力系统中经常使用的接线方法有4种，分别是双电源、母线、旁路母线和单电源等方法，进一步保障高压开关柜系统正常运行。

二、高压开关柜电气设计基本思路

在高压开关柜电气设计中，其基本思路是一种逻辑思维，好的电气设计，必须符合逻辑控制规律，保证电气安全，并满足高压开关柜生产需求。所以，为了满足高压开关柜相关设备生产和使用要求，必须对高压开关柜电气进行合理设计。

三、高压开关柜电气设计注意事项

1、合理划分电气组件。在高压开关柜中，不同电气组件有不同的安装位置，为构成完整的电气控制系统，需严格遵循以下原则合理划分电气组件，即：（1）有机组合功能类似的元件。（2）尽可能在同一个组件中放置连接密切的控制电器，并注意减少组件间连线数量。（3）分离强弱电控制器，减少干扰。（4）组合外形尺寸、重量相近元件，以利于整齐美观。（5）组合需常调节、维护与易损元件，以便检查和调试电气控制系统。

2、严格遵守电气各组件间接线方式原则。合理划分电气组件时，需严格遵守电气各组件间接线方式原则，对组件间、电气箱间、电气箱和被控制装置间进行接线，即：（1）用接线端头或鼻连接开关电器、控制板进出线，需根据进出线数和电流大小，选择规格适宜的接线端头或鼻。（2）用接线端子或业联接器连接电气柜、控制柜及控制设备间。（3）用适宜类型标准接插件连接弱电控制组件、印制电路板组件。（4）用元件自身接线端子直接连接电气柜、控制柜等内的元件。

3、防护等级要求。高压开关柜是一种高压带电设备，必须全面考虑柜体防护等级要求，以防人体接近高压开关柜带电或可触及部分。所以，设计高压开关柜电气时，应追求适宜的防护等级，以免因防护等级过高，增加不必要的成本，且降低散热性能，一般情况下，适宜且合理的防护等级的为IP3X和IP4X。

4、严格遵守五防联锁要求。在高压开关柜运行中，五防联锁具有重要作用，攸关高压开关柜能否安全可靠运行。目前，我国已对高压开关柜五防联锁提出了明确要求，并合理的制定了相关标准，因此，设计高压开关柜电气时，需严格遵守五防联锁要求，即防止带负荷合闸;防止带接地线合闸;防止误入带电间隔;防止带电合接地线;防止带负荷拉刀闸。因此，为实现五防联锁功能，防止现场工作人员发生误操作情况，各厂家不同型号的高压开关柜，均齐全的具备五防联锁功能，且各具特色。

5、合理进行接地设计。在高压开关柜电气设计中，接地设计是重要组成部分。高压开关柜中的电器元件均带电的，要求电气元件安全可靠接地，可确保检修设备时，不对检修人员人身安全造成危害。因此，对高压开关柜进行接地设计时，需注意以下几点：需沿着高压开关柜宽度方向，设置专用贯通接地母线，并连接地网;柜中所有电器元件接地均需连专用接地母线。

6、设计时注意绝缘距离、爬电距离和温升处理。在高压开关柜电气设计时，不仅要注意绝缘距离、爬电距离，还要处理温升，具体为：（1）绝缘距离。一般情况下，以空气为绝缘介质，且海拔1000的10kV相对地，及相和相间的绝缘距离不少于125mm;若是35kV相对地，及相和相间的绝缘距离不少于300mm。对于海拔不低于1000m的相对地，则需严格按照GB3906相关标准适当修正绝缘距离。由于绝缘距离极易受配电室位置、开关柜外形尺寸等影响，为解决绝缘问题，可采取以下方法：用热缩套管将高压带电导体热缩，10kV绝缘距离不少于100mm，35kV则不少于200mm，但该方法存在热缩套管绝缘老化问题;将非金属绝缘隔板应用于金属封闭高压开关柜，通过相间或相对地绝缘的加强，有效控制绝缘距离，但该方法极易受环境影响，且存在绝缘隔板绝缘老化问题。（2）爬电距离。电力系统是供电部门的核心系统，用户不能因追求高可靠性，过于要求爬电距离。所以，在实际应用中，高压开关柜各组件和绝缘件的外绝缘爬电距离通常应为18mm/kV～20mm/kV。为满足上述要求，可要求配套厂家加大绝缘子伞群，若放置高压开关柜的环境比较潮湿，可将带温控装置加热器加入高压开关柜电缆室、断路器室中，以防凝露。

结束语

综上所述，高压开关柜是电力系统中必备的一种电力设备，因此要不断积累经验对其进行优质的设计，进一步完决在应用高压开关柜过程中发现的故障问题，有效地提供优质的电力能源，提升人日常生活的质量水平，促进供电行业的快速发展。

【参考文献】

[1] 梁文滨.刍议高压开关柜的设计与应用[J].中国新技术新产品，2014，2（6）.

[2] 朱国谦.浅谈高压开关柜的设计[J].电气传动自动化，2015，5（9）.