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，這就會帶來設計產品的不一致，產品質量難以控制，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的絕緣安全距離不夠，為了解決此種問題，設計中經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生放電現(xiàn)象，為了避免此現(xiàn)象發(fā)生一般在開關柜內設計放置加熱器或者驅潮器來控制內部潮濕度，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高壓開關柜內的絕緣件已經是成熟的產品，但市場上由于生產廠家的生產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 高壓開關柜內部故障及壓力釋放設計

由于金屬封閉開關設備柜內元器件的缺陷，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出現(xiàn)電弧，稱為內部故障。出現(xiàn)內部故障時，首先要保證人身的安全，其次還要使內部電弧限制在盡可能小的范圍內不致波及附近的其他部分；當然，最重要的是避免內部故障的發(fā)生。

當金屬封閉開關設備內的母線短路時，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，并把電弧故障的內部效應限制在本隔室內，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．