试论中压开关柜设计

陈汴浩

摘要：电力系统的安全问题成为了广泛关注的话题，其中中压开关柜的设计时保证电力系统安全稳定的重要内容，探讨中压开关柜的设计，对电力企业的发展具有积极意义。本文从中压开关柜设计中的关键问题出发，探讨了中压开关柜中元器件的选取，为中压开关柜的设计提供参考。

关键词：电力系统；中压；开关柜；互感器

中图分类号：文献标识码：A

0引言

中压开关柜是保障电力系统安全运行的重要设施。包含高压断路器、隔离开关、接触器、高压熔断器、接地开关、站用变压器、负荷开关、互感器、控制、测量、保护、调节装置，内部连接件、辅件、外壳、支持件等构成的一套设备。中压开关柜内部的绝缘介质一般为绝缘材料，其主要的作用是接受电网的电能，保障电网安全运行，中压开关柜的种类较多，一般常用的有：间隔式、金属封闭式、半封闭式、金属铠装式、箱式、绝缘封闭式，根据不同的需求，选用合适的中压开关柜，中压开关柜的设计根据用途的不同也不同，在设计的时候，需要严格的执行国家的标准，才能够保证开关柜的安全稳定运行。

1 中压开关柜设计中的关键问题

1.1 安全净距

中压开关柜中，保证裸露带电元件的安全尽距离，能够有效的避免电力系统运行中的短路。按照国标中，关系配电装置的设计要求，当以空气作为绝缘介质，且海拔高度小于于一千米的时候，中压开关柜相对地、相对相的距离需要满足1.25米的要求，当海拔高度增加的时候，需要对这个距离进行相应的修正。如果因为空间小限制了安全距离，则需要考虑采用其他的绝缘材料，以取代空气绝缘，在采用例如：SMC、DMC 绝缘板和高压绝缘热缩材料的时候，需要注意以下几点：其一，热缩材料把整个高压裸露带电导体热缩起来，需要保证绝缘距离大于0.8米。同时随着使用时间的增加，绝缘材料会发生老化，所以需要对绝缘材料进行定期的检测和维护。其二，SMC、DMC 绝缘隔板时，绝缘距离不应该小于15mm，且在使用过程中，需要对隔板进行维护。其三，高压导流体与柜壳构架安全距离不能满足要求的时候，需要安装穿墙套管，但是只在非标开关柜中使用。

1.2 五防连锁

五防连锁主要的作用是防止误分误合断路器、带负荷分合上下隔离开关、带负荷推拉、带电操合接地开关、挂接临时接地线、带有临时接地线、接地开关合闸时送电、人误入带电间隔等，对中压开关柜稳定运行有着重要意义。目前，中压开关柜的五防连锁一把采用的是机械联锁方式，可操作性性强，但是零件的结构相对复杂，且对工艺的要求较高。随着各项技术的不断成熟，机械程序锁方式也广泛被采用，虽然其结构简单，但是不能够离开操作人员独立工作，这也使得其应用有了一定的局限性。所以需要根据用户的需求，以及使用的环境情况，合理的选择五防联锁，以发挥其应有的作用。

1.3 爬电距离

根据相关规范规定，中压开关柜中各组件的爬电距离需要满足设计要求，具体是：各组件及其支持绝缘件的外绝缘爬电比距要求为纯瓷绝缘 18 mm/kV、有机绝缘 20 mm/kV。这个要求往往给构件的生产带来了严重的挑战，一般的元件不能够满足这个要求，所以元件都需要在厂家进行预订，同时在具体生产的时候，厂家往往会采用不增加绝缘子高度而增多或增高裙边，以此来增加绝缘子的绝缘性能，使得元件符合要求。同时根据外界环境的不同，需要在设计的时候，选择性的加入加热器，保证中压开关柜中不会出现凝露的现象。

2 中压开关柜中元器件的选取

2.1 开关柜主母线及分支母线

中压开关柜中的母线即分支母线的选取，需要在满足国家标准的情况下，符合额定电流的要求。根据使用的情况，一般设计院都会给出额定电流的具体值。当进行开关柜的设计的时候，需要符合母线及分支母线是否满足额定电流的要求。一般进线柜、联络柜和分段柜的母线在选择的时候，都是以主母线为参考的。在特殊情况下，允许进线柜、联络柜和分段柜母线比主母线的额定电流低，但是需要满足使用的要求，且有一定的富裕度。例如：在选择母线的时候，主母线为TMY-8×100，而进线柜断路器触头盒接口尺寸只有14×85，这时候，分子母线不能选取TMY-8×100，只能够选取TMY-（6×80）×2，在选取之后，需要验证是否满足要求。

2.2 高压真空断路器

高压真空断路器是中压开关柜中的重压元件，其主要的作用是：正常运行的过程中，断开空载和超负荷电流，且当电力系统运行发生故障的时候，能够迅速的做出反应，切断故障电力，减少故障带来的损失。所以短路开断能力是其重要的参数，大多数真空断路器所采用的动作机构是弹簧操作机构，其跳闸的时间是40 ms 左右，合闸的时间是60 ms 左右。目前在进行高压真空断路器的选取的时候，往往在其二次回路中加入防跳继电器，使得高压真空断路器的功能更加的强大。

2.3 电流互感器

电流互感器能够在一、二次绕组间因绝缘破坏而被高压击穿时，将高压引入大地，保证二次绕组保持低电位，高压电流互感器的二次绕组是接地的，其二次回路的节点在端子的K2处，其仅仅允许一点接地。电流互感器除了上述的作用以外，还能够配合电压互感器进行电力的检测，为计量数据的准确性提供依据，同时电流互感器能够检测电流，方便进行调控，在进行选择的时候，需要根据使用的情况，选择支柱式、母线式、贯穿式中合适的形式。

2.4 电压互感器

电压互感器一次绕组处于高压，二次绕组为固定的低电压，当发生故障，一二次绕组被击穿，则二次绕组将直接面临高电压，这对经常接触到二次绕组的工作人员的人生健康很不利。所以为了保证工作人员的安全，同时减少二次设备的损坏，电压互感器二次回路需要接地。电压互感器运行的过程中，不允许发生二次短路。在电压互感器正常运行的过程中，通过其中的电流很小，因为电压互感器中的元件的阻抗很大，基本上相当于空载，而且电容互感器的容量普遍较低，漏抗很小，发生二次短路故障，而会突然有强电流冲击电压互感器，造成互感器的损害，而且损害不可修复，一般都需要进行更换。所以为了避免这个情况，一般都在电压互感器的二次回路中加入熔断器，以进行保护。电压互感器的接线形式较多，“一”字形、V/V、Y/Y、开口三角形等接法都被广泛的采用，所以在进行设计的时候，需要根据实际的使用要求，选择合适的电压互感器，以减少故障的发生。

3 结语

电力系统的安全稳定是电力系统发展的重点内容，作为电力系统的重要设备，中压开关柜的安全经济性，显得尤为重要。随着各项技术的不断成熟，给开关柜的发展奠定了良好的基础，进行开关柜的设计需要依靠科学的受到，对其进行结构设计以及精细化改造，这样才能不断的提升产品的质量，在电力的运行中发挥出其重要的作用。高压柜的种类较多，在设计使用的时候，需要充分的考虑其使用的情况，以选择合适的设计内容，这样才能够发挥出高压开关柜的功效。

参考文献

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