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开关柜设计范文1
一、开关柜操作要点
在进行送电的过程中应当检查一下开关柜密封板的情况，在密封的前提下将前下门关闭并让接地开关的主轴处于分闸状态。采取运转车将手车至于开关柜内不并将二次插头插好，此时静电插座上的指示灯会被点亮然后将开关柜的前门、中门关闭好。将手车由试验位置推到工作位置然后将断路器手车合闸。在开关柜维护的过程中首先将断路器手车进行分闸操作，然后利用手柄将手车从工作位置转换为实验位置，此时工作指示灯将会熄灭同时实验指示灯将会被点亮。然后再将前中门打开同时将二次插头拔出，实验指示灯将会熄灭。将手车退出开关柜，让接地开关合闸并将封板与前下门开启。
二、开关柜结构分析
事实上开关柜具有多种类型，而不同类型的开关柜在结构上也表现出了一定的差异化主要体现在元件不同、电压等级不同、使用场所不同。从结构形式上看，开关柜主要分为固定式以及抽出式两种，从结构特征上来看固定式结构更为传统，该结构需要在某特定位置对电气元件进行固定，在安装方面也更为稳定。抽出式结构相对于固定式结构则表现得更为灵活。抽出式机构中具有移动部件可以置入电器元件。对于抽出式结构在进行元件设计的过程中要保证相关部件轻便并可以移动，将开关推入过程中要达到用电设备以及安全标准同时要达到五防联锁（防止误分、误合断路器；防止带负荷拉、合隔离开关；防止带电（挂）合接地（线）开关；防止带接地线（开关）合断路器；防止误入带电间隙）的要求。
从加工方式上来看又包括了以下三种，具体如下：（1）组装式。该方式利于正常加工，在加工过程中可以对其先进行喷涂然后再对其进行相应的调节，在外观调整上操作较为简便，从外形尺寸上看该方法误差较小且占用空间小。但是在某些情况下由于焊接影响会对结构的稳定性造成影响从而让结构的坚固性降低。如果采取高级别精度对零件进行要求那么经济成本必然会出现一定程度的升高。（2）焊接式。焊接式方法是最为常见的加工方法之一，在操作上该方法十分简便同时整个结构的牢固性十分好。但是该方法容易出现形变并且不易调整会对整个开关柜的外形造成一定的影响。即便是开关柜加工以后在后期维护上也存在着一定的困难，在焊接方面具有较高的标准同时对相关人员的技能水平有一定的要求。（3）混合加工方法。混合加工方法即将上述两种方法进行联用，在柜体连接处进行电焊而在变动部分则采取组装式方法进行加固从而达到兼顾效果。
三、开关柜结构设计与制造具体分析
1.结构形式筛选
对于不同类别的开关柜都有着特定的形式标准，但是存在一些无指定标准的开关柜，这就需要对元器件的特点以及电路设计进行细致化的分析来对加工形式进行筛选。一般情况下对于大型元件考虑到元件重量较大一般都会采用焊接方式来进行处理。若元件需要进行经常性的移动工作则需要采取组装式方法进行。在某些情况下可能对开关柜的精度并无太严格的要求，那么在进行加工时则可以采取箱式结构进行把握，前提是元件数量较少。当元件构成较为复杂时，就会造成设计过程中会产生极大的变动性，为了降低变动性操作所带来的影响则应该利用组装式。
2.结构设计注意事项
当开关柜类型基本确定以后应该严格按照相关标准如国家标准、行业标准等进行设计，同时根据用户需求来进行参数设定。高度上应该遵循简便操作为原则并且让整个开关柜能够便于控制与维护。对出线孔位置进行合理性的把握，另外采取相应的密封性设计对进线进行妥善的保护。
3.电气性能设计分析
电弧是电气设备运行过程中必然会产生的为了让开关柜的抗电弧能力得以提升可以在开关柜内部结构中采取金属隔板来进行隔离，另外配合电弧检测装置来对导电体进行绝缘处理。在以上基础上构建泄压通道来提升开关柜的安全性。在设计过程中要求提升人身防护等级并防止外来物从一个单元置于另外一个单元，对危险需要采取隔离处理。
四、开关柜的发展趋势
1.外形紧凑化
众所周知，现在土地资源异常紧缺，各企业都秉承经济实用的原则，节能减耗，追求更加合理地利用现有资源，最大限度的节约成本。这就要求开关柜的设计者们以紧凑化的理念对方案做出最优化的设计。
2.结构标准化和模块化
当前，各开关柜企业为了提升自己在同行业中的品牌竞争力，不断引进国外先进的数控钣金加工设备及柔性加工线，使其钣金加工工艺不断提高，部分企业己达到国际水平。柜体结构逐步由焊接式向组装式，固定式向抽出式过渡。骨架的各个部件向标准化、模块化方向发展。各部件均有模数化安装孔，便于组装与拆卸。也可以提前做部件库存，进一步缩短单体项目的生产周期。
3.控制智能化
数字仪表越来越被人们所重视，尤其是现场总线（Profibus一DP和As一Interfaee）技术的崛起和可通信电器的上市，给低压开关设备带来了革命性的变化。从低压电器元件到成套开关设备，都实现了智能化、可通讯及网络化。由于数字仪表、火灾探测器、变频、软启、框架断路器的控制器及部分塑壳断路器都可以有通讯、控制的功能，将这些功能接口与现场总线连接或通过适配器与DCS以太网相连，操作员在监控室就能对现场的配电设备进行控制，直观的了解现场状况和设备运行的实时参数；如果开关元件使用的是低端产品，不具备通讯的功能，我们可以通过数字采集器、传感器，如PLC等对设备的参数和状态进行采集和上传，并且下达一些控制指令。
五、结语
开关柜在整个电力系统中具有十分重要的作用，它可以保证电能的良性分配以及合理输出，是工业化用电的基础保障之一。在开关柜设计过程中应该按照相关标准进行设计，在满足需求和标准的情况下再根据用户提出的要求进行结构优化，从而提升开关柜的性能让正常用电得到保证。
参考文献：
开关柜设计范文2
[关键词]AT89C51；高压开关柜；智能测控装置；应用系统
1.传统开关柜监控系统的不足与智能开关柜监控系统的基本功能
传统开关柜测控系统的不足主要表现在：1.实际工作状态显示的不足。2.对温、湿度测量上的不足：传统开关柜不能实现实时监测。3.验电上的不足：传统开关柜无法满足安全操作规程“先验电、后挂接地线”的要求。
开关柜运行状态智能化显示系统具有的功能齐全，有一次回路模拟图、带电显示、温湿度显示、开关分合闸状态指示、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等参数测量以及配有RS485通信接口等众多功能。
高压开关柜智能测控系统的功能主要包括：1.各开关量的显示；2.温湿度的智能显示，预警因凝露而发生绝缘闪络。3.高压电参数显示，弥补老式高压带电显示装置缺陷的新型带电显示装置。4.通信接口、远程显示能力：进行远距离的显示，监控。
笔者以AT89C51单片机为核心，ADE7758芯片、温湿度传感器和开关量电路为电路，构建了高压开关柜智能监控下位机系统。
开关量信号通过光耦合电路转换成单片机可以接收的电平后再输入I／O接口；湿度通过CHR-01传感器将数字信号输入单片机；电压电流等信号输送至ADE7758芯片；最后，单片机经整理后，将数据通过串行通信接口输送至上位机供显示。
2.硬件结构设计
装置硬件电路系统以ATC89C51为核心，按功能可划分为中央处理单元、电源模块、电压电流采样及运算、开关量测量模块、温湿度采集模块、通讯模块。
2.1单片机
中央处理器采用ATMEL公司的51型AT89C51型单片机，CPU总线频率20MHz。片上资源包括：4KB在线可编程FLASH存储器，内部时钟发生器，带有2个16位可编程定时器，丰富的I／O口，极大的方便了硬件的扩展。
2.2电能计量芯片
电能计量芯片采用美国ADI公司的高精确度三相电能测量芯片ADE7758。该芯片具有数字积分、数字滤波、实用电能监测、计量功能。芯片可用于各种三相系统中有功功率、无功功率、电能、电压电流有效值的测量以及以数字方式校正系统误差所必须的信号处理电路。
2.3温湿度传感器
温度传感器为DS18820，测量范围从-55℃～+125℃，电源电压范围从3.3～5V，支持“一线总线”的数字方式传输。湿度传感器可分为两类：电子导电型和离子导电型。本文用离子导电型湿度传感器，型号为CHR-01。
3.系统软件设计
3.1主程序
主程序完成上电或复位初始化，电能芯片初始化，其他外设初始化，温湿度测量，读取电参数，电量计算，数据传输等功能。
3.2电参数测量子程序
通过6路A／D采样通道，ADE7758内的微处理器对数字化的被测信号进行处理，并将结果储存在18个只读寄存器中。MCU则通过SPI接口对ADE7758进行读写操作，即MCU和ADE7758的数据接口采用中断IRQ、片选CS和3线的SPI接口方式实现数据交换。
开关柜设计范文3
关键词 10 kV高压开关柜；质量；设计
中图分类号：TM591 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）15-0158-02
10 kV高压开关柜是一种成套配电设备，它的组成部分相对较为复杂，主要是由三部分组成：一部分由负荷开关、隔离开关以及接地开关等几部分组成；另外一部分是由高压断路器、接触器、互感器、站用变压器以及高压熔断器等相关成分组成；最后一部分是由测量、控制、保护、内部连接件、辅件、支持件以及相关调节装置和外壳等器件组成。10 kV高压开关柜关系到整个电力系统的正常运行，因此其内部绝缘介质的构成材料一定要具有强大的绝缘性能，这样才能保证该套设备的正常工作。一般来说，其内部的绝缘材料主要有两种：一种是空气，另外一种是复合绝缘材料；它们起到的作用就是接受和分配电网的电能。不同的厂家其配电设施不同，使用的开关柜的种类也不同，所以该种设备的设计也不一，但所有开关柜的设计都必须符合国家的相关标准，以保证该设备在运行中的安全、可靠。下面就从该种设备设计中出现的相关问题为视角点，进而深入的讨论和研究其设计的安全性与可靠性。
1 有关10 kV开关柜的设计问题
1.1 距离的问题
1.1.1 关于安全净距的设计问题
安全净距是指10 kV开关柜内部的元器件之间以及对地空气间隙的相隔距离。安全净距是保证10 kV高压开关柜正常运行的有效保证，合理的安全净距能有效的避免该设备在运行的过程出现短路，防止因为短路的原因而导致电力系统受到破坏。依据我国相关设计规范文件的要求，若是海拔高度位于1000 m且只以空气为绝缘介质，该套设备相对地以及相与相之间的距离至少在125 mm，而且这个距离还要根据海拔高度的改变而进行相关修整和设计改造。然而，一般的配电室都会因为空间的狭窄而缩小开关柜的大小，使得相关绝缘距离不能满足安全净距的要求，此时就需要使用相关的绝缘材料来增强绝缘强度，常常使用的绝缘材料有以下几种：DMC、SMC绝缘板以及其他高压绝缘热缩材料。
1.1.2 关于爬电比距的设计问题
高压电器组件本身具有一定的外绝缘性，该种外绝缘的爬电距离与额定电压之比就是外绝缘爬电比距。在我国的相关规定标准对上述爬电比距做出了明确的规定，若是10 kV开关柜内部所使用组件为纯瓷绝缘，其爬电比距一般为18 mm/kV；若是组件构成为有机绝缘，那么其爬电比距为20 mm/kV。上述要求对于常规厂家来说是相对较高的，这使得很多厂家生产的常规器件都不能满足上述要求，所以很多元器件都是定制生产的，而厂家为满足器件的相关要求，往往都不会采取增加绝缘子高度的方式来达到标准，而是采取增多裙边的方式来达到相关的要求标准。同时，为了保证10 kV高压开关柜能在各种环境下都稳定的工作，为预防发生凝露问题，一般都在其内部加入自动控制的加热器。
1.2 五防连锁的设计问题
10 kV高压开关柜中的构造成分五防连锁是较为重要的一部分，它能提前预防多种问题的发生，保证电力系统供电的稳定性、可靠性以及安全性。五防连锁主要有以下功能：①防止断路器发生误分误合；②保证隔离开关处于正常状态，不会因为带负荷而出现上下开合的问题；③保证操合接地开关处于正常状态，保证与接地线之间的距离。目前五防连锁采取的联锁方式主要是机械联锁方式，该种联锁方式主是通过机械零部件之间的相关传动，逐步实现的控制，除非相关部件没有出现损耗或者破坏，否者操作人员必须要根据预定好的程度进行操作，保证联锁的正常运行，该种联锁方式非常可靠，但是组成和构建的零部件相对较为复杂，对生产该部件的工艺技术要求很高。
2 设计10 kV高压开关柜相关元器件的选择
在10 kV高压开关柜的设计中，选择元器件的好坏将决定整个设备的质量好坏，下面就从该套设备的主母线、分支母线、电流互感器以及温度的变化来作分析和说明。
2.1 主母线
在进行10 kV开关柜的设计时，选择的主母线必须要满足相关要求：母线所能承受的额定电流一定符合相关的设计要求。从设计的角度来看，主母线选择的规格、标准以及必须满足的额定电流值都会在相关的接线设计图纸中标示出来。同时，在设计人员和用户签订相关的技术设计协议时，也会将主母线的选取规格和额定电流值明确的表现出来，避免发生分歧。因此，在设计该套设备时往往需要反复的核查选取的主母线标准是否能承受相关的额定电流值，而为了保证开关柜的正常工作，选取的主母线常常会保留一定的裕度。
2.2 分支母线
大多数情况下，一旦主母线的规格被确定，进线柜、分段柜以及联络柜的母线选择标准也就是随之确定，它们选择的标准一般都和主母线的选择标准相同。然而，在很多特殊情况下，在能承受额定电流的前提下，其他母线的规格可以和主母线的规格不相同，但是为了保证整体的连贯性，接口尺寸上一定相同。分支母线的选择标准除了与母线的选择标准以及额定电流有一定的联系外，还本柜中电流互感器的变化程度有关。
2.3 电流互感器
电流互感器一般存在于大电流交流回路中，它的主要作用就是将电路中大电流分流或者将其转换为相对较小的电流，以便相关设备能够随时测量电流，保证电流值不会超过母线的额定电流值，有继电保护的作用。电流互感器的作用能有效的保证操作人员的人身安全以及二次设备的正常运行，同时当一、二次绕组间的绝缘材料遭到破坏而使得其被高压击穿时，电流互感器能通过接地点将高压引入大地之中，使得相关器件的电位保持在低电位状态，以免发生安全事故。
2.4 温度的变化
由于10 kV开关柜所控制和承载的电流强度极高，最高能承载的工作电流一般在4000 A左右，而由于构成开关柜的许多器件都是设定在一个相对封闭的空间之中，而在工作电流流经相关器件时，会产生并释放出大量的热量，而这些热量会持续存在器件所在的封闭空间中，难以散发出去，这会使到柜内的温度急剧增长，一旦操作元器件所能承受的极限温度，就会导致相关器件出现损坏，影响整个供电系统的正常运行。因此，为了保证相关元器件能正常的运行，保证整个开关柜的可靠性和安全性，就必须设计一定的防温措施，可以采取在相关连接层面涂上导电膏或者镀锡等降温材料的方式来防止相关事故的发生，同时其他器件的生产以及组装一定采取严密的监控措施，保证质量可靠，避免因为器件不合格而对电力系统造成一定的破坏。
3 结束语
综上所述，在电力设计以及生产的实际过程中，往往会出现一些设计之初未曾考虑到的问题，这会给整个电力系统的运行带来一定的影响，因此，开展10 kV高压开关柜的相关设计研究，有着非常重要的实际意义，它能有效解决相关问题，保证电力系统能安全可靠的运行。
参考文献
[1]应丽华.10 kV高压开关柜设计研究[J].机电信息，2012（30）.
[2]傅新凯.电力系统中10 kV高压开关柜的应用设计分析[J].科技创新与应用，2012（11Z）.
[3]宋传山，杨晓青.浅谈10 kv高压开关柜设计的几点体会[J].科技风，2010（14）.
开关柜设计范文4
【关键词】大型开关柜；真空化；优化设计
0 引言
井下中央变电所是井下的供电中心，我公司井下中央变电所有进线之间设有联络；其担负着生产水平的主排水工作和所有采区变电所的供电，其重要程度可想而知。变电所内高压开关柜为GFW型，断路器均为DN-10.400型多油断路器，保护方式采用DL型继电保护。
1 原老式高压开关柜存在问题
（1）多油断路器绝缘介质为10#变压器油，灭弧效果差，易渗油，补油换油频繁，动静触头损伤严重，维修工作量大，费用高，在开关内所占空间大，且易发生电气火灾事故。
（2）手动操作机构分合闸速度低，工人不易操作。
（3）保护方式采用DL型继电保护，保护方式落后，继电器试验整定困难，且可靠性差，经常发生迟动，误动或拒动现象，致使保护失灵，造成越级跳闸，影响供电安全。
2 GFW高压开关柜真空化优化方案
针对井下中央变电所6KV高压开关柜存在的安全隐患，技术人员经过充分调研及论证，认为老式高压开关柜优化改造势在必行，方案如下：
（1）保留原老式高压开关柜壳体，隔离开关及母线排。
（2）断路器采用ZNA-7.2/400真空型断路器，弹簧贮能电动、手动两种操作方式。
（3）开关柜门与隔离开关安装机械闭锁，只有当开关柜门外处于停电状态时方可打开开关柜门，柜门关不上，无法送电操作。
（4）在四个进线柜设有127V操作电源，每个联络柜之间又有127V联络开关，保证万一有一进线开关柜出现问题时，每一个开关柜上面都有操作电源。
3 优化改造效果
贮能合闸一体化的真空断路器机构简、灵活，提高了开关分合闸速度，避免了原老式多油断路器迟动、误动、拒动，机构滑脱等现象，保证了矿井安全供电。
LL-10型过流继电器具有反时限保护功能，产品采用电磁系统和晶闸管组合而成，维修工作量大为减轻；与DL型过流继电器相比具有灵敏度高、动作速度快、可靠性高、功耗少，体积小，耐震动。
改造后的6KV高压开关柜，由于采用一体化真空断路器，大幅度降低了维修工程量及维修费用，运行将近一年，节约维修经费8万元。
改造程序简单，施工方便，既不影响矿井安全生产，又培训了职工，锻炼了队伍，并且改造费用低，比更换整台开关柜节省97万元。
开关柜设计范文5
论文摘要:目前国内市场10KV配电系统高压开关柜，其结构形式逐步从落手车式发展为中置手车式。这一行业技术人员来说，较多关注开关柜结构、电气性能、开关使用可靠性等。长期技术实践发现，生产厂家对中置手车式开关柜一个重要辅件——运转车设计重视不够，运转车结构设计不合理，操作性能不好，有些会导致断路器手车底盘车变形，使开关柜无法正常工作。本文就当前市场上主流中置柜运转车结构特点及优缺点加以分析，并对改进方法进行初步探讨。
1.引言
在电力系统中，l0kV高压开关柜的应用极其广泛。由于电力系统用户的需求五花八门，作为制造厂家，我们不得不针对用户的需求，为用户量身定做。这就要求我们必须真正深刻地理解相关的国家标准、部颁标准和标准柜型的设计要求。
高压开关是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用，电压等级在3.6kV~550kV的电器产品，主要包括高压断路器、高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器，高压操作机构、高压防爆配电装置和高压开关柜等几大类。高压开关制造业是输变电设备制造业的重要组成部分，在整个电力工业中占有非常重要的地位。
2.目前主流运转车结构特点及性能比较
2、1主要结构型式
经了解，中置手车式高压柜运转车，主要基本类型有两种:螺杆式结构和挂钩式结构。螺杆式结构，主要体现:(1)螺杆实现运转车与柜体连接;(2)螺杆传动，实现断路器手车从柜体内进出;(3)断路器手车运转车上升降由螺杆装置驱动。这种结构代表是西门子公司中置柜运转车。挂钩式结构，主要体现:(1)挂钩和导向杆实现运转车与柜体连接;(2)调节手轮，实现运转车导轨面与柜体内导轨面一致性调整;(3)挂钩式运转车没有提升机构，需靠人力将断路器手车放置运转车或柜内，再运转车实现断路器手车进出。这种结构代表是ABB公司中置柜运转车。
2、2优缺点对比
相挂钩式运转车，螺杆式运转车提供了比较完善使用功能。但国内生产厂家选用螺杆式运转车并不普遍，主要原因是螺杆式运转车结构比较复杂，机加工零件较多，生产成本高，同时，与开关柜配套运转车所需数量较少，许多厂家并没有运转车上投入更多设计，重视不够。挂钩式运转车功能上不及螺杆式，但因其结构简单，易于加工制造，成本低廉，到了生产厂家广泛选用。，现场实践及对挂钩式运转车设计分析，发现目前常规挂钩式运转车均存一定缺陷，这种缺陷会对断路器手车造成潜损害，增加维护工作量，会引起非正常停电时间延长。下面，对当前主流挂钩式运转车缺陷进行了初步分析，并给出了一种可行改进方法，
3.常规挂钩式运转车结构分析
3、1挂钩式运转车两种常规结构
第一种结构常见于由敷铝锌板加工组合而成中置柜，柜内生产厂家大多与ABB公司生产ZS系列中置柜结构相类似，可安装VD4系列或VS1系列真空断路器手车。这类运转车存下列缺点:(1)运转车上两个导向杆只起导向作用，不受力。也就是说，运转车与开关柜体间仅靠挂钩一个点连接一起。(2)使挂钩顺利插入柜体内，设计上，必须留有一定间隙，以方便操作。推拉断路器手车时，间隙反映运转车导轨与柜体导轨之间。(3)经长期使用后，撞击力作用下，柜体上与挂钩连接处，以及运转车上挂钩轴会变形，这种变形导致了两导轨间间隙进一步扩大。间隙越大，撞击力越大，两者间形成恶性循环，最后导致运转车不能使用，或严重影响运转车使用安全。
第2种结构常见于柜体由型钢与金属板件组装而成中置柜。这类柜体也可安装VD4系列或VS1系列真空断路器手车。这种结构可以消除两导轨间水平间隙，设计上却存一个垂直高度差，它导致了更大撞击力。同时，使用时如不仔细调整，会使垂直高度差变更大。从使用效果来看，这种结构同前者比，操作性及安全性更差。
3、2运转车结构对实际使用影响
通过现场调查和分析对比，发现运转车结构对中置柜操作性能影响是渐进，影响巨大。其主要表现两个方面:(1)对操作性和使用安全性影响:这种影响产品交付前期影响并不显著，时间推移，影响越来越明显，运转车操作性和使用安全性大大降低。(2)对断路器手车影响:这种影响主撞击力造成，撞击力导致断路器手车车轮变形。安装及现场调试阶段，对断路器手车推拉操作次数最多，车轮变形往往是这一阶段出现。车轮变形导致手车推拉困难，会将断路器手车卡死运转车或柜体导轨内。是例行停电维修时出现此种故障，必然会延长停电时间，形成不能按时供电事故。统计发现，产品投运前，约有10%~20%手车轮存不同程度变形，每个工程中约有一、二台变形较大影响正常操作，需维修处理。
4.对10KV配电系统高压开关柜结构设计改进的措施
针对上文所述运转车存问题，我们设计了一种改进方案，这种方案着重解决了上文所述挂钩式运转车存各种缺陷，主要表现以下几个方面:
(1)消除柜体导轨与运转车导轨之间间隙，避免产生撞击力，结构上，确保当运转车靠紧柜体时，运转车导轨与柜体导轨可靠接触，基本无间隙。
(2)特别设计了锁定装置:利用磨擦自锁原理，一个特别设计凸轮装置，可以实现运转车锁定。其工作方式为:凸轮未锁定前，弹簧作用下挂钩与柜体接触面间有一定操作间隙，可以使运转车挂钩顺利插入并钩住柜体。逆时针转动凸轮，消除操作间隙，将运转车与柜体可靠锁定，推拉断路器手车时，无需再靠人力顶住运转车，操作可靠性以提升。同时，为保证挂钩转轴不因受力变形，将挂钩转轴处改为腰形孔，锁定前，弹簧将挂钩向前拉，保证了挂钩与柜体正常操作间隙。
(3)操作间隙调整:一段时间使用后，挂钩及凸轮会磨损，间隙增大，会降低锁紧力，针对可能出现这种情况，凸轮与运转车之间，增设了调整垫。调整垫可以作为配件，由用户需要自行添加。
开关柜设计范文6
[关键词]高压开关柜；绝缘设计；结构设计；24kV
中图分类号：TM591文献标识码：A文章编号：2306-1499-（2014）11-0059-02
高压开关柜已经在电力系统中得到了广泛应用，由于多数开关柜需要在相对恶劣的环境下运行，容易遭到蒸汽、烟雾及粉尘等不良因素的侵袭，因此开关柜的绝缘表层会被腐蚀并生成大量导电物。导电物的出现与配电线路故障的发生会对开关柜的安全运行造成不良影响，为了提高高压开关柜的运行可靠性，则应完善结构与绝缘设计[1]。本文分析了24kV高压开关柜结构和绝缘设计问题，旨在减少开关柜绝缘事故。
1.24kV高压开关柜绝缘要求
24kV高压开关柜具有负荷容量大、运行性能稳定等优点，是国家电网公司大力推广的电气设备。为了确保24kV高压开关柜能够满足配电需要，应根据（DL/T593-2006）标准中所提出的绝缘要求进行结构设计与绝缘设计工作。在DL/T593-2006标准中规定24kV高压开关柜应满足以下绝缘要求：（1）空气净距，包括相间与相对地应≥180mm；爬电比距，包括有机绝缘与纯瓷绝缘应≥18mm/kV、20mm/kV。如高压开关设备使用的是绝缘隔板，则绝缘隔板与高压导体之间的空气间隙应≥50mm[2]。（2）雷电冲击耐压（1min，峰值），隔离断口为115/145kV，相间及对地为95/125kV；（3）工频耐压（1min，有效值），隔离断口为64/79kV，相间及对地为50/65kV；（4）控制回路与辅助回路的工频耐压（1min，有效值）为2000V；系统中性点的接地方式应为经消弧线圈、低电阻接地或不接地；斜线上方的接地方式应为低电阻接地或不接地，斜线下方则采用消弧线圈的接地方式或不接地。
2.24kV高压开关柜结构设计和绝缘设计分析
2.1 24kV气体绝缘SF6环网柜的设计
SF6环网柜具有体积小、安装灵活及运行安全等优势，且具有较强的环境适应能力，防护等级已经达到了IP67，因此SF6环网柜在许多发达国家中得到了普遍应用。为了改善SF6环网柜的绝缘性能，则进行结构设计及绝缘设计时应注意做好以下工作。
2.1.1结构合理性设计
由于SF6环网柜采用的是SF6气体密封开关，因此在进行结构及绝缘设计时应对SF6气体的湿度及绝缘强度进行充分考虑； 确保开关柜当中的接地开关、断路器、负荷开关及母线等能够被完全密封于柜体当中。首先，要采用密闭性能良好的电缆靴保护开关柜的进出线，使开关柜的绝缘耐压值可以达到50kV。在设计柜体时，应保证外形尺寸的合理性，从而使SF6环网柜具有结构简单、操作方便的优点。其次，柜架、盖板可采用敷铝锌钢板，气箱采用不锈钢板，以改善环网柜的密封性能；确保环网柜可以向左侧及右侧随意拓展，同时在熔断器仓当中安装熔断器。第三，将负荷开关设计为三工位形式，即接地工位、分工位及合工位，确保负荷开关与接地开关相互独立；从开关柜外部引入操作电源（蓄电池及充电器），或直接将操作电源设置在开关柜当中，确保在系统停电的情况下，开关柜仍可维持正常工作。
2.1.2注重绝缘可靠性设计
绝缘性能出现退化现象时就会给SF6环网柜的安全运行造成严重影响。SF6气体泄露、绝缘部件裂纹、SF6气体含水量、柜体内部结露等均可能导致环网柜的绝缘性能出现退化现象，因此在进行绝缘设计时应考虑以下问题，以提高绝缘的可靠性。首先，如制作气体容器的材料为不锈钢且容器被完全焊接，无密封开孔，则应采用环氧树脂制作而成的套管连接电缆，并同时将气体容器与电气套管焊接在一起，以提高气体容器的密闭性能，从而预防气体泄漏与改善环网柜的绝缘性能。其次，可将SF6气体水分含量测试仪安装在环网柜中，以便于定期检测气体的水分含量；密封箱体当中的干燥剂必须定期更换，烘烤零部件时应严格按照规定的烘烤时间与温度，以避免因柜体内部结露而对绝缘性能造成不良影响[3]。第三，将充气管道设计为可以采用高纯度SF6气体、N1气体进行冲洗的形式，同时在设计时尽量采用可以降低绝缘部件机械应力的设计形式，从而延缓绝缘部件的老化及预防部件内部、表面出现裂纹。
2.2 24kV中置柜的设计
24kV中置柜具有外形简洁、组装及检修方便、坚固耐用与安全可靠等优势，具有广阔的应用前景。但从另一方面来看，24kV中置柜相对地、相间距离均处于标准参数边缘，如没有做好结构与绝缘设计工作，则将有可能导致实际参数低于标准参数，并由此对24kV中置柜的运行造成严重影响。在设计24kV中置柜时应做好以下工作。
2.2.1柜体结构设计
为了能够使24kV中置柜可以满足180mm空气净距的要求，则应对前高后低形式的柜外形设计进行优化，将柜体结构设计为等高形式，使柜体与仪表室之间贯通为一体。为了能够增大断路器室、母线室的空间，则可以在设计时增加柜体的高度，使柜体高度可以达到2400mm左右。对于母线室当中的三相主母线，则设计为品字形排列形式；同时在柜体下部安装互感器，柜体中部则安装接地开关，开关的操作工具应为拐臂或锥齿轮，静刀头应朝上安装，以免因接地开关意外落下而引起开关柜出现短路事故。下图为中置柜结构设计简图。
图1.柜体结构设计简图
2.2.2绝缘设计
为了有效改善24kV中置柜的绝缘性能，在开展设计工作时应把握好以下几个关键点：（1）根据绝缘要求对开关柜的高度进行合理设计。由于空气绝缘为各类绝缘方式中最有效，也是最安全的一种方式，因此在设计时必须确保绝缘净距离达到相关标准。目前24kV中置柜的柜宽多为1000mm，但其理论宽度应达到1020mm左右，因此为了满足绝缘要求，则必须重视优化选取分支母排。如母排宽度为100mm，则空气净距离仅为175mm，无法达到180mm，与技术规范不符，对此可以在保证母排载流量及截面不变的前提下，将母排的宽度设计为80mm，从而使相间距离达到195mm。如无法加厚母排，则可以利用绝缘隔板进行复合绝缘处理。（2）在设计时应尽量确保电场实现均匀分布。如电场分布处于均匀状态，则能够有效预防因电场集中而对开关柜造成破坏[4]。先对母排截断端头进行加工处理，使母排端头成为圆角状，如条件允许则可将金属材质的屏蔽罩安装于断路器的梅花触头中，也可以在浇注触头盒时直接将屏蔽网安装在开关柜中。此外，在选用绝缘材料时应考虑到爬电距离因素，尽量确保选用的绝缘材料能够使开关柜的爬电距离得以增大。例如，在选用支撑型绝缘子、触头盒及穿墙套管时，应根据需要将伞裙面积加大，将触头盒的内腔设计为舌状结构，从而有效避免触头盒当中形成凝露、污秽等。
3.结束语0
综上所述，结构设计与绝缘设计水平是决定高压开关柜运行性能的重要因素。为了能够有效提高24kV高压开关柜运行的可靠性，则应采取有效的措施对开关柜结构与绝缘性能进行优化设计。此外，应注重在实际的设计工作中不断积累相关经验，当发现24kV高压开关柜存在设计上的不足时应及时加以改进，并在改进设计方案的过程中综合考虑多种因素，从而为24kV高压开关柜的推广应用提供有利条件。
参考文献：
[1]郭文勇,杨亚妮,雷文鹏,付峰,许小渭.基于单片机的高压开关柜温湿度控制系统的设计[J].电子世界,2014(9):53-54.
[2]李欢,李永倩,王虎,何青尔.拉曼测温系统在高压开关柜监测中的应用研究[J].电力科学与工程,2012,28(3):40-44.
