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摘 要：10 kV高压开关柜是高压配电中的重要设备，将会影响到电气系统运行的安全性，也会对供电的可靠性造成影响。为此，必须对10 kV高压开关柜进行高标准、高要求、高质量的设计，以确保电力系统的安全运行。本文主要对这一设计的关键性问题进行了探讨，并对元器件的选取进行了研究，希望能够对这些设备的设计起到一定的借鉴作用。
关键词：10 kV高压 开关柜 设计 分析研究
中图分类号：TM591 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（c）-0118-02
随着我国社会经济的快速发展，我国电力系统的发展速度也越来越快，很多电气设计理念在我国的电力系统设计中得到了应用。近年来，10 kV高压开关柜的应用范围越来越广，是电力系统设计中的重要组成部分，为此，本文针对这一领域内的设计问题，对一些关键问题和元器件的选取发表了自己的看法，希望能够对电气设计起到借鉴和帮助的作用，促进我国10 kV高压开关柜设计水平的提高，推进我国电力系统设计得到进一步发展，充分发挥电力系统在安全生产中的作用。
1 10 kV开关柜设计中的关键问题
1.1 安全净距
在设计的过程中，必须保证所有的元器件尤其是裸露的元器件都能够保持合理的安全净距，确保这些带电元器件能够保持合理的相间，另外元器件的空气间隙也要合理化，以避免短路现象的出现，对电力系统起到一种保护的作用，避免使电力系统发生一些故障。按照相关标准和设计规范的要求，如果高压配电系统利用空气作为一种绝缘介质的话，并且海拔高度较高，达到了1000 m以上时，就必须要保证开关柜在相与相之间的距离上保持在125 mm以上，同时要保证相与地之间的距离保持在125 mm以上，如果海拔高度过高，大于1000 m时，应当及时修正开关柜的绝缘距离。在实际应用的过程中，很多配电室的空间有限，这种狭小的空间距离要求开关柜的尺寸不能过大，这样就很容易导致绝缘距离达不到要求。因此，我们必须在绝缘问题上采取相应的措施。例如，很多设计单位采用了一些绝缘热缩材料，或者是DMC、SMC之类的绝缘板，这都是一种很好的做法。但是在应用的过程中也应当注意以下几个方面的问题：一是如果利用绝缘热缩材料，就必须保证一定的绝缘距离，通常要将绝缘距离保持在80 mm以上。另外，为了避免热缩套管的老化，要定期对这些材料进行维护和检查，以保证这些材料的绝缘强度；二是如果要利用绝缘板，那么应当使导体与板材之间保持合理的间隙，通常应大于15 mm，此外，也要对绝缘板进行定期的维护与检查；三是当开关柜的柜壳与导流体的距离过近时，应当使用穿墙套管，并将其安装在导流体穿越柜壳的地方，但是，如果开关柜是一种非标开关柜则不能应用这种方法。
1.2 五防连锁
五防连锁是10 kV高压开关柜内的重要设施，可以有效避免断路器的误分或者是误合，也可以防止隔离开关在带负荷的状态下分合与推拉，另外可以避免接地开关在带电的状态下操合，从而确保了10 kV高压开关柜的安全性与可靠性。因此，我们在开关柜设计的过程中应当考虑到以上问题，并遵循这些设计的原则，真正发挥五防连锁在10 kV高压开关柜设计中的功能。例如，很多开关柜制造厂商设计的开关柜可以有效防止操作人员的错误操作，如XGN2、KYN、GG-1A等型号的开关柜都具有自己的特色，在功能和作用方面都表现良好，增强了高压开关柜的可靠性与安全性。
1.3 爬电距离
根据绝缘污秽等级和实验技术条件的规定与要求，对开关柜的爬电距离做出了相对明确的规定，通常要求组件和绝缘件之间的纯瓷绝缘比距应当为18 mm/kV，如果采用有机绝缘的办法，就要保证绝缘比距在20 mm/kV以上。这就提高了对绝缘的要求，给很多生产厂家带来了一定的难度，因此很多元器件需要在厂家定制。为了满足规定和要求，很多生产厂家往往会采用增高或增多裙边的做法，这样就会在一定程度上使生产的元器件符合要求。除此之外，开关柜的设计也应当考虑到设备使用的外在条件，可以利用加热器来避免凝露现象的出现。
2 10 kV开关柜中元器件的选取
2.1 开关柜主母线及分支母线
在母线规格的选择方面，必须保证母线符合额定电流的需要。通常来讲，设计院都会在接线图中指明母线必须满足的额定电流值，另外在相关的技术协议中也会有所体现。为此，在选择元器件和设计开关柜的过程中，应当确认母线规格是否符合要求，并要保持相当的裕度。
2.2 高压真空断路器
这种设备在10 kV高压开关柜中也有着非常重要的作用，主要表现在以下几个方面：第一，可以利用它来实现空载电流的接通与断开，也可以实现负载电流的接通与断开；第二，如果整个系统出现故障，这一设备可以与其他的装置相互配合，防止事态的扩大，提高系统的安全性；第三，利用这一设备可以利用防跳继电器，使系统具有一定的“防跳”作用。
2.3 电流互感器
为了确保相关设备的安全性，也为了保证人身安全，如果发生绝缘破坏的现象，从而导致1、2次绕组间因被高压击穿，就要及时将高压导向大地，同时要保证绕组处于低电位的状态，因此，要有一定的接地设计，使二次绕组具有一定的安全性。值得一提的是，必须要控制好接地点的准确位置，使其在K2端子处接地，并且要做到一点接地。最后，应当选择合理的互感器形式，合理地在连接时运用。
2.4 电压互感器
在系统运行的状态下，一次绕组将处在高压的状态下，如果一次与二次绕组之间的高低压绝缘被击穿，再加上很多设备的绝缘水平不能达到要求，这就会威胁到操作人员的自身安全，同时也会严重损坏这些设备。为此，必须保证二次回路可以及时地将电流导向大地，进行一系列的接地设置。为了防止二次短路现象的出现，避免短路对电压互感器的破坏，就必须在二次回路中安装熔断器，并选择合理的接线方法，如V/V接线法、“一”字接线法和Y/Y接线法等，并要选择合理的互感器类型。
3 结语
通过研究与探讨上述问题我们可以知道，开关柜在设计的过程中会遇到很多我们意想不到的问题，如何正确地分析与研究这些问题，从而妥善地解决这些问题将成为相关设计人员需要研究的重点。另外，在设计的过程中，不应一味地应用设计理论对之进行分析，更重要的是总结开关柜在设计过程中的经验，使开关柜的设计更加的经济、安全、高效，这样才能不断提高开关柜设计的水平。
参考文献
[1] 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（7）：259-260.
[2] 王宇，王笑扬.关于10 kV高压开关柜设计的一些体会[J].科技与生活，2010（12）.
[3] 应丽华.10 kV高压开关柜设计研究[J]. 机电信息，2012（30）：137-138.
关键词：10 kV高压 开关柜 设计 分析研究
中图分类号：TM591 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（c）-0118-02
随着我国社会经济的快速发展，我国电力系统的发展速度也越来越快，很多电气设计理念在我国的电力系统设计中得到了应用。近年来，10 kV高压开关柜的应用范围越来越广，是电力系统设计中的重要组成部分，为此，本文针对这一领域内的设计问题，对一些关键问题和元器件的选取发表了自己的看法，希望能够对电气设计起到借鉴和帮助的作用，促进我国10 kV高压开关柜设计水平的提高，推进我国电力系统设计得到进一步发展，充分发挥电力系统在安全生产中的作用。
1 10 kV开关柜设计中的关键问题
1.1 安全净距
在设计的过程中，必须保证所有的元器件尤其是裸露的元器件都能够保持合理的安全净距，确保这些带电元器件能够保持合理的相间，另外元器件的空气间隙也要合理化，以避免短路现象的出现，对电力系统起到一种保护的作用，避免使电力系统发生一些故障。按照相关标准和设计规范的要求，如果高压配电系统利用空气作为一种绝缘介质的话，并且海拔高度较高，达到了1000 m以上时，就必须要保证开关柜在相与相之间的距离上保持在125 mm以上，同时要保证相与地之间的距离保持在125 mm以上，如果海拔高度过高，大于1000 m时，应当及时修正开关柜的绝缘距离。在实际应用的过程中，很多配电室的空间有限，这种狭小的空间距离要求开关柜的尺寸不能过大，这样就很容易导致绝缘距离达不到要求。因此，我们必须在绝缘问题上采取相应的措施。例如，很多设计单位采用了一些绝缘热缩材料，或者是DMC、SMC之类的绝缘板，这都是一种很好的做法。但是在应用的过程中也应当注意以下几个方面的问题：一是如果利用绝缘热缩材料，就必须保证一定的绝缘距离，通常要将绝缘距离保持在80 mm以上。另外，为了避免热缩套管的老化，要定期对这些材料进行维护和检查，以保证这些材料的绝缘强度；二是如果要利用绝缘板，那么应当使导体与板材之间保持合理的间隙，通常应大于15 mm，此外，也要对绝缘板进行定期的维护与检查；三是当开关柜的柜壳与导流体的距离过近时，应当使用穿墙套管，并将其安装在导流体穿越柜壳的地方，但是，如果开关柜是一种非标开关柜则不能应用这种方法。
1.2 五防连锁
五防连锁是10 kV高压开关柜内的重要设施，可以有效避免断路器的误分或者是误合，也可以防止隔离开关在带负荷的状态下分合与推拉，另外可以避免接地开关在带电的状态下操合，从而确保了10 kV高压开关柜的安全性与可靠性。因此，我们在开关柜设计的过程中应当考虑到以上问题，并遵循这些设计的原则，真正发挥五防连锁在10 kV高压开关柜设计中的功能。例如，很多开关柜制造厂商设计的开关柜可以有效防止操作人员的错误操作，如XGN2、KYN、GG-1A等型号的开关柜都具有自己的特色，在功能和作用方面都表现良好，增强了高压开关柜的可靠性与安全性。
1.3 爬电距离
根据绝缘污秽等级和实验技术条件的规定与要求，对开关柜的爬电距离做出了相对明确的规定，通常要求组件和绝缘件之间的纯瓷绝缘比距应当为18 mm/kV，如果采用有机绝缘的办法，就要保证绝缘比距在20 mm/kV以上。这就提高了对绝缘的要求，给很多生产厂家带来了一定的难度，因此很多元器件需要在厂家定制。为了满足规定和要求，很多生产厂家往往会采用增高或增多裙边的做法，这样就会在一定程度上使生产的元器件符合要求。除此之外，开关柜的设计也应当考虑到设备使用的外在条件，可以利用加热器来避免凝露现象的出现。
2 10 kV开关柜中元器件的选取
2.1 开关柜主母线及分支母线
在母线规格的选择方面，必须保证母线符合额定电流的需要。通常来讲，设计院都会在接线图中指明母线必须满足的额定电流值，另外在相关的技术协议中也会有所体现。为此，在选择元器件和设计开关柜的过程中，应当确认母线规格是否符合要求，并要保持相当的裕度。
2.2 高压真空断路器
这种设备在10 kV高压开关柜中也有着非常重要的作用，主要表现在以下几个方面：第一，可以利用它来实现空载电流的接通与断开，也可以实现负载电流的接通与断开；第二，如果整个系统出现故障，这一设备可以与其他的装置相互配合，防止事态的扩大，提高系统的安全性；第三，利用这一设备可以利用防跳继电器，使系统具有一定的“防跳”作用。
2.3 电流互感器
为了确保相关设备的安全性，也为了保证人身安全，如果发生绝缘破坏的现象，从而导致1、2次绕组间因被高压击穿，就要及时将高压导向大地，同时要保证绕组处于低电位的状态，因此，要有一定的接地设计，使二次绕组具有一定的安全性。值得一提的是，必须要控制好接地点的准确位置，使其在K2端子处接地，并且要做到一点接地。最后，应当选择合理的互感器形式，合理地在连接时运用。
2.4 电压互感器
在系统运行的状态下，一次绕组将处在高压的状态下，如果一次与二次绕组之间的高低压绝缘被击穿，再加上很多设备的绝缘水平不能达到要求，这就会威胁到操作人员的自身安全，同时也会严重损坏这些设备。为此，必须保证二次回路可以及时地将电流导向大地，进行一系列的接地设置。为了防止二次短路现象的出现，避免短路对电压互感器的破坏，就必须在二次回路中安装熔断器，并选择合理的接线方法，如V/V接线法、“一”字接线法和Y/Y接线法等，并要选择合理的互感器类型。
3 结语
通过研究与探讨上述问题我们可以知道，开关柜在设计的过程中会遇到很多我们意想不到的问题，如何正确地分析与研究这些问题，从而妥善地解决这些问题将成为相关设计人员需要研究的重点。另外，在设计的过程中，不应一味地应用设计理论对之进行分析，更重要的是总结开关柜在设计过程中的经验，使开关柜的设计更加的经济、安全、高效，这样才能不断提高开关柜设计的水平。
参考文献
[1] 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（7）：259-260.
[2] 王宇，王笑扬.关于10 kV高压开关柜设计的一些体会[J].科技与生活，2010（12）.
[3] 应丽华.10 kV高压开关柜设计研究[J]. 机电信息，2012（30）：137-138.