高压开关柜设计思考分析颜世涛

高压开关柜设计思考分析颜世涛

颜世涛郑士瑞

（山东泰开成套电器有限公司泰安271000）

摘要：随着我国经济的高速发展，电力系统也得到相应的发展，与此同时伴随着人们对电力系统越来越高的要求，其中作为非常重要电力设备的高压开关柜，它的设计安全问题显得尤为重要。本文就当前电力系统中高压开关柜的主要两大设计思考方面进行分析，一是关于高压开关柜设计选型，另一方面是高压开关柜运行中存在的问题。针对这两大设计思考方面分析研究，强调出科学的进行设计和选型的重要性，同时对于质量把关、现场监照、交接验收同样不容小觑。

关键词：高压开关柜；电力系统；设计

引言：近年以来，我国在前10～35kV电力系统中多采用的是KYN型高压开关柜，据统计发现某地区变电站10kV配电室高压开关柜发生了6次严重事故，其中多次是由高压开关柜引发的，极少数才是由其他原因引发的，不仅对人们的生活造成不便，而且造成了极大的经济损失，还为整个电力系统安全埋下了隐患。基于在目前引发电力系统高压开关柜出现故障原因中，很大一部分是由高压开关柜自身引起的，所以本文对电力系统中高压开关柜的设计选型、运行问题进行了阐述和分析。

1设备选型

1.1充气开关柜的选用

在新的变电站试点工程中出现不同于以往的KYN型高压开关柜的充气高压开关柜，这种充气开关柜有着密封性好、绝缘性高，对环境抗干扰性强等诸多优点。但缺点也同样存在，一是对这种充气开关距的检修不方便；二是填充气体SF6常温无毒，在高温条件下分解呈剧毒；三是SF6气体可以存在很多年，所以对它的监测、防漏、回收提出较高要求。基于SF6气体的特殊性，近年又研发出N2、干燥空气等作为替代气体的空气绝缘开关柜。电力系统高压开关柜选型时要慎用充气开关柜，只有在特殊环境（高海拔、污秽严重）条件或要求下适当选用。

1.2固封断路器的选用

固封断路器是一个在将真空灭弧室浇铸在环氧树脂中的独立极柱。这个极柱中的真空灭弧室因为环氧树脂的包被，不仅与其他的导电元件隔离，而且与外界环境完全隔离，极大的减少了环境对断路器的影响，特别在高海拔地区可以引入使用。因为固封断路器的完全隔绝环境优点，再加上断路器厂家的大肆推广，让一些高压开关柜设计人员没有经过深思熟虑情况下，盲目的选择了固封断路器，这会带来一定的安全隐患。固封断路器不同于普通的真空断路器（外压比内压大）爆炸不向外扩散，它的外压比内压下发生爆炸会向外扩散，当然一般运行中不会出现向外扩散爆炸的情况，但如果制造工艺粗糙，事故时可能会发生爆炸。由于固封断路器技术要求较高，选用固封断路器时优先选用大公司的生产的。

1.3电容器回路断路器的选择

虽然真空断路器的灭弧能力强，但是真空开关的开距比较小，这会使在开断电容器组的容性电流时，难以实现无电弧重燃。如果重燃就会出现过压的情况，造成电容器的烧损等故障，解决办法是可以安装氧化锌避雷器来限制过电压，但效果不稳定。真空断路器在10kV投切电容器回路时重燃率基本稳定在1.0%，满足投切电容器组的低重燃率要求，但在35kV时投切电容器回路时重燃率一般在5%以上，难以实现投切电容器组的低重燃率要求。所以在10kV电容器回路时可选用真空断路器，在35kV电容器回路选用SF6断路器才能达到投切电容器组的低重燃率要求。

1.4接地方式对断路器参数的影响

因为国外多是以10kV为中性点接地系统为主，规定额定短时工频耐压为28kV，但在国内中压选择是以中性点不接地系统为主，额定短时工频耐压要求为42kV，额定短时工频耐压等绝缘性国外与国内是不同的，所以如需要订购ABB等国外原装产品时需要多注意额定短时工频耐压等绝缘性是否满足国内接地系统要求。

1.5电流互感器的参数选择

选择电流互感器貌似容易，实则却不容小觑的，选型一旦错误诱发事故的几率很高。电流互感器选择主要体现在以下情况：对于电流互感器变比选择不恰当，过小会埋下回路过载的隐患或者对动热稳定和整定无法满足要求；当前的微机保护功率相比以前电磁型保护功率小很多，甚至不到1VA，但高压开关柜设计人员按以前要求规定，盲目要求电流互感器容量动辄要求30VA，这会使铁芯截面做得很大，增加了可避免的制造成本。

2与运行相关的问题

2.135kV开关柜宽度的选择

35kV开关柜柜宽不是固定的，有1200mm、1400mm两种选择，相比与1400mm而言1200mm安全距离小。如果高压开关柜的柜底电缆沟封堵不严，在空气湿度大的环境下，潮气顺孔洞进入高压开关柜造成内部受潮后绝缘性降低，遇不良天气或大负荷冲击电压波动时极易发生放电诱发非常严重的事故，所以在空间允许的情况下，优先选择1400mm柜宽。

2.2开关柜发热

在大电流开关柜出现的事故中，大多数都是因为发热致使热敏元件损坏起弧，以及一些器件老化绝缘效果不佳造成的。基于此，在关于大电流高压开关柜设计时，必须要保障隔离触头插接精度、通风散热和防磁隔热等。

2.3工艺要求及反措要求

在进行主母线固定螺栓作业时，可能会出现多个螺栓未紧固的情况，这会造成母线室整体发热引发事故。因此进行主母线固定螺栓时，要对每个螺栓进行检查，对不满足紧固要求的螺栓从新紧固；制造电缆终端有着较高的技术要求，不可出现为赶工期马虎完成的情况，其次注意事项务必按要求完成，如电缆终端与接地开关的固定螺栓宜为2个，以避免1个螺栓因接触面太小而发热等；因为设备中导体具有传热的能力，可在母线搭接面上镀银烫锡减少与电阻接触面积，避免导体发热诱发事故；因为电压开关柜内短路弧光会产生内部压力，必须要有降压措施，即在每个小室的顶部都要装有相应的压力释放装置以降低压力；对于柜体面板以及固定件应要有足够强度，以防止在出现内部燃弧事故的情况时，应力极具变化造成严重事故；在高压开关机柜的压力释放口，不能出现朝下的情况，以免伤人；在对电弧有严格要求的高压开关柜，可装设电弧监测装置，进一步确保柜安全运行。

2.4各类手车的配置

针对当前一些配电室工程完工后，存在各类手推车（检修手车、验电手车等）的数量较多，不仅浪费了配电室大量空间，而且对提高设备的安全性能也无成效，如若二期工程扩建，手推车数量将更加的繁多。基于此，配电室工程修建时有效配置手推车可避免这种情况的发生，如因为检修手车是标配，可按母线段配置手推车。在配置手推车时，也应关注一些注意事项：因为对进线柜的检修接地、验电允许不用在户内检测，直接能从户外的母线桥开展，所以进线柜可不配置验电手车、接地手车，在户外进行检修接地、验电可避免因验电手车、接地手车在户内操作检测时，操作失误造成的事故等等。

结束语：

随着我国电力系统建设的不断优化改进，对其中作为重要电力设备的高压开关柜提出了更高的要求。因此科学合理地设计高压开关柜尤为重要，本文就高压开关柜设计选型、运行问题进行了分析研究，望能对相关高压开关柜设计人员提供一定借鉴之处。

参考文献：

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［2］唐哲，王治玲，张岷浩．在线监测在高压开关柜中的应用分析［J］．时代农机，2018，（09）：45－46．

［3］汤继东，朱冬宏.中低压配电设计与实践［M］.北京：中国电力出版社，2015.