10kv配电开关柜设计要点分析

10kv配电开关柜设计要点分析

唐建

（江苏大全凯帆电器股份有限公司江苏南京210000）

摘要：10kV配电开关柜是配电系统中非常重要的一项电气设备，开关柜的运行水平将影响到配网系统的安全，必须做好开关柜的设计，提高其供电的安全性、可靠性，防范事故的发生，为开关柜创设一个良好的工作环境，提高其运转质量。

关键词：10kV配电开关柜；设计要点；防范措施

1、10kV高压开关柜简介

10kV高压开关柜是一种成套配电装置，其组成部件包括:接地开关、隔离开关、负荷开关、占用变压器、高压熔断器、高压断路器、互感器与接触器，和一些调整、保护、控制、测量的装置，支持件、连接件内部辅件。一般来说，空气或负荷绝缘材料为开关柜内的绝缘介质，对电网电能进行接收、分配是其功能。应当重点注意的是:为防止在运行中的高压开关柜发生事故，设计者应严格依据我国有关标准、客户需要设计10kV高压开关柜。

2、10kV配电开关柜设计要点

2.1外观设计

外观设计首先是材质方面的保证，通常选择金属外壳，金属强度要达标，而且需要具有一定的耐火性、抗燃性，严禁采用网形编织物。开关柜主回路中的各个组件都需要配置于金属外壳中，而且也要对外壳进行防护处理，具体的防护等级统计如下:IP2X级别，通常能够阻止d=1．2cm，l=8cm的细长物体深入;IP3X级别，则可以阻止d＞2．5mm的细长金属条进入;IP4X级别，则要阻止d＞1．0mm的金属丝、厚度＞1．0mm的狭长条的深入。

2.2导体截面设计

对于10kV配电开关柜来说，其主回路、不同组件、单元之间连接一个导体，同额定电流相比，其截面需要达到10%的裕度。10kV配电开关柜主回路截面最小值一方面需要达到规定的额定电流值，同时，也需要能够承受额定峰值的耐受电流。限流熔断器的主回路中，需要在其同母线间链接一个导体，该导体所能承受的耐受电流、短路电流持续时间等都要达到10kV开关柜的标准与规定。

2.3爬电距离

我国目前已经出台了相关的文件对10kV配电开关柜内部各元器件的绝缘爬电距离进行规定，其中绝缘配件的爬电距离一般在18-20mm/kV，根据绝缘配件的材质不同爬电距离也会有一些差别，配件的爬电距离直接关系着整个机柜的安全性，这也是我国对其进行严格规定的原因所在。但是就我国的规定而言目前绝大多数厂家生产的电气原价难以达到这一标准，因而设计者需要向电气元件生产制造商进行定制，并将电气元件的各项标准转述给厂家，为了减少工作量相关供电部门可以与厂家之间建立长期的合作关系。在实际的电气元件生产过程中往往会采取裙边高度增加的方式代替直接增加绝缘子高度的方式，降低元器件生产的难度。

2.4接地设计

接地设计是开关柜必备的设计，这其中包括开关柜附近一切回路的相关电气部件，因为只有经过接地处理，才能确保人身与设备安全。其中那些能够及时移动、抽离的部件可以不进行接地处理。具体的接地措施为:顺着配电开关柜所延伸的方向来安装特定的接地导体，当选择铜质接地导体时，当出现接地故障时，其所通过的电流要控制在200A/mm2，截面的最小值也要在30mm2以上。此接地导体需要设置一个连接端子，确保同接地网连接，而且要设下接地标识。相反，所选接地导体并非铜质，则也要达到特定峰值下所能承受的电流标准。

2.5绝缘距离

对不同相的电流进行分配和分布式10kV配电开关柜的主要作用，为了保证其功能的顺利实现，开关柜必须具备良好的绝缘能力，尤其是对地面还需要达到一定的绝缘距离，从而避免短路问题的出现和发生，保证电力系统安全。具体可以通过以下三种方式实现对绝缘距离的把握：一是隔绝导体，也就是在带电导体的外部套封绝缘物质，一般绝缘的间距在10cm左右为宜；二是使用绝缘隔板，在地面与开关柜的导体之间嵌入绝缘隔板，提高隔远性能，绝缘隔板的位置必须在导体和地面之间，但是该方法容易受到环境的影响，绝缘隔板在长期的腐蚀下绝缘性会有所下降；三是带电导体的绝缘改造，这也是目前位置最先进的绝缘距离中职手段，热涂覆技术是目前最为常见的高压带电导体处理方式。

2.6测量仪表、保护装置与辅助回路

要做好测量仪表、辅助回路等的安全防护工作，使其同高压带电体之间保持特定的距离，确保安全。这样才能保护工作人员的安全，控制其触及高压带电体所造成的威胁。同时，测量仪表、继电保护设备等都要妥善设置防震动装置，预防这些电气设备遇到高强震动时无法正常工作，确保其性能依然能够稳定、正常地发挥。同时，为了确保线路质量，要注意二次连接导线材质的选择，通常来说软铜绝缘线相对适合，其他的元件，例如:端子排、固定螺丝等都应采用铜质材料，而且要做下清晰、明确、准确的标识。互感器的二次接线、回路连线等也都应该选配铜导线，控制其截面在2．5mm2以上，做好互感器的计量工作，配送至正规的计量单位，实施精准的计量。同时，也要控制相关部件所带来的干扰。

2.7主母线与分支母线的选择

母线类型选择的重要参考标准是额定电流是否达标，这是10kV配电开关柜内部元件选择的重要部分。目前母线需要达到的额定电流标准以及规格标准是由国家专业电力监管部门和设计机构来确定的，该标准也是电气设备设计中必须严格遵守的，但一般在具体的数值上会留有一定的变化空间来确保标准的可实行性。确定主母线的类型后，分支母线要符合主母线的要求，确保电路的正常运行，其他电器元件和设备也应与主母线相同，如果发生意外状况必须对主母线进行更改需要与技术人员商讨后进行，且更改的母线额定电流也要符合10kV开关柜的具体标准。

3、10kV开关柜故障的防范要点

为了更加妥善地预防10kV开关柜故障，需要从以下方面做起:优选开关柜结构材质，例如:高强绝缘金属密封开关柜是一个不错的选择，因为它能更好地适应污浊、潮湿的环境。同时，也要做好绝缘件材质的选型，通常可以选择酚醛树脂、聚碳酸酯类型的绝缘材料，或者阻燃型绝缘材料，而且也要对配电室进行特殊的保护，内设通风干燥设备，保持其干燥绝缘，预防不良事故的出现。为了预防开关柜出现连烧现象，应该将母线与柜隔离开来，同时，也要也要积极保护好开关柜中的二次线，利用阻燃软管将其包起来，预防出现二次损伤问题。注意断路器类型的选配，真空断路器成为首选，特别是室内尽量不选择SF6断路器以及油断路器。同时，配电系统有必要安装温度、适度控制仪器，防止其因为过负荷运行所导致的温度过高、过潮湿等问题。此外，还要为开关柜营造一个良好的工作环境，通过安装干燥设备、通风仪器等来及时排除水分，做好定期检修与维护工作，要尽全力保持开关柜的绝缘度。

4、结论

设计者应严格依据我国有关标准及客户需要设计10kV高压开关柜，以使其使用过程的安全性、合理性得到保证，本文重点介绍了现今主流运转车的结构及其性能，而运转车类型不同，其优点、缺点也各不相同，设计者可通过适当改进，使运转车的功能、成本得到优化。

参考文献

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