浅谈高压开关柜的设计与应用

浅谈高压开关柜的设计与应用

李宜芬

施耐德（陕西）宝光电器有限公司

摘要：高压开关柜作为电力系统不可或缺的重要设备类型，在很大程度上可以对电力系统发电、输电以及配电产生直接影响，具有重要的可行性价值。近些年来，为进一步迎合大众用电需求，缓解部分地区电力短缺局面，相关人员需要对高压开关柜优化设计问题予以高度重视。在优化设计过程中，应该结合高压开关柜功能需求，做好细节设计工作，达到良好的应用效果。针对于此，本文着重对高压开关柜优化设计问题以及应用问题进行研究分析，以供参考。

关键词：电力系统；高压开关柜；优化设计；应用分析

引言：目前为进一步增强电力系统安全运行效能，设计人员需要对电力系统各组成部分以及相关机构运行问题进行全面优化。其中，高压开关柜作为电力系统运行体系的重要组成部分，不仅可以实现电力系统发电、输电以及配电过程，同时也可以实现电能转换以及控制与保护等功能作用。因此在优化设计过程中，设计人员需要着重针对高压开关柜优化设计问题进行统筹部署与合理改进，以切实保障电力系统运行质量安全。结合优化设计情况来看，在高压开关柜优化设计工作期间，设计人员需要从高压开关柜结构体系方面入手，重点针对母线以及互感器等结构内容进行梳理优化，以达到良好的运行效果。

1 高压开关柜含义及功能需求分析

1.1 含义分析

高压开关柜主要是指在电力系统运行过程中可以发挥配电、输电变电以及相应控制保护功能的电力装置。一般来说，高压开关柜可以按照电压等级不同细化分为多种结构类型。举例而言，按照电压等级在3.6kV~550kV的电器产品进行划分，可以将高压开关柜细化分为高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关等多种类型。从结构组成上来看，高压开关柜主要由隔离开关、高压负荷开关以及电器元件等重要结构组成。其中，空气与绝缘材料基本上可以视为高压开关柜绝缘载体的重要表现，在运行应用过程中，可以发挥良好的绝缘保护效果[1]。

1.2 功能需求

高压开关柜在很大程度上会对电力系统整体运行效能产生至关重要的影响，如果高压开关柜设计效果未能达到预期，那么就会导致电力系统出现运行故障等。不良问题。因此在规划设计过程中，设计人员必须提前明确高压开关柜功能特性以及设计注意事项，保障高压开关柜在运行过程中始终处于高效稳定的运行状态。一般来说，高压开关柜可采取母线以及双电源等走线方法进行规划设计。

在规划设计过程中，必须优先按照安全高效的设计原则，对高压开关柜各个零部件部件行合理配置与科学应用。与此同时，高压开关柜在运作过程中应该重点强调节能运行问题，以防止运行期间出现能耗问题。针对于此，建议在高压开关柜接线方法的选用上，设计人员应该重点强调双电源、母线、旁路母线以及单电源等方法的应用问题。可结合实际情况选择合适的接线方法，保障高压开关柜节能高效运行[2]。

2 高压开关柜优化设计措施及相关分析

2.1 高压开关柜结构优化设计

组装式基本上可以视为高压开关柜常用的安装操作方法。在具体操作过程中，相关人员需要根据高压开关柜实际组装情况，对部分细小零部件装问题进行适当改进与优化调整，以确保整体组装效果达到预期。其中，在进行一次元件优化设置工作时，相关人员应该严格贯彻安全可靠理念原则，注重对一次元件安装问题的合理调整，以确保高压开关柜安装质量效果。

2.2 一次元件优化设计

2.2.1 高压开关柜母线

母线设计作为高压开关柜一次元件优化设计的重点内容，在优化设计期间，需要对电流以及电压进行限定控制。在具体实现过程中，设计人员可明确主母线限定电压值以及电流值，对具体控制策略进行调整优化。与此同时，设计人员也可以直接检测主母线格式，按照相关协议要求与用户进行有效沟通，对其格式以及额定值进行适当调整。这样一来，主母线电压值以及电流值将会留有适当裕度，避免出现运行故障问题[3]。

2.2.2 高压开关柜互感器

高压开关柜互感器优化设计始终是高压开关柜一次元件优化设计的难点问题。结合以往的经验来看，对于高压开关电流互感器二次绕组设计而言，设计人员必须提前做好接地处理，以防止绕组绝缘遭受损害影响。从作用原理上来看，通过做好接地处理工作，可以确保其高压电流顺利导入到地面当中。此时二次绕组低电流状态良好，基本上不会对现场工作人员人身安全构成威胁。需要注意的是，二次绕组电流互感器在接近过程中可能因精密电流互感器铁芯过度饱满而引发温度异常问题。一旦温度超过限定数值，可能会导致铁芯损坏。因此建议设计人员应该对电气元器件母线连接方式进行优化选择，如可以采取贯穿式或者母线式等连接方式进行适当调整，保障高压开关柜互感器始终处于高效稳定的运行状态。

2.2.3 高压开关柜真空断路器

高压开关柜中的真空断路器一般都可以起到开关器件的功能作用。如果高压开关柜处于正常运行状态，断路器可以对断开回路的负荷电流进行有效接收。而一旦高压开关柜发生故障问题，断路器会与继电保护装置进行协同运行，及时断开发生故障位置电流通入，防止诱发更大的安全隐患。需要注意的是，关于高压开关柜真空断路器的优化设计，应该注重其安全防范性能的优化调整，以进一步加强对电气回路的控制管理

[4]。

2.3 二次元件优化设计

2.3.1 仪表隔间面板

仪表隔间面板作为高压开关柜二次元件优化设计的重点内容，从功能应用上来看，仪表隔间面板可以对高压开关柜运行过程进行检查与监督管理。在具体设计过程中，设计人员需要对仪表隔间面板功能特性进行重点掌握，同时，安装应用过程中必须严格按照安装技术规程要求加强对面板以及相关零部件的安装处理。除此之外，安装完仪表隔间面板之后，相关人员应该做好监督检测工作。

2.3.2 面板开孔设置

为进一步确定面板中元件位置是否与其他原件或者端子排存在摩擦问题或者位置不合理问题，设计人员需要采取科学合理的检测手段进行适当调整。结合以往的经验来看，设计人员通常会在投入使用之前对面板进行元件检测，或者是设置测量仪表进行检测分析。其中，面板中间必须设置质量规格达标的设备元器件，进一步增强面板运行效果。

2.3.3 高压开关柜中控制回路

对于高压开关柜而言，关于控制回路设计优化问题的研究分析主要可以从储能、合闸以及跳闸三种控制回路形式上进行研究分析。对于储能回路而言，在优化设计过程中必须满足安全使用标准，如符合断路器合闸运行要求。合闸回路比较侧重于强调手动合闸与电动合闸结合应用的方式，以达到良好的控制效果。而跳闸回路更加侧重于强调预防合闸情况发生，并通过与相关的防跳闸形式进行结合应用，如通过利用综合保护装置以及断路器等达到良好的防跳保护效果。

结论：总而言之，高压开关柜是有效保障电力系统安全稳定运行的重要装置。针对于此，在今后的优化设计过程中，设计人员应该加强对高压开关柜优化设计问题的关注力度。并主动结合高压开关柜功能特性以及设计注意事项，加强对细节要点问题的控制管理。除此之外，设计人员应该加强对高压开关柜故障预防问题的优化处理，如可以结合高压开关柜常见的故障因素以及成因，采取针对性措施加以应对处理，达到良好的运行保护效果。

参考文献：

[1]李飞,薛颖. 高低压开关柜的智能制造技术分析[J]. 集成电路应用,2022,39(04):136-137.

[2]危军. 高压开关设备技术改进的优越性分析[J]. 中国设备工程,2022(06):138-139.

[3]邓长征,杨楠,邓海峰,张楠,冯朕. 基于COMSOL的10 kV高压开关柜温度场仿真分析[J]. 电工材料,2020(01):32-36.

[4]陈模盛,李敬兆. 基于LPWAN多源信息融合的高压开关柜智能监测与故障诊断系统[J]. 智慧电力,2020,48(08):98-103+122.