石維東

(江蘇南瑞帕威爾電氣有限公司，江蘇 南京 210000)

10kV高壓開(kāi)關(guān)柜在電力系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣，在電力系統(tǒng)中主要用于對(duì)電能的輸送和分配的作用，是電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要設(shè)備之一，在實(shí)際的應(yīng)用中，由于電力用戶要求和開(kāi)關(guān)柜生產(chǎn)廠家的不同，造成開(kāi)關(guān)柜的設(shè)計(jì)種類繁多，這就會(huì)帶來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的不一致，產(chǎn)品質(zhì)量難以控制，最終將會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行的控制不穩(wěn)定，因此，統(tǒng)一并且不斷改進(jìn)開(kāi)關(guān)柜的設(shè)計(jì)是非常值得的，本文就目前的開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)，以及個(gè)人的設(shè)計(jì)體會(huì)進(jìn)行探討，以求共進(jìn)。

1 10kV高壓開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)的注意要點(diǎn)

1.1 安全凈距

絕緣安全距離是高壓開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)中必須注意的重點(diǎn)，目前絕緣安全距離包括兩個(gè)方面，一方面開(kāi)關(guān)柜中三相帶電導(dǎo)體之間要不小于相關(guān)規(guī)定的安全距離，同時(shí)帶電導(dǎo)體與其他金屬安裝板之間也應(yīng)滿足一定的安全距離要求，另一方面帶電三相導(dǎo)體對(duì)地也應(yīng)保證一定的絕緣安全距離；只有保證了以上兩方面絕緣距離的要求，才可以保證電路不出現(xiàn)因高壓放電帶來(lái)的短路問(wèn)題；根據(jù)目前電力標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)網(wǎng)十八項(xiàng)反措要求規(guī)定，單純以空氣作為絕緣介質(zhì)的金屬封閉開(kāi)關(guān)柜或控制設(shè)備，且開(kāi)關(guān)設(shè)備或控制設(shè)備應(yīng)用在海拔為1000米以下的情況，三相之間以及相對(duì)地之間最小的空氣絕緣距離為不小于125mm，同時(shí)帶電體到門最小間距應(yīng)不小于155mm，如果開(kāi)關(guān)設(shè)備或控制設(shè)備應(yīng)用于高海拔(即大于1000米)地區(qū)時(shí)，絕緣安全距離要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加以修正系數(shù)；在實(shí)際的工程應(yīng)用中，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)由于放置開(kāi)關(guān)柜設(shè)備建設(shè)廠地面積的限制，需要將部分開(kāi)關(guān)柜的尺寸減小，由此將導(dǎo)致開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的絕緣安全距離不夠，為了解決此種問(wèn)題，設(shè)計(jì)中經(jīng)常采用以空氣和絕緣板組成的復(fù)合絕緣作為絕緣介質(zhì)方式進(jìn)行，但此種復(fù)合絕緣要求絕緣隔板到帶電體之間的最小空氣間隙不小于30mm，而絕緣隔板由于受到周圍空氣濕度的影響，如果空氣濕度較大，會(huì)出現(xiàn)隔板帶有凝露現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致絕緣隔板與帶電導(dǎo)體之間產(chǎn)生放電現(xiàn)象，為了避免此現(xiàn)象發(fā)生一般在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)設(shè)計(jì)放置加熱器或者驅(qū)潮器來(lái)控制內(nèi)部潮濕度，同時(shí)絕緣隔板隨著使用時(shí)間的加長(zhǎng)，隔板會(huì)出現(xiàn)老化問(wèn)題，隔板的強(qiáng)度和絕緣性會(huì)下降，因此需進(jìn)行定期的巡檢和保養(yǎng)，所以建議復(fù)合絕緣在條件允許的情況下最好不選用。

1.2 爬電距離

隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)用戶對(duì)系統(tǒng)的可靠性提出更高的要求，根據(jù)絕緣污穢等級(jí)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)條件的規(guī)定和要求，開(kāi)關(guān)柜內(nèi)一次回路中的元件，應(yīng)滿足相之間以及相對(duì)地的絕緣，元件通常通過(guò)各類的絕緣件進(jìn)行支撐，絕緣件要求滿足一定的絕緣水平外，還應(yīng)具有在一定的污穢等級(jí)下具有良好絕緣爬電距離；一般正常環(huán)境中使用，污穢等級(jí)為II級(jí)，對(duì)于10kV高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的絕緣件一般推薦的爬電比距為：≥18mm/kV(對(duì)瓷質(zhì)絕緣)和≥20mm/kV(對(duì)有機(jī)絕緣)。目前生產(chǎn)絕緣件的廠家的通過(guò)改變絕緣件傘裙的數(shù)量和傘裙的高度來(lái)增大爬電距離，但為了安裝和后期維護(hù)方便，一般絕緣件的安裝外形尺寸不變；目前10kV高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的絕緣件已經(jīng)是成熟的產(chǎn)品，但市場(chǎng)上由于生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工藝以及所用材質(zhì)的不同，導(dǎo)致絕緣件的絕緣水平和爬電距離也不盡相同，所以在設(shè)計(jì)要求時(shí)一定要明確絕緣件的污穢等級(jí)、爬電距離等技術(shù)要求，且嚴(yán)格控制絕緣件的質(zhì)量檢測(cè)，以此提高絕緣件的可靠性。

1．3 開(kāi)關(guān)柜五防閉鎖

為了保證電力網(wǎng)安全運(yùn)行，確保設(shè)備和人身安全，防止誤操作，高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備“五防”閉鎖設(shè)計(jì)在高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備中尤為重要。統(tǒng)計(jì)表明，帶負(fù)荷拉、合隔離開(kāi)關(guān)，誤分誤合斷路器，帶電掛接地線(即往帶電母線或設(shè)備主回路上掛接地線)，帶接地線合隔離開(kāi)關(guān)(即在母線或設(shè)備接地時(shí)合隔離開(kāi)關(guān))，工作人員誤入帶電間隔是最容易出現(xiàn)、危害也最大的五種誤操作。因此，對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備要設(shè)置可靠的聯(lián)鎖和閉鎖裝置，以保證操作程序的正確性和防止以上五種誤操作。這就是所謂的“五防”，即:

(1)防止帶負(fù)荷分、合隔離開(kāi)關(guān)。

(2)防止誤分、誤合斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)和接觸器。

(3)防止接地開(kāi)關(guān)處在合閘位置時(shí)或帶接地線關(guān)合斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)等。

(4)防止帶電時(shí)掛接地線或合接地開(kāi)關(guān)。

(5)防止誤入帶電間隔。

常用的聯(lián)鎖裝置可分為兩大類:

(1)機(jī)械類包括機(jī)械聯(lián)鎖裝置、程序鎖和鑰匙盒聯(lián)鎖裝置等。

(2)電氣類包括電氣聯(lián)鎖、電磁鎖和高壓帶電顯示裝置等。

2 高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部故障及壓力釋放設(shè)計(jì)

由于金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備柜內(nèi)元器件的缺陷，或由于工作場(chǎng)所的環(huán)境特別惡劣引起的絕緣事故，可能導(dǎo)致柜體隔室內(nèi)出現(xiàn)電弧，稱為內(nèi)部故障。出現(xiàn)內(nèi)部故障時(shí)，首先要保證人身的安全，其次還要使內(nèi)部電弧限制在盡可能小的范圍內(nèi)不致波及附近的其他部分；當(dāng)然，最重要的是避免內(nèi)部故障的發(fā)生。

當(dāng)金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備內(nèi)的母線短路時(shí)，電弧釋放的能量加熱氣體，使氣體壓力升高；其次，電弧在回路電動(dòng)力的作用下從母線的電源側(cè)向負(fù)荷側(cè)運(yùn)動(dòng)。如果隔室或柜體間密封不嚴(yán)，被加熱和游離的氣體還會(huì)擴(kuò)散到其他部分，使事故范圍不斷擴(kuò)大，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)波及到整組的金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備。

金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備的內(nèi)部故障問(wèn)題日益受到重視，10kV開(kāi)關(guān)柜的手車室、母線室、電纜室均需設(shè)計(jì)與外殼相同的防護(hù)等級(jí)的壓力釋放蓋，壓力釋放蓋通常采用一邊鉸鏈和一邊尼龍螺栓的方式固定，同時(shí)壓力釋放蓋的釋放壓力口要求朝向柜后和柜頂方向(即防止人身受到燃弧釋放壓力的危害)，壓力釋放蓋在正常情況下為關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)突發(fā)燃弧的情況下釋放蓋能迅速打開(kāi)，以便盡快釋放壓力，將事故降低到最小，所以一般要求壓力釋放裝置能盡快地實(shí)現(xiàn)抑制故障，快速、安全地排出高溫氣體及燃燒微粒，并把電弧故障的內(nèi)部效應(yīng)限制在本隔室內(nèi)，不致因燃弧或其他效應(yīng)在外殼上造成穿孔和破壞接地系統(tǒng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，目前10kV高壓開(kāi)關(guān)柜在整個(gè)電力系統(tǒng)起著重要的作用，而開(kāi)關(guān)柜的安全運(yùn)行是確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)柜中，除注意以上所列的注意要點(diǎn)，更多的還是要多學(xué)習(xí)行業(yè)專家的學(xué)術(shù)論著，多總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，熟悉掌握電力技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，多了解最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，才能逐步提高設(shè)計(jì)水平。

[1] 任海波，單暉，李迎春．10kV及35kV開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)[J]．電工技術(shù)，2011,(12)：110．

[2] 應(yīng)麗華．10kV高壓開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)研究[J]．機(jī)電信息，2012,(30)：137-138．

[3] 宋傳山，楊曉青．淺談10kV高壓開(kāi)關(guān)柜設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)體會(huì)[J]．科技風(fēng)，2010，3(14)：14-21．

[4] 譚金超，譚學(xué)知，謝曉丹．10kV配電工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京:中國(guó)電力出版社,2004．