余永松

（浙江迪思威電氣股份有限公司，浙江 衢州 324000）

在現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過程中，工業(yè)化水平和居民生活水平大幅度提高，對于電力的運(yùn)用和依賴性也越來越高，對電力設(shè)備的質(zhì)量和工作效率的要求也更高。在現(xiàn)階段，10kV配網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛，同樣的高壓開關(guān)柜的應(yīng)用也很普遍。高壓開關(guān)柜作為電力系統(tǒng)中的重要部分，其性能對10kV配網(wǎng)的運(yùn)行具有重要意義。在實(shí)際的應(yīng)用中，高壓開關(guān)柜普遍可以達(dá)到現(xiàn)階段的基本工作，但是也存在一些問題。這些問題對電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性都造成了不良影響，分析其問題并出具相關(guān)的對策，對于10kV配電高壓開關(guān)的設(shè)計(jì)改進(jìn)具有重要意義。

1 目前我國主流的開關(guān)柜結(jié)構(gòu)

10kV配電系統(tǒng)高壓開關(guān)柜由多種部件構(gòu)成，如圖1。10kV配電系統(tǒng)高壓開關(guān)柜擁有眾多的輔助部件，對10kV配電系統(tǒng)高壓開關(guān)柜整體的使用性能具有重要影響。因此，加強(qiáng)對開關(guān)柜的設(shè)計(jì)十分必要。在長期使用中發(fā)現(xiàn)，10kV配電系統(tǒng)高壓開關(guān)柜的設(shè)計(jì)多有不合理之處，導(dǎo)致操作性能有缺陷，甚至有無法正常工作的情況。

2 10kV高壓開關(guān)柜的作用

10kV電網(wǎng)系統(tǒng)的主要作用在于通過對正常的線路進(jìn)行開啟、閉合、斷開，以及保證正常的電力運(yùn)輸及電力負(fù)荷比例的控制，保障及控制發(fā)電系統(tǒng)的有效運(yùn)行。在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，對故障源進(jìn)行有效的隔離，保障正常的供電渠道繼續(xù)有效的運(yùn)行。正常的運(yùn)行維護(hù)工作中，可以對電路進(jìn)行分隔控制。維修和故障排除過程中，可以確保其能安全可靠的接地，確保線路與設(shè)備的運(yùn)行以及維修人員的人身安全。對運(yùn)行中的供電系統(tǒng)，要使其能夠隨時(shí)測出10kV供電系統(tǒng)的電壓及電流相關(guān)參數(shù)的指標(biāo)，一旦超出正常的范圍，即發(fā)出警報(bào)。

圖1 高壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)圖

3 10kV開關(guān)柜故障的常見因素

3.1 絕緣因素

為增加電網(wǎng)的安全性10kV以下的設(shè)備在一般情況下，使用絕緣層加載在主回路或可聯(lián)絡(luò)強(qiáng)作用的銅排上，而10kV以上的高負(fù)荷超強(qiáng)度的工作環(huán)境之下，常常會(huì)導(dǎo)致絕緣層老化，難以形成對銅排的保護(hù)，進(jìn)而引發(fā)安全事故。

3.2 安裝、檢修、維護(hù)隱患

在安裝過程中，也很有可能出現(xiàn)電纜的絕緣層損壞，電纜頭內(nèi)氣體未能完全排除，電線屏蔽層因接地性能不好形成環(huán)流等不安全隱患，在安裝過程中還要提高工藝水平，主要是不能發(fā)生柜內(nèi)短路的現(xiàn)象；在檢查工作中必須固定好連接螺絲，避免發(fā)生停電事故。

3.3 質(zhì)量原因

生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)過程中，由于在質(zhì)量把控上的力度不足，導(dǎo)致商品的質(zhì)量存在問題。影響在后續(xù)工作中的使用。如質(zhì)量不好的隔離觸頭，不時(shí)因接觸不良進(jìn)而引起電弧故障，電力系統(tǒng)主要在潮濕的環(huán)境中運(yùn)行，多塵復(fù)雜的工作環(huán)境中，絕緣部件很容易老化，特別是部分性能差的絕緣子在輸電過程中出現(xiàn)猛烈爬電的現(xiàn)象，對供電安全直接構(gòu)成了威脅。

3.4 五防隱患

五防措施主要用來判斷設(shè)備是否帶電。閉鎖后網(wǎng)門電磁鎖；隔離、控制、接地3處的開關(guān)以及網(wǎng)門之間閉鎖的機(jī)械連鎖；用在高壓開關(guān)柜中的操作步驟之間相互關(guān)聯(lián)的程序鎖。這3者是基本問題的根源，在工作中需要這3者共同配合來彌補(bǔ)系統(tǒng)的缺點(diǎn)和不足，但是也很好的完成五防的邏輯，這種情況在一定程度上增加了聯(lián)鎖的重復(fù)使用和維護(hù)的難度。

3.5 操作因素

10kV開關(guān)柜斷路器，在高電壓和大電流的工作環(huán)境中對設(shè)備的主要影響有：當(dāng)短路電流經(jīng)過開關(guān)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度低的開關(guān)柜中的開關(guān)與柜體發(fā)生位移，觸頭之間的電阻爆炸的概率增強(qiáng)。觸頭之間的相互摩擦，易使觸頭之間的間距增大，造成觸頭接觸不良；不正常操作中的拒動(dòng)和誤動(dòng)，也會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的完整性遭到破壞。

4 10kV開關(guān)柜設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

4.1 保證安全凈距

在設(shè)計(jì)時(shí)，所有的元器件特別是無絕緣材料保護(hù)的元器件都能夠保持相應(yīng)的安全凈距，保證這些帶電元器件能夠有安全合理的間隔，元器件的距離要保持合理化，以免因相互影響而造成電路短路。對電力系統(tǒng)起到保護(hù)的作用，避免引起電力系統(tǒng)發(fā)生故障。根據(jù)相關(guān)的要求，高壓配電在利用空氣作為絕緣介質(zhì)時(shí)，在海拔1000m以上，就要保持開關(guān)柜相與相之間的距離在125mm之上，這樣的情況在開關(guān)柜的空間中很難保證安全凈距。在此情況下就要使用其它的材料，如絕緣熱縮材料或者DMC、SMC之類的絕緣板，但是要警惕的問題是：熱縮材料要保證絕緣距離在80mm以上。絕緣板要保持導(dǎo)體與板材之間在15mm以上的間隙，同時(shí)需要加強(qiáng)維護(hù)和檢查。如果柜殼與導(dǎo)流體的距離過近時(shí)，應(yīng)使用穿墻套管，如果是非標(biāo)柜體，則不能使用此方法。

4.2 五防連鎖

避免斷路器在工作中被誤分或者誤合，嚴(yán)禁隔離開關(guān)在帶電負(fù)荷狀態(tài)下被分合與推拉，在10kV高壓開關(guān)柜中使用五防連鎖，也為了避免接地開關(guān)在帶電狀態(tài)下操合，以保證10kV高壓開關(guān)柜在工作中的安全性與可靠性。在設(shè)計(jì)中也要遵循這些原則。當(dāng)前生產(chǎn)商提供的產(chǎn)品中，很多的開關(guān)柜都達(dá)到了相關(guān)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，功能上和作用方面表現(xiàn)良好，高壓開關(guān)柜工作的可靠性和安全性得到增強(qiáng)。

4.3 爬電距離控制

根據(jù)不同絕緣污穢等級以及實(shí)驗(yàn)技術(shù)條件的規(guī)定和要求，對開關(guān)柜的爬電距離做出明確的規(guī)定。一般情況下，組價(jià)和絕緣件之間的絕緣比距應(yīng)大于18mm/kV，如果采用有機(jī)絕緣的方式，就要保證絕緣比距高于20mm。絕緣要求的增加為廠家和設(shè)計(jì)帶來一定難度，因此在元件制造中需要定做，為滿足相關(guān)的要求往往采用加高或加大裙邊的做法，在一定程度上保證生產(chǎn)元器件符合相關(guān)要求。此外，還應(yīng)當(dāng)嘗試設(shè)計(jì)利用加熱器等部件。

5 10kV開關(guān)柜中的元器件選用

5.1 開關(guān)柜主母線及分支母線

在母線的規(guī)格選用中，必須要保證母線符合額定電流的相關(guān)需要。母線的額定電流在設(shè)計(jì)中會(huì)視情況而定，技術(shù)協(xié)議中也會(huì)有所標(biāo)注。在選用和設(shè)計(jì)元器件時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保母線的規(guī)格符合要求并保持相當(dāng)?shù)挠嗔俊?/p>

5.2 高壓真空斷路器

這種設(shè)備的主要作用是，依靠它實(shí)現(xiàn)空載電流接通或斷開，也可以應(yīng)用于負(fù)載電流的接通與斷開；當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時(shí)，該裝置可以和別的裝置共同作用以防止事態(tài)擴(kuò)大，提高供電系統(tǒng)的安全性；利用該設(shè)備還能形成防跳繼電器，使系統(tǒng)擁有防跳作用。

5.3 電流互感器

為了保證設(shè)備的工作性能，同時(shí)也為保證工作人員的安全。如果絕緣層被破壞，進(jìn)而導(dǎo)致高壓擊穿繞組，這時(shí)要確保高壓導(dǎo)向大地，保證繞組處于低壓狀態(tài)。在設(shè)計(jì)中一定要注重接地設(shè)計(jì)，最后應(yīng)當(dāng)選擇合理的互感器形式。

5.4 電壓互感器

在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，一次繞組將處于高壓狀態(tài)下，如果與二次繞組之間的高低壓絕緣件被擊穿，就會(huì)受到其他設(shè)備的影響，直接威脅到操作人員的安全，也會(huì)嚴(yán)重地?fù)p壞設(shè)備。所以必須要保證二次繞組可以及時(shí)將電流導(dǎo)入大地，進(jìn)行科學(xué)有效的接地設(shè)置。杜絕二次短路現(xiàn)象的發(fā)生，避免因短路而損傷電壓互感器，并且需要在二次回路中安裝熔斷器，并運(yùn)用合理的接線方法。

6 結(jié)語

10kV高壓開關(guān)柜在電網(wǎng)中發(fā)揮著重要作用，但是由于其結(jié)構(gòu)的特性導(dǎo)致設(shè)計(jì)上存在一定的難度。相對于發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)，我國在此方面的設(shè)計(jì)研究還處于初期階段，設(shè)計(jì)理論和實(shí)際的工作環(huán)境還不能很好地融合。在高速的電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程中，相關(guān)技術(shù)人員經(jīng)過對以往經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)和分析，已經(jīng)積累大量的數(shù)據(jù)，為10kV高壓開關(guān)柜的研究設(shè)計(jì)提供了豐富詳實(shí)的數(shù)據(jù)參考和技術(shù)資料。

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