高压开关柜的电气设计相关探讨

高压开关柜的电气设计相关探讨

发表时间：2016-11-07T14:01:11.567Z 来源：《电力设备》2016年第15期作者：何雪王洪妍

[导读] 高压开关柜电气设计是维持电力系统正常运行的重要保障。

（1.沈阳西屋电气开关有限公司辽宁沈阳 110034;2.沈阳高压成套开关股份有限公司辽宁沈阳 110034）

摘要：高压开关柜电气设计是维持电力系统正常运行的重要保障，直接影响电力生产安全，也是提升电力企业经济效益的关键性前提。基于此，本文结合高压开关柜的电气设计相关注意事项，为电气设计提供几点优化建议，以供相关研究参考。

关键词：高压开关柜；电气设计；电力系统

在社会经济与信息技术的快速发展背景下，电力设备的应用范围也随之不断扩展，为社会生产活动带来了有力的辅助条件。高压开关作为电力系统的输电发电、能源转换的基本保障，对电路具有控制、保护双重效益，电力等级一般维持在3.6-550kV左右，主要以高压断路器、隔离开关、接地开关、高压负荷开关等为组成部分，也是输电变电设备的重要环节，对电力系统的正常运行具有实质性作用[1]。在

GB/T 11022-2011《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》中，对开关设备的制造企业提出了明确要求，电力企业需严格遵守国家规定的制造标准，为电力系统和电力设备提供辅助条件，以促使电力系统的正常运行，这已成为当下电力系统建设的实际要求。

一、高压开关柜的电气设计要点

1.划分组件设计

在高压开关柜的电气设计方面，以组装图和接线图为主的电气系统整体结构示意图是电气设计的参考依据，掌握各个部分的接线位置、接线方式，以协调电力设备的控制系统，避免电力系统出现相关故障。对于划分组件设计，主要是依据各个电器元件的安装位置来衡量电器控制系统的完整性，注重高压开关设备的整体性能[1]。为此，设计人员需要依据电力设备的环境位置，组合具备相似功能的元件，分离强弱电控制器、联合接线控制电器设置（减少干扰、接线数量），保障各个相同功能的电气控制仪器不受到元件电流阻碍；但开展电气控制系统的检查、调试工作时，将较易出现损坏和及时调节的元件进行统一安排，注重元件的尺寸、重量（相似度较高的可考虑组合在一起），方便电气控制系统检测效益。

2.连线方式设计

在《电力建设安全工作规程》中，明确规定电力企业设计电气控制系统需要各个组件的分段基础进行协调，完成划分组件、检查调试工序后，逐步调整组件之间的接线方式，严格遵守相关施工规范，避免电气开关设备的运行故障。在电气控制开关的组件部分接线过程中，设计人员需要详细了解控制板、开关电气、电气柜以及相关组件划分情况，接线规格以电力系统的电流大小、进出线的数量为依据，利用不同类型的标准接插件完成组件连接，注重直接连接线和过渡连接线的接线端子处理情况，如：电气柜和控制柜的元件连接。以110kV变电站一期工程为例，结合KYN28A-12型10kV开关柜设计，参照设计院的施工图纸（元件组装图和接线示意图），依据弱电控制组件、印制电路板组件的划分情况，采用多种形式的标准接插件，完成线路连接和电气柜间接缝工作。

3.绝缘距离设计

绝缘距离处理是高压开关柜设计的重点内容，注重适当的绝缘防护，对相关高压带电部件的开关设计具有重要影响（同等级别的设计方案所带来的不同影响）。在高压开关柜的电气设计过程中，由于开关设备的配电环境具有差异性，绝缘隔离设计应以避免“绝缘老化”问题为重要原则，降低使用环境对其的影响程度；在高压电带导体的热缩效应中，针对金属封闭高压开关柜的绝缘距离，满足相间或相对绝缘要求后，10kV电压环境下带电裸导体与绝缘板间的距离不应小于30mm、40.5kV带电裸导体与绝缘板间的距离不小于60mm，拟定实际可行的设计方案（结合配电室的具体限制），保障高压开关柜的设计效益[2]。在某次高压开关设计工程中，电力企业结合《电力建设安全工作规程》的注意事项，利用热缩套管实现高压带电导体热缩效应，确保10kV的绝缘距离不小于100mm、35kV的绝缘距离则不小于200m，避免绝缘隔板受到使用环境的影响[3]。

4.温升处理设计

从电力系统的稳定设计方面来看，高压开关柜的组件设计需要严格遵守标准规范，各个组件、绝缘元件、绝缘距离应当维持在Ⅱ级以上，开关柜的外壳和盖板的升温处理必须达到国家规定的规定要求（温升≤20K），保障高压开关柜的电气设计效益。由于不同电气在实际工作中的受热程度各不相同，开关设备的各个组件升温处理需结合具体的制造工艺技术来考虑，如：母线连接方式、材料性能情况，保障高压开关柜的使用效益。从开关柜电气部件检查方面来看，通过电气触电紧密情况、带电部分的对地距离、元件配置要求，按照部分对地距离≥100mm实际情况，将温升范围维持在20K-30K之内，保障配电箱设计、接地设计、线路安装设计等相关元件使用性能；若设计电流存在较大差异，利用风冷装置来解决温升问题，避免开关设备的设计故障。

二、优化高压开关柜的电气设计的几点建议

1.注重设备分类，保障系统稳定

目前，高压开关柜主要以手车式、移开式、固定式为基本类型，通过不同的安装方式，保障电力设备的稳定运行。由于不同电气设备的使用性能具有差异性，在拟定高压开关柜的电气设计方案时，需要结合设备的分类情况（使用效益、功率要求、电流大小），综合考虑电路控制器件的各组件部分的互动性能，避免开关设备使用故障。以某变电站工程施工方案为例，依据35kV开关柜的电气设计原则，参照《电网建设施工作业指导书》施工规范，综合考虑该工程所应用的XGN2型高压开关柜（箱式金属封闭开关柜）、JYN2-12型高压开关柜（隔离式金属封闭开关柜）等开关设备的使用情况，通过电气设备的整合、划分情况，保障电气设备的稳定运行。

2.采用五防设计，提升设备性能

所谓“五防”设计，以保障高压开关柜电气设计为基本原则，预防电力系统出现突发事件。在高压开关柜电气设计中，设计人员需要结合电力设备的使用环境，拟定具体的设计方案，避免“带电挂接地线”问题（开关柜的真空断路器较易出现合闸问题）；注重高压开关柜的真空断路试验，预防带接地线合闸、误入带电间隔现象，为高速开关、限流器技术问题提供解决方案。在某次高压开关柜电路设计研发过程中，设计人员对比参照《电气装置安装工程施工及验收规范》规程，预防带负荷拉刀闸现象，为提升开关设备的稳定性能提供辅助作用