開關(guān)柜設(shè)計

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開關(guān)柜設(shè)計范文第1篇

關(guān)鍵詞：10kV高壓開關(guān)柜;設(shè)計

Abstract: The secure operation of power system largely depends on the 10 kV high voltage switch cabinet quality, so it is significant to design in-depth study and research of 10kV switchgear.

Key words: 10kV high voltage switch cabinet; design

中圖分類號：TV733 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：

前言

10kV開關(guān)柜的作用是接受和分配電網(wǎng)的電能，根據(jù)不同的廠家或者需求不同，其設(shè)計也會不同。但為了避免開關(guān)柜在運行中的安全隱患，其設(shè)計必須要嚴格執(zhí)行國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及標(biāo)準(zhǔn)柜型的要求。

1、10kV開關(guān)柜設(shè)計中的關(guān)鍵問題

1.1安全凈距

為避免短路問題造成電力系統(tǒng)的危害，必須保證10kV開關(guān)柜所有帶電元器件之間的安全凈距。按照要求，10 kV 開關(guān)柜相對地及相與相之間的距離不小于125 mm，海拔超過1km時，需修正絕緣距離。當(dāng)配電室空間狹小時，開關(guān)柜的尺寸因縮小不能滿足絕緣距離要求時，需解決絕緣問題，如：SMC、DMC 絕緣板和高壓絕緣熱縮材料。

1.2 五防連鎖

五防連鎖主要是為了實現(xiàn)防止誤分誤合斷路器、防止帶電操合接地開關(guān)或掛接臨時接地線等功能。目前常用的方式是機械連鎖方式，通過機械零部件環(huán)環(huán)相扣，可靠性高。但加工工藝較復(fù)雜，工藝要求較高。如：XGN、KYN等均具特色。此外常用的方式還有機械程序鎖，此方式雖然結(jié)構(gòu)簡單，但容易造成人工誤操作，在無人值班的變電站很難應(yīng)用。

2 10 kV 開關(guān)柜中元器件的選取

2.1 開關(guān)柜主母線及分支母線

母線安裝主要是母線在支柱絕緣子上的固定及母線的連接。硬母線長度超過20m應(yīng)加伸縮節(jié)。

a）母線固定：常用的固定方式有用螺栓直接將母線擰在支柱絕緣子上；用扁鋁夾板固定；用卡板固定。

b）母線及母線與引線連接安裝：①母線接觸面加工后必須保持清潔，并涂以電力復(fù)合脂；②母線平置時，貫穿螺栓應(yīng)由下往上穿，其余情況下，螺母應(yīng)置于維護側(cè)，螺栓長度宜露出螺母2—3扣；③貫穿螺栓連接的母線兩外側(cè)均應(yīng)有平墊圈，相鄰螺栓墊圈間應(yīng)有3mm以上的凈距，螺母側(cè)應(yīng)裝有彈簧墊圈或鎖緊螺母；④螺栓受力應(yīng)均勻，不應(yīng)使電器的接線端子受到額外應(yīng)力；⑤母線的接觸面應(yīng)連接緊密，連接螺栓應(yīng)用力矩扳手緊固。

c）硬母線涂色、排列。母線安裝完備，要進行刷漆，油漆互要調(diào)勻，不可過稀或過稠，以達到涂刷均勻。

d）母線排列。母線排列在設(shè)計圖紙中均有規(guī)定。如無規(guī)定時，可按要求排列。

2.2 高壓真空斷路器

真空斷路器在正常工作下接通和斷開高壓電路中的空載及負荷電流，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，可配合自動裝置及保護裝置，迅速切斷故障電流，保證電力系統(tǒng)的安全運行。并且在斷路器的二次回路中加入了防跳繼電器，可使其具有“防跳”功能。

2.3 電流互感器

（1）電流互感器作用

電流互感器主要用于大電流交流回路中，將大電流轉(zhuǎn)換成較小的電流，以供測量或繼電保護。電流互感器的測量誤差分為兩種：一種為電流誤差；另一種為相位差。電流互感器的準(zhǔn)確度級次即是以最大電流誤差和相位差來區(qū)分的，在數(shù)值上即是電流誤差限值的百分數(shù)。電流互感器的準(zhǔn)確度級次有0．2S、0.2、0．5、1、3、10和D級等種，其中0．2S級屬精密測量級。工程中電流互感器準(zhǔn)確級次的選用，應(yīng)根據(jù)負載性質(zhì)來選用，一般是電度計量用0．2S級；電流表計用0.5級；繼電保護用3級；差動保護用D級。

（2）電流互感器的二次負荷

電流互感器的二次負荷(可用其二次接入的負載阻抗表示)由下述三部分組成：

1）測量儀表或保護元件的電流線圈阻抗（可由產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)中查出)。

2）線路各接頭接觸電阻。

3）聯(lián)接線的導(dǎo)線電阻。

其中聯(lián)接導(dǎo)線的計算長度L，，取決于線路長度及互感器與測定儀表的接法，如圖1所示。電流互感器的二次負荷只有在不超過電流互感器的二次允許負荷值時，才能保證其銘牌準(zhǔn)確度。

圖1電流互感器不同接線方式的計算長度

（3）電流互感器的10％誤差曲線

規(guī)程規(guī)定，用于繼電保護的電流互感器，在其二次側(cè)負載和一次側(cè)電流已知的條件下，電流誤差不得超過10％，相位差不得大予7。所謂電流互感器的10％誤差曲線，就是根據(jù)這一規(guī)定，在電流誤差10％的條件下，所作出的一次電流對額定電流的倍數(shù)和二次阻抗的關(guān)系曲線。利用10％誤差曲線可求出與保護計算用一次電流倍數(shù)相適應(yīng)的最大允許二次負載阻抗。

（4）選用電流互感器的原則

1)線路額定電壓應(yīng)不大于電流互感器的額定電壓。

2)根據(jù)線路計算電流確定一次額定電流。

3)根據(jù)負荷性質(zhì)確定電流互感器的準(zhǔn)確度級次。

4)校驗動穩(wěn)定與熱穩(wěn)定，校驗公式見公式(1)、公式(2)。

5)繼電保護用電流互感器還應(yīng)滿足10％誤差曲線的要求

（公式1）

式中：：動穩(wěn)定倍數(shù)；：熱穩(wěn)定倍數(shù)；：通過設(shè)備的三相短路沖擊電流；

（公式2）

式中：:電流互感器一次額定電流；：短路假想時間；：設(shè)備熱穩(wěn)定試驗時間，：通過設(shè)備的三相短路穩(wěn)態(tài)電流

2.4 電壓互感器

（1）電壓互感器的作用

電壓互感器的作用，主要是將交流電路中的電壓轉(zhuǎn)變?yōu)檩^低的電壓，以供測量、繼電保護或指示用。

（2）選用原則

電壓互感器的選用原則主要有如下幾點：

1)互感器的額定電壓應(yīng)不低于被測系統(tǒng)的額定電壓。

2)按裝設(shè)地點確定裝置類型(室內(nèi)、室外)。

3）按測量儀表對電壓互感器的準(zhǔn)確度要求，限制互感器二次負荷。

需說明的是，只有各計量儀表及繼電器的電壓繞組總視在功率不超過電壓互感器出廠技術(shù)數(shù)據(jù)規(guī)定時，才可保證對應(yīng)的準(zhǔn)確度；互感器二次側(cè)負荷通常是不平衡的，所以考慮準(zhǔn)確度時應(yīng)以最大一相作依據(jù)。

3一次回路、二次回路的分析

10kv高壓開關(guān)柜內(nèi)部設(shè)備可分為一次設(shè)備和二次設(shè)備兩部分。由一次設(shè)備構(gòu)成的回路稱為一次回路，又稱主回路。一次設(shè)備主要有斷路器、隔離開關(guān)、負荷開關(guān)、高壓熔斷器、以及操作機構(gòu)等；由二次設(shè)備構(gòu)成的回路稱為二次回路，又稱二次系統(tǒng)。二次設(shè)備包括各種測量儀表、各種保護繼電器、按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、信號燈、接線端子以及二次配線。

3.1一次回路

為了便于研究設(shè)備的功能．主電路或其一部分通常只需用單線表示，但為了表示互感器的連接方法．則必須用多線表示。圖2中，把主電路畫在了圖的左邊部分，而測量及保護電路畫在了圖的右邊部分，主電路是用集中表示法畫出的。主電路中包括高壓斷路器QF，以及作為測量用的和過電流保護用的電流互感器1LH、2LH，還有接地開關(guān)，避雷器，帶電顯示器，主電路中斷路器是在斷開狀態(tài)．元器件是在不帶電狀態(tài)。

圖2高壓開關(guān)柜的一次和二次原理接線圖

3.2二次回路

高壓柜的二次回路中包括了電流、電壓測量、過電流保護及跳閘回路和信號回路。繼電保護是一種能夠反應(yīng)電力系統(tǒng)元件故障或不正常運行狀態(tài)，并可讓斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置，保護繼電器是構(gòu)成繼電保護的基本元件，繼電保護裝置一般由多個保護繼電器的功能組合而成，一個保護裝置同時具有若干種保護功能。電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備都裝設(shè)有繼電保護裝置，繼電保護范圍包括發(fā)電機保護、變壓器保護、母線保護、線路保護和用戶設(shè)備保護等。繼電保護裝置要滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性的基本要求。現(xiàn)在常用的是微機保護裝置，它主要起到測量、保護、控制、通迅等功能。

（1）、測量功能：一些表計主要是用于測量電力系統(tǒng)的各項參數(shù)，如電流（A）、電壓（V）、功率（W）、頻率(Hz)、電度（Wh）、功率因數(shù)等，便于運行人員管理、考核。

（2）、保護功能：主要通過繼電器、綜保，通過一定的方式連結(jié)或組合，有系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電器保護動作，發(fā)出指令使得斷路器脫扣（跳閘）或發(fā)出報警信號，以達到對電力系統(tǒng)進行保護的目的。

（3）、控制功能：可以根據(jù)用戶、場合的不同，實現(xiàn)就地、遠方、機旁等多方面的控制功能。

（4）、通迅功能：目前大部分采用RS485接口，Mod-bus通迅協(xié)議，在后臺可對變電站、配電所中的電力設(shè)備集中管理、控制，可實現(xiàn)遙控、遙測、遙信等功能。

結(jié)語

電力生產(chǎn)的首要任務(wù)是安全，10 kV高壓開關(guān)柜的高效運行，直接影響了供配電網(wǎng)的供電電能質(zhì)量。隨著技術(shù)和材料的不斷應(yīng)用，開關(guān)柜設(shè)計工作者也應(yīng)不斷利用新技術(shù)，加強產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造、電氣回路的合理設(shè)計以及有關(guān)元器件的合理選用，只有這樣才能不斷提高經(jīng)濟效益，制造出優(yōu)質(zhì)的高壓開關(guān)柜。

參考文獻：

【1】邱耿華.10 kV 配電開關(guān)柜設(shè)計原理及事故預(yù)防［J］.機電信息，2011（21）

開關(guān)柜設(shè)計范文第2篇

關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)柜；電氣；設(shè)計

Abstract: with the development of technology and quality requirements of the power supply and utilization is increasing day by day, switchgear the use of technology in an expanding range and variety in the increase, automation, intelligent degree is higher and higher. The normal operation of the power system need security, economic and reliable guarantee. This article mainly electrical design of high pressure switch to matters of attention, the paper discusses the technical exchanges for everyone.

Keywords: high voltage switchgear; Electrical; design

中圖分類號：S611文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

前言

高壓開關(guān)是指用于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)換和消耗中起通斷、控制或保護等作用，電壓等級在3.6kV～550kV的電器產(chǎn)品，主要包括高壓斷路器、高壓隔離開關(guān)與接地開關(guān)、高壓負荷開關(guān)、高壓自動重合與分段器，高壓操作機構(gòu)、高壓防爆配電裝置和高壓開關(guān)柜等幾大類。高壓開關(guān)制造業(yè)是輸變電設(shè)備制造業(yè)的重要組成部分，在整個電力工業(yè)中占有非常重要的地位。下文主要對高壓開關(guān)柜電氣設(shè)計需要注意的事項進行探討，以供大家技術(shù)交流。

1. 電氣開關(guān)柜設(shè)計基本思路

電氣控制柜設(shè)計的基本思路是一種邏輯思維，只要符合邏輯控制規(guī)律、能保證電氣安全及滿足生產(chǎn)工藝的要求，就可以說是一種好的設(shè)計。但為了滿足電氣控制設(shè)備的制造和使用要求，必須進行合理的電氣控制工藝設(shè)計。

2、電氣控制柜設(shè)計的注意事項

電氣控制柜總體配置設(shè)計是以電氣系統(tǒng)的總裝配圖與總接線圖形式來表達的，圖中應(yīng)以示意形式反映出各部分主要組件的位置及各部分接線關(guān)系、走線方式及使用的行線槽、管線等。

電氣控制柜總裝配圖、接線圖（根據(jù)需要可以分開，也可并在一起）是進行分部設(shè)計和協(xié)調(diào)各部分組成為一個完整系統(tǒng)的依據(jù)。總體設(shè)計要使整個電氣控制系統(tǒng)集中、緊湊，同時在空間允許條件下，把發(fā)熱元件，噪聲振動大的電氣部件，盡量放在離其它元件較遠的地方或隔離起來；對于多工位的大型設(shè)備，還應(yīng)考慮兩地操作的方便性；控制柜的總電源開關(guān)、緊急停止控制開關(guān)應(yīng)安放在方便而明顯的位置。總體配置設(shè)計得合理與否關(guān)系到電氣控制系統(tǒng)的制造、裝配質(zhì)量，更將影響到電氣控制系統(tǒng)性能的實現(xiàn)及其工作的可靠性，操作、調(diào)試、維護等工作的方便及質(zhì)量。

電氣控制柜組件的劃分

由于各種電器元件安裝位置不同，在構(gòu)成一個完整的電氣控制系統(tǒng)時，就必須劃分組件。劃分組件的原則是：

（1）把功能類似的元件組合在一起。

（2）盡可能減少組件之間的連線數(shù)量，同時把接線關(guān)系密切的控制電器置于同一組件中。

（3）讓強弱電控制器分離，以減少干擾。

（4）為力求整齊美觀，可把外形尺寸、重量相近的電器組合在一起。

（5）為了電氣控制系統(tǒng)便于檢查與調(diào)試，把需經(jīng)常調(diào)節(jié)、維護和易損元件組合在一起。

2.2在劃分電氣控制柜組件的同時要解決組件之間、電氣箱之間以及電氣箱與被控制裝置之間的連線方式，電氣控制柜各部分及組件之間的接線方式一般應(yīng)遵循以下原則：

（1）開關(guān)電器、控制板的進出線一般采用接線端頭或接線鼻子連接，這可按電流大小及進出線數(shù)選用不同規(guī)格的接線端頭或接線鼻子。

（2）電氣柜、控制柜、柜（臺）之間以及它們與被控制設(shè)備之間，采用接線端子排或工業(yè)聯(lián)接器連接。

（3）弱電控制組件、印制電路板組件之間應(yīng)采用各種類型的標(biāo)準(zhǔn)接插件連接。

（4）電氣柜、控制柜、柜（臺）內(nèi)的元件之間的連接，可以借用元件本身的接線端子直接連接，過渡連接線應(yīng)采用端子排過渡連接，端頭應(yīng)采用相應(yīng)規(guī)格的接線端子處理。

2.3關(guān)于防護等級的要求。

高壓開關(guān)柜屬于高壓帶電設(shè)備，為了防止人體接近高壓開關(guān)柜的高壓帶電部分和觸及運動部分，在設(shè)計開關(guān)柜時，我們必須考慮柜體防護等級的要求。當(dāng)然開關(guān)柜設(shè)計時，我們可以追求更高的防護等級，但存在的問題是隨著防護等級的提高，生產(chǎn)成本相應(yīng)提高，散熱條件變差，所以不能一味追求高的防護等級，一般以IP3X和IP4X為宜 2.4注意絕緣距離。

我們在設(shè)計開關(guān)柜時必須滿足一下絕緣距離的要求：如單純以空氣作為絕緣介質(zhì)且海拔高度在1000m時，對于10kV相對地，及相與相之間滿足大于等于125mm,35kV相對地，及相與相之間滿足大于等于300mm，但若海拔高度超過1000m時，應(yīng)按GB3906的要求對絕緣距離給予修正。但有時受配電室地方的限制，我們所制作開關(guān)柜的外形尺寸往往不能滿足絕緣距離的要求，所以可以采取以下幾種方法來解決絕緣問題：第一，在金屬封閉高壓開關(guān)柜中，采用非金屬的絕緣隔板，以此來加強相間或相對地絕緣，達到縮小對絕緣距離的要求。但必須注意10kV時帶電裸導(dǎo)體與該絕緣板間應(yīng)保持不小于30mm，在40.5kV時帶電裸導(dǎo)體與該絕緣板間應(yīng)保持不小于60mm。該方法的缺點是絕緣隔板受使用環(huán)境影響很大，存在絕緣老化的問題。第二，使用熱縮套管把高壓帶電導(dǎo)體整個熱縮起來，實踐中10kV要確保絕緣距離不小于100mm,35kV要確保絕緣距離不小于200mm。缺點是熱縮套管同樣存在絕緣老化的問題，隨時間推移絕緣強度會降低。 綜上所述，在設(shè)計許可的情況下，盡可能地使用空氣絕緣來滿足絕緣的要求。

2.5 設(shè)計時要注意爬電距離。

電力系統(tǒng)是供電部門的核心系統(tǒng)，不能有絲毫的馬虎，用戶往往追求高可靠性，在爬電距離方面對我們制造廠家提出了十分嚴格的要求，實踐中我們要符合以下條件：高壓開關(guān)柜中各組件及其支持絕緣件(純瓷及有機絕緣件)的外絕緣爬電比距 (高壓電器組件外絕緣的爬電距離與額定電壓之比) 在Ⅱ級污穢對于純瓷絕緣為18mm/kV，對于有機絕緣為20mm/kV。為了滿足以上要求我們所采取的措施是，要求配套廠家增大增加絕緣子的傘群，另外在開關(guān)柜使用環(huán)境較潮濕的場所，為了防止發(fā)生凝露，在開關(guān)柜中的電纜室，斷路器室加入帶溫控裝置的加熱器。

2.6 五防聯(lián)鎖功能，確保安全。

開關(guān)柜能否可靠安全的運行，五防聯(lián)鎖是十分重要的，國家標(biāo)準(zhǔn)對開關(guān)柜的五防聯(lián)鎖有明確的要求，所以我們在設(shè)計制造開關(guān)柜時必須遵守以下原則：高壓開關(guān)柜應(yīng)具備防止誤拉合斷路器，防止帶負荷分合隔離開關(guān)，防止帶地刀閘（或接地線）送電，防止帶電合接地刀閘（或掛接地線），防止誤入帶電間隔等五種防誤措施。為了實現(xiàn)五防功能，各個廠家各種型號的開關(guān)柜，如GG—1A、XGN2、JYN、KYN柜機械聯(lián)鎖制作各有特色，且功能齊全，其目的都是為了防止現(xiàn)場工作人員的誤操作。 2.7注意溫升。

電力系統(tǒng)開關(guān)柜中，各電器元件在正常工作時均有不同程度的發(fā)熱，所以國標(biāo)GB3906中，對于開關(guān)柜各組件的溫升做出了明確的要求，即柜內(nèi)各組件的溫升不得超過該組件相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，對于可觸及的外殼和蓋板的溫升不得超過20K。主回路的溫升在額定電流和頻率下應(yīng)遵守GB763《交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱》的規(guī)定。為了達到溫升的限制條件必須做好以下幾點：制造上加強開關(guān)柜制造工藝（如母線搭接面上鍍銀，燙錫）；設(shè)計上避免渦流現(xiàn)象的發(fā)生或采用不導(dǎo)磁材料；大電流增加風(fēng)冷裝置。 2.8 高壓開關(guān)柜的接地設(shè)計。

開關(guān)柜設(shè)計范文第3篇

關(guān)鍵詞 中壓開關(guān)柜；絕緣；高海拔地域；措施

中圖分類號TM92 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）42-0037-02

0 引言

伴隨我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施和工業(yè)的發(fā)展，在我國西部高海拔地區(qū)需要越來越多的中壓電氣設(shè)備，因此解決高海拔地域中壓電氣設(shè)備使用中所遇到的問題是不可避免的。一般情況下產(chǎn)品所限定的使用海拔高度為1km以下，與平原地區(qū)相比較，中壓電器設(shè)備高海拔地域的使用時設(shè)計、制造和安裝都有很大的不同，文中筆者根據(jù)自己多年對中壓電器設(shè)計、制造的經(jīng)驗，對高海拔地域的中壓開關(guān)柜的設(shè)計進行了全面的闡述。

1 中壓開關(guān)柜受高海拔的影響

1.1 外絕緣強度受到的影響

隨著氣壓的降低，空氣的介質(zhì)絕緣強度逐步減少，而在真空狀態(tài)或者空氣稀薄時，隨著真空度的降低而降低。試驗表明，海拔每升高1km，平均氣壓降低7.7kPa~10.5kPa，則外絕緣強度降低8％~13％。

此外，隨海拔的升高，空氣的絕對濕度在降低，這時電工產(chǎn)品的外絕緣強度相應(yīng)也會降低。需要注意的是，溫度和濕度變化所帶來的影響有可能相互抵消，因而，在采取校正時，應(yīng)綜合安裝處所在地點的周圍條件對絕緣強度進行估算。

1.2 電氣間隙擊穿電壓受到的影響

產(chǎn)品設(shè)計定型后，其電氣間隙自然也就固定，但是擊穿電壓卻會隨空氣壓力的降低而下降，因此，在高海拔地域要想產(chǎn)品確保有足夠的抗擊穿能力，設(shè)計時電氣間隙就必須要增大。

1.3 產(chǎn)品性能、溫升及結(jié)構(gòu)受到的影響

1.3.1 產(chǎn)品性能受到的影響

當(dāng)海拔較高且周圍環(huán)境溫度較低時，開關(guān)柜中的一、二次元器件的可靠性會受到影響，因此，必要情況下產(chǎn)品的性能需要經(jīng)過低溫試驗進行驗證。

1.3.2 產(chǎn)品溫升受到的影響

空氣介質(zhì)的冷卻效應(yīng)會隨著空氣密度或空氣壓力的降低而降低。有些電工產(chǎn)品的散熱方式以自然對流、空氣散熱器或者強迫通風(fēng)為主，由于高海拔地域的散熱能力下降，所以溫升增加。但是隨著海拔的升高，最高空氣溫度和平均環(huán)境溫度都會降低，這樣電工產(chǎn)品運行中因氣壓降低而引起的溫升增加就能夠得到全面或部分補償。所以，進行中壓開關(guān)柜設(shè)計時可忽略高海拔對溫升的影響。

1.3.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)受到的影響

高海拔地域的空氣溫度日溫差大，這樣容易引起產(chǎn)品外殼的變形、龜裂等。

2 高海拔對中壓開關(guān)柜的技術(shù)要求

針對高海拔地域的特點，中壓開關(guān)柜的設(shè)計需要考慮以下幾個方面的技術(shù)要求。

2.1 加大爬電距離

通常情況下，當(dāng)海拔高度位于1km和2km之間時，可根據(jù)Ⅱ級污穢條件對開關(guān)柜內(nèi)一次元件的絕緣爬電比距進行設(shè)計，即有機絕緣為20mm/kV，瓷質(zhì)為18mm/kV。一次元件的外絕緣尺寸由于采用全工況、加強型絕緣產(chǎn)品，有了一定的裕度，故運行要求能夠完全滿足。

2.2 增大空氣間隙

間隙擊穿除了和空氣的相對密度相關(guān)外，也和間隙的距離密切相關(guān)。可根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對電氣距離的規(guī)定，并參考目前絕緣材料和元器件企業(yè)的高原型開關(guān)柜的外形及尺寸，來規(guī)劃一次元件在開關(guān)柜內(nèi)的安裝要求。比如：7.2kV的開關(guān)柜處于1km海拔高度時相間、相對地空氣絕緣距離是100mm；3.6kV的開關(guān)柜處于2km海拔高度時相間、相對地空氣絕緣距離是83mm等等。

2.3 使用復(fù)合絕緣

通常當(dāng)海拔高度位于2km和4km之間時，為了滿足加大空氣絕緣的要求，中壓開關(guān)柜的相應(yīng)尺寸需加寬、加高、加深。目前采用SMC板材隔絕或套硅橡膠絕緣外套等阻燃等進行復(fù)合絕緣處理，達到了很好的絕緣效果。

2.4 改進母排形狀防止尖端放電

通常來說，電極周邊電場的分布越均勻，中間的氣隙擊穿電壓越高，這也就意味電極的曲率越大。在設(shè)計和制造時，應(yīng)盡量將銅排沿邊緣帶圓角的R型排，此外還應(yīng)盡量提高電極的表面光潔度，將電極上的棱角、毛刺、銳緣等出去，消除局部場強。

2.5 柜體結(jié)構(gòu)

由于在高海拔地域使用的開關(guān)柜需要增大相對地、相間距離等尺寸，因此柜體的外形結(jié)構(gòu)尺寸變大，所以設(shè)計和購買是需向開關(guān)柜制造廠進行咨詢。

2.6 輔助防護措施

高海拔地域的氣象條件特殊，有些地方容易產(chǎn)生凝露，為了降低凝露發(fā)生的幾率，開關(guān)柜設(shè)計時可采用加熱器與凝露控制器相結(jié)合的辦法。

3 部分典型產(chǎn)品在高海拔地域的應(yīng)對措施

3.1 ABB公司的高原型VD4M12真空斷路器

與標(biāo)準(zhǔn)型VD4M12真空斷路器相比較，高原型VD4M12真空斷路器主要做了以下幾個方面的改進：1）環(huán)氧絕緣套筒下端內(nèi)表面增加肋板，外爬距達到230mm；2）增加環(huán)氧絕緣套筒高度，上下出線座在主回路的中心距超過275mm；3）滅弧室外表面有裙邊，外爬距超過225mm；4）增設(shè)帶傘裙熱縮套在絕緣拉桿上端，外爬距達到230mm。

采用上述措施后，ABB公司的高原型VD4M112真空斷路器在海拔2.5km條件下能后完全滿足絕緣要求。

3.2 SIEMENS的3AH系列真空斷路器

SIEMENS公司認為：應(yīng)以1000m處絕緣水平的海拔修正系數(shù)α為基準(zhǔn)，即與海平面絕緣水平相比大約下降9％。當(dāng)H≥1km時，選擇設(shè)備時可參考公式：

因此，SIEMENS公司是通過查閱海拔修正系數(shù)曲線，按公式進行修正計算，選用高一等級的電壓產(chǎn)品來替代，并沒有專門開發(fā)高原型產(chǎn)品。

4 結(jié)論

高海拔地域中壓電氣設(shè)備的設(shè)計和制造是當(dāng)前我國國情下需要認真研究和解決的課題。設(shè)計過程中應(yīng)充分考慮到外絕緣強度、電氣間隙擊穿電壓、產(chǎn)品性能、溫升及結(jié)構(gòu)受到高海拔的影響，貫徹高海拔對中壓開關(guān)柜的技術(shù)要求，同時借鑒已經(jīng)成功運行的產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)驗，不斷總結(jié)、改進和創(chuàng)新，以便更好地解決高海拔電器設(shè)計中的遇到的問題。

參考文獻

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).GB/T11022．1999 高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001.

[2]Q／CK 0039―2002高海拔地區(qū)高、低壓開關(guān)設(shè)各技術(shù)要求.四川開關(guān)廠，2002-4-1.

[3]王文磊.試談高海拔對高低壓電器的影響[J].高壓開關(guān)，2005(4)：33-34．

開關(guān)柜設(shè)計范文第4篇

關(guān)鍵詞：i-A Y1A-12系列；開關(guān)柜；技術(shù)參數(shù)；結(jié)構(gòu)設(shè)計

中圖分類號：TM591 文獻標(biāo)識碼：A

1 i-A Y1A-12系列開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)及參數(shù)分析

1.1 i-A Y1A-12系列開關(guān)柜結(jié)構(gòu)的分析

i-A Y1A-12系列開關(guān)柜屬于組裝式結(jié)構(gòu)的開關(guān)柜，其基礎(chǔ)構(gòu)件主要是采用優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板，并數(shù)控機床多次加工而制成；i-A Y1A-12系列開關(guān)柜中，典型開關(guān)柜外形尺寸為（寬*高*深）：800mm（或1000mm）*2365mm*1500mm；柜體由四個單獨隔室組成，其隔室包括繼電器儀表室、電纜室、主母線室、手車室。i-A Y1A-12系列開關(guān)柜結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中：A表示母線室；B表示手車室；C表示電纜室；D表示繼電器儀表室。

其中1為潛壓裝置；2為柜架；3為裝卸式隔析；4為一次靜觸頭；5為二次插頭；6為觸頭盒；7為斷路器手車；8為隔板及操動結(jié)構(gòu)；9為手車電動操作結(jié)構(gòu)；10接地開關(guān)電動操作結(jié)構(gòu)；11為控制小線槽；12為穿墻套管；13為分支小母線；14為主母線；15為電流互感器；16為接地開關(guān)；17為加熱器材；18為電纜；19為避雷器；20為接地導(dǎo)體；21電纜封板。

1.2 i-A Y1A-12系列開關(guān)柜的參數(shù)分析

i-A Y1A-12系列開關(guān)柜的外殼防護等級為IP4X，其斷路器、隔室間室門打開時的防護等級為IP2X；其開關(guān)柜的技術(shù)參數(shù)符合國家GB3906標(biāo)準(zhǔn)中對3.6kV～40.5kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備技術(shù)參數(shù)的相關(guān)要求。i-A Y1A-12系列開關(guān)柜的主要參數(shù)如表1所示。

2 i-A Y1A-12系列開關(guān)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求及特點分析

2.1 i-A Y1A-12系列開關(guān)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求分析

i-A Y1A-12系列開關(guān)柜是按照智能化要求所設(shè)計的，其不僅要具備有開關(guān)柜的狀態(tài)檢測、故障診斷等基本功能，還需具備斷路器手車與接地開關(guān)電動操作功能。i-A Y1A-12系列開關(guān)柜主要可抽出部件及固定柜體兩大部分所組成；其中可抽出部件手車可采用落地式，也可采用中置式，其具有高靈活性，維護檢修方便等特點。

i-A Y1A-12系列開關(guān)柜的柜架采用的是兩邊側(cè)板形式，由底板、頂板、右前與右后側(cè)板、左前與右后側(cè)板組裝而成；開關(guān)柜主體與儀表室采用一體式結(jié)構(gòu)。進出車結(jié)構(gòu)的設(shè)計引入CAE軟件進行科學(xué)合理優(yōu)化，要求能夠電動執(zhí)行，并采用下框式，具有軟聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)的形式；并充分考慮到箱式的裝配控制形式，精度采用齒輪箱的控制措施。

i-A Y1A-12系列開關(guān)柜的螺栓安裝面低于柜體外形面，有效解決了螺栓頭突出柜體并柜時的躲孔問題；手車柜內(nèi)接地方式采用的是觸頭插接方式；柜門采用提升式結(jié)構(gòu)，具有抗電弧能力強、操作簡單等特點；手車框架采用薄鋼板經(jīng)激光切割機加工后鉚焊而成，手車在柜內(nèi)有明顯的工作位置與斷開位置，并有定位裝置。

2.2 i-A Y1A-12系列開關(guān)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點分析

i-A Y1A-12系列開關(guān)柜采用高性能的材料與先進的加工工藝制作而成，i-A Y1A-12系列開關(guān)柜在傳統(tǒng)開關(guān)柜的基礎(chǔ)上，通過對電場的嚴格分析與詳細計算，對其進行合理的優(yōu)化，有效保證了柜體絕緣性能的可靠。

2.2.1 柜體骨架的設(shè)計特點分析

i-A Y1A-12系列開關(guān)柜的柜體骨架結(jié)構(gòu)主要采用的是冷軋鋼板或是敷鋁鋅板，由高精度數(shù)控機床加工并按照雙層錯疊方式拼接而成，有效保證了零部件精度、單彎結(jié)構(gòu)的質(zhì)量；柜體的底板與側(cè)板采用的是互包形式，螺栓安裝面低于柜體外形面，有效解決了螺栓頭突出柜體并柜時要躲孔的問題；并有效地將防護板功能進行擴展，使其能夠與立柱連接成一體形空腔結(jié)構(gòu)，以達到減少用料，提高強度的目的。

2.2.2 活門開啟結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點分析

i-A Y1A-12系列開關(guān)柜活門采用單邊驅(qū)動，其具有自鎖功能，從而使安全性能得到有效提高。開關(guān)柜活門關(guān)閉與開啟均與斷路器強制控制，將斷路器移出到柜外時，活門將被鎖定在關(guān)閉位置，使其不能直接用手驅(qū)動活門動作。檢修保山對開關(guān)柜進行檢修時，必須推入活門開啟車才能打開活門，有效提高了開關(guān)柜的安全性能。

2.2.3 手車室門板提升結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點分析

i-A Y1A-12系列開關(guān)柜手車室門板采用提升結(jié)構(gòu)，具有操作簡單的優(yōu)點，當(dāng)手車室門板在柜門鎖定時，柜體鎖板將與柜門相互扣接，使門的四周均可與柜體相連，抵抗內(nèi)部故障能力增加，提高了可靠性。

結(jié)語

本文通過對i-A Y1A-12系列開關(guān)柜結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)等方面進行詳細的分析，并對其結(jié)構(gòu)設(shè)計要求、設(shè)計特點進行詳細闡述后總結(jié)出：i-A Y1A-12系列開關(guān)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)過科學(xué)合理的優(yōu)化與不斷完善，與同類開關(guān)柜相比，具有運行可靠穩(wěn)定、智能化程度高、技術(shù)含量高、功能齊全等優(yōu)點。且i-A Y1A-12系列開關(guān)柜已完成了全套型試驗，主要技術(shù)參數(shù)均可滿足預(yù)期的要求。基于i-A Y1A-12系列開關(guān)柜各方面顯著的優(yōu)勢，其也值得在我國的各類電站、變電所等電力系統(tǒng)當(dāng)中大力地推廣使用。

參考文獻

開關(guān)柜設(shè)計范文第5篇

[關(guān)鍵詞]開關(guān)柜 電氣聯(lián)鎖 閉鎖 電磁鐵 五防

[中圖分類號]S972.7+6 [文獻標(biāo)識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0388-02

引言

隨著KYN28型鎧裝中置式金屬封閉開關(guān)設(shè)備（簡稱中置柜）設(shè)計、制造水平的顯著提高，中置柜已經(jīng)在供配電領(lǐng)域得到廣泛使用。

為了保證電力網(wǎng)安全運行、確保設(shè)備和人身安全、防止誤操作，開關(guān)柜必須具備完善可靠的聯(lián)鎖裝置。以保證操作程序本身的正確性和操作者的人身安全。GB3906-2006《3.6kV～40.5kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》對開關(guān)柜的聯(lián)鎖裝置作了明確規(guī)定。這些防止電氣誤操作的內(nèi)容，按照行業(yè)習(xí)慣，簡稱“五防”，即：

1）防止誤分、誤合斷路器；

2）防止帶負荷分、合隔離開關(guān)；

3）防止帶電掛（合）接地線（接地開關(guān)）；

4）防止帶接地線（開關(guān)）合閘；

5）防止誤入帶電間隔。

其目的就是防止誤操作和誤并列，防誤聯(lián)鎖裝置實現(xiàn)閉鎖的方式應(yīng)該是強制性的，裝設(shè)聯(lián)鎖后，就可以保證必須按規(guī)定的操作順序進行操作，否則就無法進行，從而有效地防止了誤操作。“五防”裝置一般可分為機械、電氣和綜合三類。如何才能實現(xiàn)母分開柜與母聯(lián)隔離柜之間的聯(lián)鎖呢？眾所周知，母聯(lián)隔離柜中的隔離手車無專門的滅弧裝置，一般不能用來接通或切斷負荷電流。當(dāng)隔離手車在試驗位置與工作位置之間移動時，必須保證母分斷路器處于分閘狀態(tài)，不得合閘，即應(yīng)具有所謂的“合閘閉鎖”。反之，如果母分斷路器處在合閘位置，隔離手車處于工作位置，此時禁止隔離手車移動，防止帶負荷分隔離手車。為了實現(xiàn)以上聯(lián)鎖，合閘電氣閉鎖一般通過將反映手車位置的行程開關(guān)接點串入斷路器的合閘回路中來實現(xiàn)，機械聯(lián)鎖也通過相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計得到實現(xiàn)。

1 手車聯(lián)鎖回路設(shè)計

某變電所10kV配電裝置在電氣設(shè)計中，2臺主變分列運行，互為暗備用，如（圖1）所示。當(dāng)任一變壓器故障，母分開關(guān)柜經(jīng)常要和母聯(lián)隔離柜聯(lián)絡(luò)運行，為了保證“五防”要求，母分斷路器和母聯(lián)隔離手車之間必須考慮相應(yīng)的聯(lián)鎖關(guān)系。

基于“五防”要求，母聯(lián)隔離柜與母分開關(guān)柜聯(lián)絡(luò)運行時，相互之間的聯(lián)鎖有兩種實現(xiàn)方式，一種是電氣互鎖，利用母分斷路器的輔助信號接點構(gòu)成一定的邏輯關(guān)系置于另一臺斷路器合閘控制回路中，當(dāng)邏輯關(guān)系不滿足時，無法合閘；另一種是機械互鎖，利用機械裝置實現(xiàn)斷路器之間的互鎖。

1.1 母分斷路器合閘閉鎖回路

目前常用的母分斷路器手車與母聯(lián)隔離手車經(jīng)常使用閉鎖電磁鐵進行互鎖：通過其動鐵心與斷路器合閘脫扣板進行配合，實現(xiàn)機械合閘閉鎖控制；通過其行程開關(guān)的切換，實現(xiàn)電氣合閘閉鎖控制。控制原理可參照（圖2）。

原理圖中，母分斷路器閉鎖回路中只有在運行位置和試驗位置這兩個位置底盤車上的位置開關(guān)（S8，S9）才能接通，才可以合閘，另一方面是機械連鎖，只有在這兩個位置，與底盤車相連的連鎖板才能復(fù)位，保證可以合閘，至于合閘閉鎖，是保證在二次電源得電的情況下，同時串人母聯(lián)隔離手車運行位置輔助接點S9，閉鎖電磁鐵是基于隔離手車處于運行位置時，母分開關(guān)可以在試驗位置和運行位置控制斷路器合閘動作。防止母分斷路器在合閘狀態(tài)，后推入母聯(lián)隔離手車時，等于另一段隔離開關(guān)帶負荷合閘，將產(chǎn)生三相弧光短路事故，還可能由于誤操作所產(chǎn)生的嚴重弧光而危及操作人員的人身安全，嚴重時甚至引起隔離開關(guān)爆炸，對人身造成更大的危害。因此通過閉鎖電磁鐵來閉鎖母分斷路器達到“五防”的目的。倘若電磁鐵損壞，則斷路器無法合閘，但手車可以在柜內(nèi)行進，拉出檢修，或直接更換為備用斷路器。不影響整個配電系統(tǒng)的安全、及時運行。

1.2 母分隔離手車閉鎖回路

斷路器手車和母線隔離手車聯(lián)絡(luò)運行時，對于母聯(lián)隔離手車，考慮其操作的特殊性，其與母分斷路器手車間一般直接采用行進聯(lián)鎖，對手車在開關(guān)柜內(nèi)行進實現(xiàn)控制，以達到“五防”的目的。目前有許多生產(chǎn)單位利用閉鎖電磁鐵進行手車行進控制，控制原理可參照（圖3）。

回路中串人母分斷路器試驗位置（S8），只有當(dāng)母分斷路器處于試驗位置，閉鎖電磁鐵才能得電解鎖，手車可以搖動推進和退出，否則母分閉鎖電磁鐵失電，鐵芯不能吸合，卡住手車底盤上的蝸桿，此時手車蝸桿不能搖動推進和退出。如果要將手車強行退出，一方面是損壞設(shè)備，另一方面由于操作者可能會進入帶電間隔，在出現(xiàn)內(nèi)部故障電弧時，會造成人身傷害。

那如何監(jiān)視母聯(lián)隔離手車閉鎖電磁鐵是否已經(jīng)解鎖，通過研究分析，我們對閉鎖電磁鐵回路進行了重新設(shè)計，在回路中串聯(lián)了4只二級管，通過二級管具有限流的特性，施加在二級管上的工作電流大概為2mA到25mA，每只二極管兩端施加電壓02～0.3V，在4只二極管兩端并聯(lián)一只發(fā)光二級管LED，發(fā)光二級管只有10mA電流通過，可以長期帶電，達到監(jiān)視作用，又不影響閉鎖電磁鐵工作。控制原理可參照（圖4）。

當(dāng)閉鎖電磁鐵得電解鎖，發(fā)光二級管發(fā)亮，表示母分隔離手車已經(jīng)解鎖，可以搖動推進和退出，防止工作人員強行操作。

2 結(jié)論

手車式開關(guān)柜在供配電領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛使用，為了防止電氣誤操作，滿足“五防”要求，開關(guān)柜中設(shè)計了各種機械、電氣聯(lián)鎖裝置。為了實現(xiàn)母分開關(guān)柜與母聯(lián)隔離柜之間的聯(lián)鎖回路，合閘電氣閉鎖一般通過將反映手車位置的行程開關(guān)接點串入斷路器的合閘回路中來實現(xiàn)，機械聯(lián)鎖也通過相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計得到實現(xiàn)。通過互相聯(lián)鎖達到安全運行的目的，即使高壓開關(guān)柜在使用過程中，遇到由于操作者的疏忽或非正常操作力而造成“非正規(guī)操作”的情況。在這種情況下，高可靠的聯(lián)鎖應(yīng)做到對操作者可能出現(xiàn)的“非正規(guī)操作”有充分的預(yù)防或阻止能力。

參考文獻