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10kV高压开关柜柜体设计六个注意事项,你都会了吗?


| 绝缘距离

由于10kV开关柜用于分配三相交流电,因此必须在相线和相对地之间确保一定的距离,否则会引起短路,并对整个电力系统造成伤害。但是当我们仅使用空气作为绝缘介质时,绝缘距离要求如下表所示。


有时为了减小开关柜的整体尺寸,可以有以下几种方法:

1)在空气间隙中插入非金属绝缘隔板,以减少对绝缘距离的要求。但应注意,净空气距离不少于60 mm,相间绝缘隔板应设置在中间位置。该方法的缺点是,该方法的缺点是绝缘隔板受使用环境影响很大,并且存在绝缘老化的问题。

2)使用热缩管覆盖整个高压带电导体。在实践中确保绝缘距离不小于100 mm。缺点是热缩套管同样存在绝缘老化的问题。

综上所述,在设计允许的情况下,请尽可能采用空气绝缘措施,以满足上表的要求。

| 爬电距离

由于电力系统用户经常追求高可靠性,因此在实践中,我们必须满足以下条件:高压开关柜中各组件及其支持绝缘件(纯瓷及有机绝缘件)的外绝缘爬电比距(高压电器组件外绝缘的爬电距离与额定电压之比)对于纯瓷绝缘为18mm/kV,对于有机绝缘为20mm/kV。由于这一要求比较高,很多常规的元器件往往满足不了要求,这就要求我们告知元器件生产厂家加以定制。元器件生产厂家往往会采用不增加绝缘子高度而增多或增高裙边的方法。我们在选型时要注意裙边的高度与裙距比例不能太悬殊,另外,我们还应注意开关柜使用场所的环境条件,为了防止发生凝露,我们可以在开关柜中加入带自动控制的加热器。

| 五防联锁功能

为了防止现场操作人员无意识地执行错误的操作并引起事故,除了加强对操作人员的培训和实施工作票制度外,还应在开关柜的设计中增加强制性的联锁装置或采取提示性措施。对于开关柜,应提供五种防止误操作的功能:

1)防止意外断开和闭合断路器

对于有人值班的变电站,可采用不同编号的红绿翻牌来实现。即每台断路器均对应唯一编号的红绿翻牌,平时红绿翻牌置于控制屏上。对于无人值守的变电站,由于断路器的分合均从远方操作,无法应用红绿翻牌方法,只能加入电气联锁。

2)防止带负荷分合上下隔离开关或带负荷推入拉出断路器手车。这一功能一般都采用机械联锁进行强制性联锁。这一要求的原因是隔离开关和手车动静触头之间不具备分断和关合正常负荷电流的能力。万一误操作,会烧毁隔离开关和手车动静触头,事故还可能进一步扩大。

3)防止带电操作接地开关或挂接临时接地线。此功能需要机械互锁,因为它与人为的短路接地有关。

4)防止带有临时接地线或接地开关合闸时送电。这一功能要求用机械联锁,目的也是为了防止人为短路接地。

5)防止人误入带电间隔。此功能通常使用机械互锁来防止触电。

综上所述,为了实现五防功能,机械联锁是必不可少的。各种类型的开关柜,都在机械联锁方面各有特点。多数采用机械零部件传动方式,一环扣一环,除非操作人员用外力将零部件损坏,否则只能按预定程序操作,可靠性很高,但是其结构零件复杂,加工工艺要求高。有时,我们也可以使用机械程序锁定方法,其结构非常简单,但是由于存在万能钥匙,很难完全避免操作者的误操作。而且,这种方法不能满足无人值守变电站的要求。在万不得已的情况下,如不带断路器的进线开关柜中,我们只能采用电磁锁方式,由于电磁锁、分压瓷瓶和导线均有损坏的可能,还需外部电源供电,可靠性差。至于高压带电显示装置,只能算是提示性措施,毫无可靠性可言,一般不推荐使用。当然,运行人员要想通过高压带电显示装置来了解哪段主回路在带电运行,又另当别论。

| 关于防护等级

为了防止人体接近高压开关设备的高压带电部件并触摸其活动部件,在设计开关设备时,我们应考虑要达到几级防护等级。

设计时我们要注意随着防护等级的提高,生产成本相应提高,散热条件变差,所以不能追求高的防护等级,通常,IP3X和IP4X是合适的。

| 动态稳定性

在电力系统中,开关柜通常要能承受20kA,31.5kA,40kA甚至50kA的额定短路开断电流,当开关柜中通过如此大的电流时,相间及同相母线之间会产生很大的电动力。这时,我们需借助支撑绝缘子的支撑,使母线不会产生明显位移。一般而言,两个绝缘子之间的距离不应超过800毫米,对于某些薄弱环节还应给予加强。由于动态稳定性的理论计算极其复杂,一般设计时需依靠设计者的经验,最终需通过型式试验加以检验。

| 温升

电力系统中的开关柜通常可以承受4000A及以下的正常工作电流。由于主要部件通常在密闭的机柜中运行,因此它们产生的热量很难散发到机柜外部,这会导致机柜内部的温度升高。如果温度超过以下极限值,则组件将被燃烧,从而引起事故。


为了满足温升的极限条件,我们必须加强制造工艺。尽管我们可以采取各种措施,例如将凡士林,导电胶,镀锡和镀银应用于电气连接表面,但最终的保证在于制造。可以说,在操作过程中发生事故的大多数开关设备是由于制造过程的失败而引起的,从而导致温度过度升高。当然,在结构设计中,我们必须尽力避免涡流的发生。在不可避免的情况下,可以使用具有高磁阻的材料。

在实际工作中,我深深感到开关柜设计的深度是无止境的。有时,我们无法从理论上证明和分析。我们只能转向经验和类型测试。这可能是每个学科发展的现状,也是其发展的根本原因。



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