开关柜设计十篇

开关柜设计篇1

关键词：电力系统；中压；开关柜；互感器

中图分类号：文献标识码：A

0引言

中压开关柜是保障电力系统安全运行的重要设施。包含高压断路器、隔离开关、接触器、高压熔断器、接地开关、站用变压器、负荷开关、互感器、控制、测量、保护、调节装置，内部连接件、辅件、外壳、支持件等构成的一套设备。中压开关柜内部的绝缘介质一般为绝缘材料，其主要的作用是接受电网的电能，保障电网安全运行，中压开关柜的种类较多，一般常用的有：间隔式、金属封闭式、半封闭式、金属铠装式、箱式、绝缘封闭式，根据不同的需求，选用合适的中压开关柜，中压开关柜的设计根据用途的不同也不同，在设计的时候，需要严格的执行国家的标准，才能够保证开关柜的安全稳定运行。

1 中压开关柜设计中的关键问题

1.1 安全净距

中压开关柜中，保证带电元件的安全尽距离，能够有效的避免电力系统运行中的短路。按照国标中，关系配电装置的设计要求，当以空气作为绝缘介质，且海拔高度小于于一千米的时候，中压开关柜相对地、相对相的距离需要满足1.25米的要求，当海拔高度增加的时候，需要对这个距离进行相应的修正。如果因为空间小限制了安全距离，则需要考虑采用其他的绝缘材料，以取代空气绝缘，在采用例如：SMC、DMC 绝缘板和高压绝缘热缩材料的时候，需要注意以下几点：其一，热缩材料把整个高压带电导体热缩起来，需要保证绝缘距离大于0.8米。同时随着使用时间的增加，绝缘材料会发生老化，所以需要对绝缘材料进行定期的检测和维护。其二，SMC、DMC 绝缘隔板时，绝缘距离不应该小于15mm，且在使用过程中，需要对隔板进行维护。其三，高压导流体与柜壳构架安全距离不能满足要求的时候，需要安装穿墙套管，但是只在非标开关柜中使用。

1.2 五防连锁

五防连锁主要的作用是防止误分误合断路器、带负荷分合上下隔离开关、带负荷推拉、带电操合接地开关、挂接临时接地线、带有临时接地线、接地开关合闸时送电、人误入带电间隔等，对中压开关柜稳定运行有着重要意义。目前，中压开关柜的五防连锁一把采用的是机械联锁方式，可操作性性强，但是零件的结构相对复杂，且对工艺的要求较高。随着各项技术的不断成熟，机械程序锁方式也广泛被采用，虽然其结构简单，但是不能够离开操作人员独立工作，这也使得其应用有了一定的局限性。所以需要根据用户的需求，以及使用的环境情况，合理的选择五防联锁，以发挥其应有的作用。

1.3 爬电距离

根据相关规范规定，中压开关柜中各组件的爬电距离需要满足设计要求，具体是：各组件及其支持绝缘件的外绝缘爬电比距要求为纯瓷绝缘 18 mm/kV、有机绝缘 20 mm/kV。这个要求往往给构件的生产带来了严重的挑战，一般的元件不能够满足这个要求，所以元件都需要在厂家进行预订，同时在具体生产的时候，厂家往往会采用不增加绝缘子高度而增多或增高裙边，以此来增加绝缘子的绝缘性能，使得元件符合要求。同时根据外界环境的不同，需要在设计的时候，选择性的加入加热器，保证中压开关柜中不会出现凝露的现象。

2 中压开关柜中元器件的选取

2.1 开关柜主母线及分支母线

中压开关柜中的母线即分支母线的选取，需要在满足国家标准的情况下，符合额定电流的要求。根据使用的情况，一般设计院都会给出额定电流的具体值。当进行开关柜的设计的时候，需要符合母线及分支母线是否满足额定电流的要求。一般进线柜、联络柜和分段柜的母线在选择的时候，都是以主母线为参考的。在特殊情况下，允许进线柜、联络柜和分段柜母线比主母线的额定电流低，但是需要满足使用的要求，且有一定的富裕度。例如：在选择母线的时候，主母线为TMY-8×100，而进线柜断路器触头盒接口尺寸只有14×85，这时候，分子母线不能选取TMY-8×100，只能够选取TMY-（6×80）×2，在选取之后，需要验证是否满足要求。

2.2 高压真空断路器

高压真空断路器是中压开关柜中的重压元件，其主要的作用是：正常运行的过程中，断开空载和超负荷电流，且当电力系统运行发生故障的时候，能够迅速的做出反应，切断故障电力，减少故障带来的损失。所以短路开断能力是其重要的参数，大多数真空断路器所采用的动作机构是弹簧操作机构，其跳闸的时间是40 ms 左右，合闸的时间是60 ms 左右。目前在进行高压真空断路器的选取的时候，往往在其二次回路中加入防跳继电器，使得高压真空断路器的功能更加的强大。

2.3 电流互感器

电流互感器能够在一、二次绕组间因绝缘破坏而被高压击穿时，将高压引入大地，保证二次绕组保持低电位，高压电流互感器的二次绕组是接地的，其二次回路的节点在端子的K2处，其仅仅允许一点接地。电流互感器除了上述的作用以外，还能够配合电压互感器进行电力的检测，为计量数据的准确性提供依据，同时电流互感器能够检测电流，方便进行调控，在进行选择的时候，需要根据使用的情况，选择支柱式、母线式、贯穿式中合适的形式。

2.4 电压互感器

电压互感器一次绕组处于高压，二次绕组为固定的低电压，当发生故障，一二次绕组被击穿，则二次绕组将直接面临高电压，这对经常接触到二次绕组的工作人员的人生健康很不利。所以为了保证工作人员的安全，同时减少二次设备的损坏，电压互感器二次回路需要接地。电压互感器运行的过程中，不允许发生二次短路。在电压互感器正常运行的过程中，通过其中的电流很小，因为电压互感器中的元件的阻抗很大，基本上相当于空载，而且电容互感器的容量普遍较低，漏抗很小，发生二次短路故障，而会突然有强电流冲击电压互感器，造成互感器的损害，而且损害不可修复，一般都需要进行更换。所以为了避免这个情况，一般都在电压互感器的二次回路中加入熔断器，以进行保护。电压互感器的接线形式较多，“一”字形、V/V、Y/Y、开口三角形等接法都被广泛的采用，所以在进行设计的时候，需要根据实际的使用要求，选择合适的电压互感器，以减少故障的发生。

3 结语

电力系统的安全稳定是电力系统发展的重点内容，作为电力系统的重要设备，中压开关柜的安全经济性，显得尤为重要。随着各项技术的不断成熟，给开关柜的发展奠定了良好的基础，进行开关柜的设计需要依靠科学的受到，对其进行结构设计以及精细化改造，这样才能不断的提升产品的质量，在电力的运行中发挥出其重要的作用。高压柜的种类较多，在设计使用的时候，需要充分的考虑其使用的情况，以选择合适的设计内容，这样才能够发挥出高压开关柜的功效。

参考文献

[1]应丽华.中压高压开关柜设计研究[J].机电信息,2012(10).

[2]宋传山,杨晓青.浅谈中压高压开关柜设计的几点体会[J].科技风,2010(07).

开关柜设计篇2

关键词：10kv；开关柜电气二次设计；标准化

1 引言

随着我国居民生活水平与生活质量的不断提高，人们对于电力服务质量提出了更高层次的要求。10kv开关柜作为其中的核心设施，对于维护电力资源的安全稳定有着极其重要的影响。因此，在我国现阶段的电力供应系统中，10kv高压开关柜受到了人们的亲睐，得到了广泛地应用。在对其进行设计的过程中，应严格按照国家相关法律法规、条文规定，以保证其安全有效运行，保证我国供电系统的安全与稳定，为我国居民提供更好的电力服务。借此平台，针对10kv开关柜电气二次设计标准化进行一系列的研究分析，与各位同行进行交流讨论。

2 简述10kv高压开关柜

高压开关柜主要是指在电力系统发电、输电、配电以及电能转换和消耗的过程中，对相关设施设备进行通断控制或保护的设施设备。通常情况下，高压开关柜主要是由柜体与断路器两部分组成，满流金属开关设备的相关要求，具有架空进出线、电缆进出线、母线联络等一系列功能。目前，我国的开关柜电压等级主要处于3.6kV到550kV之间，能够被应用于发电厂、石油化工公司、轻工纺织、住宅小区等不同的场所，具有十分重要的作用。在高压开关柜使用的过程中，相关人员应注意以下5点：1.柜内的真空断路器小车在试验位置合闸后，无法进入工作位置，防止带负荷合闸。2.柜内的接地刀在合位时，小车断路器不能进入合闸，防止带地线合闸。3.柜内的真空断路器在合闸状态下工作时，盘柜后门用接地刀上的机械与柜门闭锁，防止相关人员误入带电间隔。4.柜内的真空断路器在工作时发生合闸，则合接地刀无法使用，防止带电合接地线。5.柜内的真空断路器在合闸运行时，无法退出小车断路器的工作位置，防止负电荷拉刀闸。

3 10kv开关柜电气二次设计流程标准化

相关人员在对10kv开关柜电气进行二次设计的过程中，首先应查看该10kv开关柜电气的一次方案设计函，并收集该工程项目的相关数据资料，对其进行研究分析。在此基础上，对10kv开关柜电气进行二次设计。在设计过程中，应遵循以下几个步骤：1.相关设计人员应全面了解掌握对应的10kv开关柜电气二次设计协议，特别注意用户对二次设计的特殊要求。在此基础上，对该项设计进行一系列的研究分析，并将其分析结果传送给用户及其他相关人员。若该设计方案得到了用户及其他相关人员的满意，则必须填制相关书面证明。2.在填制二次设计档案的过程中，应针对10kv开关柜电气所出现的问题进行详细地研究分析，并制定相应的解决措施对其进行积极有效地解决。3.10kv开关柜电气二次设计一般在一次设计图纸送审确认后才开始进行其设计工作。同时，如果在对10kv开关柜电气进行二次设计的过程中，需要对第一次设计进行适当地修改，则需及时与一次设计相关人员进行联系，并获得其许可。4.二次设计图送审之前，应取得用户与其他相关人员的同意，最好有书面的依据。5.当10kv开关柜电气二次设计图完工之后，应对其进行核对校正。之后，将其发送至用户与其他相关人员的手中。6.将10kv开关柜电气二次设计图纸送审之后，还应根据实际的工程现状，对其进行适当地改进。7.在完成对于10kv开关柜电气二次设计工作之后，相关人员应依据相关条文规定，按照用户及其他相关人员的要求，将其所涉及的包括10kv开关柜二次设计档案、技术协议、会议记录等一系列资料进行归档。

4 10kv开关柜电气二次图纸设计标准化

相关人员在对10kv开关柜电气二次图纸进行设计的过程中，可依据一定的标准将其分为：1.二次设计原理图。其主要包括电流回路、电压回路、断路器控制回路、电源系统等，主要被用于与用户和其他相关人员的交流沟通之中；2.元件布置接线图。主要包括元件的安装位置以及元件端子的接线信息等；3.端子排图。其主要用于提供端子接线信息。元件布置接线图与端子排图两者共同被运用于和车间工人进行交流沟通的过程中，侧重于工厂生产的指导。

在对10kv开关柜电气二次图纸进行设计的过程中，可引入专用电气设计软件。其主要包含以下功能：1.数据存储标准化。包含工程项目设计所需要的符号库、表格、报表模式等在内的数据，它们的存贮位置、文件结构等，均需进行管理。2.主数据标准化。在对10kv开关柜电气二次图纸的主数据进行标准化的过程中，首先应查明哪些主数据是需要使用的。在此基础上，对如何创建这些数据进行相应地定义。

5 结束语

电力行业作为我国的基础民生行业，其服务水平与服务质量的高低直接影响着我国居民的生产生活，因此，受到了我国电力行业相关部门与我国居民的广泛关注与高度重视。10kv开关柜作为电力系统中的核心设备，对于保证我国电力系统的顺利运行具有十分重要的作用。对10kv开关柜电气二次设计进行标准化，不仅可以通过给相关技术人员设置了一定的标准依据，使其快速掌握10kv开关柜设计的基本流程与方法，还有利于提高企业对客户的反应速率，进而提升企业技术人员的工作效率，为我国居民提供更加优质的电力服务，保证其生产生活的顺利进行。

参考文献：

[1]张壮飞.10kv开关柜电气二次设计标准化[J].科技博览，2016，（5）：12.

开关柜设计篇3

本文首先对当前开关柜结构设计中存在的问题进行介绍，并在此基础上探讨解决问题的有效措施。实现对10kV高压开关柜的有效改进。

【关键词】

10kV；高压开关柜；结构设计

10kV高压开关柜是当前使用十分普遍的一种柜型，为了进一步提高产品的经济效益和社会效益，对高压开关柜的结构设计进行不断改进与完善是非常重要的。结构设计是否科学合理，直接关系着产品的使用性能和效果。所以，提高对开关柜结构设计的重视程度，分析问题产生的原因，并制定相应的解决措施是非常重要的，应该引起相关部门的高度重视。

110kV高压开关柜的结构

就目前电力系统中所涉及的高压开关柜来看，其结构主要以组装式为主，原因是组装式结构的开关柜具有安装简便、灵活性强等优点，安装过程中可以根据实际情况改变几个小部件来实现不同的安装需求。就当前10kV高压开关柜的结构来看，主要包括5个部分，即电缆室、仪表室、断路器室、母线室和小母线室。这几个部分既彼此联系，又相互独立。每一个构成部分都有其各自的功能，其中，电缆室主要是敷设电缆的地方，也是安装电气元件的地方，这些电气元件包括接地开关和避雷装置等。仪表室主要安装的是二次元件，通过二次元件的正确安装实现对开关柜各项功能的有效控制。断路器室主要安装的是断路器，通常情况下，对于断路器的安装主要有固定式和手车式两种安装方式，固定式安装方式的优点在于操作简单，而且安装成本较低，但是灵活性较低；而手车式安装方式的优点则是可靠性高，能够大幅度提高供电的安全性和稳定性，但相应的成本也比较高。安装人员需要根据实际需求，选择最佳的安装方式。母线室中所安装的母线大小和强度需要满足一定的动、热稳定值的要求。而小母线室则主要安装一些简单的小母线。只有做好上述5个部分的安装工作，才能够10kV高压开关柜结构设计的科学性和合理性，进而提高设备的使用性能。

210kV高压开关柜结构设计中的关键性问题

高压开关柜结构设计是否科学、合理，直接关系着设备性能的有效发挥。就目前10kV高压开关柜结构设计的实际情况来看，其过程中所涉及的关键性问题主要包括以下5个方面，只有将这些问题有效解决，才能够从根本上提高开关柜的整体质量，进而将其作用充分发挥出来。

2.1安全净距安全净距是当前10kV高压开关柜设计中必须考虑的一个问题，其针对的对象主要是设备结构设计中所涉及的全部带电的电元件，如果没有使这些电元件之间存在安全净距，那么必然会导致短路现象发生，严重的还会直接导致电力系统崩溃。对于安全净距问题的解决，设计人员需要根据相关的电力标准规定，以海拔1000米的高度为分界点，在1000米以下的时候，确保电元件之间的安全净距大于125mm，而在1000米以上的时候，则应该根据实际情况进行适当的调整。如果配电室的空间较小，无法满足电元件之间较大安全净距的需求，那么可以采取缩小高压开关柜尺寸的方式，将绝缘问题有效解决。除此之外，采取DMC、SMC绝缘板也能够在一定程度上将绝缘问题解决，但需要注意的是，在对这类材料进行使用的时候，必须确保开关柜的带电裸导体和该绝缘板之间的空隙大于15mm。此外，随着时间的不断增长，绝缘隔板的绝缘性能也会随之下降，所以必须对其进行定期检查，一旦发现问题，应及时采取措施将其解决。

2.2爬电距离为了进一步确保10kV高压开关柜的结构设计满足需求，设计人员需要对爬电距离的相关规定进行了解与掌握。目前，对于开关柜各组件和外绝缘爬电的比距，相关标准中有明确规定，要求为纯瓷绝缘18mm/kV和有机绝缘20mm/kV。但就实际情况而言，这一标准要求较高，很多常规的元件都无法满足这种需求，从而导致要求很难实现。在这种情况下，厂家往往会采用增高或增多裙边的方式来对元件进行定制，以此来确保元件能够满足规定的根本要求。此外，对于爬电距离的设计，还需要结合设备运行的具体环境，在原有结构的基础上加设自动控制的加热器，以此来有效避免凝露现象的发生。

2.3五防连锁所谓五防连锁，其内容主要包括5个方面，即防止断路器误分误合、防止人误入带电间隔室、防止带电操合接地开关、防止带负荷分合上下隔离开关以及防止带有临时接地线。就目前10kV高压开关柜五防连锁的实施方法来看，主要以机械连锁和机械程序锁两种方式为主，其中，机械连锁这种模式下的系统中的各个部件相互联系，按照相应的操作程序实施各项操作。五防连锁的优点在于具有较高的可靠性，在设备运行过程中如果不是人为损坏，便会始终处于正常运行的状态，但是由于五防连锁涉及的内容较多，所以在内部结构上比较复杂，而且对加工工艺也有较高要求。机械程序锁的结构则相对来说比较简单，但是由于结构中存在外万能钥匙，所以不可避免会出现由于人为操作失误而造成的各类问题。所以，结构设计人员应该根据10kV高压开关柜运行的实际需求采取最佳的五防连锁方式。

2.4防护等级防护等级也是10kV高压开关柜结构设计时需要着重考虑的一项问题，防护等级只有满足一定需求，才能够起到一定的保护作用。在具体设计过程中，随着防护等级的提高，相应的费用也会增加，散热条件也会随之变差。所以，为了确保开关柜整体结构设计满足需求，在对防护等级进行设计的时候，必须综合考虑上述几个方面的因素。

2.5动稳定一般来说，10kV高压开关柜能够承受的额定电路开断电流为20kA-50kA，如果电路开断电流超过这一范围，那么就会导致母线之间产生较大的电动力。在这种情况下，为了有效避免母线偏移的现象发生，设计人员需要借助支撑绝缘子的支撑进行保护，而不会使母线发生弯曲和变形或损坏母线支撑件、盖板等，在某些薄弱环节，还应该有所加强。

3结语

综上所述，随着社会发展对电力系统要求的不断提高，10kV高压开关柜作为系统中最重要的控制和保护设备，对其结构设计进行不断完善也引起了相关部门的高度重视。从本文的分析我们能够看出，当前10kV高压开关柜结构设计中仍然存在一些有待解决的问题，这就要求相关部门要从问题产生的根本原因出发，采取针对性的措施将问题解决，进而确保开关柜的结构设计满足需求，提高产品性能，更好的将产品的作用发挥出来，最终实现对电力系统的优化与完善。

参考文献：

[1]黄晓波.浅谈10kV高压开关柜结构设计问题探讨[J].科技创新导报,2013(20).

[2]宋传山,杨晓青.浅谈10kV高压开关柜设计的几点体会[J].科技风,2010(14).

开关柜设计篇4

关键词：电厂项目；低压开关柜；结构设计

中图分类号：TB482 文献标识码：A

引言

作为低压配电系统最主要的成套设备, 低压开关柜在电力系统中发挥着非常重要的作用。低压开关柜的结构形式主要有两种，一种是固定式，一种是抽出式。其中，抽出式低压开关柜应用广泛，本文主要以其作为重点进行分析，只有了解其特性，分析其结构设计，才能更好的使低压开关柜发挥出其应有的作用，从而保证电厂工作的稳定性。

1、低压开关柜的概念

低压成套开关设备在低压供电系统中负责完成电能的控制、保护、测量、转换和分配，我国电能的绝大部分都是通过低压成套开关设备供出。目前，市场上流行的低压成套开关设备型号有十多种，从结构形式上分为固定式和抽出式；从柜体连接上分为焊接式和紧固件连接式。具体来看主要由固定面板式、固定分隔式、抽出式、混装式、智能型等组成。

2、低压开关柜的特点本文主要以抽出式低压开关柜为例。抽出式低压开关柜是采用钢板制成封闭固定的外壳，作为完整功能的开关设备和相应的附件安装在可水平抽出的抽屉单元内，完成某一类供电任务的功能实体。抽出式低压开关柜的主要特点为：（1）相互隔离的功能小室:利用绝缘隔板或接地的金属隔板将柜体分成若干个功能隔室，一般包括:母线室(装设水平母线的空间)、电器室(装设功能单元的空间)、电缆室(电缆进出线空间)。在馈电柜中，还要用隔板将抽屉之间隔开，形成抽屉单元隔室。隔室能防止触及相邻功能单元的带电部件，限制事故电弧的扩大，防止外来物从一个单元进入另一个单元。（2）模数化尺寸设计:抽出式低压开关柜在高度方向上采用模数尺寸设计。模数化设计就是确定一个基本模数，这个模数一般称为E，E是组成柜体骨架所用型材的基本孔距，功能单元区空间和功能单元的外形尺寸均以基本模数的整数倍按需要进行增减变化。在有效安装空间内，不同模数的功能单元可以任意组合。（2）抽出部件的互换性:馈电柜能够灵活地根据所需要的各种单元线路方案进行任意组合，可以迅速更换故障单元而不需要将其余回路停电，提高了供电的连续性，并且相同单元可任意互换。

3、电厂项目中对开关柜的总体要求

（1）柜体钢板采用敷铝锌板，柜体钢板厚度2mm；柜架采用C型材；面板喷塑，均匀平滑美观；结构合理匀称，平直度高。

（2）PC段防护等级：IP42，MCC段防护等级：IP54；柜间设金属隔板，柜体材料及柜体结构能防止故障电弧的产生，一旦发生故障电弧，能在短时间内熄灭。

（3）柜体的电气连接和机械安装维护工作量小，抽屉单元组合灵活。

（4）开关柜体应分隔成三个小室，即主母线室，电器室和电缆室。

（5）每个电器室及主母线与单元间有隔板，电缆出入口应采取密封措施。设备保证任何一个分支回路故障，可不停主母线更换开关和元件、检修电缆。

4、几种常用的低压开关柜的类型及其结构设计分析

目前，我国市场上主流的开关柜型号归纳起来有以下几种型号：GGD型固定式开关柜、GCK型抽出式开关柜、GCS型抽出式开关柜、MNS型抽出式开关柜、MCS型抽出式智能开关柜。下面具体介绍几种低压开关柜：

4.1、GGD型固定式开关柜

GGD型低压固定式开关柜适用于三相交流频率为50Hz，额定工作电压380V额定工作电流1000―3150A的配电系统，作为动力、照明及发配电设备的电能转换、分配与控制之用。它采用通用柜形结构，柜体框架用8MF冷弯型钢局部焊接组装而成，并有20模的安装孔。同时该柜型充分考虑了散热问题，柜体上下两端均有不同数量的散热槽孔，能够利用柜内外的温度差形成自然的通风散热通道，达到迅速散热的目的。该柜型柜体的防护等级为IP30，用户也可根据环境的要求在IP20~IP40之间选择。

4.2、GCS型固定式开关柜

GCS型低压抽出式开关柜适用于三相交流频率为50Hz，额定工作电压为400V(690V)，额定工作电流为4000A及以下的配电系统，作为动力、照明及发配电设备的电能转换、分配与控制之用。此柜型广泛应用于我国经济建设的各个领域和对自动化程度要求较高的场所。

它采用通用柜形结构，构架用8MF冷弯型钢，主构架上安装模数为E=20mm和100mm的φ9.2mm的安装孔，框架组装灵活方便。开关柜的各功能室相互隔离并独立工作，其隔室分为功能单元室、母线室和电缆室。水平母线采用柜后平置式排列方式，主电路短路强度高。抽屉高度的模数为160mm，抽屉的改变只在高度上变化，其抽屉宽度、深度尺寸不变。抽屉单元的而板具有分、合、试验、抽出等功能，且可设置机械联锁装置。抽屉单元回路额定电流400A及以下，相同功能单元的抽屉具有良好的互换性。柜体防护等级为IP30，用户也可根据环境的要求在IP30~IP40之间选择。

4.3、MNS型固定式开关柜

MNS型低压抽出式开关柜适用于三相交流频率为50Hz，额定工作电压为400V(690V)，额定工作电流为4000A及以下的配电系统，作为动力、照明及发配电设备的电能转换、分配与控制之用。此柜型是最初由ABB公司带入中国，柜内许多开关厂已取得ABB公司的授权许可，进行批量生产，广泛应用于我国经济建设的各个领域和对自动化程度要求较高的场所。

MNS型低压抽出式开关柜柜体采用通用柜形结构，构架为组合式结构，基本骨架由C型钢材通过螺栓紧固连接组装而成。开关柜的各功能室相互隔离并独立工作，其隔室分为功能单元室(柜前部)、母线室(柜后部)和电缆室(柜下部或柜右前部)。主构架上安装模数以E=25mm变化，可双面安装，柜体防护等级为IP30，用户也可根据环境的要求选用相应的防护等级。

5、固定插拔式结构与抽出式结构设计分析说到抽出式结构，就不得不提到馈电柜的另一种结构型式:固定插拔式。固定插拔式结构同抽出式结构一样，由固定的柜体和装有开关等主要电器元件的可移装置部分组成，所不同的是，插拔式结构所选用的断路器本体带有插接式底座，插接式底座和元件室后端的垂直母线连接，断路器本体可从插接式底座上拔出进行维修或更换，完毕后再将断路器插入回路即可。功能单元和垂直母排之间的连接，采用一次隔离触头，即使与其连接的回路是带电的，也不影响其互换性。柜体采用分隔式布置，每个电气单元均占有一个独立的隔室，隔室门上设有机械或电气联锁开关，电路接通时隔离室不能打开，只有开关分断时隔室门才能打开。固定插拔式结构保留了固定柜结构简单、操作方便的优点，同时也具有抽屉柜功能单元分隔明确、隔离可靠的特点，因此是一种可替代抽出式结构的经济实用的方案。很多馈电柜都同时具有这两种结构形式，用户可以根据自己的习惯和工程特点进行选择。一般说来，抽出式结构偏向于馈出少、回路电流大的动力回路或电动机控制回路；插拔式结构在馈出多、回路电流小的配电回路中更具优势。结语

总而言之，为了选择出性价比高、实用性强的产品,就要了解低压开关柜的性能和特点，结合工程的实际，选择合适的结构类型。除此之外，我们应不断的积累经验，学习先进的工艺和技术，改进低压开关柜的结构，进而使其工作效率提高，保证电厂的正常运行。

参考文献：

开关柜设计篇5

【关键词】低压开关柜；双路电源；进线设计

中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：

低压开关柜会经常需要两路电源进线。这两路电源一路为市电，另一路为自发电源，要求在某一路电源停电时切换到另一路电源上。但一路电源合闸后另一路就不准合闸，以避免一路有电电源向另一路无电电源倒送电，造成事故。

一、低压开关柜

1、概述

低压开关柜中进线柜、母联柜、电容柜采用固定分隔式结构，出线柜采用抽屉式结构。本技术要求适用于本合同的成套低压固定分隔式开关柜或抽屉式开关柜，它对户内低压开关包括母线的设计、材料、结构、试验、技术文件等提出了最低要求。

2、技术标准

除相关文件提出的要求外，所有设备还应符合中华人民共和国标准（GB）或有关国际标准的最新版本，应提供经LOVAG认可的国际权威试验室的型式试验报告、国内型式试验报告和3C认证证书。

3、使用条件

（1）海拔高度：2000米以内；

（2）环境温度：-20～+50℃；

（3）相对湿度：95%（20℃时）。

4、系统数据

（1）400V，3相4线，50Hz，中性点接地。

（2）电压变化范围：正常±10%，瞬时-20%，频率变化范围±4%。

5、系统说明

（1）本设备用于本项目变电所的低压配电系统。

（2）本低压开关柜应包括主电路、辅助电路、母线，是一台或多台低压开关电器及其保护和控制装置的组合，同时包括控制、测量、信号指示和各种附件以及所有内部电气和机械的连接。

（3）低压控制装置包括低压一次设备（如熔断器、断路器、接触器、热继电器等）和二次系统。按照本技术标书所附系统图的要求，将有关的一、二次设备组装在封闭的金属柜内，成为低压开关柜。

（4）元器件选用

要求智能型框架断路器具有完善的三段式保护：过载长延时、短路瞬动、短路延时、接地保护（根据施工图要求进行配置）及上下级配合功能。

所有受电主开关和馈电开关，应使用同一公司同一品牌的产品。

（5）断路器安装方式

整定电流500A以上的断路器采用框架式（ACB）抽出安装。整定电流500A及以下的断路器采用塑壳式，采用插拔式安装。

（6）其它

风机正、反转可在低压开关柜内和现场完成。

二、低压开关柜中双路电源进线的设计

双路电源进线的常用设计方法是采用双投开关，如HS13。这种双投开关的结构决定了只能做在柜深较深的固定式面板的柜中，如PGL柜中，局限性就比较大。

现在主隔离开关都选用全封闭式免维护引进产品QSA刀熔开关或QA无熔断器隔离开关。如果两路电源每路进一只QSA(或QA)，出线端并联引出，只要专门设计机械联锁机构以保证两只开关不能同时合闸，那么无论是在选用元件的先进性，安装的灵活适应性上都将比旧式的双投开关好。机械联锁装置有多种设计方案，原理都是利用合闸开关旋转90，后反映到距离的变化，阻止另一开关的旋转(合闸)。但这些设计有的要破坏开关的完整性—焊接转轴等，有的要妨碍柜中元件的维护、检修。

现在设计一种适用于任何柜体，且只与操作手柄的安装孔(在门上)及锁头(可卸件)发生关系的机械联锁机构(见下图)。在GLG-0.4分隔式低压开关柜和XLL-0.4组合分隔式开关柜上安装使用了几十套，效果很好。

1.联锁挡板2.定位板3.偏心轮4.防伸挡板

5.自攻螺钉ST4.8x196.紧定螺钉7.螺钉8.导向销

机构是用套在锁头方轴上特制凸轮块随锁头旋转时最高点顶住联锁挡板，压住另一把QSA锁头方轴上凸轮的最低边，因而阻止了两只开关同时合附的可能性。在实际制作中，因手柄长度较长(140mm)，当一只开关合上后，强行扳动另一只开关时，凸轮对联锁挡板所施的力矩约是手柄所施力的5倍，无疑会对另一开关轴产生很强的推力，迫使两根轴向上下两端延伸，两轴间距增大。一旦间距增大到超过偏心凸轮的最高点与最低点的差值时，凸轮便会强行转过联锁挡板的阻止产生误动作，这是绝对不允许的，为此在两凸轮的最外两边装设两块“防伸挡板”，防止两轴的延伸。这样，除非将固定“防伸挡板”的两只ST4.8mmx19mm。自攻螺钉切断，否则便不可能误动作。

这种机械联锁机构巧妙地利用操作手柄四只安装孔，结构紧凑，大面积的联锁挡板装在门背后随门一起转动，不占仓位面积，不遮视线，不影响接线和仓位元件维修。安装开关柜时可以在所有元件安装完毕后再加装本联锁装置，安装维修极为方便。，

联锁机构总计五种零件，九件。其中两种，四件为机加工件；三种，五件为饭金件。因精度要求不高，制作较为方便，而且适用范围广，可适用于QSA-16oA-QSA-63oA；QA-400A~QA-630A等用H系列旋转操作手柄的任一种开关。

最近我发现用两只QSA竖直合并后，中间加联锁机构及出轴，并将两只开关固定在一势板上，做成QSA(或QA)式的双投开关的资料。与这种产品相比，上述的双电源进线设计仍有其优越性，这是由于:(1)新双投开关占用仓位较多。以QSA-630A为例，竖装两开关总长为6900m加板后整体不会小于750mm，只能装在800~880mm高的仓位中；而机械联锁式用两只横装的QSA-630A总高540mm，可装在600-660mm的仓中，缩小了一个档次的仓位高度；(2)双电源进线中较常用一路开关(如常用市电)较易损坏，而另一路开关使用时间相对小得多。当常用的一路开关需更换时，新双投开关因连在一起只能一起换掉；而分立式双路开关只需换掉一只常用开关即可，维护费用相对较为节省；(3)新双投开关完全由两只QSA(或QA)拼装加附加机构而成，而分立式双路开关仅增加一套成本不高、易于自制的机械联锁机构，总计价格估计不会高于新双投开关。

三、低压开关柜双电源供电的实现

对于单母线分段双电源供电系统，可有多种运行方式，本设计仅为二路电源同时供电，以母联作备自投的一种常用方案，其特点是当工作电源失电后，母联在满足自投条件下自动投入运行；当失电线路恢复来电时，又能自动切断母联断路器，自动恢复原线路供电。

1、ATS装置动作的基本条件

（1）母线工作电源由人工手动切除，或保护装置动作跳闸造成母线失电，ATS装置不应动作

（2）I(II)段母线工作电源断开后，II(I)段工作母线应具有60％～70％的额定电压（228V~266V）方具备自投条件。

（3）工作母线失压保护按母线额定电压的25％（95V）整定，电压继电器1KV～4KV全部按串联连接，线圈长期允许工作电压为440V。若运行中发生B相熔丝熔断，1KV（3KV）和2KV（4KV）的电压降相同，同为190V，此时因1KV(3KV)继电器实际工作电压高于整定值，因而1KV（3KV）不会误动作，仅发生缺相报警信号，因而避免了ATS的误动作。

（4）ATS是否投入运行，由运行值班人员根据所需的运行方式决定，并由工作转换开关1SA（2SA）切换至所需工位。

2、母线初次送电

I，II段母线分别由二路电源供电，转换开关1SA~3SA均在手动位置，由工人手动操作，先后合上进线断路器1QF，2QF。

3、自投过程

（1）将母联断路器3QF置于热备用状态。

（2）在二路电源同时供电的情况下，操作转换开关1SA~3SA，置于自动工作位置。

（3）假设I段工作母线失压并断流，时间继电器1KT动作，1KC释放，I段进线断路器经延时后跳闸，延时时间的整定应避免母线晃电造成瞬间断电而误动作。

（4）1QF跳闸后，母联3QF合闸回路全部通路，并完成自投合闸过程。

4、自复过程

（1）当I段进线电源侧三相全部恢复供电后，3KT即失电延时返回，并接通3QF跳闸回路，使母联跳闸。

（2）3QF跳闸后，1HQ即得电，并将I段进线电源合上恢复供电。

（3）如运行要求不需要来电自复，只须将3QF分闸回路切换片1XB切换至信号位置，指示进线电源已恢复供电。

5、故障失电

I(II)段母线在运行时如发生故障,过流继电器2KC(4KC)动作，I(II)段进线断路器1QF(2QF)立即分闸，并启动5KA(6KA) ，使3QF合闸回路断开，禁止ATS误动，并发出过流报警信号。报警信号由人工手动复位。

结束语

以上所设计的双路进线QSA(QA)联锁机构无论在通用性、可靠性、经济性和新颖性方面都占优势，可供成套厂、设计院及新型双投开关试制厂设计部门参考。

参考文献

[1] 王士勇,宋彬. GFW开关柜改型研究及应用[J]. 煤炭技术. 2008(06)

开关柜设计篇6

关键词：低压开关柜；结构设计；电气性能；安全性

1 低压开关柜结构设计优点

1.1 节省空间

对低压开关柜的结构进行设计，能够更合理的利用空间，检修任务开展也更简便。电力系统运行是十分严谨的，一旦出现隐患将会造成严重的安全事故，低压开关柜对系统运行起到调控的作用，设计过程中也可以采用抽屉式设计理念来进行，各开关位置的划分更合理，并且运行使用阶段不容易产生电流干扰。基础设施达到规定的安全标准后，加强设计能够开关柜的稳定性。与此同时，若选取了同类规格，突发故障情形下即可替换预备着的抽屉，规避了偏长时段的断电。现存市场之中，低压成套的这类设备正被推广采纳，开关柜现有产量、电气性能及类别都更为优良，超越了常用的固定柜。现有市场之中的开关柜可分成概要的三类，它们有着近似的外在形态。筛选开关柜时，要依循开关柜固有的特性。

1.2 单元划分更合理

开关柜内部是由多个单元格组成的，分别安装不同电力系统的控制开关，以及继电保护装置。设计阶段对单元格的组成形式进行优化，各开关所在位置也处于最优化的形式，这样使用阶段可以避免出现电磁波之间的互相干扰，开关闭合后不会影响到其它单元的线路运行。单元整合了若干内在的配件，抽屉形态的开关柜可分成细化的三类位置：开关连接位置、试验位置、开关彼此分离的位置。在分离位置上，开关柜可被随时抽出，断开了微动开关衔接的触点；虽可以推进抽屉，开关却没能合闸，由于闭锁了试验构件。在试验位置上，抽屉移动至后侧，依循顺时针旋转了布设的操作机构。这种状态下，钢球也将发出声响，连通了预设的微动开关及辅助电路，闭锁情形的合闸受到阻碍。

1.3 安全性高

设计期间技术人员会考虑低压开关柜运行使用可能会遇到的风险隐患问题，并采取有效的解决措施，依照结构设计方案进行的安装施工也更科学合理。低压开关柜在使用期间即使需要人工操作也能保障其安全性，并不会出现打火等安全隐患问题。这样一来工作人员操作时接触到的仅仅是开关的绝缘部分，并且与线路之间保持一定距离，从而确保的工作人员在操作时的人身安全。锁定了抽屉以后，闭合开关将不会再被拉出。这些流程终结后，依循逆时针显示了盖板，操作孔被闭合。若抽屉开关布设了相同构架，即可灵活替换彼此。开关柜构架密切关联着联锁的电气特性，合闸以后的抽屉将不会被拉出，也不能够合闸。拉出抽屉的状态下，绝缘构件挡住了一次部分，人员不可再去触摸。由此可得，设计开关柜先要辨析电气联锁显现的安全状态，确认人员是安全的。

2 解析电气性能的影响

低压状态的抽屉柜布设了更适宜的总架构，布局大方且美观，内置了更顺畅的线条。细化的内在单元也吻合了预设参数，简易的构架便利了安装。为此，低压这样的开关柜正受到欢迎。整体架构下的开关特性关乎电气性能、抗动热表现出来的稳定属性、配合的绝缘性能。若某一电弧凸显了故障，将会增添预设的保护能力。具体而言，设计结构针对于电气性能有着如下影响：

2.1 影响了稳定性

低压开关柜使用期间内部线路会有电流流经，技术人员如果需要对闭合电路进行调控可以通过触动开关来进行。电气配网运行阶段，因开关柜部分的故障常常会导致短路问题，开关处的温度也会逐渐升高，造成电阻阻值变化，此时对电气设备使用性能已经造成了影响。这种现象在传统的开关柜中常常会出现，并且影响十分严重。通过加强低压开关柜部分的结构设计，在母线的排布形式上采取防干扰技术，降低短路问题发生的几率。在对开关进行操作时，如果出现了接触也很容易导致短路问题发生，结构设计时采用转角技术，这样无论是开关的闭合还是导通都不会影响到最终的电气性能的安全性。

例如：某大型电厂配有300MW规格的机组，进线超越了3000A经由的电流。依循设定好的工艺规格，筛选了3乘3特有的主体母排。真正去布线时，可分成双层去构建单相，每层布设两根。绝缘母线夹是特制的，这种设计侧重去分散电流，从根本上抵抗了短路故障的发生。除此之外螺栓还强化了彼此衔接，也增添了抵抗性。

2.2 影响柜体表现的温升特性

结构设计对散热影响也比较明显。如果结构设计不合理，低压开关柜使用阶段热量不能及时散发，聚集在开关柜内部，随着使用时间增长影响作用也会变大。温度影响电阻阻值，阻值损耗后线路中流经的电流便会增大，适当的增大功率能够提升电气设备运行效率，但如果超出了额定的荷载参数，便会引发故障问题。结构设计时通风口所在位置要保障性能发挥，能够对开关柜使用阶段产生的热量进行散发。定时去测验温升，获取了可查验的温升数据。条件准许时，可以修正初始的开关柜构架。例如：设计流程之内，设计院为规避偏多耗费的设备，配备了过多抽屉。这样虽能顺利予以安装，但炎热时节内的柜体温升也将凸显。若配电室平日通风并不优良，柜内显现了偏高的温升，损毁绝缘以至于短路。设计流程不可忽视潜藏的细微隐患，要着力去避免。

2.3 影响绝缘及抗过电压

绝缘层受环境变化影响性能也会出现异常，例如在潮湿的雨季，绝缘层表面湿度增大，绝缘能力因此而下降，使用期间一旦通过强电流时临近的导线之间很容易击穿，很有可能会引发电气故障。过电压的有效调控也与结构设计相关，要保障导线之间的间隔距离。抽屉柜含有多类的内在绝缘构件，例如母线夹、线路之中的绝缘子。可选取聚碳酸酯调配成的原材来制备接插件。柜体表现出来的整体特性含有绝缘性质，绝缘体系也很易引发故障。若周边环境不佳，则应侧重去考虑绝缘。例如：主母线布设的绝缘要采纳较优的等级，设定最适宜的电气间隔及相关爬电距离，绝缘配件拟定了合适的规格。

结束语

低压开关柜配有这样的性能单元，它们关乎表现出来的开关柜性能。特有的新架构提升了各类配件必备的绝缘属性，规避了过电压态势下的突然短路。发挥电气性能，在最大范畴内调控最适宜的柜内温度。布设的开关柜吻合了本体的电气特性，可被推广并采纳，完善综合的开关柜结构。■

参考文献

[1]赵凤华.低压开关柜结构设计对电气性能的影响[J].科技创新导报，2012（7）.

[2]程显，韩书谟，何周，焦连曜，杨芳，陈占清.40.5kV环保型气体绝缘开关柜气室结构设计[J].高电压技术，2015（8）.

开关柜设计篇7

【关键词】10kV开关柜；断路器；处理措施

前言

高压开关柜是由高压断路器、负荷开关、接触器、高压熔断器、隔离开关、接地开关、互感器及站用变压器，以及控制、测量、保护、调节装置，内部连接件、辅件、外壳和支持件等组成的成套配电装置。其内的空间以空气或复合绝缘材料作为介质，用作接受和分配电网的电能。高压开关柜可以分为：半封闭式高压开关柜、金属封闭式高压开关柜、金属铠装式高压开关柜、间隔式高压开关柜、箱式高压开关柜以及绝缘封闭式高压开关柜等。

1 10kV配电开关柜的设计

1.1 外壳设计

10kV配电开关柜的外壳必须是金属的（除通风窗、排气口外），并具有一定的强度，不得用网状编织物、不耐火或类似的材料制造；金属封闭式高压开关柜主回路的一切组件均安装在金属外壳内。

1.2 隔板设计

高压开关柜中各高压电器组件的隔板，一般是金属制成，与外壳具有相同的机械强度并接地；10kV配电开关柜中，产品高压带电裸导体与该绝缘板间应保持不小于30mm的空气间隙。采用可移动式的绝缘隔板时，只有当负荷开关（或接触器）在断开位置时才能合上接地开关，当接地开关合上后才能将绝缘隔板插入（或插入负荷开关动、静触头之间）；只有接地开关合上、绝缘隔板已插入到位后，柜门才能打开或关闭；只有当柜门关闭到位时，绝缘隔板才能抽出、接地开关才能分开；当绝缘隔板已抽出、接地开关分开后，负荷开关（或接触器）才能实现合闸操作。

1.3 导体截面

10kV配电开关柜的主回路、各单元以及各组件之间连接导体的截面载流量，经过修正系数修正后，与额定电流相比应有10%的裕度。10kV配电开关柜中主回路的最小截面（包括电压互感器、避雷器的连接导体），除应满足铭牌规定的额定电流值外，还应能满足铭牌规定的额定峰值耐受电流、额定短时耐受电流和额定短路持续时间的要求。

采用限流熔断器的主回路，在熔断器与母线之间的连接导体，其承受峰值耐受电流、短时耐受电流和短路持续时间应能够满足10kV配电开关柜铭牌额定值的要求。

1.4 接地设计

沿10kV配电开关柜的整个长度延伸方向应设有专用的接地导体。接地导体如果是铜质的，在接地故障时其电流密度规定不应超过200A/mm2，但最小截面不得小于30mm2。该接地导体应设有与接地网相连的固定连接端子，并应有明显的接地标志。如果接地导体不是铜质的，也应满足相同峰值耐受电流及短时耐受电流的要求。

1.5 断路器、负荷开关及接触器

10kV配电开关柜内的断路器、负荷开关、接触器及其操动机构必须牢固地安装在支架上，支架不得因操作力的影响而变形；断路器、负荷开关、接触器操作时产生的振动不得影响柜上的仪表、继电器等设备的正常工作。10kV配电开关柜内的断路器、负荷开关、接触器的位置指示装置应明显，并能正确指示出它的分、合闸状态。断路器、负荷开关、接触器的安装位置应便于检修、检查、预防性试验和运行中的巡视。

1.6 互感器设计

10kV配电开关柜内互感器应固定牢靠，且应采取隔离措施，当柜中其他高压电器组件运行异常时，互感器仍能正常工作。互感器安装的位置应便于运行中进行检查、巡视，且在主回路不带电时，便于人员进行预防性试验、检修及更换等。互感器的伏安特性、准确级额定负载均应能满足继电保护及仪表测量装置的要求。

电压互感器必须有防止铁磁谐振的措施，其高压侧应装有防止内部故障的高压熔断器，熔断器的开断电流应与10kV配电开关柜铭牌参数相匹配（包括采取限流措施后），且便于熔断后更换熔断件。

电流互感器的短时耐受电流及短路持续时间、峰值耐受电流均应满足10kV配电开关柜铭牌值的要求。

1.7 10kV配电开关柜所用变压器

10kV配电开关柜所用变压器为油浸式，当发生故障时，它不应影响相邻的设备，在运行中也应该便于巡视检查。

1.8 隔离开关和接地开关

10kV配电开关柜隔离开关或接地开关的分、合闸操作位置应明显可见。安装于10kV配电开关柜中的接地开关，其关合短路电流的能力和短时耐受电流及短路持续时间均应满足10kV配电开关柜铭牌的要求。特别是通过短路电流时，接地开关不会由于产生的电动力作用而被意外地打开。

1.9 测量仪表、继电保护装置及辅助回路

测量仪表、继电保护装置及辅助回路中的低压熔断器、端子以及其他辅助元件与高压带电部分应保持足够的安全距离；否则应采取可靠的防护措施，以保证在高压带电部分不停电情况下工作时，工作人员不致触及运行的高压导电体。测量仪表及继电保护装置应有可靠的防振动措施，不会因为10kV配电开关柜中断路器、负荷开关、接触器等在正常操作及故障动作的振动而影响它的正常工作及性能。

当测量仪表及继电器保护装置盘面以铰链固定于10kV配电开关柜上时，仪表、保护盘与盘外的二次连接导线应采用多股软铜绝缘线，端子排、接线板及固定螺丝均为铜质材料制成，标志应正确、完整、清楚、牢固。互感器二次接线及辅助回路的连接，必须采用截面不小于2.5mm2的铜导线；布线时，应考虑避免其他组件故障对它的影响。

1.10 外壳及其支架的防锈涂料

10kV高压开关柜一般采取涂刷防锈油漆及涂料来防锈。涂防锈涂料之前，须彻底清除锈蚀物及焊渣，然后按涂刷该涂料所规定的工艺和程序进行。10kV高压开关柜的内部表面，应涂反光差较大的浅色油漆；其外部表面，则应涂不刺目、不反光且美观的油漆。

2 常见10kV开关柜事故预防及处理

2.1 预防10kV高压开关柜事故

预防10kV高压开关柜的事故必须做到以下几点：（1）新建、扩建和改造工程中，宜选用加强绝缘型金属封闭式高压开关柜，特别是发电厂和潮湿污秽地区必须选用加强绝缘型且母线室封闭的10kV开关柜；（2）10kV高压开关柜中的绝缘件（如绝缘子、套管、隔板和触头罩等）严禁采用酚醛树脂、聚氯乙烯及聚碳酸脂等有机绝缘材料，应采用阻燃性绝缘材料（如环氧或SMC材料）；（3）在10kV高压开关柜配电室配置通风防潮的设备，在多雨季节或需要时启动，防止凝露导致绝缘的事故；（4）进行母线和柜间隔离是防止开关柜连烧的有效措施，另外，应加强柜内二次线的防护，二次线宜由阻燃型软管或金属软管包裹，防止二次线损伤。

2.2 预防10kV隔离开关事故

2.2.1 坚持隔离开关定期大小修制度。

2.2.2 对于久未停电检修的母线侧隔离开关应积极申请停电检修或开展带电检修，防止和减少恶性事故的发生。

2.2.3 结合电力设备预防性试验，应加强对隔离开关转动部件、接触部件、操动机构、机械及电气闭锁装置的检查与，并进行操作试验，防止机械卡涩、抽头过热、瓷瓶断裂等事故的发生，确保10kV隔离开关运行的可靠性。

2.3 10kV开关柜绝缘事故处理措施

为减少10kV开关柜绝缘事故，可采取以下必要的措施：

2.3.1 改善运行环境条件，对事故频发的潮湿和污秽地区，采取加热、通风、吸湿和定期清扫；（2）提高10kV断路器及开关柜的绝缘性能，对运行中的10kV开关柜和断路器加强绝缘增大爬距，柜与柜之间进行封堵，有条件的地区可以更换更大尺寸的开关柜。实践证明，采取上述技术措施是有效的，事故率可以得到初步的控制。

3 结语

高压开关柜质量的优劣直接关系到电力系统的安全运行和供电可靠性。安全是电力生产的基础，预防是保证安全生产的关键。不断完善和改进防止人身触电事故和误操作事故的技术措施，是我们每一位电力从业人员应努力研究的目标。

开关柜设计篇8

关键词：变电站10kV开关柜；绝缘子；剩余电流；在线监控系统

绝缘子在开关柜中起着承载、固定截流母线的作用，同时它还是截流母线相互之间能够对地绝缘的组成部件，所以绝缘子由于强大的技术优势，而被大范围的应用于变电站的配电装置中，故绝缘子是否处于安全运行环境下，可以直接对影响电力系统的运行状态。通常情况下造成开关柜绝缘子故障的关键原因为：开关柜内环境潮湿，造成绝缘子老化变形、绝缘体受损及其表面清洁程度低等，但是综合来看绝缘子存在的问题都是通过剩余电流表现出来的。

1 系统硬件设计

1.1 剩余电流传感器

剩余电流传感器的运行原理根据实际需求的不同，也存在一定的差异性，而本文在不考虑其他因素的前提下，只对电磁耦合工作原理进行研究，并且其结构组成形式是基于单匝穿心式为主。传感器的内部结构中最为关键的部件就是铁芯及线圈，而铁心则可以选择用导磁作用强的坡莫合金材料，线圈的侧边二次功能区还需要用漆包线对其缠绕，环绕圈数为20圈，其中的一次侧边及二次功能区域都需要做出分离处理，并以磁感应为基础，实现二者的耦合，将比例调整为以对应二十，除此之外，传感器的线性度范围也要做出控制，并使其保持在最佳范围内。

1.2 剩余电流信号放大电路

当电流传感器二次线圈传出剩余电流信号时，需要通过屏蔽电缆将绝缘信号反射到调理板上，将精准度控制在0.1%，而阻值为10Ω精密电阻也就转变成为电压信号了，所以电阻所显示的也就是信号，因此为了使传递的信号都能维持统一性，这就需要适当的增加运放芯片，这种芯片能够将电路放大，并且等级的不同，放大功效也就大不相同。本文中所涉及的是一级运放芯片，它不仅可以将原始信号进行比较大的放大，还能够将电流偏移问题控制在最小范围内。一般情况下，几乎所有的传感器都存在温漂及时漂，这是由于湿度传感器在运行过程中，都需要与空气中的水汽相互接触，所以不能密封，m然使用寿命是有限的，但是运行期间却能够充分保证稳定性及安全性。

在进行设计过程中，如果将放大倍数进行设置以后，就需要确认R值，当剩余电流信号过于微弱时，就可以运用设备再将倍数进行放大，这就需要结合实际需求增加倍数。在完成两级电路放大以后，屏蔽电缆输出的剩余电流信号就会呈现出总体加倍现象，而剩余电流信号的放大电路图如图1所示。

1.3 剩余电流信号滤波电路

当剩余电流信号被二次放大后，环境高频噪声干扰问题就会随之发生，并存在于剩余电流信号中，这将会对信号的处理造成极为严重的影响，因此为了提高信号处理效率，就需要对噪声进行过滤清除，在此过程中可以应用低通滤波设备将放大信号进行处理及控制。滤波器通常由两级滤波电路共同组合而成，对芯片的选用也是具有一定规格要求的，而四阶滤波电路的实际功效及运行频率也存在一定界限范围。

1.4 多路选择及隔离电路的设计

在线监测系统信号调理部分的结构包括由六个调理电路，这六部分绝缘筒的剩余电流信号在传输过程中可以进行电压转换、电路放大及噪声滤波，各路信号都就有控制自身线路的功能，可以自行开关，而后剩余电流信号就可以达到隔离运算放大器，最后需要从放大器出发进入中央处理器再次进行处理。多路选择开关器的选择最为关键的就是要保证开关的灵敏度及高速模拟运转，内设芯片则要作为信号的控制引脚。其中可以选取增益值为1的隔离运算放大器对数字地及模拟地进行阻隔，从而达到维护单片机处理系统正常运行的作用。

2 系统软件设计

提取6路触头盒剩余电流的传感器，其输出信号经过绝缘信号调理板调理后，由多路选择器选通输出1路进入XC878单片机进行采样，因此，通过单片机对多路选择器地址控制，可以使6路绝缘信号共享1路AD输入通道。程序设计中，单片机轮流对6路绝缘信号进行采样，每采完1路存储完成后再进行下一路采样并存储，直到6路采样数据存储完成再进行各路数据的计算，如有绝缘故障或异常，则报警。剩余电流信号的处理程序流程图如图2。

3 剩余传感器的安装

绝缘子的主要组成成分为环氧绝缘件，其表面的剩余电流信号为1～100μA交流信号，为了捕获该信号，本文采用接触式引流环结构。引流环捕获的剩余电流信号通过电流传感器线圈的隔离、同轴电缆传输以及信号调理电路后，通过系统的主控板，实现对绝缘子表面绝缘性能的在线监测。此处采用高性能的进口导电胶涂制成引流环来收集触头盒表面剩余电流，导电胶的主要成分为环氧树脂和银粉。

为了均匀的涂抹导电胶，绝缘子表面凿出2mm（深）×3mm（宽）的凹槽用于涂抹引流环。此外，固定螺钉能够保证单芯屏蔽线与引流环的充分电接触。铁芯和线圈通过强绝缘性能的硅凝胶密封于传感器屏蔽壳之中，以防传感器振动，传感器外壳采用铁磁材料，具有一定的电磁抗干扰特性。剩余电流传感器前端通过单芯屏蔽线与引流环中的螺孔固定连接，后端通过双芯屏蔽线与绝缘信号调理板连接，以增强信号的抗干扰强度。为了节省空间，6个剩余电流传感器安装于开关柜的仪表板后面。

4 整体试验调试

为了便于单片机的精确运算，还需要得到6路剩余电流测量电路的最终拟合函数。在完成了剩余电流传感器线性度及调理电路放大倍数试验调试后，还需挑选线性度较好的6个传感器与6路信号调理电路进行固定匹配，如1号传感器与第1路调理电路连接。在匹配完成后，使调试电压Ui从0～7V之间逐渐升高，记录电压Uo的值并按照图10的方法绘制输入输出曲线，利用MATLAB即可拟合出6路剩余电流测量电路的最终函数。单片机通过测量得到的电压Uo值，通过该路的拟合函数即可反运算出前端的剩余电流。

参考文献

开关柜设计篇9

【关键词】开关柜;大电流;发热

0.引言

河北某钢铁集团一配电室自建成起，开关小车温升大、触头温升高的问题就一直缠绕着运行维护人员。通过一些常规手段进行处理后效果仍然不太理想。针对这种情况，我根据自身经验和查阅资料，总结了开关柜发热的常见原因及改善措施，希望对我们电气维护人员的日常维护及设备的安全运行有所帮助。

1.开关柜发热的原因

1.1系统规划不合理

首先，系统规划统计是变配电系统高效经济运行的基本保障，在开关柜容量选择时如果没有进行充分的负荷统计，会造成开关设备在实际运行过程中的额定容量小于负荷实际需求容量，造成开关柜长期工作在过负荷运行工况下，导致开关柜触头发热量超过设计需求[1]。其次，在变配电所扩建时没有对原开关设备进行容量校验，依然采用原开关设备进行供电，就会使开关触头发热量剧烈增加，大大影响供电可靠性。

1.2开关柜及触头结构设计不合理

1.2.1开关柜设计存在缺陷

开关柜在结构设计没有做好防磁隔热措施，通过对现场运行的了解，大电流开关柜的主进线柜发热最为严重。大电流作用下开关柜内部会产生较强的交变磁场，且磁场强度呈非线性递增，造成柜体发热现象严重。若温度超过表1的限值，便会烧毁元器件，酿成事故。

1.2.2开关触头设计存在缺陷

当触头的载流面积不足，开关柜触头接触面接触不良、触头的压力不足时，触头接触电阻会增大，造成触头发热量剧增并引起动静触头接触面氧化从而增加接触电阻，使开关柜进入接触电阻增大-发热-氧化-接触电阻增大-氧化的恶性循环。

1.3检修维护制度不完善

工作人员的不良操作习惯会使开关发热，比如在开关手车机构推入时，没有推到开关柜的设计位置，导致开关柜动静触头间形成一些接触缝隙，电流就会在这里产生剧烈的电弧效应，产生大量的热量，降低开关设备的综合电气性能。

1.4设备的安装工艺差

变配电所内的开关设各在安装调试过程中，由于各方面的原因，在设备在施工中使用安装工艺不当，没有严格按照相关设计和施工要求进行施工，造成开关柜内各元件间连接不规范，使得封闭式高压柜小车的插嘴与插头有偏差，形成一些间隙，开关推入后插头部分可能会接触不牢固，造成电流过流面积降低，引起触头发热，影响开关柜的高效经济运行。

1.5环境温度

环境温度升高造成散热不畅也是开关柜发热的主要原因。为防止人体接触高压开关带电部分，并防止小动物进入高压柜，生产厂家一般都根据国家行业标准 DL/T 404-1997《户内交流高压开关柜订货技术条件》规定进行设计。当夏季气温在32-38℃时，如果设备通风不良，柜内热量无法散出，就会导致触头严重发热而损坏。

2.开关柜发热的处理措施

2.1系统合理规划

变配电系统合理的规划是降低能耗，节省经费，减小事故率的根本及前提，根据 GB 50052-95《供配电系统设计规范》，供电配系统设计必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。供配电系统设计应根据工程特点、规模和发展规划，做到远近期结合，以近期为主。并且应采用采用专线供电等方法减小冲击性负荷引起的电网电压波动和电压闪变。因此在设计是应充分考虑负荷情况，合理分配并留有一定的裕量。

2.2完善开关柜设计，改进手车触头的制作工艺

2.2.1在开关柜方面

在定制开关柜时，首先应根据工程实际运行外部条件和设计单位提供的开关柜接线图，给开关柜预留足够的过流容量以尽量减少开关设备在运行过程中的触头发热问题。为减少杂散涡流造成的柜体发热，主进线开关柜体必须选用非磁性材料，以切断杂散涡流穿越柜体而引起发热。此外，由于负荷的增加，在狭小的断路器室、母线室，设备产生的热量不易散发，长时间运行会造成相关设备运行环境的温度升高。所以，建议在开关柜柜顶强制安装轴流风机进行散热，有效降低断路器室、母线室的运行温度，以保证设备的安全运行。

2.2.2在触头方面

（1）可以通过增加触趾等方法尽量增大触头的有效载流面积。触头的有效载流面积应大于所连接的导体的载流面积，否则会限制该回路设备的通流能力．

（2）增大触头压力。可以通过加厚螺帽从而加大紧固力等方法提高触头的动稳定性，减小接触电阻，增强触头的抗疲劳能力[2]。

2.3建立完善规范的检修维护制度

加强职工的责任意识，完善的检修维护措施是开关柜高效经济运行的有利保证。运行人员在日常工作中，应按照相关要求实时查看开关设备各元件的动作性能，通过观察和嗅的方法查看触头面有无变色或氧化现象。按照试验周期和标准，定期进行预防性试验，确保电气设备安全运行。

2.4安装

提高开关柜的安装、调试及检修工艺。严格高压断路器工装工艺流程，避免因开关插嘴与插头位置的偏差而造成发热。这是生产制造厂家和电气安装单位的问题，需要运行人员在设备投运前把好验收关。

2.5使用环境温度

为使高压真空断路器的使用环境温度不高于40℃，应该在前期设计时认真考察配电室周边环境，尽量远离热源，同时在配电室四周加装通风孔或轴流风机，并预留适量的空调插孔，以便在配电室建成后温度仍不能达到要求时，加装空调。

2.6加强开关柜温度监测

现在经常使用的柜内接头发热监视方法主要有： 在接头粘贴测温蜡片；手摸柜门感知柜内温度 ；通过异常气味及异常音响发现设备过热等。但是这些方法具有很大的随意性与偶然性[3]。现今比较可行的方法是在柜内触头安装无线测温系统，实时监视触头温度，对触头的发热隐患做到早发现早处理。

3.综述

综上所述，开关柜发热是当今电力系统运行的一大难题，时刻威胁着企业的正常生产。从上述分析我们可以看出，开关柜发热问题涉及变配电设计、运行方式、开关柜本体的生产制造，运行维护等各个方面，根据“木桶效应”，各个方面都需要做到最好，才能保证开关柜发热问题的最终解决。

【参考文献】

［1］皮球如.浅谈10KV开关柜发热原因及改进措施［J］．硅谷，2010，(02):193-194.

开关柜设计篇10

关键词：10kv配电系统；高压开关；选型

当前配电产品领域新工艺、新技术不断涌现，10kv开关柜也在不断的发展和改进中。为了保证配电网的高效运行选择和电网配套的10kv开关柜至关重要。

一、10kv高压开关柜的作用及种类

1.10kv高压开关柜作用

在10kv配电系统中高压开关柜是较为常用的电气设备，其中内置很多类型的高压开关，在保证电网稳定运行中发挥着重要作用。一方面能够根据电网负荷情况分配电能，同时还能保护、调整、测量、控制相关线路。另一方面通过联通和断开某条线路，实现电力负荷的倒换等。总之，10kv高压开关柜在当前配电网中的应用极其广泛。

2.10kv高压开关柜的种类

当前市场上10kv高压开关柜类型较多，为了给配电网选择合适的10kv高压开关柜，应对市场上常见开关柜类型有个清晰的认识。

固定式开关柜：该种类型的开关柜在厂矿、变电站中比较常用，柜的体积相对较大，内部空间充裕，因此隔离开关、电气元件的摆放不受约束，可根据实际情况进行改造。不过该类型的开关柜防护和封闭性能不强，相间短路故障发生率较高，已不能满足当前复杂电网的配电需求。

箱式变电站：箱式变电站通常为箱体造型，其中紧凑的安装有高、低压变压器以及辅助设备。该类型的开关柜适合应用在外界相对较差以及负荷较小的环境中，不过当电网负荷较大时，其散热性能较差。

HXGN负荷开关柜：当电网负荷较小且额定电流不超过630A时，常用HXGN负荷开关柜，其包括SF6、真空式充气式等类型，其中SF6负荷开关柜因电气元件较少，防护等级高、维护方便等优点，被广泛应用在新建电房中。

手车中置式开关柜：该种类型的开关柜在10kv高压开关市场中受欢迎程度颇高，因其重要电器元件分布在手车上能够方便的抽出，所以与其他10kv高压开关柜相比，具有以下优点：首先，柜型体积较小。该类型开关柜由可移开部件和柜体构成，手车处于柜体中间位置，车柜设计合理配合密切，而且操作机和断路器有机的整合一起体积因此较小。另外，配备的机械连锁具有具有较高的可靠性；其次，维修难度较小。内部的断路器室、母线室、仪表室等均相互分开，彼此之间的影响较小，给维修和检测提供了较大便利；最后，配电稳定性高。柜中的钣金件均使用激光冲压机、折弯机配合相关工艺制造而成，并且具备相当完善的机械五防机构，大大提高了配电稳定性。

二、10kv高压开关柜的选型

选择10kv高压开关柜时应遵守一定选型原则，才能发挥其最大性能和优势。经过大量的实践10kv开关柜的选择应重点把握以下几点。

首先，充分考虑配电网性质，根据配电系统的实际状况进行选择。例如在原有的基础上通过安装10kv高压开关柜辅控制配电网，此时可选择性能要求一般的类型即可；如果针对新建设的配电网，此时应结合配电网的规模大小、负荷特点选择质量可靠、深受欢迎的10kv高压开关柜；其次，结合用电参数进行选择。对用电参数进行准确的评估和计算，再在此基础上选择合适的开关柜，如对开关柜的性能要求较高，此时可首选考虑使用手车中置式开关柜。当对开关柜性能要求稍低时可选择SF6开关柜；最后，根据开关柜设置的环境进行选择。不同配电网中高压开关柜的安装位置存在较大差异，因此选型时应充分考虑配电室空间、环境湿度、温度等因素，结合各种类型10kv开关柜特点进行选择。例如，开关柜所处位置污染严重湿度较大时，应选择耐污秽和绝缘性能较强的开关柜，而固封绝缘式断路器就是不错的选择。

另外，选择10kv高压开关柜时还应考虑投入资金、用电性质等因素，例如，投入资金比较充裕，在充分分析配电网其他因素的基础上可考虑选择手车中置式开关柜，否则可选择负荷或固定式开关柜。当配电网中某些负荷供电可靠性要求较高，即供电过程中不能出现停电或停电时间具有一定的限制时，此时可选择中置柜开关柜，因其具备较好的互换性能，因此供电保证性能较高。当然，针对10kv高压开关柜的选择除了考虑上述因素外，还应注重品牌和生产厂家。当前10kv高压开关柜市场竞争极其激烈，为了保证其优良性能尽量选择实力强，品牌口碑好的生产厂家的产品。

三、总结

电网建设中10kv高压开关柜起到的作用和重要程度不言而喻，为保证电网稳定运行，满足人们生产生活用电需求，10kv高压开关柜选型时应结合其特点和配电网的整体情况，选择符合电网目标要求的开关柜。

参考文献：

[1]王树强. 10KV配电系统高压开关柜结构设计改进[J]. 装备制造，2010，04：225.

[2]邱耿华. 10kV配电开关柜设计原理及事故预防[J]. 机电信息，2011，21：97-98.

[3]柳春芳，赵洪，陈国智. 10kV高压开关柜的选型及新产品的开发[J]. 机电工程技术，2002，02：13-15+64.