高压开关柜的电气设计探讨研究

高压开关柜的电气设计探讨研究

王国晶

370921198703132415

摘  要:由于科技的不断发展和人们生活水平的提高，开关柜在使用的频率以及使用范围方面都得到了不断的发展，种类也越来越多，其自动化以及智能化的程度不断提高。对于电力企业来说，高压开关柜中的电气设备稳定是保证电力系统运行正常的前提条件，对于电力生产安全以及企业经济效益方面都有着重要的作用，所以，对高压开关柜做好电气设计是非常重要的。本文首先介绍了电气设计的基本思路，然后对其中的设计要点进行简单阐述。

关键词:高压开关柜；电气设计；思路；要点

前言

高压开关柜应用范围广泛，从电力系统的发电到输电、配电都进行着使用，承担着电力能源转换和控制保护作用。高压开关柜涉及的电压范围也很广，种类也有很多，有可以自动断电保护的高压断路器、承担负荷的高压负荷开关、具有安全保护的高压压力切断开关以及高压操作开关等。为了更好的提高高压开关柜的使用性能，保障其使用质量以及使用寿命，就需要在进行电气设计的过程中充分考虑其技术特点，采取科学有效措施全面提高设计质量，为保障电力系统的安全稳定运行奠定重要的基础。

1、高压电气开关柜设计的基本思想

高压电气开关控制柜的设计的基本思路是利用逻辑思维进行设计的过程，只要采用逻辑控制方法，确保电气安全，符合生产过程要求。这就是一个很好的设计。也就是说，进行高压开关柜的设计首先符合设计的工艺原理，其次要保证设计出来的产品具有安全性，可靠性。最后设计的产品必须符合高压开关柜的国家有关规范的设计要求[1]。

2、设计要点

高压开关柜主要是结合电气系统整体结构的相关组装图和接线图设计的。图中要将示例性组件具体组成部分和各个部分的具体位置以及相应接线方式和行线槽之间的具体关系反映出来。在设计时，要将装配图以及接线图设计成为完整系统，从而对各个部分的分段基础进行协调。在对电气控制系统进行设计时，要将各个结构具体的布局结合起来，对其整体性和紧凑性加以强调。如果在设计时，其空间允许，还要针对加热元件的相关电噪音，找出相应的解决方法，使噪音产生的几率降低，振动发生器要和其他组件之间保持一定的距离。在设计的过程中，还要对总控制柜中电源开关的具体安装位置进行充分考虑，设计时要坚持一定的原则，即操作方便，如果出现意外，急停控制开关设置在最为明显的位置上，能够立即操作。整体配置设计合理，才能保证装配的质量，才能不对电气控制系统的相关性能产生影响，从而保证业务可靠，方便进行调试和维护。

3、高压电气开关柜设计的注意事项

高压开关柜的设计是基于电气系统的整体结构的一般形式的组装图及接线图进行设计的。高压开关柜的装配图、接线图应被设计成一个完整的系统，以便协调各部分段基础。设计的时候必须强调整体性以及紧凑型。在设计的时候，如果空间允许，就要对加热元件的电噪音找出解决措施，尽量减少噪声的出现。振动发生器要尽量远离其他组件，在进行设计的时候，要充分考虑到总控制柜电源开关的安装位置。设计的原则是要操作方便。而且一旦出现意外，急停控制开关就在最明显的位置可以立即进行操作。只有整体配置的设计是合理的，装配质量的才能有所保证，才不会影响电气控制系统的性能，才能实现业务的可靠性，便于调试，易于维护[2]。

3.1、高压开关柜元件组合

元件组合的遵循的原则是具有类似功能的元件结合在一起。连接元件的数量最小化，相同的部件利用电气控制接线进行连接。将强弱电分开控制，以减少相互间的干扰，追求整齐美观；把体积相似，重量差不多的元件组合在一个元件盒里，在进行元件组合时，还要考虑到系统以后的维护以及易损元件的问题。因为这样的问题出现会经常对开关柜进行使用，就可以将维护比较频繁和容易损坏的元件组合在一起。

3.2、电气控制柜各部分及组件之间的接线方式

高压开关柜组成部分的组件之间分工是不一样的，高压开关柜的接线和连接控制方式应遵循以下原则。电气开关一般使用的仪表板接线插座连接端头，也可以使用不同规格的连接器或人口和出口端子进行连接，电气柜和开关控制柜之间的连接可以使用接线控制终端或工业接线器连接，弱电控制元件可以使用印刷电路板组装，也可以采用标准的不同类型的连接。

3.3、电气设计的防护要求

高压电气设备属于高压开关带电设备，为了防止人体接近高压带电部件和活动部件，在进行开关设计时，必须考虑开关柜的防护等级要求。当然，开关柜的设计，可以追求更高层次的保护，但是相比于同级别的保护肯定会增加相应的生产成本，而且会使开关柜的散热能力下降，所以选择适当的防护就可以，不必盲目追求高级别保护。

3.4、注意绝缘距离

对高压开关柜的设计必须满足开关柜绝缘距离的要求，有一种绝缘方式是热收缩管的高电压的电导体绝缘。10千伏要确保所需的绝缘距离不小于100毫米，35千伏要确保绝缘距离不小于200毫米这种方法的缺点是热缩管也容易绝缘老。随着时间的推移逐渐降低，经过专业技术人员的多次实验，总结出进行绝缘设计还是尽量采用空气绝缘设计，这种设计一是成本较低；二是绝缘性能相对较好，所以建议设计的时候采用空气绝缘设计

[3]。

3.5、设计时要注意爬电距离

电力系统是电力部门的核心系统，不能有丝毫马虎，用户在爬电距离方面往往提出非常严格的要求。在进行设计的时候必须采取措施，需要增加绝缘装置的就必须要增加，开关柜位置不当的，必须采取补救措施，比如有潮气的地方就要安装烘干加热装置，以防止产生水珠导致漏电等。

3.6、使用五防联锁功能，以确保安全

为保证高压开关柜的使用安全，设计的时要候要设计可以切换的五防联锁，这种方式必须要符合国家标准的明确要求，做到五防联锁的基本原则，如防止意外断路、防止带负荷隔离开关、防止带接地的电力传输、防止带电合接地开关，防止误人带电间隔等，为了实现五防功能，厂家在设计的时候就进行认真的设计，防止出现误操作。

3.7、高压开关柜接地设计

因为高压开关柜的元件都是高压带电体，为了在使用过程中以及维护人员进行检查的过程中的生命安全，所以必须要进行接地的设计，接地设计必须要把握两个原则：一是所有接地的主线必须都是单一的；二是在开关柜内设计一条专用的接地线，但是必须与安装位置的接地网进行连接。

3.8、配电箱设计

配电箱的设计要根据实际需求控制进行有针对性的方案设计，配电箱元件的选择要确保能实现配电箱中控制任务要求的功能，要保证配电箱设备具有一定的先进性，要控制好成本，不要盲目要求先进而造成不必要的成本浪费[4]。

总结

综上所述，由于我国电力行业的不断发展，高压开关柜竞争越发激烈，用户对其要求不断提高。高压开关柜在设计时，要将市场作为导向，保证设计的人性化和合理化。设计人员要不断对国家相关标准进行学习，借鉴国外公司较为先进的相关设计经验，从而能够设计出较好、较安全的产品，只有这样才能保证在市场上占据一定的技术优势和产品优势，使电力企业能够在市场竞争中占据有利地位。

参考文献

[1]姚白雪.高压开关柜在线测温系统的研究及应用[D].重庆:重庆大学,2017.

[2]韩宁.l0kV高压开关柜在电力系统中的应用设计[J].城市建设理论研究,2014(10).

[3]付强.10kV高压开关柜设计研究[J].城市建设理论研究（电子版）,2014(34):2917-2918.

[4]曹广云.10kV高压开关柜设计[J].城市建设理论研究（电子版）,2013(16).