高低壓成套開關(guān)柜電氣設(shè)計現(xiàn)狀及發(fā)展

1、    高低壓成套開關(guān)柜電氣設(shè)計現(xiàn)狀及發(fā)展    曹乃鵬 張雷摘要：目前，我國的經(jīng)濟在快速的發(fā)展，社會在不斷的進步，使得工業(yè)發(fā)展得到了很大的提高。與此同時，在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，對電氣設(shè)備的使用也日益增多。對于工業(yè)生產(chǎn)而言，高低壓成套開關(guān)柜在實際應(yīng)用中發(fā)揮了巨大的作用。所以，需要對高低壓成套開關(guān)柜設(shè)備進行相關(guān)的分析，以此才能夠更好的促進電氣水平的提升?；诖耍恼戮透叩蛪撼商组_關(guān)柜電氣設(shè)計現(xiàn)狀分析及智能化發(fā)展方向進行簡要的分析，希望可以提供一個有效的借鑒。關(guān)鍵詞：高低壓成套開關(guān)柜；電氣設(shè)計；智能化引言國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t11022、gb7251.1等明確規(guī)定了高低

2、壓開關(guān)柜電氣性能的檢驗項目，包括例行檢驗項目和全面型式檢驗。其中，例行檢驗主要是檢驗開關(guān)柜在制造過程中材料、元器件、結(jié)構(gòu)以及工藝等是否符合設(shè)計要求，是否會對產(chǎn)品的可靠性與性能產(chǎn)生影響；型式檢驗主要是檢驗開關(guān)柜的性能與額定值是否達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，是否符合設(shè)計要求，但部分型式檢驗會對產(chǎn)品的可靠性與性能產(chǎn)生影響。高低壓開關(guān)柜的電氣性能直接影響著其正常運行，因此，國家標(biāo)準(zhǔn)不斷對電氣性能要求進行完善，本文將探討高低壓開關(guān)柜的絕緣性能、短路性能以及溫升等檢驗項目。1絕緣性能檢驗無論高壓還是低壓開關(guān)設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，都將介電性能（絕緣水平）作為電氣性能要求的首要指標(biāo)，是產(chǎn)品型式檢驗和例行檢驗必做項目。為了驗證產(chǎn)品

3、不僅能夠長期在規(guī)定的正常工作條件下承載額定電壓正常工作，還要能夠在一定時間內(nèi)承受在非正常工況下施加在產(chǎn)品上的過電壓并保持絕緣水平不被破壞。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的工頻耐壓試驗電壓值及施加電壓時間可以考核驗證被試產(chǎn)品相間和相對地間及斷口間的絕緣水平，同時還等效考核驗證在實際運行時承受例如操作過電壓、長期通電發(fā)熱導(dǎo)致的絕緣下降、絕緣件表面被水汽和塵埃侵蝕導(dǎo)致的絕緣下降等情況下所具備的絕緣性能水平，是型式檢驗和例行檢驗必做項目。國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的沖擊耐壓試驗主要是考核驗證產(chǎn)品處于規(guī)定的安裝類別條件下應(yīng)能夠承受的由于雷擊或操作過電壓產(chǎn)生的脈沖型高電壓，沖擊耐壓試驗因試驗設(shè)備、試驗條件等因素制約只被列為型式檢驗項目

4、。從國家標(biāo)準(zhǔn)修訂變化的結(jié)果可以看出，考核絕緣水平的耐受電壓值越來越高，例如在gb/t110221999高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求中對于額定電壓7.2kv產(chǎn)品絕緣水平的規(guī)定，額定短時工頻耐受電壓為：通用值23kv、隔離斷口28kv；額定雷電沖擊耐受電壓為：通用值40kv或60kv可選、隔離斷口46kv或70kv可選。而gb/t110222011高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求中將額定短時工頻耐受電壓提高至：通用值30kv、隔離斷口34kv；并且刪除了額定雷電沖擊耐受電壓的較低值，不再考慮受快波前和緩波前過電壓作用的程度、系統(tǒng)中性點接地的方式和過電壓限制裝置的型式等因素，統(tǒng)一

5、采用通用值60kv、隔離斷口70kv考核。這是因為電力系統(tǒng)中除操作過電壓外，諧振過電壓的影響日益嚴(yán)重，過電壓幅值越來越高，類型也較為復(fù)雜，通常有線性諧振過電壓、鐵磁諧振過電壓、參數(shù)諧振過電壓等，同時還需考慮中性點接地方式。綜合目前常用的各類高低壓開關(guān)柜在保障絕緣水平方面采取的措施可以看出，無論是哪種型號類型的高低壓開關(guān)柜，都通過結(jié)構(gòu)設(shè)計來加大電氣間隙、增加爬電距離、提高絕緣水平來滿足工頻耐壓試驗和雷電沖擊耐壓試驗的要求。有些高壓開關(guān)柜還運用了絕緣固封技術(shù)達(dá)到提高絕緣水平，滿足工頻耐壓試驗和雷電沖擊耐壓試驗要求的目的。此外在試驗前還需注意要將高低壓開關(guān)柜內(nèi)部的過電壓保護裝置接線端子拆除斷開過電壓

6、保護線路，才能夠升至標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗電壓值。因為高低壓開關(guān)柜內(nèi)部的過電壓保護裝置大多是通過壓敏電阻的原理來實現(xiàn)的，在試驗電壓尚未達(dá)到規(guī)定值就會動作。2.開關(guān)柜電氣設(shè)計現(xiàn)狀分析2.1高低壓開關(guān)柜的母線對于高低壓開關(guān)柜來說，母線的設(shè)計是非常重要的。在設(shè)計母線的過程之中，對電壓與電流的限定控制是重要的條件。一般情況下，在設(shè)計圖紙當(dāng)中，會有兩種方式存在：一是對主線的限定電流值與電壓值進行明確；二是對母線的格式進行直接檢測，并依據(jù)相關(guān)協(xié)議對用戶進行額定值以及格式的溝通，依據(jù)用戶的實際需求來做好母線的設(shè)計，對設(shè)計方案應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行，從而使得母線的電流值、電壓值以及格式裕度充足。2.2高低壓開關(guān)柜中真空斷路器的

7、設(shè)計在高低壓成套開關(guān)柜當(dāng)中，斷路器的作用相當(dāng)于開關(guān)器件。并且在高低壓開關(guān)柜正常運行的過程當(dāng)中，斷路器可以對斷開回路的負(fù)荷電流做好接收。如果有問題出現(xiàn)的話，斷路器就能夠與繼電保護裝置之間形成一種協(xié)作，及時將電流斷開，以免造成更大的故障，從而對電氣回路加以控制。2.3高低壓開關(guān)柜中控制回路的設(shè)計對高低壓開關(guān)柜的設(shè)計當(dāng)中，一般有合閘、儲能以及跳閘三種常見的控制回路，其余的則都是在這些回路當(dāng)中進行的。在儲能回路當(dāng)中，與斷路器合閘時所需要的電力能源相符合是其重要的作用；在合閘回路當(dāng)中，不僅可以手動來進行合閘，還能夠采用電動的方式來進行合閘。3.開關(guān)柜智能化的未來發(fā)展趨勢3.1溫升檢驗溫升檢驗也是必不可少

8、的檢驗項目，該試驗主要是考核并驗證在長期承受額定電流工作情況下，產(chǎn)品規(guī)定部位的溫升情況，是否滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫升極限，同時檢驗產(chǎn)品鐵磁與載流部件損耗產(chǎn)生的發(fā)熱是否損壞載流部件或相鄰部件、是否會使產(chǎn)品絕緣水平降低、是否會對產(chǎn)品性能產(chǎn)生影響。高低壓開關(guān)柜長時間進行額定電流工作會出現(xiàn)溫升，在溫升過程中會產(chǎn)生一定的熱量，雖然這是一個相對較緩慢的影響過程，然而若開關(guān)柜的溫升超出了允許值，則會加快絕緣件的老化速度，導(dǎo)致產(chǎn)品的絕緣水平快速下降，提前降至正常耐受值之下，存在重大隱患。開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)、載流部件連接以及主電路界面等是溫升的主要影響因素，基于開關(guān)柜結(jié)構(gòu)、主電路載流界面定型，以及內(nèi)部元部件的溫升達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)

9、定，只需要通過型式試驗對開關(guān)柜整機的溫升進行檢驗，判斷其是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。3.2智能化開關(guān)柜的模塊化發(fā)展在智能化開關(guān)柜當(dāng)中，其模塊化發(fā)展趨勢，不僅能夠使得高低壓開關(guān)柜的生產(chǎn)組織模式得到改進，還能夠?qū)ΜF(xiàn)代化的流水作業(yè)方式進行優(yōu)化，從而使得生產(chǎn)成本大大降低，促進企業(yè)生產(chǎn)效率的提升，使得各種資源能夠得到優(yōu)化配置。而所謂的模塊化，即就是與實際的智能化開關(guān)柜應(yīng)用情況與性能需求相結(jié)合，從而實現(xiàn)其模塊的優(yōu)化設(shè)計，使得不同用戶的需求都能夠得到滿足。這一發(fā)展趨勢，對于智能化開關(guān)柜的生產(chǎn)來說，具有非常大的推動作用。3.3短路性能檢驗短路性能檢驗包括額定短路接通開斷能力和額定短時耐受電流能力試驗，目的在于驗證當(dāng)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)短路或較大過載等非正常情況時，高低壓開關(guān)柜能夠接通，在規(guī)定時間內(nèi)承載和斷開故障電流的能力。其中接通和斷開操作主要由斷路器等內(nèi)部元件執(zhí)行并完成，文中僅分析直接影響高低壓開關(guān)柜整體性能的額定短時耐受電流能力指標(biāo)，即開關(guān)柜應(yīng)能夠耐受不超過額定值的短路電流所產(chǎn)生的焦耳熱以及由此產(chǎn)生的熱應(yīng)力和電動應(yīng)力。結(jié)語：總而言之，在當(dāng)前我國的電力行業(yè)當(dāng)中，用戶對于高低壓開關(guān)柜的要求在不斷的提高。所以，在實際的設(shè)計過程中，需要立足于實際情況，落實每一環(huán)節(jié)的設(shè)計工作，并進行優(yōu)化設(shè)計，從而使得開關(guān)柜得到更好