10kv高壓開關(guān)柜電力系統(tǒng)走線方式的探討

10kv高壓開關(guān)柜電力系統(tǒng)走線方式的探討

10kv高壓開關(guān)箱廣泛應(yīng)用于能源系統(tǒng)。為了滿足不同客戶對高壓開關(guān)箱的不同需求，我們根據(jù)客戶的需求制定了建議。在這一行業(yè)工作多年的我真的理解相關(guān)法律法規(guī)、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)以及國家要求。以下是設(shè)計(jì)生涯中的一些體會(huì),希望能夠和大家一起進(jìn)步。1幾種常見走線方式10kV高壓開關(guān)柜的電力系統(tǒng)相對來說并不是非常的復(fù)雜,主要是將發(fā)電廠、變電所、配電線以及終端的用戶連接成一個(gè)整體,走線方式按照國家電力相關(guān)法規(guī)也有一定的方式,通場是分為單雙電源方式,旁路母線方式等,當(dāng)然出于篇幅的考慮,本文只對幾種常見的走線方式略微探討,不做展開。1.1電力網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成電力系統(tǒng)的組成包括發(fā)電廠、變電站、配電線以及終端的用戶,他們連接成了一個(gè)整體。由輸配電線路以及與之相連的各個(gè)變電站稱之為電力網(wǎng)絡(luò)。電力系統(tǒng)的走線方式也需要注意幾個(gè)方面的問題:滿足系統(tǒng)各方面的要求有其是可靠性要求、能夠適應(yīng)多種運(yùn)行方式、在運(yùn)行時(shí)節(jié)約為先,建設(shè)電網(wǎng)或是運(yùn)行時(shí)都需要考慮經(jīng)濟(jì)效益。1.2故障排除過程中,每段線路有兩個(gè)導(dǎo)致恢復(fù)的可能,引起其時(shí)造成了0.在電力系統(tǒng)中比較常用的接線方式有以下四種方式:1)單電源方式。即一段母線只有一個(gè)電源進(jìn)線,單電源方式若在電源端出現(xiàn)故障,則整個(gè)系統(tǒng)就無法正常運(yùn)行,對于這個(gè)系統(tǒng)要求電源進(jìn)線的高可靠性,同時(shí)也要求該系統(tǒng)應(yīng)對整個(gè)負(fù)載的影響很小,即使出了故障,所造成的損失也不大;2)雙電源方式。其中雙電源方式又分為兩種,雙電源方式1中,一段母線有兩個(gè)電源進(jìn)線,即工作和備用兩個(gè)電源,兩個(gè)電源之間是電氣閉鎖的,可以自動(dòng)也可以手動(dòng)切換,備用電源可在工作電源出現(xiàn)故障后投入使用,以保證連續(xù)供電的要求;雙電源方式2中,有兩段母線,且每段母線都有一個(gè)電源進(jìn)線,兩個(gè)母線之間由分段斷路器、聯(lián)絡(luò)柜連接,進(jìn)線、分段間是電氣閉鎖的,每三個(gè)間隔有且僅有兩個(gè)間隔同時(shí)使用;3)旁路母線方式,即在一個(gè)一臺(tái)載荷只有一根出線送電時(shí),一旦該出線出現(xiàn)了故障,則旁路母線上的出線立即啟用給該載荷送電;4)雙母線方式,雙母線方式的運(yùn)行于旁路母線相似,但是雙母線方式中工作母線和備用母線都配備了各自對應(yīng)的電源進(jìn)線。2小的零部件改變方案開關(guān)柜常用的結(jié)構(gòu)為組裝式。因?yàn)榻M裝式開關(guān)柜在改變結(jié)構(gòu)或是方案時(shí)比較容易,只需要有針對性地改變幾個(gè)小的零部件,即可達(dá)到改變方案的目的。一般的10KV的開關(guān)柜包括5個(gè)小室即斷路器室、電纜室、儀表室、小母線室,五個(gè)小室之間是相互獨(dú)立的,但又有著緊密的聯(lián)系。在開關(guān)柜的一次元件布置時(shí),應(yīng)既考慮安全,也要考慮經(jīng)濟(jì)合理。2.1外包元件安裝時(shí)一次方案能否實(shí)現(xiàn),首先要考慮到一次元件能否在結(jié)構(gòu)中布置于安裝,在安裝時(shí)要同時(shí)考慮一次元件安裝時(shí)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和其所承受的動(dòng)、熱值,同時(shí)也要滿足電器方面的要求,如絕緣距離、工頻耐壓要求。一次元件主要包括斷路器、互感器、接地開關(guān)、避雷器、熔斷器、電容器、變壓器、接觸器等。2.2第一,是移式安裝本文前面已介紹到開關(guān)柜有五個(gè)小室,一下是五個(gè)小室的詳細(xì)介紹。斷路器室:斷路器有固定式和手車式兩種安裝方式,將分支母線直接與斷路器的上下出現(xiàn)像連接的安裝方式為固定式安裝;手車式安裝又成為移開式安裝,在這種安裝方式中母線與手車的連接時(shí)通過一個(gè)隔離插頭連接的。手車與開關(guān)柜有實(shí)驗(yàn)、運(yùn)行、移開三個(gè)相對位置。母線室:母線室里中是有許多間隔的小室組成,這些小室都需要被主母線貫通,同時(shí),母線的大小和強(qiáng)度也需要滿足一定的動(dòng)、熱穩(wěn)定值的要求。電纜室:電纜室是一些電氣元件安裝的地方,有電流、另需互感器、接地開關(guān)、避雷設(shè)備等設(shè)備元件。儀表室:電纜室里安裝的大都是一次元件,而儀表室里所安裝的都是二次元件,通過二次線連接起來,以實(shí)現(xiàn)控制開關(guān)柜的各項(xiàng)功能。小母線室:小母線室是安裝一些簡單的如低電壓、照明等貫穿了整個(gè)開關(guān)柜的小母線。2.3防誤分/誤合交流開關(guān)柜的連鎖裝置的安全等級應(yīng)該是最高的,因?yàn)樗c現(xiàn)場設(shè)備和人員的安全有著直接的關(guān)系,隨著科技的進(jìn)步。開關(guān)柜的可靠性也進(jìn)一步地提高了,連鎖裝置有防誤分/誤合斷路器;防止帶電負(fù)荷失控引起的事故;防止帶電掛件接地線分/合接點(diǎn)開關(guān);防止接地線或接地點(diǎn)分合斷路器;防止人誤闖帶電間隔。對于防止誤分/合斷路器主要是針對人的事故,對于其它的在預(yù)防時(shí)均可采用強(qiáng)制性的措施。3利用新理論融資10KV開關(guān)柜的線路和安全防護(hù)必須做到標(biāo)準(zhǔn)化,國外有些公司對于絕緣有很多新的理論,雖然國內(nèi)很少能夠理解和認(rèn)同,但是這些都是有利的經(jīng)驗(yàn),比如ABB公司認(rèn)為有一種均勻電廠可以通過改善帶電導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)來縮小對絕緣距離的要求。三菱公司有一種熱敷工藝,可以在高壓帶電導(dǎo)體表面均勻涂上一層絕緣材料。3.1帶導(dǎo)板開關(guān)柜的外部調(diào)節(jié)由于10Kv開關(guān)柜用于對三相交流電進(jìn)行分配,因此相間及相對地之間必須保證一定的絕緣距離,否則會(huì)引起短路,對整個(gè)電力系統(tǒng)造成危害。故我們在設(shè)計(jì)開關(guān)柜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(shí),對于10kV相對地,及相與相之間滿足大于等于125MM,為得到一個(gè)合適的開關(guān)柜的外形尺寸,可用以下幾種方法來調(diào)節(jié):1)插入一塊絕緣隔板在二者的空氣間隔中,從而可以縮小絕緣間距。在運(yùn)用這種方法時(shí),二者直接按的空氣間距不小于60mm,所設(shè)置的絕緣間距應(yīng)該放在正中間的位置,但是由于絕緣板易于老化,所使用的條件也受到一定的限制,使得這種方法的使用受到限制。2)用熱縮套把高壓帶電導(dǎo)體套起來,在套的時(shí)候,應(yīng)該保證絕緣間距大于100mm。這種方法與1)中所說的方法的缺點(diǎn)類似,熱縮套存在老化現(xiàn)象。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(qiáng)相間或相對地絕緣,達(dá)到縮小對絕緣距離的要求。當(dāng)然這些方法都有缺點(diǎn),缺點(diǎn)是絕緣隔板受使用環(huán)境影響很大,存在絕緣老化的問題。3)可以效仿國外的一種設(shè)計(jì)理念,即對帶電導(dǎo)體進(jìn)行改良以縮小絕緣間距,但是這種方法不符合我國現(xiàn)行的國標(biāo)要求,因此還不被國內(nèi)的一些用戶接受。但這些方法的投入較大,需要添加硫化床設(shè)備。因此,在設(shè)計(jì)過程中許可時(shí),為滿足更多用戶以及各方面的要求,應(yīng)盡可能地選用空氣絕緣的方法。3.2選擇有機(jī)邊緣元件電力系統(tǒng)用戶對系統(tǒng)的可靠性要求比較高,因此在實(shí)際的操作中應(yīng)該滿足:開關(guān)柜中的各個(gè)組件及支撐絕緣件(一般為純的瓷器或是有機(jī)絕緣元件)的外絕緣爬電比距,對純瓷器絕緣元件為18mm/kv,對有機(jī)絕緣元件為20mm/kv。常規(guī)的元件對大都滿足不了這一要求,往往都是不合格,因此我們應(yīng)該將我們所需要達(dá)到的要求告知生產(chǎn)廠家,讓其根據(jù)我們所想要達(dá)到的要求量身定制。但是元器件生產(chǎn)廠家一般不會(huì)去選取增加絕緣子的高度,大多采用的是增多了或是增高了裙邊的方法,因此我們在選取元器件的時(shí)候應(yīng)該檢查裙邊高度以及增多裙邊后裙邊的間距是否符合要求,其比例不能過于懸殊。。此外在對開關(guān)柜選型時(shí)也應(yīng)該注意開關(guān)柜的適用場所以及周邊環(huán)境,防止因周圍的環(huán)境影響而使得開關(guān)柜不能安全高效運(yùn)行,特別是要防止發(fā)生凝露,因此我們可以通過在開關(guān)柜中添加一個(gè)自動(dòng)控制的加熱器來調(diào)節(jié)溫度。3.3防連鎖的作用人的失誤是最有可能發(fā)生的,為防止操作人員因疏忽大意而造成錯(cuò)誤引起事故,我們在平常的工作中應(yīng)該對工人們開展定期與不定期的培訓(xùn),以及在施工時(shí)實(shí)施工作票制度。同時(shí)我們也應(yīng)該采取一些實(shí)際的行動(dòng)來預(yù)防事故,我們可以在設(shè)計(jì)開關(guān)柜時(shí)加入一些強(qiáng)制性的連鎖裝置或在醒目的地方采取提示措施。前文以提過的,我們需要設(shè)置五種防止誤操作的措施。1)防止誤分/合斷路器。變電站分為有人值守和無人值守的兩種。有人值守的變電站,我們可以采用帶有不同的編號(hào)和不同顏色的指示牌來實(shí)現(xiàn),例如紅綠翻牌,每個(gè)斷路器都有與之相應(yīng)的唯一的一個(gè)紅綠翻牌。對于無人值守的變電站,由于短路器的操縱都是通過遠(yuǎn)程操作的,而無法向有人值守的變電站那樣使用紅綠翻牌的方法,因此可以加入電器連鎖裝置,以防止可能引起的誤操作。2)防止帶電負(fù)荷的失控引起的事故。主要有帶電負(fù)荷對上下的隔離開關(guān)的影響和帶電負(fù)荷對斷路器手車的影響。解決這一事故常用到的方法是用機(jī)械連鎖進(jìn)行強(qiáng)制性的連鎖,因?yàn)楦綦x開關(guān)和手動(dòng)車斷路器之間不能夠分?jǐn)嗪完P(guān)合正常負(fù)荷電流。一旦操作失誤,隔離開關(guān)和斷路器手車都會(huì)被燒毀,如果控制不好,事故可能擴(kuò)大。3)防止帶電操作時(shí)和上了接地開關(guān)或是將臨時(shí)地線接通。解決這一問題需要采取機(jī)械連鎖的方法,因?yàn)檫@些地方極易因人的誤操作而引起事故。4)防止臨時(shí)接地線或接地開關(guān)的接通,使得在合閘時(shí)送電。解決這一問題需要采取機(jī)械連鎖的方法,因?yàn)檫@些地方極易因人的誤操作而引起事故。5)防止工人誤闖帶電間隔。解決這一問題需要采取機(jī)械連鎖的方法,這主要是為了防止工人的觸電。綜上,五防連鎖在防止事故發(fā)生重是必不可少的。不同型號(hào)的開關(guān)柜也的連鎖裝置不相同,大多數(shù)所采用的是機(jī)械傳動(dòng)方式,都是相互制約相互連接的,只能按照預(yù)定的程序來進(jìn)行操作,除非是人為的損壞。這種連鎖裝置可靠性高,但是其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,所以對生產(chǎn)加工的工藝標(biāo)準(zhǔn)也較高。也可以采用機(jī)械程序鎖的方式來實(shí)現(xiàn)五防功能,這種方法的結(jié)構(gòu)較為簡單,但是使用這種方法工人更容易引起誤操作,且不適用于無人操作的變電站。如果開關(guān)柜中不帶有斷路器,我們可以采用電磁鎖的方式來實(shí)現(xiàn)五防功能,但是由于電磁鎖容易被損壞,同時(shí)還需要提供一個(gè)額外的外部電源來供電,且其可靠性也較差,電磁鎖對于高壓帶電顯示裝置的可靠性更是低,因?yàn)樗幌喈?dāng)于一個(gè)起提示作用的裝置。3.4開關(guān)柜的安全防護(hù)設(shè)計(jì)中我們應(yīng)該設(shè)計(jì)幾級的防護(hù)等級,這樣可以防止人體接近或接觸高壓帶電部分,同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中,我們也要注意,并不是防護(hù)等級越高越好,因?yàn)榉雷o(hù)等級越高,生產(chǎn)的成本也越高,整體的散熱性能也變差,所以一般地我們將防護(hù)等級設(shè)置在IP3X和IP4X。由于這些開關(guān)柜都是常用的設(shè)備,所以對其的安全防護(hù)必須做到滴水不漏,因?yàn)橐坏┌l(fā)生事故,電是無情的。10KV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(yùn)動(dòng)部分,在設(shè)計(jì)開關(guān)柜時(shí),對于10KV固定式開關(guān)柜必須滿足防護(hù)等級IP3X的要求,移開式開關(guān)柜必須滿足防護(hù)等級IP4X的要求。3.5開關(guān)柜防護(hù)材料的改進(jìn)10KV高壓開關(guān)柜所承受的電流強(qiáng)度比較大,一般最高所能承受的為4000A的工作電流,前面已經(jīng)介紹到的,開關(guān)柜中的一次元件一般都處于一個(gè)封閉的柜中,通過電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱,很難散發(fā)到柜外,所以柜內(nèi)的溫度一般地都很高,若是達(dá)到了元件所能承受的最高溫度時(shí),就又可能損壞各個(gè)一次元件,造成不可想象的事故。為解決裝一次元件的柜中的溫度的過高,我們必須改進(jìn)工藝,可以在電氣連接面上涂上導(dǎo)電膏、鍍錫等降溫材料,同時(shí)加強(qiáng)制造過程的質(zhì)量把關(guān),避免因?yàn)橹圃斓牟贿^關(guān)而引起事故。每一種防護(hù)材料對于溫度的要求不同,要通過環(huán)境的精秘測量和對開關(guān)柜的設(shè)計(jì)上的配合使得防護(hù)材料的選擇不出問題。10KV高壓開關(guān)柜的設(shè)計(jì)要求在國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布中已經(jīng)做了很多的規(guī)定,包括所用材料和絕緣體的設(shè)備要求等等,這些設(shè)備任何大型的帶有發(fā)電裝置的地方都用