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浅谈10KV开关柜设计

2020/8/27    来源:互联网    作者:杨超      
关键字:开关柜设计  安全距离  五防联锁  
结合国内10kV开关柜产品实际情况,探讨10kV开关柜设计中涉及到的安全距离、防护等级、温升、五防联锁、动稳定、泄压及散热问题,并提出解决方案,为开关柜的设计提出一些思路。

1 引言

    开关柜作为电能分配的重要部分,在现代电网建设和工程建设中起到非常重要的作用。它既要满足各电器单元的组合功能条件,还要满足柜体本身要求。随着柜体衍生发展,各个厂家都在向高性能的产品迈进。

2 需要考虑的设计因素

    2.1 安全距离

    安全是开关柜的第一要素,对于10KV开关柜,小仅要保证相间的安全距离,也要保证相对地和元器件之间的距离。具体来说,包含空气净距和复合绝缘距离。

    2.1.1 空气净距

    要求10kV开关柜相对地及相与相间距离不小于125mm,当海拔高度超过1000m时,应修正绝缘距离:每增加100m时,绝缘距离增加1%。

    2.1.2 复合绝缘距离

    经常受配电室空间狭小的限制和对开关柜小型化的追求,很多结构方案空气净距无法达到125mm,这就要对带电导体进行复合绝缘。国内常见的复合绝缘采用两种形式:导体之间加绝缘隔板和导体套热缩管的方式。10kV开关柜的复合绝缘距离不小于80mm。但由于导体的散及环境的影响,复合绝缘的绝缘性能会降低,因此要定期进行检测和维护。

    具体距离见下表一所示:

表1 复合绝缘距离

复合绝缘距离

    2.2 五防连锁

    为了保证开关柜和手车正确操作的程序性,开关柜设置可靠的机械、电气联锁机构,符合“五防”功能的要求,即:防止误分、合断路器;防止带负荷分合隔离插头;防止接地开关合上(带接地线)时送电;防止带电合接地开关(挂接地线);防止误入带电间隔;

    当手车处于工作位置,二次插头被锁定不能拔出;当操作接地开关时,小能进行断路器操作;

    当然,对于无接地开关的方案,无法形成这种保护。这时,我们需要采用电气闭锁来保证安全。

    2.3 爬电距离

    由于电力系统要求高可靠性,实践中我们要符合以下条件:高压开关柜中各组件及其支持绝缘件(纯瓷及仃机绝缘件)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。元器件生产厂家往往会采用小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小能太悬殊。另外,我们还应注意开关柜使用场所的环境条件,消除不安全因素,加入电气元件使化境保持在一个相对稳定的状态中。

    2.4 泄压

    为减少事故二次发生所造成的设备、人身伤害,开关柜必须有泄压通道。在断路器室、母线室、电缆室在压力达到极限时能自动泄压,减少设备故障扩大,可以有两种处理方式:一种是在柜体顶部盖板一侧安装铰链,一侧安装尼龙螺钉;一种是在柜体顶部盖板一侧安装标准件固定,一侧安装尼龙螺钉。当柜体内部压力达到一定值时,会冲开尼龙螺钉的定位,从而达到泄压的目的。还要注意泄压的方向朝向柜后。

    2.5 防护等级

    10KV开关柜要求柜体IP4X,隔室IP2X;一般的开关柜都在室内工作,X表示现在没有防水的措施。如工作环境有特殊,还需要加入防水保护。大电流泄压盖开散热孔小满足防护等级时,可以装配纱网(22目)达到防护等级要求;开关柜面板内边框加密封条;柜体不得裸露导电部分,边柜必须采用封板进行封闭;柜项伸出导电部分,要封闭处理。

    具体参数见下表二。

表2 防护等级参数

防护等级参数

    2.6 温升

    由Q=I2RT可以看山,只要电流通过导体,就会产生热量,所以开关柜必须要考虑温升的问题。泄压通道可以减少一部分温升,但当电流过大时还需要安装风扇加速热量的散失。导体材料及安装面的接触不良及都会造成温升的恶化,可以通过涂抹凡士林、镀锡、镀银等方法来上减少温升所带来的影响。

    2.7 动稳定

    由于开关操作时本身属性的额定短路开断电流,会产生电动力,使母线产生偏移,并且与额定短路开断电流成正比。电流越大,电动力越大,可以采取绝缘支撑的方式进行固定,消除电动力对母线的影响。支撑点的距离间隔为800mm为宜。当母排层数较多时,还要采用多孔的绝缘子,保证连接的强度。

    2.8 接地

    基于设备和人身安全,必须有接地,且一次、二次的接地要分开单独设计。

3 结束语

    随着社会发展和时代进步,对产品的性能和品质要求也在提高。这也是我们设计人员所努力的目标和方向。

责任编辑:程玥
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