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試論高壓開關柜的電氣設計
發布時間:2014-9-5 瀏覽次數:632 |
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前言
高壓開關是指用于電力系統發電.輸電.配電.電能轉換和消耗中起通斷.控制或保護等作用，電壓等級在3.6kV～550kV的電器產品，主要包括高壓斷路器.高壓隔離開關與接地開關.高壓負荷開關.高壓自動重合與分段器，高壓操作機構.高壓防爆配電裝置和高壓開關柜等幾大類。高壓開關制造業是輸變電設備制造業的重要組成部分，在整個電力工業中占有非常重要的地位。下文主要對高壓開關柜電氣設計需要注意的事項進行探討，以供大家技術交流。
1.電氣開關柜設計基本思路
電氣控制柜設計的基本思路是一種邏輯思維，只要符合邏輯控制規律.能保證電氣安全及滿足生產工藝的要求，就可以說是一種好的設計。但為了滿足電氣控制設備的制造和使用要求，必須進行合理的電氣控制工藝設計。
2.電氣控制柜設計的注意事項
電氣控制柜總體配置設計是以電氣系統的總裝配圖與總接線圖形式來表達的，圖中應以示意形式反映出各部分主要組件的位置及各部分接線關系.走線方式及使用的行線槽.管線等。
電氣控制柜總裝配圖.接線圖(根據需要可以分開，也可并在一起)是進行分部設計和協調各部分組成為一個完整系統的依據�？傮w設計要使整個電氣控制系統集中.緊湊，同時在空間允許條件下，把發熱元件，噪聲振動大的電氣部件，盡量放在離其它元件較遠的地方或隔離起來;對于多工位的大型設備，還應考慮兩地操作的方便性;控制柜的總電源開關.緊急停止控制開關應安放在方便而明顯的位置�？傮w配置設計得合理與否關系到電氣控制系統的制造.裝配質量，更將影響到電氣控制系統性能的實現及其工作的可靠性，操作.調試.維護等工作的方便及質量。
2.1 電氣控制柜組件的劃分
由于各種電器元件安裝位置不同，在構成一個完整的電氣控制系統時，就必須劃分組件。劃分組件的原則是：
(1)把功能類似的元件組合在一起。
(2)盡可能減少組件之間的連線數量，同時把接線關系密切的控制電器置于同一組件中。
(3)讓強弱電控制器分離，以減少干擾。
(4)為力求整齊美觀，可把外形尺寸.重量相近的電器組合在一起。
(5)為了電氣控制系統便于檢查與調試，把需經常調節.維護和易損元件組合在一起。
2.2在劃分電氣控制柜組件的同時要解決組件之間.電氣箱之間以及電氣箱與被控制裝置之間的連線方式，電氣控制柜各部分及組件之間的接線方式一般應遵循以下原則：
(1)開關電器.控制板的進出線一般采用接線端頭或接線鼻子連接，這可按電流大小及進出線數選用不同規格的接線端頭或接線鼻子。
(2)電氣柜.控制柜.柜(臺)之間以及它們與被控制設備之間，采用接線端子排或工業聯接器連接。
(3)弱電控制組件.印制電路板組件之間應采用各種類型的標準接插件連接。
(4)電氣柜.控制柜.柜(臺)內的元件之間的連接，可以借用元件本身的接線端子直接連接，過渡連接線應采用端子排過渡連接，端頭應采用相應規格的接線端子處理。
2.3關于防護等級的要求。
高壓開關柜屬于高壓帶電設備，為了防止人體接近高壓開關柜的高壓帶電部分和觸及運動部分，在設計開關柜時，我們必須考慮柜體防護等級的要求。當然開關柜設計時，我們可以追求更高的防護等級，但存在的問題是隨著防護等級的提高，生產成本相應提高，散熱條件變差，所以不能一味追求高的防護等級，一般以IP3X和IP4X為宜
2.4注意絕緣距離。
我們在設計開關柜時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且海拔高度在1000m時，對于10kV相對地，及相與相之間滿足大于等于125mm,35kV相對地，及相與相之間滿足大于等于300mm，但若海拔高度超過1000m時，應按GB3906的要求對絕緣距離給予修正。但有時受配電室地方的限制，我們所制作開關柜的外形尺寸往往不能滿足絕緣距離的要求，所以可以采取以下幾種方法來解決絕緣問題：
第一，在金屬封閉高壓開關柜中，采用非金屬的絕緣隔板，以此來加強相間或相對地絕緣，達到縮小對絕緣距離的要求。但必須注意10kV時帶電裸導體與該絕緣板間應保持不小于30mm，在40.5kV時帶電裸導體與該絕緣板間應保持不小于60mm。該方法的缺點是絕緣隔板受使用環境影響很大，存在絕緣老化的問題。
第二，使用熱縮套管把高壓帶電導體整個熱縮起來，實踐中10kV要確保絕緣距離不小于100mm,35kV要確保絕緣距離不小于200mm。缺點是熱縮套管同樣存在絕緣老化的問題，隨時間推移絕緣強度會降低。
綜上所述，在設計許可的情況下，盡可能地使用空氣絕緣來滿足絕緣的要求。
2.5 設計時要注意爬電距離。
電力系統是供電部門的核心系統，不能有絲毫的馬虎，用戶往往追求高可靠性，在爬電距離方面對我們制造廠家提出了十分嚴格的要求，實踐中我們要符合以下條件：高壓開關柜中各組件及其支持絕緣件(純瓷及有機絕緣件)的外絕緣爬電比距 (高壓電器組件外絕緣的爬電距離與額定電壓之比) 在Ⅱ級污穢對于純瓷絕緣為18mm/kV，對于有機絕緣為20mm/kV。為了滿足以上要求我們所采取的措施是，要求配套廠家增大增加絕緣子的傘群，另外在開關柜使用環境較潮濕的場所，為了防止發生凝露，在開關柜中的電纜室，斷路器室加入帶溫控裝置的加熱器。
2.6 五防聯鎖功能，確保安全。
開關柜能否可靠安全的運行，五防聯鎖是十分重要的，國家標準對開關柜的五防聯鎖有明確的要求，所以我們在設計制造開關柜時必須遵守以下原則：高壓開關柜應具備防止誤拉合斷路器，防止帶負荷分合隔離開關，防止帶地刀閘(或接地線)送電，防止帶電合接地刀閘(或掛接地線)，防止誤入帶電間隔等五種防誤措施。為了實現五防功能，各個廠家各種型號的開關柜，如GG—1A.XGN2.JYN.KYN柜機械聯鎖制作各有特色，且功能齊全，其目的都是為了防止現場工作人員的誤操作。
2.7 注意溫升。
電力系統開關柜中，各電器元件在正常工作時均有不同程度的發熱，所以國標GB3906中，對于開關柜各組件的溫升做出了明確的要求，即柜內各組件的溫升不得超過該組件相應標準的規定，對于可觸及的外殼和蓋板的溫升不得超過20K。主回路的溫升在額定電流和頻率下應遵守GB763《交流高壓電器在長期工作時的發熱》的規定。
為了達到溫升的限制條件必須做好以下幾點：制造上加強開關柜制造工藝(如母線搭接面上鍍銀，燙錫);設計上避免渦流現象的發生或采用不導磁材料;大電流增加風冷裝置。
2.8 高壓開關柜的接地設計。
開關柜中各電器元件均為帶電體，為了保證檢修時人身的安全，所以各電器元件必須安全可靠接地。在設計制造開關柜時必須做到以下幾點：沿所有開關柜的寬度方向設有專用貫通的接地母線，該接地母線應與接地網相連;開關柜中各電器元件的接地必須與專用接地母線相連。
3.結束語
隨著我國電力事業的發展，開關柜市場的競爭越來越激烈，用戶對產品的要求也越來越高。高壓開關柜的設計應更趨向于市場化.人性化.合理化。作為設計人員需要不斷學習國家標準，借鑒國外大公司先進經驗，設計出更優質.更安全的產品。 |
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