摘要：随着人们对电力需求量的日益增加，我国电网的建设规模日益扩大，其中10kV配电系统发展迅速，为我国电力事业的发展做出了重要的贡献。10kV配电系统高压开关柜作为整个电网重要的组成部分，发挥着至关重要的作用，其运行质量直接影响到整个电网运行的质量。本文主要针对我国10kV配电系统中的高压开关柜的结构特点进行分析，并提出了重要的结构设计改进措施，为10kV电力系统的运行奠定了基础。
关键词：10kv配电系统：高压开关柜：结构设计；改进
前言：电力设备是供电能够顺利进入到千家万户进行使用的基本条件。10kV高压开关柜又是整个配电系统中必不可少的电气设备，开关柜的可靠性直接影响着配电系统的正常运行和供电质量。我们必须对高压开关柜的优化设计以及应用进行系统且全面的研究，在不断的实践之中积累经验，善于发现现有高压开关设备设计中存在的不足并加以改进。
1 10kV高压开关柜简介
当前在我国的电力系统中使用的10kV高压开关柜其结构的主要组成主要是组装式。其主要的原因就是由于组装式结构的开关柜具有很便捷的安装操作、灵活度等优点。安装的过程中可以根据工程的实际需求对零部件进行改动，从而满足使用者的要求。就目前的10kV高压开关柜来讲，其内部结构中主要包含了以下几方面：电缆室、仪表室、断路器室、母线室与小母线室。高压开关柜的结构组成见图1。这几个部门之间都具有紧密的联系，而又相互之间独立存在、每一个结构部分都具有自己的使用功能。另外电缆室中主要是进行电缆的敷设工作，也是进行电气元件安装的地方，这些电气元件中主要包含了接地开关与避雷的装置。另外的仪表室中主要是对而此元件进行安装的场所，利用而此元件的准确安装将开关柜中的各项使用功能进行控制。断路器室的主要结构就是断路器的使用，一般情况下，断路器的安装使用的对固定式与手车式两种。其中的固定式安装特点就是操作比较简单，安装的成本低。但是其灵活性比较差，而另外的手车式安装办法其她点就是使用可靠性系数很高，能够保证供电系统的安全性稳定性。但是施工的成本比较高、安装的作业人员需要结合工程的实际情况，选择最佳的安装方法。母线室中安装的是母线大小与强度需要满足使用的要求。最后的小母线室中安装的则是一些简单的小母线。只有保证这几部分之间的安装工作顺利进行，才能够确保10kV高压开关柜结构设计的合理性与科学性，为设备的安全使用提供稳定的性能。
图1高压开关柜的结构组成
2 10kV配电系统高压开关柜结构设计改进
2.1安全净距
在10kV高压开关柜结构设计中最为重要的一个考量因素就是安全净距。这一要求主要是针对设备结构中涉及的裸露带电元件，这些元件之间需要保持一定的距离，不然就会出现严重的短路现象，甚至直接造成整个电力系统的瘫痪与崩溃。对于安全净距的解决这一问题需要设计人员根据电力的标准与规定进行设计，一般情况下以海拔1000m的高度作为分界点，当电力系统所在的位置位于1000m以下的时候，要保证电元件之间的安全净距在12.5cm以上。如果电力系统在位置在海拔1000m以上的时候，需要保证安全净距的合理化。若当地配电室的空间比较小，不能够满足元件之间的安全净距，就需要缩小10kV高压开关柜的尺寸的大小。将绝缘的问题有效的进行解决。另外，通过使用绝缘板也可以有效的改善绝缘问题，但是其中需要注意的是，这一类材料的使用，应高保证开关柜的带电裸导体与该绝缘板之间的空隙距离、随着时间的变化，绝缘板的绝缘性能也会慢慢的降低，所以，需要定期的指派专人进行检查，如果发现了问题需要采取有效的措施进行改善，防止问题的严重性。
2.2爬电距离
为了确保10kV高压开关柜的结构设计满足使用者的要求，作为设计人员需要对结构中的爬电距离的相关规定与规范有所了解。当前我国的10kV高压开关柜各个组件与外绝缘爬电的距离，相关规定中具有明确的规定。具体的要求是纯瓷绝缘18mm/kV和有机绝缘20mm/kV。然而在实际的使用过程中，这一标准是很难实现的，有很多的常规元件都不能够达到这种要求，这样就会造成标准难以实施。针对这一问题，厂家一般会选择使用增高或者增多裙边的办法改善元件问题，对元件进行定制。从而确保元件可以达到规定的实际使用要求。另外，针对于爬电距离的设计工作中还应该根据设备的实际运行环境与运行的要求，在原有的结构使用基础上增加自动控制加热器，从而可以减少凝露的现象发生，避免故障问题的出现。
2.3开关柜五防联锁
为了保证电力网的安全运行，开关柜需设有完善的联锁结构，以保证操作合理可靠及操作人员的人身安全，防止操作人员误操作。国家标准对高压开关设备“五防”闭锁设计有着明确的要求。即我们在设计制造开关柜设备时，必须遵守以下设计原则：①高压开关柜内只有当手车锁定在试验位置或工作位置时，手车上的电气闭锁回路才能接通，同时手车底盘车内阻止断路器合闸的联锁机构才能解锁，断路器才能合闸。当手车推在中间位置时，断路器的电气合闸闭锁回路和合闸机械传动机构均被闭锁，断路器不能合闸。（防止带负荷合闸）。②高压开关柜内接地开关在合闸状态时，接地开关操作轴上的联锁机构将阻挡手车移动，阻挡手车不能向工作位置推进。（防止带接地线合闸）。③高压开关柜内的断路器在工作位置并处于合闸状态时，柜体前门后门应该用接地开关上的机械联锁构件或闭锁电磁铁与柜门闭锁。（防止误入带电间隔）。④在进行高压开关柜设计时，只有当断路器手车处于试验位置或移开位置时，手车上阻档接地开关关合的联锁机构才能解锁，这时开关柜设备的接地开关才能进行合闸。（防止带电合接地线）。⑤高压开关柜内的断路器手车在工作位并处于合闸状态时，手车底盘车内阻止手车移动的机构闭锁，无法从工作位置推出手车。（防止带负荷拉刀闸）
2.4防护等级。
高压开关柜属于高压带电设备，为了防止人体接近高压开关柜的高压带电部分，在开关柜设计时，我们必须考虑高压柜体防护等级的要求。虽然开关柜设计时，我们可以设计更高的等级，但随着等级的提高，在进行设备生产的过程中，费用也会相应提高，同时散热的各项条件也会随之变差，所以不能单独追求高的防护等级。防护等级一般以外壳为IP4X，手车室门打开时为IP2X为宜。
2.5合理进行接地设计。
在高压开关柜电气设计中，接地设计是重要组成部分。高压开关柜中的电器元件均带电的，要求电气元件需安全可靠接地，确保在检修设备时检修人员人身安全。接地系统设计时需设计专用接地母排，并连接到地网。
3结语
综上所述，随着国民经济及科技的快速发展，国民对电力稳定性及可靠性要求愈来愈高，10kv高压开关柜作为输配电系统中最重要的控制和保护设备，对其进行电气设计和结构设时，应该不断进行完善，相关设计部门应该高度重视这项设计内容。严格执行10kV高压开关柜的设计规范，确保开关柜的电气及结构设计能够满足市场需求，真正提高产品的性能，更好的将产品的功能作用充分发挥出来，最终实现对系统的优化与完善，确保配电系统的安全稳定运行，促进我国电力事业的健康发展。
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论文作者:姚飞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/4
标签：开关柜论文; 高压论文; 手车论文; 断路器论文; 元件论文; 结构设计论文; 系统论文; 《基层建设》2019年第23期论文;