（成都交大川电科技有限公司）
摘要：本文主要是讲述高压开关柜设计时必须牢记的几个要点，它包括运行环境、绝缘距离、爬电距离、五防联锁功能、防护等级等五个方面，并在一定的理论层面上对这些要点进行分析。
关键词：高压开关柜；设计要点；分析
在我国目前的电力系统中，高压开关柜的使用具有极其广泛的范围，它们在电路中起通断、控制、保护的作用，电压等级从几百伏到上万伏不等，柜型从网栅到焊接到铠装等，种类繁多。因为高压开关柜在电力系统中的重要作用，保证它的高安全性和高可靠性成为设计者的第一任务，也是基本任务。因此这也就要求设计师们在对产品进行量身定制时不但要谙熟相关的国家标准、部门标准、企业标准，而且还要善于将平时的工作经验进行归纳总结和分析。现在就高压开关柜设计时一些不可忽略的要点进行总结和分析。
1、运行环境
在设计高压开关柜时，首先要明确其运行环境，如海拔高度，环境污秽等级等。如在海拔超过1000米(低压产品超过2000米)时，应类比通过高海拔型式试验产品或已投运产品的结构形式进行设计；在重污染、重沙尘、重盐雾等重污染地区，要加强开关柜的防护等级或对开关柜的外形做相应处理，如加强防锈、防尘、防水处理等。
2、绝缘距离
由于开关柜柜内的元器件处在高电压和强电流的电力系统中，因此必须保证这些带电体与周围环境有足够的安全距离，如相与相之间，相与地之间、相与外壳之间等的距离，否则会引起绝缘击穿甚至短路等事故，对人身、财产、电力系统造成损害。不同电压等级的高压开关柜应满足不同的绝缘距离，必须符合国家标准GB 3906-2006规定的要求(对于出口至国外的产品，当需要满足国际标准时，应用应满足相应的国际标准)。但有时因为开关柜安装场地的限制，开关柜外形尺寸变小；或者元器件外形的改变，致使开关柜内电器元件间的电气间隙变小，此时要采用相应措施来加强绝缘，以满足绝缘距离的要求。一般来说，可以有以下两种方法：
1)在空气间隙中插入一块非金属的绝缘隔板，从而缩小对绝缘距离的要求。但要注意相间绝缘隔板应设置在中间位置，加装好绝缘隔板后必须通过相应的耐压试验才算合格。该方法的缺点是绝缘隔板受使用环境影响很大，存在绝缘老化的问题。
以空气和绝缘板组成的复合绝缘作为绝缘介质的金属封闭开关设备和控制设备，带电体与绝缘板之间的最小空气间隙应满足下述要求：
对3.6kV、7.2kV和12kV设备应不小于30mm；
对24kV设备应不小于45mm；
对40.5kV设备应不小于60mm。
2)对于母排等形状规则的带电体，可使用热缩套管把高压带电导体整个套起来。同样，加装好热缩套管后也必须通过相应的耐压试验才算合格。缺点是热缩套管同样存在绝缘老化的问题。
绝缘材料尤其容易受到高温的影响而加速老化并损坏。不同的绝缘材料耐热性能有区别，采用不同绝缘材料的电气设备其耐受高温的能力不同，因此在设计中用绝缘材料作辅助绝缘时，必须考虑其耐高温能力。同时要考虑开关柜所使用的环境。
3、爬电距离
为了防止在两导电体之间，通过绝缘材料表面的污染物出现爬电现象，所以要对最小爬电距离做出限制。在实际运用中，所要安装的带电两导体之间的最短绝缘距离要大于允许的最小爬电距离。爬电距离的大小受额定电压、污染状况、绝缘材料、表面形状、位置方向、承受电压时间的长短等多种因素的影响。不同的项目，其爬电距离往往不尽相同，有时甚至比标准值高出很多，此时用常规元器件已无法满足，这就要求采用加大爬距的产品，比如采用不增加高度而只增多或增高裙边的绝缘子等，但爬电距离不能无限增加，爬电比距必须满足国标规定的各电压等级和各污秽等级下的要求；除此之外，加强开关柜的散热通风、减少粉尘和凝露，以改善电气设备的运行环境等，对增大爬电距离同样重要。
用 G B/ T 5582给出的一般规则选择绝缘子，它们在污秽条件下应当具有良好的性能。
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位于相和地间、相间、断路器或负荷开关一个极的两个端子间的户外瓷或玻璃绝缘子，其外部的最小标称爬电距离用以下关系式确定：
lt ＝ a*lf*Ur*KD
式中：lt— 最小标称爬电距离(mm)；
a一 按GB11022-1999选择的与绝缘类型有关的应用系数；
lf一最小标称爬电比距，按GB/T 5582 ( mm/kV)；
Ur一 开关设备和控制设备的额定电压；
KD一 直径的校正系数（见JB/T 5895)。
4、五防联锁功能的分析
为了防止现场操作人员的错误操作或野蛮操作导致事故，除了加强对操作人员的培训以及实施工作票制度，我们还应在开关柜的设计中加入强制闭锁装置，让开关柜具有五种防止误操作功能，即以下的“五防”功能。
1)防止误分误合断路器
对于有人值守的变电站，可采用不同编号的红绿翻牌来实现。即每台断路器均对应唯一编号的红绿翻牌，平时红绿翻牌置于控制屏上。对于无人值守的变电站，由于断路器的分合均从远方操作，无法应用红绿翻牌方法，只能加入电气联锁。
2)防止带负荷分合隔离开关或带负荷推入拉出断路器手车。这一功能一般都采用机械装置进行强制性联锁。这一要求的原因是隔离开关和手车动静触头之间无灭弧装置，不具备分断和关合正常负荷电流的能力。一旦误操作，不仅会烧毁隔离开关和手车动静触头，事故还可能进一步扩大。
3)防止带电操合接地开关或挂接临时接地线。
4)防止带有临时接地线或接地开关合闸时送电。
5)防止误入带电间隔。
为了实现五防功能，机械联锁应优先考虑，各种型号的开关柜，如 GG-1A、 XGN2、GBC、JYN、KYN、KGN、GZSl在机械联锁方面各具特色。这些机械联锁采用机械传动方式，每一个操作必须按规定的程序进行，一旦操作人员违反程序错误操作或野蛮操作，机械零部件就将损坏，因而这种方式可靠性高。当机械联锁无法实现“五防“时，应采用电气联锁的方式来实现。随着计算机技术的发展和应用，微机五防系统应运而生，在智能化变电站中，越来越多的客户选择采用微机五防系统来实现“五防”功能。微机五防系统是将智能防误锁具安装在智能化设备上，通过电气方式闭锁；将普通防误锁具安装在手动设备上，通过机械方式闭锁；微机五防系统的“模块化安装，支持多种通讯协议，支持组屏安装，支持监控防误一体化，支持在线闭锁和离线闭锁的混合操作”功能是常规”五防”闭锁无法比拟的。
5、关于防护等级
高压开关柜的外壳必须满足国标GB/T 4208 2008(外壳防护等级-IP代码)的要求。高压开关柜设计师在对高压开关柜进行设计时应根据它所使用的场所以及作用确定的防护等级来设计产品。随着防护等级的提高，相应高压开关柜的密闭效果也会增加，开关柜的散热能力会减弱，所以设计师在进行设计时，既要保证高压开关柜有足够的防护等级也要保证其具有足够的散热功能。
结语：随着科技的进步和人们生活水平的提高，人们对高压开关柜的要求也不断增加，高压开关柜的设计需要更加深入，作为高压开关柜的设计者，要不断总结和实践，在不断实践和探索中，让高压开关柜功能更加可靠、安全和完善。
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[5]张砚恒.10kV高压开关柜事故分析及设计优化[J].科技资讯；2014(25)
论文作者:黄素琼
论文发表刊物:《电力设备》2017年第2期
论文发表时间:2017/3/28
标签：开关柜论文; 高压论文; 距离论文; 联锁论文; 等级论文; 操作论文; 功能论文; 《电力设备》2017年第2期论文;