（内蒙古鲁电蒙源电力工程有限公司 内蒙古呼和浩特 010000）
摘要：文章探讨了10kV，35kV高压开关柜制造设计中关于防护等级，绝缘距离、爬电距离、五防联锁功能、温升，接地问题。
关键词：10kV 35kV 高压开关柜
随着我国多年来对电网的大力建设和新一轮农网、城网改造的推进，10kV、35kV开关柜在电力系统中得到广泛应用。虽然国内10kV、35kV开关柜技术已相当成熟，并逐步标准化，但对于不同厂家和项目，开关柜的设计也可能会不同。这就要求我们必须深刻理解并执行相关的国家标准、部颁标准和标准柜型的典型设计要求，以避免给产品的安全运行带来隐患。
一、高压开关柜设计的关键
1.1安全净距
对于10kV、35kV开关柜，必须保证所有裸露的带电元器件间的安全净距，包括相间及相对地间的绝缘距离，否则会引起短路，对整个电力系统造成危害。单纯以空气作为绝缘介质且海拔高度在1 000m时，要求10kV开关柜相对地及相与相间距离不小于125mm，要求35kV开关柜相对地及相与相间距离不小于300mm，但海拔高度超过1 000m时，应修正绝缘距离。有时受配电室空间狭小的限制和对开关柜小型化的追求，所制作的开关柜的外型尺寸往往不能满足绝缘距离要求，尤其是35kV开关柜，所以需采取措施解决绝缘问题，如采用SMC、DMC绝缘板和高压绝缘热缩材料。采取这些措施时需注意以下问题：(1)采用SMC、DMC绝缘隔板时，10kV开关柜的带电裸导体与该绝缘板过孔的间隙应不小于15mm，35kV开关柜的间隙应不小于30mm。随着时间的推移，绝缘隔板的绝缘强度会降低，因此要定期进行检测和维护。(2)实践中，用热缩材料把高压裸露带电导体整个热缩起来时，要确保10kV开关柜的绝缘距离不小于80mm，35kV开关柜的绝缘距离不小于220mm。随着时间的推移，热缩套管的绝缘强度会降低，因此要定期进行检测和维护。(3)高压导流体与柜壳构架安全距离不足时，在导流体穿越柜壳构架处安装穿墙套管，但此方式只在导流体适合加装可固定套管时采用，一般用于非标开关柜中。
1.2爬电距离
电力系统是供电部门的核心系统，不能有丝毫的马虎，用户往往追求高可靠性，在爬电距离方面对我们制造厂家提出了十分严格的要求，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的外绝缘爬电比距在Ⅱ级污秽对于纯瓷绝缘为18mm／kV，对于有机绝缘为20mm／kV。为了满足以上要求我们所采取的措施是，要求配套厂家增大增加绝缘子的伞群，另外在开关柜使用环境较潮湿的场所，为了防止发生凝露，在开关柜中的电缆室，断路器室加入带温控装置的加热器。
1.3温升
电力系统开关柜中，各电器元件正常工作时均有不同程度的发热。文献E43和文献Es]都对开关柜中各组件的温升做出了明确要求，即柜内各组件的温升不得超过该组件相应标准的规定，对于可触及的外壳和盖板，其温升不得超过20K。主回路的温升在额定电流和频率下应遵守GB763--1990《交流高压电器在长期工作时的发热》的规定。
为了达到温升的限制条件，通常采取以下做法。(1)除了在电气联接面涂导电膏、镀锡、镀银外，关键的还是要加强制造工艺。(2)设计上应极力避免涡流现象的发生，若无法避免，则需采用磁阻率高的材料或不倒磁材料(如SMC绝缘板、不锈钢板、铝板等)。(3)对于额定电流较大的开关柜，需增加强迫风冷装置。
1.4五防联锁
设计制造开关柜须遵守“五防”要求。设计高压开关柜时，通常将开关柜前网门、后网门、接地刀等通过机械闭锁和电气闭锁实现五防要求。以前设计的高压柜常采用机械程序锁方式，结构简单，但由于存在万能解锁钥匙而很难完全避免误操作，且这一方式无法满足无人值守变电站的要求。在不带断路器的进线开关柜中，只能采用电磁锁方式，但由于电磁锁、传感器和导线均有损坏的可能，且需外部电源供电，因此可靠性差。而高压带电显示装置只是提示性措施，不能作为防误措施。
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另外，设计非标准柜时，既要考虑防误要求，又要做到简单可靠。如：因35kV开关柜后网门只有在检修时才打开，故不做成活门，而做成采用特殊螺栓紧固的、需要专用工具才能打开的封板。这样，后网门就不用加电磁锁和其它复杂的机械闭锁或电气闭锁。
1.5开关柜接地
开关柜中各电器元件均为带电体，为了保证检修时人身的安全，各电器元件外壳(设备安全地)必须安全可靠接地。因此设计制造开关柜时须做到以下几点：(1)沿所有开关柜宽度方向设专用贯通的接地母线，并通过边柜引出与接地网相连。(2)开关柜中各电器元件的接地必须与专用接地母线相连。(3)另外，根据国家电网标准和“反措”要求，保护接地和工作接地必须分开。
1.6防护等级
10kV，35kV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和触及运动部分，在设计开关柜时，我们必须考虑柜体防护等级的要求，对于10kV固定式开关柜如GG-1A-10，XGN2-10，必须满足防护等级IP3X的要求，移开式JYN和KYN系列如JYN2-10，KYNl-10，KYNl 1-10，KYN28-10等必须满足防护等级IP4X的要求，对于35KV固定式开关柜如XGNl7-40.5等必须满足防护等级IP3X的要求，移开式柜如GBC-40.5，JYN-40.5必须满足防护等级IP3X的要求，移开式KYN系列开关柜如KYNl0-40.5，KYN61-40.5必须满足防护等级IP4X的要求。
1.7动稳定
在电力系统中，开关柜通常要能承受20、25、31.5、40kA甚至50kA的额定短路开断电流。在开关柜通过如此大的电流时，相间及同相母线间会产生很大的电动力，此时需借助支撑绝缘子的支撑，使母线不产生明显位移。通常，两绝缘子问的距离不应超过1 000mm，对于某些薄弱环节还应给予加强。由于动稳定的理论计算极其复杂，因此一般先依靠经验设计，再通过型式试验加以验证。
1.8柜内元器件的安装位置
针对不同厂家和项目，开关柜内元器件的安装位置会有所不同，而元器件安装得是否合理直接影响到产品性能指标和现场使用。
1.8.1避雷器安装位置
高压柜部分柜体，如馈线柜、电压互感器柜等需安装避雷器。避雷器的安装位置除了要考虑绝缘距离要求外，还需考虑现场施工后柜体绝缘间距及用户的安全用电。因高压电缆屏蔽层在电缆头制作中需引出至接地排接地，而避雷器分别对应安装于高压导流体A、B、C相，故避雷器对应为高压侧，电缆头处为接地端。若避雷器安装位置较低，与电缆头绝缘安全距离不足，则在运行过程中可能会导致事故发生。建议避雷器安装位置高于柜体底部600mm以上或将避雷器从高压柜中移除，设计在线杆线路侧，安装于高压电缆进出线杆塔处。
1.8.2电流互感器安装位置设计
在高压开关柜生产过程中，应注意高压电流互感器(TA)对地安全距离。当大变比TA为减少发热采用穿心式时，其内侧配有一等电位铜导线体，该导线是高压导体。互感器制造厂所配铜导线体通常较长，若未注意该导线的浮垂及摆动，则可能造成相间及对地安全距离不足。设计时，将TA铜导线固定孔设计在穿芯TA所在相别的铜铝排出口处；若TA垂直安装，则将固定孔设计于上出口处，将多余导线用扎带束于该TA内部。
另外，对于安装高压零序互感器的开关柜，一般将零序互感器安装在柜子底部，但要考虑零序互感器到高压出线接线头的距离，以防现场接出线电缆时不能满足电缆弯曲半径要求。若仍无法满足，则需将零序互感器安装到柜子下的电缆沟内，通过安装支架或直接配孔固定在柜子底部。
二、结束语
随着我国电力事业的发展，开关柜的设计永无止境，我们需要不断学习国家标准，借鉴国外大公司先进经验，为我国电力事业的发展做出贡献。
参考文献：
[1] 李德荣. 全回路电阻测试方法在10kV-35kV高压开关柜试验中的应用探讨[J]. 电子制作, 2016(15).
[2] 原宇华. 35kV及10kV中置式高压开关柜的应用及改进[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2013(11).
作者简介：张震东(1985-)，助理工程师
论文作者:张震东
论文发表刊物:《电力设备》2016年第19期
论文发表时间:2016/12/8
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