（身份证号码：44050919840513xxxx 广东汕头 515041）
摘要：高压、低压成套开关设备及配套控制设备是电力输配系统的重要组成部分，对电力系统运行质量有直接影响。本文将对高低压成套开关设备的优化设计方案进行探讨，首先分别对高压、低压开关设备的性能设计进行优化，进而探讨其电路、元件排布的优化设计方案，提出几点应对高海拔等恶劣环境的措施，以及智能化设计的发展建议。
关键词：成套开关设备；性能优化设计；元件排布；智能化发展
前言
随着国家电网的覆盖面积越来越广，电力系统及电气设备的运行环境也更加复杂，有必要对其进行优化设计，提升电气设备的运行稳定性。高低压成套开关设备作为输配电系统的重要控制单元，在电力系统中具有数据传输、信号转换、系统保护控制等多方面作用，其性能高低和设计的合理性对电力系统运行影响极大。但从目前高低压成套设备的设计及运行情况来看，还存在参数选择不合理、设备防灾能力较低等问题。因此，有必要对其进行优化设计，提高其运行稳定性。
1.高低压成套开关设备性能优化方案
1.1高压设备优化设计
对高压成套开关设备进行优化设计，首先要确保高压开关柜具有强度较高的柜体结构和容错能力。避免在错误操作时造成元器件受损。进行设计时，闭锁电磁铁和程序锁要满足条件限制要求。非标准柜体的优化设计要在满足其基础使用条件之外，提升柜体的整体承受能力，避免发生安全事故。
1.2低压设备优化设计
低压设备的优化升级应侧重于对载流容量的优化设计，应根据用户施用量，对载流容量进行合理设计，避免载流容量不足影响设备的使用性能。如果低压成套开关柜处于湿度较大、空气污染较严重的环境，还要做好抗电离设计，将开关柜密封好，避免电气元件受到损坏[1]。
2.高低压成套开关设备的优化设计及发展方向
2.1电路优化设计
在对电路进行优化设计时，首要要对负荷特性进行分析，从而保证电路设计能够满足系统运行需要。确定符合特性的过程中，应综合考虑系统容量、设备分布情况、供电距离等多方面因素，对电压供给方案进行合理设计，从而提升设备功率因数。具体优化措施包括以下几点：（1）根据设备的长期、短期运行系数和季节性运行系数，对电路进行优化设计，保证其使用性能能够满足需要；（2）对系统运行安全性进行优化设计，充分考虑环境因素，避免系统接地、短路电流对设备造成损害；（3）电路排布方案要满足建筑设计要求，使其具有较高的适用性，并以此为基础，对电路参数进行优化设计，提升电路运行稳定性，最大限度满足用户需求[2]。
完成主要电路优化设计后，还要对相关辅料进行优化。具体包括电缆、母排、壳体的优化设计。母排弧导线一般采用铝和铜两种材质，对其进行优化设计，应根据用户适用需求进行重新配置，在保证过载裕度符合要求的基础上，高其使用性能，降低维护成本。在普通高低压开关设备中，可以采用铜排，如果线路电流荷载较大，可以对铜排进行并联设计，提升设备的载流能力，从而提升系统性能。
2.3元件排布优化设计
对设备元件排布方式进行优化设计，提高元件结构的合理性，从提升设备运行维护效率。高低压开关设备的安装高度要与柜底保持20cm以上的距离，为设备元件维修提供方便，避免影响维修效率。在操作手柄设计中，高度应设置在距离柜底1.5m处，仪表应设置在容易观测的位置上。在高低压开关柜中，含有一些热量发散元件，在设计时要为其添加必要的散热装置，避免元件温度过高，影响运行效率或出现故障。一些大电流、高负荷的元件，在进行设计时由于其线路较多，应设置在柜体较低的位置上，从而提升整体布线效率。此外，对元件排布进行优化设计还要考虑建筑结构，合理设计柜体和线路的安装位置。
成套开关柜的内部元件优化设计主要根据柜体形式进行，在抽屉类型的柜体中，应选择插播式开关，从而提升设备可操作性。对其空间结构进行合理设计，如果采取紧密布置方式，应选择结构相对较小，具有较高防护性的元件，从而提升系统安全性能。为保证元件的可操作性较高，要对其拆卸位置进行合理设计，充分考虑元件维护以及更换的需要，确保开关柜的布置合理，使其具有较高的运行维护效率。
（一）环境应对措施
随着配电规模的不断扩大，高低压成套开关设备的环境适应性要求也越来越高，只有针对具体的安装环境进行合理设计，才能为设备的运行稳定性和使用寿命提供保障。在环境应对措施方面，主要应从以下几点进行考虑：（1）如果设备的安装环境粉尘、带电粒子较多，应选择小体积元件，并做好密封措施；（2）在海拔较高、地震频发地带，还要做好抗震性设计和绝缘设计；（3）在高层建筑设计中，应采取电缆桥架连接方式，从而使下层线路数量得到有效控制。
从高低压成套开关设备的设计安装经验来看，目前在高海拔地区的设备运行是其设计难点。高海拔地区的气压较低，缺氧现象严重，昼夜温差大，相对湿度小，在进行设计时，要做好环境应对措施，综合考虑高海拔环境给设备运行带来的多方面影响因素。高海拔地区对开关设备的影响主要包括影响设备的绝缘性能、容易出现放电电压和电晕舞动现象，而且受空气介质冷却效应的影响，设备容易出现变形、外壳破裂等问题，影响设备使用寿命。因此，应采取以下几点措施，为设备运行稳定性提供保障：（1）适当增加设备外绝缘的强度裕度，解决空气密度下降引起的绝缘强度下降问题；（2）充分考虑高海拔地区的温度变化和温差影响，合理选用设备材料，使其能够应对高海拔地区的气候特点；（3）高海拔地区空气介质冷却效应受密度下降影响，会使设备自然散热能力下降，因此应加强散热设计，加设散热装置；（4）选择强度较高、耐温差性较强的设备，充分考虑电气间隙和爬电距离。
2.2智能化发展
在对高低压成套开关设备进行优化设计的同时，积极影响智能电网的建设号召，为系统设计智能监控系统，通过感知层、数据层、传输层和应用层的合理设计，实现实时监测以及故障诊断功能，为系统的运行安全及运行稳定性提供保障。智能监控系统的基本架构如图1所示。
其中，感知层用于采集开关柜的运行状态信息，传输层采用有线、无线两种数据传输按时，将采集到的运行数据传输给服务器，进而在数据层的数据库中进行存储。应用层通过与数据层的交互，实现开关柜的运行状态监测、故障诊断预警、远程监测、定检管理等供能。通过智能化监控系统的应用，可以为开关柜的稳定运行提供保障，而且能够提升故障排查效率。
3.结语
综上所述，针对于高低压成套开关柜在运行过程中面临的诸多问题，对其进行优化设计十分必要。通过对其主电路及辅料进行优化设计，可以提高设备的载流能力和运行稳定性。通过对元件排布进行合理设计，可以提升系统的运行维护效率。此外，通过采取有效的环境应对措施，引入智能化监控系统，可以进一步提高系统的运行稳定性。
参考文献：
[1]潘耀坤，陈坚祖.高海拔环境下高低压成套开关设备的设计与应用探析[J].机电信息，2015，（21）：97-98.
[2]蔡茂祥.高低压成套开关柜电气设计现状分析及智能化发展方向[J].城市建设理论研究（电子版），2017，（09）：20-21.
论文作者:李瑞鑫
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/7
标签：优化设计论文; 设备论文; 元件论文; 开关柜论文; 开关设备论文; 高低压论文; 环境论文; 《电力设备》2017年第22期论文;