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摘要：随着我国电力技术的发展和智能电网的建设，配电工程开关柜结构和功能逐渐完善。在开关柜设计过程中，需要设计者发挥创造性思维，不断完善产品的设计细节，确保开关柜运行时的安全性。本文就10kV开关柜设计要点进行了解析。
关键词：10kV开关柜；配电工程；设计要点
近年来，我国电网行业不断建设发展，城网、农网改造工程逐渐推进，电力系统中10kV开关柜广泛应用于配电工程中，为电网行业的发展和智能电网建设起到了一定促进作用。虽然现阶段10kV配电工程开关柜技术已相对成熟起来，迈向了标准化时代，但标准化过程中仍然存在着各厂家开关柜设计形式不同，造成应用过程中不必要的麻烦。因此解析10kV开关柜设计要点，深入剖析国家及行业标准中的设计要求，对于10kV开关柜的应用和配电工程的发展具有现实意义。
一、10kV配电工程开关柜设计关键问题
1.1 绝缘间距问题
10kV开关柜主要用于分配三相交流电，为了防止短路现象的发生，在设计时一定要注意保持两相之间以及相与地之间的安全绝缘距离，从而避免了短路对系统造成不可逆的伤害。在设置绝缘间距时必须考虑到介质和海拔这两个因素，当海拔1000m、空气为绝缘介质时，绝缘距离应在125mm以上。设计过程中可采用下列方式进行绝缘距离的调整：①使用绝缘隔板增加空气的绝缘能力，减小原有设定间距，应用时保证相相间距和相地间距在60mm以上，且位置处于二者正中位置，另外需同时注意绝缘板老化问题，因而其应用条件较为苛刻；②使用热缩套保护高压带电导体，减弱导体与导体及导体与地间的接触，使用时保证绝缘间距不低于100mm，当然此方式也存在设备老化问题；③引用国外先进技术理念，改良带电导体，增强其外部绝缘性能，但该方法并不符合国家标准，且投资成本高，推广过程较为艰难。
1.2 五防连锁装置问题
五防联锁装置主要用于预防设备出现问题和防止事故的发生，确保电力系统运行安全可靠，所以在10kV开关柜构成中五防联锁占据着重要的位置。其具体功能主要为：①防止开关柜断路器误分误合问题的产生；②使隔离开关免于负荷的影响而保持正常状态；③确保接地开关与接地线之间距离。目前我国标准五防联锁装置仍采用机械联锁方式，通过机械零部件的传动作用来保障设备安全，实现开关柜控制。该方式在实际生产中表现出了极强的可靠性，若非关键部分发生损坏或操作不当，运行过程中并无明显问题出现。但装置构造相对复杂，零部件专业性强，生产工艺要求较高。
1.3 爬电距离问题
由于高压电器设备组件本身的绝缘性，在10kV开关柜设计中存在爬电距离的确定问题，其与额定电压的比值称作爬电比距。我国电力行业相关标准对于开关柜爬电距离进行了明确的阐述：当10kV开关柜使用纯瓷组件时，爬电比距为18mm/kV；若为有机材料组件时，爬电比距为20mm/kV。对于爬电距离的标准化管理较为严格，一般生产厂家几乎难以满足标准要求，因此大多数组件通过厂家定制加以生产。组装时采用增多裙边工艺以满足行业基本要求。同时10kV开关柜中需加装自动式加热器，避免凝露影响开关柜在任意环境下的正常工作。
二、10kV配电工程开关柜设计要点分析
2.1 外壳及隔板设计
外壳设计中除必须保证特殊功能性的部位外，10kV开关柜外壳需使用强度适宜的金属材质，禁止使用网状非耐火性材料，以满足开关柜外壳的防护要求。而就10kV开关柜隔板的设计来说，其强度要求与外壳一致，为金属材质并接地处理。隔板与带点高压导体间保持30mm的间隙。设计隔板使用为可移动式时，各操作之间都具有关联性，首先要保证负荷开关断开，此时闭合接地开关并插入绝缘隔板，从而实现开关柜柜门的开合。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆反过来也是如此，只有关闭柜门，才能抽取隔板，断开接地开关，实现负荷开关的合闸操作。
2.2 导体截面设计
在设计10kV开关柜的各单元、器件间连接导体截面时，应较额定电流处多10%，开关柜主线路最大截面处应满足额定电流要求，同时满足铭牌中规定的额定峰值、短路持续时间等硬性要求。对于10kV配电工程开关柜，其主回路采用限流熔断器装置，短时间承受巨大电流冲击能够及时熔断保护开关柜和电路安全，短路持续时间必须满足标准要求，否则容易造成电力事故。
2.3 接地设计
接地设计主要是出于保障电力工作人员以及设备的安全角度考虑，接地部件的位置一般接近电路回路，但不包括开关柜分开后可移动部件。在开关柜整个长度方向上一般设置有接地专用导体，材质为铜，接地发生故障时电流密度小于200A/mm2，截面面积最小处不低于30mm2。接地导体处设置有明显的提示标志和便于使用的接地固定端。
2.4 断路器、接触器、互感器及开关设计
10kV开关柜内断路器、接触器和开关等设备和机构均安装在支架上，因此支架强度应达到一定的数值，同时以上设备工作及开关过程中不得产生剧烈震动而影响开关柜内其他仪器的工作状态。其位置指示装置应置于明显位置，以便电力操作人员时刻掌握设备的工作状态，提升工作效率并防止事故的发生。由于断路器、接触器和开关装置属于频繁使用设备，其安装位置应便于检修、维护和管理。
而互感器在10kV开关柜中具有及其重要作用，因此设计要求相对严格。互感器在安装时必须保证牢固，且采取相应隔离措施，保证在开关柜其他元器件异常工作时，互感器仍保持原状。而且互感器安装位置要便于管理巡查，有利于电力维护人员的检测、维修和更换等操作进行。互感器必须配备防护谐振影响的装置及防电流冲击用熔断器，运行过程中各项指标满足开关柜铭牌要求。
2.5 测量仪表、保护装置设计
10kV配电工程开关柜中测量仪表和继电保护装置在设计时一定要首先留出其与高压带电部分足够的安全距离，或者采取其他技术手段进行防护，保证在高压带电部分工作时测量仪表和继电保护装置正常工作且不影响工作人员的规范性操作。测量仪表和保护装置还必须具备防震动措施，防止开关柜内其他元件工作振动时影响测量数据的计量和保护作用的实现，导致电力统计失误甚至事故的发生。测量仪表和保护装置所在盘面一般用铰链固定于10kV开关柜上，盘面及盘外连接导线使用多股软铜绝缘线，标志清楚、完整。
三、常见10kV配电工程开关柜事故预防及处理
3.1 预防10kV开关柜事故
对于10kV开关柜事故的预防工作应从以下几点入手：①在电力系统工程建设、改造中多选用高强度绝缘性能良好的开关柜，对于特殊地域根据本地区实际情况选择10kV开关柜并加强管理工作；②10kV开关柜绝缘元器件绝缘材料选用时应避免使用酚醛树脂、聚氯乙烯等有机材料，应选用阻燃性绝缘材料；③为了预防凝露现象造成的事故，在开关柜内设置防潮装置，保证其在恶劣环境条件下正常运行；④加强二次线的防护工作，防止损害事故的发生；⑤注意五防联锁和隔板等易老化设备的日常检修，避免因老化引发电力事故。
3.2 10kV开关柜事故处理措施
处理10kV开关柜事故时首先要了解开关柜运行的环境，了解本地区频发事故的原因，对于事故多发点进行定时检修清理和通风等；然后提高开关柜和断路器的绝缘性能，增加爬电距离和绝缘间距，防止事故的再次发生；最后要勤加管理、维护和检修，防范永远是处理事故最好的办法。
结束语
10kV配电工程开关柜在电力系统占据着重要位置，该套设备的质量好坏直接影响电力系统的正常运行，关系到供电工作的可靠程度。安全生产运行是电力系统一直以来密切关注的问题，要实现该目标就要以预防为主，严格落实10kV配电工程开关柜设计标准，对设计关键要点严加防护，提升设计理念和技术手段，保障电力行业的快速发展。
参考文献：
[1] 余绪和.10kV配电开关柜设计要点分析[J].建筑工程技术与设计，2014，（18）.DOI：10.
[2] 庞晓丽.10kV配电开关柜设计要点及防范措施[J].电工技术：下，2015，（1）：17-17.
论文作者:吕海军
论文发表刊物:《基层建设》2015年22期供稿
论文发表时间:2016/3/14
标签：开关柜论文; 事故论文; 隔板论文; 导体论文; 工程论文; 距离论文; 联锁论文; 《基层建设》2015年22期供稿论文;