西电宝鸡电气有限公司 721306
关键词：35kv开关柜，设计，探讨
一、简述：
35KV高压开关柜系三相交流50Hz、额定电压40.5kV的户内成套配电装置。作为发电厂、变电站及工矿企业接受和分配电能之用，对电路起到控制、保护和检测等功能。
二、常用35KV开关柜按产品结构分为两类：
移开式：代表产品为KYN口
固定式：代表产品为XGN口
三、几点设计经验（以KYN61柜为例）：
柜体的结构：
现KYN61柜柜体均采用t2.0敷铝钢板制作，因敷铝锌板柜体强度较差，加之在柜体的手车室及电缆室需安装电器元件，因此可以采取以下措施进行加固设计：
1、在断路器室底部沿柜子深度方向加固两道槽钢，确保断路器在摇进出过程中受力点始终在两道槽钢上。
2、电缆室再沿柜子深度方向增加两道槽钢，确保电器元件的安装梁受力点始终在两道槽钢上；电缆室底板与侧板连接处均应该增加弯板以加强强度，否则会由于开关柜底板下面基础悬空导致开关柜变形，影响开关柜正常运行。
3、在开关的顶部沿开关柜的深度方向，在开关柜的两边各增加一道槽钢，确保箱体应有足够的机械强度，在运输、安装中不发生变形。
4、开关柜柜体面板设计宜采用t2.5冷轧钢板，并且在面板内适当增加加强筋来保证面板强度。
5、柜内元件安装梁设计宜采用t3.0镀锌板或者冷扎钢板镀锌加工折弯而成。柜内有变压器，则考虑采用槽钢安装。
6、柜体设计要求外型美观同时，还要考虑承受额定动稳定电流所引起的作用力而不致损。
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开关柜性能设计：
1、绝缘设计：35KV开关柜按国家标准要求海拔在1000米及以下，带电体对地及带电体和不同相带电体之间空气净距离大于等于300mm.如果空气净距离不能满足时，可以采取加热缩套处理，但净距离不得小于200mm，如果采取加绝缘板处理则要求带电体对绝缘板之间距离不小于60mm；对可触及的面板要求带电体到面板之间空气净距离不小于330mm；
2、开关柜工频耐压测试：海拔在1000米及以下工频耐压测试按95KV/min，如果海拔超过1000米时，工频耐压测试值需按下式修正
U=KUo
式中：
U-修正后试验电压
UO-海拔1000米时的试验电压
Ka-修正系数
式中：
H—海拔高度，用米表示
为简单起见，m取下述的确定值：
m=1对于工频、雷电冲击和相间操作冲击电压；
m=0.9对于纵绝缘操作冲击电压；
m=0.75对于相对地操作冲击电压；
3、柜内主母线与支母线设计：开关柜内母线设计不仅要考虑满足回路额定电流大小，还要考虑满足相间动热稳定大小。
回路电流大小常规按电流互感器变比选取，动热稳定的计算按GB3906-2006附录D中所给的公式计算。
4、接地排设计：柜内接地排按国家电网要求，一次接地与二次接地必须是独立的接地，并应该贯通的。
一次接地排选取，按截面面积不小于240平方毫米。一次接地排的布置保证接触电压和跨步电压限制在安全值内，所有需要接地的设备和回路都与接地排可靠相连，接地排有两个终端头与变电站主接地系统相连。接地点的接地面和接地线的截面可承受故障接地电流。
二次接地排选取按面积不小于100平方毫米，安装位置在每面柜子的仪表室。二次接地铜排应装好可靠的压接式端子，以备接到电站的二次等电位接地网，并留有其它接地用端子。
4、五防联锁的设计：五防联锁的设计是开关柜设计关键，五防联锁对防止误操作，减少人为事故，提高运行可靠性起到很大的作用。误操作是指执行操作人员在无意识的状态下实施了错误的操作导致了事故。这种情况在五防不完善柜子里极容易发生。五防功能是指可以防止五种类型电气误操作，下面就这五种防务操作功能做一介绍：
a）防止误分、误合断路器，也就是说用来防止操合不该合的断路器，或者操分不该分的断路器。
例如配电室有好多开关柜，操作票要求操作m柜的断路器，很容易操作成（m-1）或者操作成（m+1）柜的断路器，通常用不同编号红绿翻牌的办法来实现。
b）防止带负荷推拉手车：当断路器的母线侧带电时，绝对不允许断路器合闸拉出工作位置，或者合闸推进工作位置。
对于母线联络方案，当隔离手车处于工作位置时，只有当分段断路器处于分闸状态，才能将隔离手车从工作位置拉到试验位置，同样只有当分段断路器处于分闸状态，才能将隔离手车从试验位置推到工作位置。
c）防止带电合接地刀或带电挂接电缆：该功能要求手车在工作位置及试验与工作之间任一位置，接地开关都不能合闸
接地开关在合闸位置时，手车不能从试验位置移到工作位置，手车只有在试验至移开位置时，接地开关才能合闸
d）防止误入带电间隔：带电间隔主要是指在带电运行中的柜 体，当柜体带电运行时前门与后门必须强制闭锁，不能打开，否则进入带电间隔，会造成人员伤亡事故。
e）防止带有临时接地线或接地开关合闸时送电。它要求临时接地线不拆除前后门关不上；前后门未关，接地开关不能操分；接地开关不分，断路器手车不能进柜进入送电程序。
5、泄压通道的设计：高压开关柜应是全封闭型，其母线室、开关室、电缆室、仪表控制小室应进行金属全分隔，并具有各自独立的过压释放通道，压力释放通道一般设计在柜顶，不允许面向操作人员，国家电网要求泄压盖开启方向面向柜后。
6、防护等级设计：按国家标准的要求金属封闭铠装柜外壳的防护等级应为IP4X.（能阻档∮1.0mm的金属丝及以上的物体），开关柜隔室与隔室间的防护等级为IP2X（能阻挡∮12.5mm及以上的物体进入）。所以开关柜门板设计时应考虑加密封条。隔室与隔室之间设计过线孔及接地刀大轴孔均不能预留过大。
9、驱潮设计：当开关柜使用于南方地区、沿海或潮湿的环境中必须有防凝露的要求，一台高压开关柜内应有驱潮装置和抽风装置，避免内部元件发生凝露。驱潮装置的电源为交流230V、50Hz，由智能操控装置来控制。抽风装置一般采用功率为45W风机，安装于柜子顶部，其二次控制由温控器来控制。10、观察窗的设计：观察窗至少应达到对外壳规定的防护等级。
观察窗应该使用机械强度与外壳相近透明玻璃板遮盖。同时应有足够的电气间隙或静电屏蔽措施，防止形成危险的静电电荷。
四、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]3.6KV-40.5kv交流金属封闭开关设备和控制设备（GB3906-2006）
[2]高压开关设备和控制设备（GB/T 11022-2011）
[3]王越明主编.电气设备的选择与计算.北京：化学工业出版社.2009.
论文作者:崔宇
论文发表刊物:《电力技术》2016年第11期
论文发表时间:2017/3/1
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