摘要：本文主要对如何改进10KV配电系统高压开关柜结构设计进行了详细分析。
关键词：改进；10KV配电系统；高压开关柜；结构设计
一、关于10KV开关柜设计的一些思考
（一）绝缘距离
由于10kV开关柜用于对三相交流电进行分配，因此相间及相对地之间必须保证一定的距离，否则会引起短路，对整个电力系统造成危害。但单纯以空气作为绝缘介质时，绝缘距离要求：导体到接地间净距为125m，不同相的导体之间的净距为125m，导体至无孔遮栏间的净距为155m，导体至网状遮栏间净距为225m，无遮栏裸导体至地板间净距为2425m，需要不同时停电检修无遮栏裸导体之间的水平净距为1295m，出线套管至屋外通道地面间净距400m。海拔超过1000m时1-2项值应按每升高1000m增大10%修正，3-6项值分别增加1-2的修正值。
（二）爬电距离
由于电力系统用户往往追求高可靠性，实践中要符合以下条件：高压开关柜中各组件及其支持绝缘件的外绝缘爬电比距对于纯瓷绝缘为18mm/kV，对于订机绝缘为20mm/kV。由于这一要求比较高，很多常规的元器件往往满足不了要求，这就要求告知元器件生产厂家加以定制。元器件生产厂家往往会采用不增加绝缘子高度而增多或增高裙边的方法。在选型时要注意裙边的高度与裙距比例不能太悬殊。另外，还应注意开关柜使用场所的环境条件，为了防止发生凝露，可以在开关柜中加入带自动控制的加热器。
（三）五防联锁功能
为了防止现场操作人员无意识地实施错误的操作。从而导致事故，除了加强对操作人员的培训以及实施工作票制度，还应在开关柜的设计中加入强制联锁装置或采取提示性措施。对于开关柜而言，需提供五种防止误操作功能。
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、防止带负荷分合上下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联锁进行强制性联锁。这一要求的原因是隔离开关和手车动静触头之间不具备分断和关合正常负荷电流的能力。万一误操作，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。这一功能要求用机械联锁。因为它关系到人为短路接地。4、防止带有临时接地线或接地开关合闸时送电。这一功能要求用机械联锁，目的也是为了防止人为短路接地。5、防止人误入带电间隔。这一功能一般也采用机械联锁，目的是为了防止人员触电。
二、目前主流运转车结构特点及性能比较
（一）主要结构型式
经了解，中置手车式高压柜运转车，主要基本类型有两种：螺杆式结构和挂钩式结构。螺杆式结构，主要体现：螺杆实现运转车与柜体连接；螺杆传动，实现断路器手车从柜体内进出；断路器手车运转车上升降由螺杆装置驱动。这种结构代表是西门子公司中置柜运转车。挂钩式结构，主要体现：挂钩和导向杆实现运转车与柜体连接；调节手轮，实现运转车导轨面与柜体内导轨面一致性调整；挂钩式运转车没有提升机构，需靠人力将断路器手车放置运转车或柜内，再运转车实现断路器手车进出。这种结构代表是ABB公司中置柜运转车。
（二）优缺点对比
相挂钩式运转车，螺杆式运转车提供了比较完善使用功能。但国内生产厂家选用螺杆式运转车并不普遍，主要原因是螺杆式运转车结构比较复杂，机加工零件较多，生产成本高，同时，与开关柜配套运转车所需数量较少，许多厂家并没有运转车上投入更多设计，重视不够。挂钩式运转车功能上不及螺杆式，但因其结构简单，易于加工制造，成本低廉，到了生产厂家广泛选用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆，现场实践及对挂钩式运转车设计分析，发现目前常规挂钩式运转车均存一定缺陷，这种缺陷会对断路器手车造成潜损害，增加维护工作量，会引起非正常停电时间延长。
三、常规挂钩式运转车结构分析
（一）挂钩式运转车两种常规结构
第一种结构常见于由敷铝锌板加工组合而成中置柜，柜内生产厂家大多与ABB公司生产ZS系列中置柜结构相类似，可安装VD4系列或VS1系列真空断路器手车。这类运转车存下列缺点：其一，运转车上两个导向杆只起导向作用，不受力。也就是说，运转车与开关柜体间仅靠挂钩一个点连接一起。其二，使挂钩顺利插入柜体内，设计上，必须留有一定间隙，以方便操作。推拉断路器手车时，间隙反映运转车导轨与柜体导轨之间。其三，经长期使用后，撞击力作用下，柜体上与挂钩连接处，以及运转车上挂钩轴会变形，这种变形导致了两导轨间间隙进一步扩大。间隙越大，撞击力越大，两者间形成恶性循环，最后导致运转车不能使用，或严重影响运转车使用安全。第2种结构常见于柜体由型钢与金属板件组装而成中置柜。这类柜体也可安装VD4系列或VS1系列真空断路器手车。这种结构可以消除两导轨间水平间隙，设计上却存一个垂直高度差，它导致了更大撞击力。同时，使用时如不仔细调整，会使垂直高度差变更大。从使用效果来看，这种结构同前者比，操作性及安全性更差。
（二）运转车结构对实际使用影响
通过现场调查和分析对比，发现运转车结构对中置柜操作性能影响是渐进，影响巨大。其主要表现两个方面：首先，对操作性和使用安全性影响。这种影响产品交付前期影响并不显着，时间推移，影响越来越明显，运转车操作性和使用安全性大大降低。其次，对断路器手车影响。这种影响主撞击力造成，撞击力导致断路器手车车轮变形。安装及现场调试阶段，对断路器手车推拉操作次数最多，车轮变形往往是这一阶段出现。车轮变形导致手车推拉困难，会将断路器手车卡死运转车或柜体导轨内。是例行停电维修时出现此种故障，必然会延长停电时间，形成不能按时供电事故。统计发现，产品投运前，约有10%~20%手车轮存不同程度变形，每个工程中约有一、二台变形较大影响正常操作，需维修处理。
四、10kV配电系统高压开关柜结构设计改进对策
首先，运转车上导轨与开关柜导轨间的缝隙往往会在使用运转车时出现，导致有较强冲击力于运转时产生，为了防止冲击力的产生，应当致力使二导轨接触时无缝隙出现。其次，特别将锁定装置设计好：为使运转车锁定实现，可应用摩擦自锁原理，设计出一凸轮装置，该装置工作过程为：柜体和挂钩接触面间在未锁定凸轮时，会因弹簧作用出现一些间隙，可保证运转车挂钩的成功插入，并将柜体勾住。然后，为消除操作间隙、可靠锁定柜体和运转车，可对凸轮进行逆时针转动，在对断路器手车推拉时，不以人力将运转车顶住，以提高操作可靠性。并且，为确保受力变形不于挂钩转轴上出现，可改挂钩转轴处为腰型孔，并在未锁定时，弹簧将前拉挂钩，以确保柜体和挂钩的常规操作间隙。最后，在使用运转车一定时间后，凸轮与挂钩将发生磨损，进而不断增大二者间缝隙，锁紧力就会被减少，人们可设调整垫于二者间，以防止此类状况出现，用户可以根据个人需要选择是否添加作为配件的调整垫。
五、结语
综上所述，首先，改进成本，与原结构相比，改进后并没有增加太多零件，新增成本相开关柜而言，可以忽略不计。另外，还可对已出厂运转车进行改造，提高运转车操作可靠性。其次，改进效果及用户反映，将改进后运转车交用户试用后，得到了用户肯定，操作可靠性、安全性大大提高。
参考文献
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论文作者:魏震,杨丽艳
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/14
标签：手车论文; 开关柜论文; 断路器论文; 结构论文; 导轨论文; 联锁论文; 操作论文; 《电力设备》2018年第3期论文;