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摘要：本文主要介绍了35kV 10kV高压开关柜。从开关柜的结构变化、一次元件的选择布置等方面进行了系统的分析。
关键词：系统；结构；一次元件
Abstract: This paper mainly introduces the 35kV 10kV high voltage switch cabinet. A systematic analysis from structural change, switch cabinet a component selection and layout.
Key words: system; structure; element
中图分类号：TU994
0前言
电力系统正常运行需要安全、经济、可靠的保障，随着技术的进步和对供用电质量要求的日益提高，高压开关柜技术的使用范围在扩大，品种在不断增多，自动化、智能化的程度愈来愈高，所以高压开关柜设计的系统化、智能化、模块化，会对开关柜的发展起到一定的推动作用。
高压开关柜结构
开关柜的结构多为组装式结构，更容易实现结构方案的变化。35kV及10kV开关柜有5个小室，即断路器室、母线室、电缆室、仪表室、小母线室，各个小室之间既相互独立又紧密联系。一次元件在结构中的布置，既要安全合理，又要讲求经济效益。
1.1 一次方案在结构上的实现
一次方案在结构上的实现主要考虑一次元件的布置与安装，主要包括断路器、电流互感器、电压互感器、零序互感器、接地开关、避雷器、熔断器、电容器、变压器等，既要考虑一次元件安装时的结构强度，又要考虑其所能承受的动、热稳定值，同时满足绝缘距离及工频耐压的要求，如35kV 开关柜的空气绝缘距离是300mm、工频耐压为95kV。10kV 开关柜的空气绝缘距离是125mm、工频耐压为42kV 。
1.2 开关柜的结构布置
在断路器室内，断路器的安装有固定式和手车式，固定式安装是将柜内分支母线直接固定在断路器的上、下出线座上，手车式安装是通过一次隔离插头将手车与柜内母线连接起来，手车与开关柜有三个位置，即试验位置、运行位置、移开位置。母线室是许多间隔的主母线需要贯通的小室，母线的大小和支撑强度须满足母线动、热稳定值的要求。小母线室内安装有控制、合闸、电压、低电压、照明等小母线，一般也是贯穿于整列开关柜的。电缆室内一般有电流互感器、零序互感器、接地开关、避雷器，有时也有电压互感器、熔断器、变压器等。仪表室内全都是二次元件，通过二次线将所有元件联系起来，来实现开关柜的控制、保护、计量、测量、信号的传输等功能。
1.3 开关柜的连锁装置
开关柜的连锁装置直接关系到设备和在场人员的安全，开关柜的“五防”技术，使产品的安全可靠性大大迈进了一步，①防止误分、误合断路器；②防止带负荷分、合隔离开关或带负荷推入、拉出金属封闭式开关柜的手车隔离插头；③防止带电挂接地线或合接点开关；④防止带接地线或接点开关合断路器；⑤防止误入带电间隔。防止误分、误合断路器主要是防止操作人員认错柜号，除这一条可采用提示性的措施外，其余四防均采用强制性闭锁。
2、高压开关柜的一次元器件
2.1 开关柜主母线
主母线规格的选择必须满足母线额定电流的要求，在设计院提供的一次接线图中，有时直接给出了主母线规格，有时给出了母线所要满足的额定电流值，在与用户签定的技术协议中也会体现主母线规格或母线所要满足的额定电流值，不管主母线规格以何种方式体现，都要认真复核母线规格与所要求的额定电流值相吻合，并且留有一定的余量。
2.2 高压开关柜
户内高压开关柜是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用，电压等级在3.6kV~35kV的电器产品，主要包括高压断路器、高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器、电流互感器、电压互感器。高压开关柜的运行必须安全，满足“五防”闭锁要求。柜体排列的平面布置图中，要注意排列顺序、进线的相序，以及柜体外形尺寸的要求。开关柜的额定电流，35kV及以下开关柜的额定电流有630A、800A、1000A、1250A、1600A、2000A、2500A、3150A、4000A、6300A。开关柜的额定电压有7.2kV、12kV、15kV、24kV、40.5kV。
2.3 电流互感器
对于高压电流互感器，其二次绕组应有一点接地。这样，当一、二次绕组间因绝缘破坏而被高压击穿时，则可将高压引入大地，使二次绕组保持低电位，从而确保人身和二次设备的安全。应当注意的是，电流互感器的二次回路只允许一点接地而不能再有接地点，电流互感器二次回路的接地点应在端子K2处。
2.4 电压互感器
电压互感器的二次回路必须接地，其目的是为了保护人身和设备的安全。因为电压互感器在运行中，一次绕组处于高压，而二次绕组则为固定的低电压。如果电压互感器的一、二次绕组之间的绝缘被击穿，一次侧的高压将直接加到二次绕组上，而二次绕组所接的仪表和继电保护装置的绝缘水平很低，工作人员经常要与其接触，这样不但损坏了二次设备，而且直接威胁到工作人员的安全。
2.5 避雷器
通常进线柜、馈线柜、母线PT、进线PT、分段柜中都安装避雷器。系统中一旦出现过电压、或雷击电压，且危及被保护设备绝缘时，避雷器立即动作，将高电压冲击电流导向大地，从而限制电压幅值，保护电气设备绝缘。现在，大多数工程的避雷器采用三相组合式，个别工程也有三相均为单只的，原理上是一致的。
2.6 开关柜接地开关
接地开关，用于电路接地部分的机械式开关，它能在一定时间内承载非正常条件下的电流（例如短路电流），但不要求它承载正常电路条件下的电流。接地开关根据断路器的开断电流有25kA、31.5kA、40kA、50kA。
3、高压开关柜内元器件的安装位置
3.1 避雷器安装位置
避雷器的安装位置需要考虑绝缘距离和现场施工后柜体绝缘间距以及用户的安全用电。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,则可能会发生事故。建议避雷器安装位置高于柜体底部60mm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。
3.2 电流互感器安装位置
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。
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。
3.3 二次元件的安全间距
在高压开关柜生产过程中,除考虑二次部分的温湿度感应器及加热器自身安装位置与高压部分安全间距外,还应注意二次导线的安全距离在高压柜内若用定位片方式固定二次电缆,则在定位片失去粘性脱落后,二次电缆下垂或摆动会造成二次电缆对高压部分安全距离不足,危及一、二次系统的安全。因此,设计时应在开关柜内设置专用走线槽布线,或在柜内设计电缆固定孔及固定支架以固定二次电缆。总结
随着技术水平的不断提高，以及用户的严格要求，高压开关柜的设计更趋于合理化、人性化、模块化、市场化，本文从高压开关柜的系统入手，论述了开关柜的设计过程，以及设计时需要注意的问题，对于今后高压开关柜的设计有一定的指导作用。
参考资料：
[1]GB 3906-2006 3.6-40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备[S]
关键词：系统；结构；一次元件
Abstract: This paper mainly introduces the 35kV 10kV high voltage switch cabinet. A systematic analysis from structural change, switch cabinet a component selection and layout.
Key words: system; structure; element
中图分类号：TU994
0前言
电力系统正常运行需要安全、经济、可靠的保障，随着技术的进步和对供用电质量要求的日益提高，高压开关柜技术的使用范围在扩大，品种在不断增多，自动化、智能化的程度愈来愈高，所以高压开关柜设计的系统化、智能化、模块化，会对开关柜的发展起到一定的推动作用。
高压开关柜结构
开关柜的结构多为组装式结构，更容易实现结构方案的变化。35kV及10kV开关柜有5个小室，即断路器室、母线室、电缆室、仪表室、小母线室，各个小室之间既相互独立又紧密联系。一次元件在结构中的布置，既要安全合理，又要讲求经济效益。
1.1 一次方案在结构上的实现
一次方案在结构上的实现主要考虑一次元件的布置与安装，主要包括断路器、电流互感器、电压互感器、零序互感器、接地开关、避雷器、熔断器、电容器、变压器等，既要考虑一次元件安装时的结构强度，又要考虑其所能承受的动、热稳定值，同时满足绝缘距离及工频耐压的要求，如35kV 开关柜的空气绝缘距离是300mm、工频耐压为95kV。10kV 开关柜的空气绝缘距离是125mm、工频耐压为42kV 。
1.2 开关柜的结构布置
在断路器室内，断路器的安装有固定式和手车式，固定式安装是将柜内分支母线直接固定在断路器的上、下出线座上，手车式安装是通过一次隔离插头将手车与柜内母线连接起来，手车与开关柜有三个位置，即试验位置、运行位置、移开位置。母线室是许多间隔的主母线需要贯通的小室，母线的大小和支撑强度须满足母线动、热稳定值的要求。小母线室内安装有控制、合闸、电压、低电压、照明等小母线，一般也是贯穿于整列开关柜的。电缆室内一般有电流互感器、零序互感器、接地开关、避雷器，有时也有电压互感器、熔断器、变压器等。仪表室内全都是二次元件，通过二次线将所有元件联系起来，来实现开关柜的控制、保护、计量、测量、信号的传输等功能。
1.3 开关柜的连锁装置
开关柜的连锁装置直接关系到设备和在场人员的安全，开关柜的“五防”技术，使产品的安全可靠性大大迈进了一步，①防止误分、误合断路器；②防止带负荷分、合隔离开关或带负荷推入、拉出金属封闭式开关柜的手车隔离插头；③防止带电挂接地线或合接点开关；④防止带接地线或接点开关合断路器；⑤防止误入带电间隔。防止误分、误合断路器主要是防止操作人員认错柜号，除这一条可采用提示性的措施外，其余四防均采用强制性闭锁。
2、高压开关柜的一次元器件
2.1 开关柜主母线
主母线规格的选择必须满足母线额定电流的要求，在设计院提供的一次接线图中，有时直接给出了主母线规格，有时给出了母线所要满足的额定电流值，在与用户签定的技术协议中也会体现主母线规格或母线所要满足的额定电流值，不管主母线规格以何种方式体现，都要认真复核母线规格与所要求的额定电流值相吻合，并且留有一定的余量。
2.2 高压开关柜
户内高压开关柜是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用，电压等级在3.6kV~35kV的电器产品，主要包括高压断路器、高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器、电流互感器、电压互感器。高压开关柜的运行必须安全，满足“五防”闭锁要求。柜体排列的平面布置图中，要注意排列顺序、进线的相序，以及柜体外形尺寸的要求。开关柜的额定电流，35kV及以下开关柜的额定电流有630A、800A、1000A、1250A、1600A、2000A、2500A、3150A、4000A、6300A。开关柜的额定电压有7.2kV、12kV、15kV、24kV、40.5kV。
2.3 电流互感器
对于高压电流互感器，其二次绕组应有一点接地。这样，当一、二次绕组间因绝缘破坏而被高压击穿时，则可将高压引入大地，使二次绕组保持低电位，从而确保人身和二次设备的安全。应当注意的是，电流互感器的二次回路只允许一点接地而不能再有接地点，电流互感器二次回路的接地点应在端子K2处。
2.4 电压互感器
电压互感器的二次回路必须接地，其目的是为了保护人身和设备的安全。因为电压互感器在运行中，一次绕组处于高压，而二次绕组则为固定的低电压。如果电压互感器的一、二次绕组之间的绝缘被击穿，一次侧的高压将直接加到二次绕组上，而二次绕组所接的仪表和继电保护装置的绝缘水平很低，工作人员经常要与其接触，这样不但损坏了二次设备，而且直接威胁到工作人员的安全。
2.5 避雷器
通常进线柜、馈线柜、母线PT、进线PT、分段柜中都安装避雷器。系统中一旦出现过电压、或雷击电压，且危及被保护设备绝缘时，避雷器立即动作，将高电压冲击电流导向大地，从而限制电压幅值，保护电气设备绝缘。现在，大多数工程的避雷器采用三相组合式，个别工程也有三相均为单只的，原理上是一致的。
2.6 开关柜接地开关
接地开关，用于电路接地部分的机械式开关，它能在一定时间内承载非正常条件下的电流（例如短路电流），但不要求它承载正常电路条件下的电流。接地开关根据断路器的开断电流有25kA、31.5kA、40kA、50kA。
3、高压开关柜内元器件的安装位置
3.1 避雷器安装位置
避雷器的安装位置需要考虑绝缘距离和现场施工后柜体绝缘间距以及用户的安全用电。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,则可能会发生事故。建议避雷器安装位置高于柜体底部60mm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。
3.2 电流互感器安装位置
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。
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。
3.3 二次元件的安全间距
在高压开关柜生产过程中,除考虑二次部分的温湿度感应器及加热器自身安装位置与高压部分安全间距外,还应注意二次导线的安全距离在高压柜内若用定位片方式固定二次电缆,则在定位片失去粘性脱落后,二次电缆下垂或摆动会造成二次电缆对高压部分安全距离不足,危及一、二次系统的安全。因此,设计时应在开关柜内设置专用走线槽布线,或在柜内设计电缆固定孔及固定支架以固定二次电缆。总结
随着技术水平的不断提高，以及用户的严格要求，高压开关柜的设计更趋于合理化、人性化、模块化、市场化，本文从高压开关柜的系统入手，论述了开关柜的设计过程，以及设计时需要注意的问题，对于今后高压开关柜的设计有一定的指导作用。
参考资料：
[1]GB 3906-2006 3.6-40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备[S]