高壓開(kāi)關(guān)柜電氣設(shè)計(jì)基本思路和注意事項(xiàng)
[摘要]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們的生活水平日益提高，生產(chǎn)生活用電量大幅度增長(zhǎng)，對(duì)供用電質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，如何保障電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的正常運(yùn)行越來(lái)越受重視。在電力系統(tǒng)中，高壓開(kāi)關(guān)柜是重要組成設(shè)備，其電氣設(shè)計(jì)好壞對(duì)電力系統(tǒng)供電具有直接的影響作用，所以為了保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，切實(shí)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，必須科學(xué)合理的對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜電氣進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文以高壓開(kāi)關(guān)柜概析作為切入點(diǎn)，分析了高壓開(kāi)關(guān)柜電氣設(shè)計(jì)基本思路和注意事項(xiàng)，以保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠。
[關(guān)鍵詞]高壓開(kāi)關(guān)柜,電氣設(shè)計(jì),基本思路,注意事項(xiàng)
1.前言
目前，隨著高壓開(kāi)關(guān)柜技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，開(kāi)關(guān)柜使用頻率不斷提高，使用范圍逐漸擴(kuò)大，種類也在不斷增多，且逐漸實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化。為了使高壓開(kāi)關(guān)柜能在電力系統(tǒng)中充分發(fā)揮作用，保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，需結(jié)合高壓開(kāi)關(guān)柜電氣實(shí)際情況，科學(xué)合理的對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜電氣進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2.高壓開(kāi)關(guān)柜概析
按電壓等級(jí)分類，高壓開(kāi)關(guān)柜是電壓等級(jí)為3.6kV～550kV的電器產(chǎn)品，如GG-1A、XGN15、KYN48等，具有架空進(jìn)出線、電纜進(jìn)出線、母線聯(lián)絡(luò)等功能，適用于發(fā)電廠、變電站、冶金軋鋼、高層建筑等場(chǎng)所[2]。高壓開(kāi)關(guān)柜由柜體和斷路器兩大部分組成，其中柜體部件主要有殼體、電器元件、二次端子、連線等。高壓開(kāi)關(guān)柜的分類方法有很多，按斷路器安裝方式，可分為移開(kāi)式開(kāi)關(guān)柜和固定式開(kāi)關(guān)柜;按按照地點(diǎn)，可分為戶內(nèi)開(kāi)關(guān)柜和戶外開(kāi)關(guān)柜。為保證高壓開(kāi)關(guān)柜質(zhì)量，選購(gòu)時(shí)必須注意以下要點(diǎn)：(1)明確項(xiàng)目定位。高壓開(kāi)關(guān)柜是成套的組合產(chǎn)品，為保證設(shè)備維護(hù)和更換便捷，在資金充裕的情況下，應(yīng)盡可能選擇質(zhì)量?jī)?yōu)的知名品牌。(2)檢驗(yàn)資質(zhì)。選購(gòu)前，需先了解高壓開(kāi)關(guān)柜檢驗(yàn)資質(zhì)，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求配置相應(yīng)的電器元件。(3)柜體材料。高壓開(kāi)關(guān)柜體積較大，所以通常需采用敷鋁鋅板作為部件支架，采用300系列優(yōu)質(zhì)鋼板作為門板。(4)整組柜排列。合理排列整組柜，可確保平面布置圖要和現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)出線實(shí)際位置吻合，順利安裝高壓開(kāi)關(guān)柜。(5)進(jìn)出線方式。在高壓開(kāi)關(guān)柜上，常規(guī)進(jìn)出線連接方式有兩種，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝要求，選擇適宜的連接方式。(6)正確選擇斷路器開(kāi)斷容量。根據(jù)系統(tǒng)短路參數(shù)，合理選擇斷路器開(kāi)斷容量，避免造成不必要的資金浪費(fèi)，且保證安全運(yùn)行[3]。
3.高壓開(kāi)關(guān)柜電氣設(shè)計(jì)基本思路
在高壓開(kāi)關(guān)柜電氣設(shè)計(jì)中，其基本思路是一種邏輯思維，好的電氣設(shè)計(jì)，必須符合邏輯控制規(guī)律，保證電氣安全，并滿足高壓開(kāi)關(guān)柜生產(chǎn)需求。所以，為了滿足高壓開(kāi)關(guān)柜相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)和使用要求，必須對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜電氣進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。
4.高壓開(kāi)關(guān)柜電氣設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
4.1合理劃分電氣組件
在高壓開(kāi)關(guān)柜中，不同電氣組件有不同的安裝位置，為構(gòu)成完整的電氣控制系統(tǒng)，需嚴(yán)格遵循以下原則合理劃分電氣組件，即：(1)有機(jī)組合功能類似的元件。(2)盡可能在同一個(gè)組件中放置連接密切的控制電器，并注意減少組件間連線數(shù)量。(3)分離強(qiáng)弱電控制器，減少干擾。(4)組合外形尺寸、重量相近元件，以利于整齊美觀。(5)組合需常調(diào)節(jié)、維護(hù)與易損元件，以便檢查和調(diào)試電氣控制系統(tǒng)。
4.2嚴(yán)格遵守電氣各組件間接線方式原則
合理劃分電氣組件時(shí)，需嚴(yán)格遵守電氣各組件間接線方式原則，對(duì)組件間、電氣箱間、電氣箱和被控制裝置間進(jìn)行接線，即：(1)用接線端頭或鼻連接開(kāi)關(guān)電器、控制板進(jìn)出線，需根據(jù)進(jìn)出線數(shù)和電流大小，選擇規(guī)格適宜的接線端頭或鼻。(2)用接線端子或業(yè)聯(lián)接器連接電氣柜、控制柜及控制設(shè)備間。(3)用適宜類型標(biāo)準(zhǔn)接插件連接弱電控制組件、印制電路板組件。(4)用元件自身接線端子直接連接電氣柜、控制柜等內(nèi)的元件。
4.3防護(hù)等級(jí)要求
高壓開(kāi)關(guān)柜是一種高壓帶電設(shè)備，必須全面考慮柜體防護(hù)等級(jí)要求，以防人體接近高壓開(kāi)關(guān)柜帶電或可觸及部分。所以，設(shè)計(jì)高壓開(kāi)關(guān)柜電氣時(shí)，應(yīng)追求適宜的防護(hù)等級(jí)，以免因防護(hù)等級(jí)過(guò)高，增加不必要的成本，且降低散熱性能，一般情況下，適宜且合理的防護(hù)等級(jí)的為IP3X和IP4X。
4.4嚴(yán)格遵守五防聯(lián)鎖要求
在高壓開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行中，五防聯(lián)鎖具有重要作用，攸關(guān)高壓開(kāi)關(guān)柜能否安全可靠運(yùn)行。目前，我國(guó)已對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜五防聯(lián)鎖提出了明確要求，并合理的制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，因此，設(shè)計(jì)高壓開(kāi)關(guān)柜電氣時(shí)，需嚴(yán)格遵守五防聯(lián)鎖要求，即防止帶負(fù)荷合閘;防止帶接地線合閘;防止誤入帶電間隔;防止帶電合接地線;防止帶負(fù)荷拉刀閘 [4]。因此，為實(shí)現(xiàn)五防聯(lián)鎖功能，防止現(xiàn)場(chǎng)工作人員發(fā)生誤操作情況，各廠家不同型號(hào)的高壓開(kāi)關(guān)柜，均齊全的具備五防聯(lián)鎖功能，且各具特色。
4.5合理進(jìn)行接地設(shè)計(jì)
在高壓開(kāi)關(guān)柜電氣設(shè)計(jì)中，接地設(shè)計(jì)是重要組成部分。高壓開(kāi)關(guān)柜中的電器元件均帶電的，要求電氣元件安全可靠接地，可確保檢修設(shè)備時(shí)，不對(duì)檢修人員人身安全造成危害。因此，對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行接地設(shè)計(jì)時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)：需沿著高壓開(kāi)關(guān)柜寬度方向，設(shè)置專用貫通接地母線，并連接地網(wǎng);柜中所有電器元件接地均需連專用接地母線。
4.6設(shè)計(jì)時(shí)注意絕緣距離、爬電距離和溫升處理
在高壓開(kāi)關(guān)柜電氣設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要注意絕緣距離、爬電距離，還要處理溫升，具體為：(1)絕緣距離。一般情況下，以空氣為絕緣介質(zhì)，且海拔1000的10kV相對(duì)地，及相和相間的絕緣距離不少于125mm;若是 35kV相對(duì)地，及相和相間的絕緣距離不少于300mm。對(duì)于海拔不低于1000m的相對(duì)地，則需嚴(yán)格按照GB3906相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)修正絕緣距離。由于絕緣距離極易受配電室位置、開(kāi)關(guān)柜外形尺寸等影響，為解決絕緣問(wèn)題，可采取以下方法：用熱縮套管將高壓帶電導(dǎo)體熱縮，10kV絕緣距離不少于 100mm，35kV則不少于200mm，但該方法存在熱縮套管絕緣老化問(wèn)題;將非金屬絕緣隔板應(yīng)用于金屬封閉高壓開(kāi)關(guān)柜，通過(guò)相間或相對(duì)地絕緣的加強(qiáng)，有效控制絕緣距離，但該方法極易受環(huán)境影響，且存在絕緣隔板絕緣老化問(wèn)題。(2)爬電距離。電力系統(tǒng)是供電部門的核心系統(tǒng)，用戶不能因追求高可靠性，過(guò)于要求爬電距離。所以，在實(shí)際應(yīng)用中，高壓開(kāi)關(guān)柜各組件和絕緣件的外絕緣爬電距離通常應(yīng)為18mm/kV～20mm/kV。為滿足上述要求，可要求配套廠家加大絕緣子傘群，若放置高壓開(kāi)關(guān)柜的環(huán)境比較潮濕，可將帶溫控裝置加熱器加入高壓開(kāi)關(guān)柜電纜室、斷路器室中，以防凝露。(3)升溫處理。高壓開(kāi)關(guān)柜各電氣元件正常工作時(shí)，會(huì)有不同程度的發(fā)熱，所以，對(duì)于開(kāi)關(guān)柜各電氣元件升溫情況，我國(guó)相關(guān)部門做出了明確要求，即嚴(yán)格按各照電氣元件標(biāo)準(zhǔn)控制其升溫，外殼和蓋板升溫必須低于20K，而且在額定電流和頻率下，必須嚴(yán)格按照《交流高壓電器在長(zhǎng)期工作時(shí)的發(fā)熱》中的相關(guān)規(guī)定控制主回路升溫。
5.小結(jié)
總之，隨著高壓開(kāi)關(guān)柜技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，其設(shè)計(jì)日益市場(chǎng)化、人性化、合理化，在一定程度上滿足了用戶的用電需求。為保證電氣設(shè)備安全運(yùn)行，滿足電氣控制設(shè)備要求，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的電力保障，在高壓開(kāi)關(guān)柜電氣設(shè)計(jì)中，需合理劃分電氣組件，嚴(yán)格遵守電氣各組件間接線方式原則、防護(hù)等級(jí)要求、五防聯(lián)鎖要求，合理進(jìn)行接地設(shè)計(jì)，并且在設(shè)計(jì)時(shí)注意絕緣距離、爬電距離和溫升處理。
參考文獻(xiàn)：
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