10kV开关柜发展现状及结构优化设计探讨

10kV开关柜发展现状及结构优化设计探讨

陈泽佳

广东中兴电器开关股份有限公司

摘要：本文对1OkV开关柜的发展现状及结构优化设计进行了分析与探讨，旨在提高1OkV开关柜的使用安全。

关键词：1OkV开关柜；发展现状；结构优化设计

一、前言

近来年，随着城镇化建设的快速推进，电力需求越来越大，电力的基础建设也在稳步完善中，而金属封闭高压开关柜在人们生活中也得到了越来越广泛的应用，但是开关柜在使用过程中常常引起一些危险事故或者故障，威胁人们的生命健康与财产安全，要想解决这一问题就需要将开关拒结构进行不断的创新、完善，只有这样才能保证开关柜在使用过程中的安全性。基于此，本文对1OkV开关柜的发展现状及结构优化设计进行了分析与探讨，旨在提高1OkV开关柜的使用安全。

二、1OkV开关柜发展现状

（1）开关柜的绝缘性能差。绝缘性能是高压开关柜的一项重要指标，易受到外部情况、安装维护、运行操作不当等因素影响。开关柜所处运行环境在恶劣的环境下，比如内部环境潮湿且有绝缘子和母线表面积污的情况下，其内部会积污受潮，进而发生污闪，破坏开关柜绝缘。老化也是高压开关柜绝缘损坏的一种重要原因。我国经济社会在过去的几十年中快速发展，原先安装的高压开关柜在长期运行中势必会有过负荷运行的情况；在长期过负荷的情况下，原先安装的高压开关柜内部绝缘材料老化情况十分严重。

（2）防爆性与防护性过低。10kV高压开关柜运行阶段，由短路和绝缘老化等诱因造成的一次回路短路故障，使其能够在数万安培电流的影响下，衍生高温、高压气体，再者柜体空间相对狭窄，无法在短期内实现气体释放的目的，从而造成开关柜爆裂和损坏等问题，最终对操作人员产生误伤。对此，笔者建议于10kV高压开关柜设计阶段，以泄压措施的综合考究为前提，避免发生爆裂/损坏等状况。

（3）开关柜发热故障。在10kV开关柜中其发热的主要热源就是其导电回路，

在导电回路通过电网中的高电压、大电流的电能时，其导体会发热，接头处也会发热，开关柜中还有涡流发热和其他的部分发热。这些热能在开关柜工作的时候不停的产生，也会随着开关柜内的散热结构对外散发。如果开关柜在工作过程

中出现了散热速度慢于产热速度，就会出现热量累积情况，导致开关柜的温度不停的上升，如果电力企业的开关柜的温升超标，就会直接影响设备的使用安全，导致一些绝缘设备的生产功能产生影响。温升实验是开关柜结构优化中的重要组成部分，其主要目的就是保证开关柜导电回路的额定量在使用过程中产生一定的热量，只有这样才能保证开关柜正常运行。现阶段，我国电力企业对于1OkV开关柜的温升实验工作程中，不能从根本上解决电力企业开关柜的主要问题。此外，在开关柜运行时，所消耗电量会逐渐的转变成热量，这些热量如果不能及时散热出去就会导致设备无法正常使用。开关柜的温升与开关柜的散热发热设备有着一定的关系，只有开关柜在正常工作的前提下对温升改进才能保证开关柜的使用安全.从而降低温升成本，为电力企业在发展过程中取得较大利益。

三、lOkV开关柜的热源与散热方式

（1）lOkV开关柜的基本结构。开关柜主要由固定柜体和可移开的真空断路器手车组成。开关柜的柜体外部通过一些较为精密的机床进行加工、折弯、拼接，开关柜具有较高的稳定性，其机械程较高，在折弯过程中主要以冷轧钢板继进行折弯，并通过静电喷涂直至烘干为止，这样开关柜的外观光滑平整，同时还具有一定的抗腐蚀性与耐冲击性。开关柜在的内部主要有低压室、手车室、母线室、电缆室组成，各组成部门都有着各自的功能保证开关柜在使用过程中的稳定性。

（2）1OkV开关拒的装配。开关柜的装配主要有以下几点:l)工装准备:事先做好准备工作，检查设备中是否存在异物，再将设备所使用尺寸进行调整，保证间距在55Omm左右，并以90︒的形式进行安装；2)将设备放置底板中，并与开关柜的母线室进行装配，再将设备侧板与隔板使用抽芯钉固定；3)主安装板装配:将设备的两端的触头盒进行安装，并保证螺钉的固定位置，只有这样才能将触头盒进行玻璃打孔，从而保证设备可以顺利安装；4)顶板盖板装配:将开关柜室中的隔板进行装配，并按照顺序将其他隔板进行装配。

（3）开关柜主要热源。在开关柜运行过程中产生的工作电流主要通过导电回路转化成热能，从而导致开关柜出现温升现象。当设备开关通过电流工作时，就会出现电阻损耗、涡流损耗现象，将电能转化成热能，同时开关柜中的载体流与电流密度、材料、结构等因素都会产生热源。

（4）开关柜散热方式。如果开关柜不能及时散热，设备就会出现老化现象，对人们的生命健康安全造成一定的影响.开关柜的主要散热形式有以下三种:1）热传导。通过静态介质中具有温度梯度，只有这样才能将热量转移，完成降温工作；2）热对流。当开关柜温度与流体温度不同时，在散热过程中会产生对流问题，只有将这两者进行对流，能使依靠空气将热量降温；3）热辐射。通过电磁波的形式散热，并保证热辐射在开关柜中转换。

四、10kV开关柜结构优化设计

只有将开关柜的设计结构进行优化，才能保证设备的使用安全。在设计过程中需要检查设备的电缆连接过程中，电缆故障位置，以及电缆中其他软件设备，只有这样才能保证开关柜的结构优化工作可以顺利进行下去。在开关柜结构设计过程中还要注意以下几点:

（1）铜排规格。如果铜排规格较小，则回路电阻较大，容易发热造成事故。应严格按国家标准选用铜排规格。

（2）断路器梅花触头的选用。动静触头的接触处是整个移开式开关柜中回路电阻最大的地方，由于长期运行使用，梅花触头的弹簧容易产生疲劳变形使弹簧力不足，造成动静触头的啮合力减少，电阻增大而产生事故，因此，在梅花触头的选用应注意弹簧的质量，并增加梅花触头的爪数，增加接触面积并加大散热效果。（3）母线室大隔板开通风孔。其主要目的是增加开关柜热对流，并缓解母线室的温度的上升。

（4）对于电流较大的母线穿越隔板应采用无磁不锈钢板。对于负荷较大地区使用的大电流柜，整个柜体后侧板均采用无磁不锈钢板，减少窝流发热。

五、10kV开关柜的温升实验

（1）温升实写设备简介。在实验过程中主要使用SOOOA的设备温升检测系统，只有这样才能保证实验的稳定性。同时该系统操作方便.使用安全，可以满足实

验需求。该系统主要包括了开关柜设备的控制操作台、三项电流发生器、配套电流传感器等。

（2）温升实验方法。开关柜温升试实验的主要方法:事前做好设备检测工作，保证设备的使用安全；将设备的回路电阻进行测试，做好记录工作；将开关柜温升实验进行布点，保证实验工作顺利进行下去；将断路器配柜进行检测，并做好记录工作；开启温升实验的相关设备，确保温升试验的路线；将温升设备关闭，停止实验；保持实验数据，并对其进行分析；将温升回路电阻实验进行分析。只有做好温升实验工作才能保证开关柜的使用安全，从而促进电力企业、社会经济快速发展。

六、总结

综上所述，10kV高压开关柜作为配电端重要的成套开关设备，其重要性不言而喻。要提高对用户的供电可靠性和电能质量，设计和运维人员必须对10kV高压开关柜的各种事故隐患做到心中有数，发现一类故障起因，消除一类故障起因。发生各种故障时，还要能够迅速处理，保证电力系统安全稳定运行，服务于我国的经济社会发展。本文对温升实验的1OkV开关柜结构优化设计进行了简单的研究，文中还存在着一定的不足，希望我国专业人员加强对其研究。

参考文献

[1]谢亮.运行中高压开关柜实际温升分析[J]电力安全技术，2015(07):10-11.

[2]陈康.高压开关拒的实际温升及发热解决措施[J].电气工程与自动化，2013:59-