10kV开关柜电气设计及智能化改进对策

10kV开关柜电气设计及智能化改进对策

             ,周李文佳

湖南平高开关有限公司   湖南长沙 410000

摘要：我国科技水平和我国电力行业的快速发展，开关柜主要被用于电力系统发电、输电、配电以及电能转换等，外线先进入柜内主控开关，再进入分控开关，各个分路需要按照实际需求进行设置，包括仪表、电动机磁力开关和交流接触器等。开关柜在实际运行的过程中可能会由于接触不良和设计缺陷等问题，出现绝缘失效的情况，为更好地服务于用户，应利用先进的传感器技术、软件控制技术、数据分析技术和相关平台，通过专业知识，洞察数据内涵，分析开关设备运行趋势，发现潜在风险，指导运行和维护，为电力的可靠供应保驾护航。

关键词：10kV开关柜；智能化；改进对策

引言

10kV开关柜设备在电力输配送系统中的重要性也在逐步凸显。在实际输配电系统运行过程中，为人们提供更加有自信的供电服务。10kV开关柜设备的实际性能的高低，将会直接影响整个电力系统的运行质量，甚至还可能会影响设备操作人员或者是电力设备本身的安全。10kV开关柜设备全面智能化发展已经是未来发展过程中的必然趋势。

1中压开关柜的分类及技术发展

我国的中压开关柜发展起步较晚，且根据使用环境的不同设计出固定式柜以及可进行自由移动的移开式柜，而随着移开式开关柜产品不断投入运行后，根据实际施工的需要不断进行推陈创新，不仅有落地式，也开发出来了中置式、及双层柜等多种类型。此外，随着技术不断改革创新，针对部分特殊场所的施工要求（如铁路、矿山等），也设计出适用于特殊场所使用的开关柜。随着信息技术的不断发展，为我国智能化开关柜技术不断创新发展提供技术支撑。目前我国的智能化中压开关柜在现有基础上通过与新型的智能仪器信息技术等结合来进行设计，将智能配电监控以及保护模块等系统的网络接口与中央控制室的计算机网络系统进行联网后，可以对各供配电回路中的电压电流情况及有功/无功的功率情况等参数进行实时监测与控制，也可以对开关柜内的实际运行环境和温湿度以及故障、断路器的分合状态等实时监测，从而快速地对故障点进行定位；除此之外，随着信息化技术的不断运用和发展，对配变所进行无人值守和远程监控，保证供电系统稳定地运行，且其具有非常良好的市场发展前景。

210kV开关柜电气设计现状

10kV开关柜是一种较为先进的电设备，外线先进入柜内负责操控主控开关，然后以分控的方式对各分路进行设置，部分发电厂还会在10kV开关柜内设置高压母线及保障主要设备的低周减载装置。目前，我国深入对10kV开关柜进行电气设计的时间较短，缺乏设计方面较为丰富的经验，但在我国相关技术研究人员不断努力的情况下，10kV开关柜电气设计方面的研究依旧取得了较大程度的成功，但一些较为复杂的问题依旧值得不断思考，包括10kV开关柜智能化程度不足、开关柜实际占用空间较大、生产效率不高等方面。在信息化技术水平逐渐提高的当代社会，智能化开关柜与相关信息技术水平结合程度不足，将会严重影响人们在使用阶段收获到的直接效果，降低人们对10kV开关柜的整体满意程度。从占用空间的角度来看，10kV开关柜在精简占地空间这一方面并没有较为鲜明的优势，对比国外对开关柜空间设计来看，国内在此方面依旧较为不足。此外，10kV开关柜内部的电气设计较为繁琐，我国现阶段还没有形成较为良好的生产模式，在大批量生产及加工方面实际效率较低，为成套开关柜的广泛推广增添较多麻烦。

310kV开关柜电气设计与结构

3.1高低压开关柜中互感器的设计

如何选择电流互感器，看似是一项简单的工作，但是依然会有选型错误而造成的故障问题存在。主要有以下几个方面的内容：1）选择电流互感器的时候，变比比较小，特别是电容器当中的回路电流比较小，往往有人将电流的选择应当为额定电流的1.3倍这一要求忽略掉，因此如果所选择的电流互感器比较小的话，就是使得回路上存在过载情况，不能够达到动热整定以及稳定的要求。例如，在220kV的变电站当中，10kV所用的变压器回路额定电流都比较小，一般情况下不会超过50A，所以在实际的设计过程当中要加以注意。2）在二次绕组容量设计方面出现盲目加大的情况，使得问题出现，并将制造的成本提升。当前，在微机保护中，功率不足1VA，相比以往的电磁型保护功率要小许多，然而一些设计人员对于电流互感器的要求不能够依据实际情况，盲目要求，而厂家为了使得能够达到设计要求，就将铁芯的截面增大，使得制造成本大大增加。

3.2加强智能化检测保护系统

传统的10kV开关柜电气设计当中对于设备自身的智能化检测保护系统的建立重视程度不够。其相应的技术也不够成熟，导致10kV开关柜对于自身的保护、检测、防范工作不到位，需要进一步的对其进行加强。因此，10kV开关柜电气设计人员在设计10kV开关柜时应当对这方面引起重视，采取现代化手段，加强10kV开关柜自身的检测保护系统的建立，以推动10kV开关柜朝智能化的方向不断发展。例如，建立智能化的检测以及保护系统，针对10kV开关柜以及电网的运行进行实时监测，对于监测到的数据信息，系统还可以自动化的对其进行分析，通过系统的分析之后，保护系统将自动采取措施对10kV开关柜以及电网进行维护，以此来帮助10kV开关柜的稳定、安全运行。设备自身的检测以及维护系统也有出错或是损坏的情况出现，因此，相关设计人员对此能做的就是针对这一情况建立设备系统维护团队，以此来维护10kV开关柜电气设计智能化的稳定发展。

3.3开关柜无线测温

在光纤测温技术的支持下，无线式非接触温度监测方式已经互补取代了传统的有线式接触监测方式。与传统的红外式测温技术只能够局限于全封闭式金属开关柜相比较，光纤测温技术可以有效地规避开关柜中高压环境，起到隔离和绝缘作用，所以光纤测温技术的使用范围更加广泛。但通过现有的应用情况来看，光纤测温技术还有着较多的不足之处，最为明显的便是由于其使用的是分散式测温装置，在实际应用过程中有着稳定性的问题，并且若是应用过程中出现断电或者电力供应不足的情况，那么可能会引发诸多严重事故。因此电力企业在该技术实际应用过程中，还需要对光纤测温技术的不足之处进行全方位的考虑，有效地对光纤测温技术进行设置，才能够确保该技术在实际应用中，发挥出其自身的实际效果。

3.4进线柜、馈线柜的总体结构设计

进线柜和馈线柜总体结构相近，结构主要都是由电气元件、以及柜体所组成。其中，电气元件主要由真空断路器、接地开关等多种元器件组合而成。此外，在进行中压开关柜设计时，应充分考虑中压开关柜在正常运行和后续监测、及维护工作时的安全性、便捷性，且须根据所使用的环境条件进行校验，在确保技术先进性的同时，也需要重视相关设备的经济性，确保设备配置的科学性和合理性。其中，中压开关柜的设计应充分对其运行的稳定性、监控便捷、以及后续维护工作的便利等方面进行考量，以便于元件的检修试验和故障的寻找处理维护工作顺利开展，选择鉴定合格并可靠的设备。

4开关柜结构改造技术方案

开关柜改造的技术方案为 ：(1) 主箱体与 10 kV 开关柜固定连接，设置有进风口和第一空气交换口，下部固定有隔离舱室，隔离舱室一侧设有第二空气交换口，其他侧面均设置有出风口，第一空气交换口和第二空气交换口均设置在与10 kV 开关柜接触的一侧。通过在附柜上设置空气交换口和进风口，实现了开关柜和附柜与外部的空气交换，并且下部设置的隔离舱室也可以与开关柜实现空气交换。在使用过程中上下两组空气交换通道隔离运行，解决了散热风机运行时产生的空气对流问题，提高了柜内的冷却效率。(2) 开关柜内的不同区域均设置有散热风机，在达到散热条件时启动散热风机，通过进风口和第一空气交换口从柜外获取冷空气，并通过第二空气交换口和出风口将柜内热空气排出。

结语

对开关柜以及相关设备的运行状态进行动态监测和远程管控，进而提升电能质量以及电力系统的运行水平。中压开关柜的应用具有非常重要的作用。而且随着智能电网的概念在我国电力行业中不断落实，对电力行业的稳定发展起到极大的促进作用。

参考文献

[1]杨金城.10kV开关柜电气设计及智能化改进方法探析[J].中国新技术新产品,2021(17):100-102.