白国斌

摘要：伴随现代社会的不断发展，电力已经成为社会发展中不可或缺的重要能源，而电力设备更是发挥着保障能源供应的重要工具。高压开关设备作为一种常见的电力设备，在实践中对其设计和应用就显得至关重要。基于此，本文以10kV高压开关柜设备为基础，对其基本的设计原理进行阐述，并对可在存在的风险进行分析，从而为电力行业的平稳有序发展奠定基础。

关键词：高压开关设备;设计原理;风险问题

目前，高压开关设备的应用已经得到了普及，并为社会正常的用电秩序提供坚实的保障。10kV高压开关柜是一种普遍应用的设备，在电力供应的整体框架中发挥着重要作用，因此对于该型高压开关设备的科学设计及优化具有重要意义。

10kV高压开关设备的概述

高压开关设备的类型

10kV高压开关设备内部主要依靠空气或复合绝缘材料为介质，对电网内的电能进行有效的接受与分配。按照10kV高压开关的类型划分，又可分为半封闭式高压开关柜、金属封闭式高压开关柜、金属铠装式高压开关柜、间隔式高压开关柜、箱式高压开关柜以及绝缘封闭式高压开关柜等。

高压开关设备的结构

高压开关柜是一种关键的电力供应设备，通过该设备可以实现各电力网络的衔接与转化，从而保证电力的持续、有效、安全的供应。其主要的部件分为高压断路器、负荷开关、接触器、高压熔断器、隔离开关、接地开关、互感器及站用变压器等部分，并配合控制、测量、保护、调节装置，内部连接件、辅件、外壳和支持件等成套配电装置组成。10kV高压开关的大致设计结构如图1所示。

图1  高压开关柜设备结构

10kV高压开关设备的设计

外壳设计

10kV高压开关设备的外壳是整体设计的基础，通常高压开关设备的外壳均需要采用金属结构，使其具备一定的使用强度，并且杜绝以网络编织物及不耐火材料进行制造。在金属封闭式的高压开关设备的主回路设计中，所有组件都应当安装于金属外壳内部，以达到安全的防护设计标准。由于10kV高压开关本身的高压特点，对于其安全防护等级要求极为严苛，因此在外壳的设计中，必须要满足相关的设计标准，才能够真正发挥安全防护的作用。

导体截面设计

导体截面是有效连接主回路、各单元及组件的重要部分，在10kV高压开关设备的导体截面设计中，应当充分考虑其额定电流的需求，以大于额定电流的10%为宜。同时，在10kV高压开关设备的主回路最小截面设计中，在满足铭牌中额定电流值的基础上，还应参照铭牌中的额定峰值耐受电流、额定短时耐受电流以及额定短路持续时间的要求，加强对限流熔断器的主回路设计，使熔断器与母线之间的连接导体能够满足铭牌中各项电流值的要求，以保证高压开关设备的安全设计原则。

接地设计

接地设计是10kV高压开关设备中不可或缺的必要环节，通过科学的设计以保证电力维修人员及相关设备的安全，保障电力的安全持续供应。在设计中应当对除能够从高压开关设备中，分开后能触及的部件以外的接近回路中的所有部件实现接地，以实现完整的接地方案。与此同时，对于10kV高压开关设备的整体延伸方面，实施专用接地导体的设计，以铜质材料为例，其在出现接地故障时，电流的密度不得超過200A/mm2，最小截面不小于30mm2。此外，在接地设计中还应设置相应的接地标识。

互感器设计

互感器是高压开关设备中的重要元件，在10kV高压开关设备中应当重视对互感器的固定，并使其处于隔离的状态，以保证即使在高压开关设备内其它电组件异常时，仍然能够发挥其作用。对于互感器的位置设计上，要突出便捷的特点，使其在后续的检查与巡视过程中，能够更加方便，并且在主回路不带电时的情况下，仍然能够进行检修、更换及预防试验。同时，互感器在符合标准负载及继电保护的要求外，还需要具备抗铁磁谐振的能力，其基本的数据以10kV高压开关设备的铭牌数值为准。

隔离开关问题

隔离开关在10kV高压开关设备中发挥着重要作用，因此在隔离开关问题上要突出针对性，以快速的对相应问题进行处置和预防。（1）坚持定期检修制度，一般情况下，对于隔离开关的大修时间为3–5年为宜，在特殊情况下应压缩检修的时间。尤其是10kV高压开关设备的隔离开关的检修中，以1–2年小修1次为宜。（2）实施预防性检修制度，在一些特殊情况下，导致部分隔离开关长期处于待检修状态，为满足后续的安全使用，应对久未停电检修的隔离开关进行停电或带电检修，降低安全问题的风险。（3）形成科学保养制度，针对电力设备的功能特点，要加强对隔离开关的相关接触、转运及机械操作部件进行检查与润滑，防止在使用的过程中出现卡涩及断裂的事故发生，以提升高压开关的可靠性。

绝缘问题

10kV高压开关设备的绝缘问题事关供电及设备安全，必须要加以重视。为防止高压开关设备出现绝缘事故，可以采取有效的规避措施。（1）加强对使用环境的监测，对事故频发的区域进行针对性处理，如对通风、加热和除湿条件进行优化。（2）提升元器件的自身性能，在10kV高压开关设备设计中，可以对断路器性能进行提升，如增加断路器绝缘爬距，或者在柜体之间进行隔离封堵，必要时可以增加高压开关柜的尺寸。

结语

总之，电力系统中高压开关是极其重要的成套设备，其设计的科学性及质量的优劣，直接影响着电力系统的运行。因此，在高压开关设备的设计中，要充分展现科学的设计能力，在保证高效电力供应的基础上，还能够为电力设备的安全使用提供保证，从而提升电力供应的可靠性，保障社会各行业、各领域的安全发展。

参考文献

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朱国谦.浅谈高压开关柜的设计[J].电气传动自动化，2015，5（9）.

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