一种兼具固定柜和手车柜优点的新型中压小型化开关柜探讨

一种兼具固定柜和手车柜优点的新型中压小型化开关柜探讨

唐志宏

广东南海悦能开关电气有限公司广东佛山528200

摘要：文章通过分析我国近现代生产的中压开关柜现状及优缺点，提出一种新型的兼具固定柜和手车柜优点小型化中压开关柜的方案，并研制成功，取得了良好的技术经济效益和社会效益。

关键词：固定柜；手车柜；新型；中压；小型化

前言

随着我国经济的不断发展,国家电力设施和技术得到了快速发展。目前一些简单的开关柜已不能满足我国电网的需要,在开关的大小、绝缘性、封闭性、智能型等方面有了更高的要求,今后的开关柜将以10kV小型化开关柜应用为主,并且方便维护和检修使我国的电力事业朝着更安全、更智能的方向发展。

1、目前我国生产的中压开关柜主要分为手车式和固定式两大类。

固定式开关柜的主要一次元件（如断路器、隔离开关等）为固定安装，手车式为断路器（或其它主要一次元件）做成可移动手车。手车式开关柜合资品牌的主要代表为瑞士（ABB公司生产的ZS1型金属铠装式开关柜，国产品牌的主要代表为KYN28A-12型铠装移开式交流金属封闭开关设备。固定式开关柜的国产品牌的主要代表XGN2-12型固定式开关柜。

2、优缺点分析

(1)手车柜的主流产品中置式手车柜，优点是推入、推出方便，运行维修时间短，可以缩短停电时间。

缺点是：一次插头在触头盒内，其散热性差，动、静触头接触不可见，接触为插接式，时有接触不良，回路电组过大，导致发热、烧毁绝缘件，引发短路、开关爆炸。普遍存在在额定容量下不能保证长期安全运行，特别是大电流的一次插头发热更严重，曾多次发生烧毁、触头盒爆炸等重大设备事故。造成这种严重发热的原因是：一次插头偏移或梅花触头的弹簧在装配时被用螺丝刀等工具敲过变形而导致动静触头接触不良，引起接触电阻增大，导致局部发热，接触电阻再增大，扩大发热面积恶性循环，发热越来越严重，最终导致开关柜烧毁。

其次是活门装置及机械联锁不可靠。运行过程曾发现：有的手车柜在手车摇进到柜内时，柜内的活门机构没有完全打开。甚至还出现过动、静触头接触后活门掉落到触臂的现象，由于触臂绝缘达不到要求，而导致触头内的高压对柜内放电，将柜烧毁并造成操作人员烧伤的人身伤害事故。有的手车在断路器合闸状态下也能强行摇进带电慢合闸而导致开关柜烧毁。另外，中置式手车柜普遍未装设紧急脱扣装置，并且无关上前门后才能操作的机械联锁装置。断路器手车摇至分闸位置时，断口不可见，不符合国家标准要求。（国家标准要求有可见断口）

（2）12kV固定柜以XGN2-12为代表，隔离开关及断路器出线板与导电排的连接为螺钉固定联接，接触可靠带电运行稳定。缺点：安装维修要拆卸螺钉，比较费时费事，现场更换开关需1～2天时间，停电检修时间长。开关柜的体积过大，机械联锁操作可靠性差，特别是操作1600A以上隔离开关时，操作力过大，因是双断口，扭矩大，有时候造成瓷套扭断或支撑绝缘子出现裂纹、断裂的事故。配一体化断路器时参数检测困难，断路器拆装都很不方便，电缆无排气通道，不能靠墙安装。没有小母线室，只能将小母线装在仪表室上方，不安全。

3、新型中压开关柜的探讨

（1）断路器为固封极柱、体积小、绝缘可靠。

（2）极柱为前、中、后纵向布置、有可见断口。

（3）断路器下端设置隔离开关、接地开关:方便停电检修，减小停电区域。

（4）将序（3）主体构件设计成—体式手车式结构，可在开关柜内推入和拉出。

（5）二次插头采用手车柜内的航空插头型式，可以方便断路器的更换。

4、样机的研制

根据上述构思，研制了试制样机，进行了全部型式试验，一次性顺利通过，达到了如下参数见表1：

5、专家评议：经电力行业和大专院校、制造行业专家鉴定，鉴定意见：

（1）提交鉴定的产品图样和技术文件正确、完整、统一，符合有关国家标准要求，可以指导生产。

（2）该产品经机械工业高压电器设备质量检测中心进行型式试验，结果合格，技术性能指标符合GB11022-2011《高压开关设备和控制设备的共用技术条件要求》、GB3906-2006《3.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》、GB1984-2003《高压交流断路器》和DL/T404-2007《3.6kV-40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》等标准要求。产品经鉴定委员会现场抽测，所测项目结果合格。

（3）该产品的断路器柜外壳用厚度为2mm敷铝锌板弯制，并用螺栓和铆钉组装而成，外壳满足IP4X防护。

（4）该产品的主要元件采用断路器+隔离组合，结构紧凑、使得五防联锁机构简单可靠，加上机构的模块设计，零部件更换方便，整体结构合理安全、可靠，产品性能处于国内产品先进水平。

（5）该公司已通过了GB/T19001-2000idtISO9001：2000质量管理体系认证，生产设备、工艺装备和检测手段完善，能满足生产要求。

同意通过产品鉴定，可以投入批量生产，并挂网运行。

6、有待完善

现在只研制成功1250A及以下小电流柜的方案，1600A及以上大电流柜如何取得突破，目前还有些难点。封闭式电缆头联接有待进—步改进。

7、创新要点

(1)断路器装在固封极柱内。

（2）断路器、隔离开关、接地开关构成一组合体，装在手车上。

（3）极柱为前、中、后侧向布置，隔离断口、接地开关断口为可见。

(4)主体构件设计成手车式,方便更换，主体与铜排的连接采用固定式连接，接触可靠，使开关柜兼具固定柜和手车柜优点。

（5）在柜体正面增加了条形观察窗，使运行操作人员能方便、清晰地观察到柜内隔离开关所处的状态，达到了有可见断口的要求，同时也突出了柜体外观的新颖。关于条形观察窗设计，是通过多个方案选择确定的，经广东省情报研究所科技查新审查，确认为新型结构。

（6）小型开关柜采用组装式模块化设计，隔离开关和断路器固封极柱浑然一体，外形美观大方，体积小而紧凑。现将该小型开关柜与国内同参数(1250A，31.5kA)的KYN28-12中置式手车柜在占地面积和体积上的比较列于下表

小型开关柜相对于KYN28-12手车柜，占地面积减少了54.2%，体积减小了60.2%，在土地资源日益紧张的今天，这是难能可贵的特点。

8.结语

小型开关柜兼具有现有固定柜、手车柜的优点并克服了上述两种开关柜的缺点，该小型开关柜是具有自主知识产权的新型中压开关柜，当批量生产后，能更好地为我国电力事业发展，减少运行维护的时间，提高运行品质做出贡献，具有良好的技术经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]李丹;葛乐矣;王中宇;小型中压固体绝缘开关柜关键技术及其发展[J];电工电气;2013年12期

[2]翟鹏飞;12kV固体绝缘环网开关设备的研究与开发[D];华北电力大学;2013年