如何优化高低压成套开关设备的电气设计

如何优化高低压成套开关设备的电气设计

马叶建

登高电气有限公司  浙江省温州市325600

摘要：在高低压输配电设备中,高低压成套开关是一种常见的低压电气产品,其具有体积小、重量轻、操作方便等优点。随着现代社会经济发展和人民收入水平提高以及对舒适度要求日益增加，在日常生产生活当中人们对于电力能源需求也不断提升，所以现代化高电压成套开关逐渐成为了现代化高端电网调度自动化系统建设与应用主要内容之一,也为我国高压输配电设备提供了一种新的保障功能，同时也为现代化高电压成套开关的推广打下了基础。

关键词：高低压成套开关；电气设计

一、高低压成套开关的情况

高压成套开关是高低压输配电系统中的重要电器设备之一，该装配型电路主要由低压电源、控制回路和辅助功能部分组成。其作用大致可以概括为:隔离主回路,使供配电装置在正常工作时,能够保证对用户供电;实现分段保护、分闸等一系列操作要求;提供各种开闭所需电压值和电流数值以及信号波形以便进行相应处理以满足高压开关的实际需要。高压成套开关主要有两大部分构成:控制电路与辅助功能部分。控制电路部分主要由高压开关柜、电流互感器和电压比较器组成。辅助功能部分包括:隔离主回路,使供配电装置在正常工作时,能够对用户供电;提供信号波形以便进行相应处理。

二、高低压成套开关设备电气设计总体规划

从总的设计规划上来看,整个高低压成套开关设备电气部分包括了供配电系统、变电站和通风管道，其中供电线路是最核心也是最重要的组成部分。高压输电线杆外壳由钢架柱制成，其材质为特厚铝塑复合铝合金材料以及普通塑料护阻纤维,在连接处有相应的金属垫片保护措施及特殊工艺制作技术要求;低压电缆选用优质合金钢并通过焊接或螺栓将绝缘层与壳体相连接而成在连接时,将电缆与外壳之间的绝缘层焊接到一起并通过螺栓等部件进行固定,然后再通过焊接、防腐处理后将其连接起来。

高低压成套开关电气设计总体规划应做到以下几点:1)低压配电系统和变电站以及通风管道均采用优质合金钢。2)高压供配电系统中变压器及各种保护装置都由安全可靠的新型材料制成并在高压配电系统中采用先进的保护装置。3)高低压供电线路设计时,低压电源进线处应该装设漏电隔离器,以防止由于断路器、隔离开关等设备而引起的短接地故障。4)变压器应安装在主干导线附近且不允许有易燃可燃烧材料和有毒有害介质如水蒸气及高温粉尘进入变电站中或发生火灾事故时才能使用。5)高低压配电系统与低压供电线路设计时应该留有余热释放设施以防止其绝缘损坏而导致带电作业事故。6)高低压配电系统的进、回线路应采用避雷器。7)在供配电线箱处设置护栏,并安装保护装置,避免因断路器或母线故障等引起人身伤害,同时也能起到限制电流和减少功率损耗作用。

三、高低压成套开关设备电气设计改进

（一）高低压成套开关设备特点

①开关的开闭时刻为一个连续闭合点。②高低压成套开关设备具有较高的可靠性和安全性。在电力系统自动化控制技术中应用了计算机辅助设计方法、信息处理与信息等多种现代化管理手段及数字化测量仪器进行综合运用;将各种先进实用可靠的现代电气制造成式及其原理应用于配电装置上,实现了集成化、模块化和标准化生产模式,并达到提高供电质量为目的的新要求。②高低压开关的主要特点是高压小、低压大。在我国配电网中,低电压穿越能力强,其供电可靠性较高。而高压设备多采用SF6气体绝缘与隔离避雷器等电气安全附件来进行保护;高压力线路上有进水孔或隔离开关时易发生触电事故和熔焊现象，采用先进可靠导线及温度传感技术的高低压开关具有较大危险性、体积大且对环境要求很严格的特点,对低电压穿越能力强。

（二）高低压成套开关设备电气设计注意事项

在对高低压成套开关设备的电气设计时,除了注意高压熔断器、隔离开关和接地线之外还应考虑其相关参数。(1)额定电压。是指额定工作电压。当低压电路短路或者无励磁电流通过线路回路后,系统中所有负载所需电功率总和不大于装设地点电网电动势能消耗的最大直流电量。当系统供电电源的频率越高,负载所需电功率也越大,则需要最大负荷时,其电气设计应考虑到。(2)额定电流。是指电路中所有导通部分对正常工作时所要求的电压。根据不同元件选择相应型号和规格;确定主接线方式后还必须计算出剩余载流容量;最后要进行设备截面尺寸及相关参数校验并确认最终允许限值等内容都应该通过现场实际验证,以保证电气设计正确可靠、经济合理性从而使设备安全、正常运行,保证生产过程的安全性和可靠性。

（三）高低压成套开关设备电气设计

在高低压成套开关设备的电气设计过程中,必须要根据实际情况,充分考虑其经济性、实用性等因素。通常我们会把它分成三类:低压、高压以及远近带电回路，其中高压和远地带电部分所占比例较高。(1)低压线路有一定数量可选熔断器来进行设计计算或选择合适的接地点及形式,以满足开关柜质量要求并节省材料。(2)高压部分所选的熔断器具有过载保护及过热防护,其额定电流一般不大于或等于回路中负荷下实际用电容量。(3)远近带电线路有一定数量可选开合线束、闭合导线

（四）高低压成套开关设备电气设计参数选取

高低压成套开关设备的电气设计参数是对电路和元件组进行综合分析来比较确定。在选择合适元器件时应遵循以下原则:(1)符合回路数少、体积小、重量轻。这就要求低压成套开关柜主触点到高压断路器跳闸相对于一般开合要合理,而关弧时间也不应超过90s,否则会引起不必要的电能损耗,影响设备使用寿命。(2)设备应尽量简化,节约占地面积。在满足供电可靠性要求的前提下尽可能减少开关柜重量、体积。同时还需考虑开合电压值及短路容量等因素。

（五）高低压成套开关设备电气设计优化

在对高低压成套开关设备的电气设计优化时,要注意以下几点:其一,应尽量减少导线截面积。这就要求控制电缆沟与高压柜之间、低压配电箱与熔断器等处需要进行合理布置。其二;还应对配电盘组中不同电器元件进行隔离。其三, 在对高低压成套开关设备电气设计优化时可以适当减少低压分闸阀、电压转换装置及零序电流保护措施来节约占地面积和资源损耗并提高功率因数以便达到最优状态输出最佳供能质量。其四,还应注意高压配电箱与熔断器等处需要进行合理地隔离。其五,还应注意在满足高压配电系统安全与正常运行的前提下,尽量减少导线截面积。如此一来就可以有效地节约电缆和铜芯材。其六,在对低压配电箱与熔断器等处的电气设计优化时,需使高压分闸阀、电压转换装置及零序电流保护措施三者达到最佳组合。

在对高低压成套开关设备的电气设计优化时,需要考虑很多问题。例如,根据电路中电压、电流分布情况以及高压隔离开关和熔断器之间串联排布选择合适型号的电源。然后再进行具体计算确定出各个元器件所需负荷量及功率大小等参数;最后通过计算校验了各元件引线端部是否满足要求并完成对负载能力校验等来保证电气设备能够正常工作运行。在设计高低压成套开关时需要根据额定电压选择合适的接线方式。在进行电气设计时,可以先对高压隔离开关和低压配电箱串联排布点位置。再通过计算校验来确定各个电路中元器件引脚之间是否满足要求;然后按照短路条件选取熔断器型号、导通角及漏电流大小等参数以达到优化高低压成套开关设备运行安全性与可靠性的目的。

四、全文总结

随着社会的不断发展,人们对生活质量要求也越来越高,为了满足现代生产和日常需要,高低压成套开关应运而生。该设备主要是由高压电源、变频器、输电线路等电气元件组成。通过设计不同回路结构形成了一套完整且实用的低压配电器。在完成理论计算后选择合适型号部件并进行校验确定其各项参数是否符合标准及规范值是否达标从而实现实际应用价值。

参考文献:

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[1]陈国海. 企业高低压配电网电气节能系统设计[J].  2021.

[1]蒋元金. 高低压配电设备成套企业产品成本管控研究[J]. 大众投资指南, 2021(17):3.

马叶建  男  1988.01  浙江省温州市永嘉县  登高电气有限公司  325600  本科  工程师  高压柱上开关设备和高低压成套设备的商务技术以及生产技术