新型10kV智能开关柜设计要点及应用研究

新型10kV智能开关柜设计要点及应用研究

郭金城

广州白云电器设备股份有限公司

摘要：本文主要对新型10kV智能开关柜设计要点及应用进行分析与研究，以供同仁参考。

关键词：新型10kV智能开关柜；设计要点；应用研究

一、前言

近年来，随着计算机科学、网络通讯、数据传输和电子科学的飞跃发展，智能开关柜的应用范围也在大大扩展。它们可以根据需要自主调整，在发生异常情况下，可以自主启停，而且还可以使用手机短信和终端反馈等无线通讯手段，把故障情报及时发送给客户和管理者，从而更好地保护和维护了电力系统的正常运转。这款10kV智能开关柜使用了高强度的绝缘材料，能够完整保护真空灭弧室、导电连接、接地开关、主母线和分支母线。它通过包覆来实现多个独立的、能够重复使用的模块，并且能够提供完整的绝缘和密封。采用最新的技术，如嵌入式的安防、调度、监督等，将大大提升了整个系统的可靠性、运行效率。此外，还采用了具备内部通讯及本地管理的开关设备，使得馈线的运行变得更加便捷；同时，还采用了智能的计量技术，以及精确的资产管理；此外，还采用了最新的电源投切技术，以缩短停电的时间。

二、新型10kV智能开关柜设计要点

10kV智能开关柜是一种先进的智能化设备，它采用嵌入式系统作为其核心控制部分，其内置的多种传感器可以收集多种数据，从而实现对电力系统的保护、监测和控制，并能够收发信息，即使在硬件条件受到限制的情况下，也能够满足多种应用需求。为了满足特殊的继电保护要求和实时监控，我们将监控设备和保护设备分开安装。表1显示了智能控制单元的详细信息。通过同时使用这些设备，我们可以实现开关柜的智能化。

（1）馈线断路器开关柜。以常见的馈线隔离电门柜为例,其一般配备智能型防护、控制系统及监视单元组成,具备自检、自控、自行检查、自行修复、数码显示器及其高压开关电源显示器等能力。网络系统的控制核心由继电保护装置和智能控制装置两方面组合成,包括远程监视和自身控制系统,可与控制器柜内的智能电器装置(如故障检查元电子器件和测试元电子器件)透过Rs485网络系统与工程项目监控管理服务中心相连,形成关键网络系统。由工程项目监控管理服务中心协同彼此间的操作,并传输控制命令。同样,手动控制设置上的控制按钮也可以完成对相关装备的操控。系统结构如图1所示。

图1、系统结构

（2）10kV智能开关柜的结构设计。1)新型10kV智能开关柜主要由核心单元、低压室、电缆室、母线室、电缆测试模块以及泄压模块组成,其中电缆测试模块和泄压模块皆需选配,核心单元包括操作机构、气箱、传感器(如CT等)、真空灭弧室以及传动系统等。智能开关柜拥有三种操作方式：第一种是电动操作，适用于负载开关，无需迅速断开和断开电路；第二种是电动操作，适用于变电站和断路器，能够迅速断开电路，并能够在没有外部电源的情况下处理断路器的连续断开和断开；第三种是电动操作，适用于电路和断路器的重载断路器，能够实现自动断开和断开。2）在安装智能开关柜时，正确的选择和调整主变压器的额定电流至关重要，因此必须仔细考虑其相应的参数和性质。任何情况下，都应该仔细审查，以保证所有的细节都合乎预期的标准。除了进线柜、联络柜和分段柜的分支线路必须满足主母线的标准，任何其他的变化都必须满足额定的电压，除非有特殊的环境条件。3）高压真空断路器的设计也非常重要，它们不仅可以连接或断开回路中的负载，还可以及时地断路，从而有效地避免了因断路器本身的缺陷造成的损失。采取全面的措施，包括安装覆铝锌钢板的柜体，使其能够更好地防止火灾发生。此外，还采用了高质量的镀铬金属钢板作为外壳，并在安装时进行了精细的检查和指示。为了确保设备的安全和稳定运行，柜体外壳上配备了隔热和通风装置，使其在日常使用时能够维持较低的工作温度，以满足设备的最高使用要求。5)在智能柜的进线和出线位置安装有检测电缆侧方电压的设备,同时检测设备可将结果实时输出至带电显示器。当主开关和接地刀处于分闸位置时，它们之间便会形成一种内置式机械联锁，以此来控制电缆室门的开启。此外，拨片的方式也可以实现这种联锁，即只要接地开关处于分闸位置，就可以轻松打开电缆室门。

（3）10kV智能开关柜的电气设计。新型10kV智能开关柜的电气设计极大地提升了安全性和效率，它拥有智能计算、控制、防护和通讯的能力，并且安装起来非常方便。它的电气部分的一次元件能够轻松地与开关柜的电源和控制部件相互联系。智能化测控系统具备收集和分析电压、电流和断路器状态信号的能力，它还具备对环境进行监测、检查和维修的能力。此外，它还具备对系统运行情况的实时监视和报警的功能。相对于其他的电气系统，这种系统的优势是操作方便、性价比较高，而且适合于大型的变配系统。

三、10kV新型智能开关柜的技术应用

智能开关柜在国内研发的时期相对而言较长,但是当前尚未具有较为完善的装配工艺技术。另外,国内当前根据智能开关柜装配的流程来看,许多机械设备还比较地处在离散的状况,而且许多机械设备也存有兼容性的缺陷,为智能开关柜的使用造成了相当较大的困难。由于智能开关柜的设计及配备缺少系统性,以至于在实际到变电站工程设计中,必然要结合实际情况作出具体情况的综合解析。在10kV的变电所设计体系中,我们一般是使用KYN系列的新型金属铠装中置电门柜,其主体是配备的部分。KYN产品的金属铠装中置控制器柜内部配备一般是由隔离继电器、避水器、互感器、连接控制器等设备组制成,对应智能控制器的二次元器具一般是经过综合保护器、智慧仪表、智慧操作保护器、无线测温器装置、微型摄像机、感应器等多重装备形成的。之于是设计综合保护器的重要因素,便是可以充分防护智慧仪器设备,达到测控、智慧质量监测、综合防护等多重能力。利用对变电站变流、功电度、谐波技术参数等重要内涵的防护,促进变电所的高效运行。智能操纵设备不仅能够检测真空断路器和接地开关的自动化操作，而且还能够根据柜子里的实际情况，适时发出警示消息，进而进一步检测PT柜的状态，如果发生故障，就会立即发送断路器断路的命令，从而确保整座变电站的安全运营。通过使用弧光传感技术，我们可以迅速发现柜内的孤立电流问题。如果发生了这种情况，我们可以迅速采取措施，给予母线防范，从而有效地改善了柜子的安全状况。同时，我们还可以利用微型红外摄像机，加强对柜子的监督，从而更好地完成工作。

四、结语

总之，10kV高压开关柜是电力系统中不可或缺的组成部分，它的正确设计安装和维护可以极大地提高供配电网的可靠性，并且还能够直接影响到整个供电系统的质量。因此，开关柜的设计应当充分考虑新技术的应用，并且结合最新材料进行优化。开关柜设计人员应该积极汲取经验教训，充分利用先进的设计理念，精心设计和制造，以最大限度地提高开关柜的使用效率和经济效益，从而生产出具有优异性能的高压开关柜。

参考文献：

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