10kV开关柜智能化改造分析

10kV开关柜智能化改造分析

詹松青

广东正超电气有限公司 515041

摘要：本文率先介绍了10kV开关柜结构设计，再根据10kV开关柜结构应用状态，对开关柜进行智能化设计改造，改造内容包含更换主要设备、实行自动化控制、增加智能监测系统、增设安全防护装置及改进配电系统等，然后依照智能化改造效果，探索出10kV开关柜智能化发展新方向，确保10kV开关柜智能化改造效果，为区域开关柜电气运用打下较好基础。

关键词：智能化改造；智能监测系统；10kV开关柜

引言：10kV开关柜为当前区域电气系统中的重要装置，在进行项目设计时，要全面关注系统内部结构，对开关柜中的各项技术指标进行智能化改进。相关部门要科学分析10kV开关柜内部结构，利用智能化改造增加监测系统，合理监控系统内部各项技术指标的变化情况，提高了操作便利性，保证10kV开关柜运行的效率和稳定性，降低了维护成本和人为操作错误的风险。

1.10kV开关柜结构设计

当前10kV开关柜结构设计包含柜体外壳设计、一次电路设计与隔板设计。在开展柜体外壳设计时，操作人员要为门结构与盖板结构挑选出合适的金属材料，不可运用网状类的编织物，其安全防护等级需和外壳结构保持一致。外壳内部的观察窗设计也要满足外壳安全防护等级，其材料需为耐火透明性强、机械强度高的材料。通风窗可选择网状类编制物，在保障足够强度的基础上，明确排气口与通风窗位置，确保开关柜设备运行效果。针对一次电路设计来说，要挑选中性点经过消弧圈形态的接地方法。当前10kV开关柜中的供电系统为中性点不接地形式，要科学选择电气元件种类，利用不同类型的电气元件有效改善开关柜运行状态、性能。操作人员在挑选电气元件的过程中，要详细考量各类元件的安装尺寸、性能参数等，确保不同电气元件在10kV开关柜中的使用状态。隔板设计也为10kV开关柜结构设计的重点内容，其直接影响开关柜运行的安全性、可靠性。当前10kV开关柜内的隔板多由各类金属材料构成，其机械强度和开关柜的外壳相同，且带有较强的接地性。当10kV开关柜内部设备装置的带电导体和绝缘板距离超出3cm，相关人员可在隔板的选择上运用移动绝缘隔板。若10kV开关柜中的各类开关都处在断开状态中，操作人员需合并接地开关，在开关附近插进绝缘隔板，再对开关柜柜门开展关闭或打开操作。在明确10kV开关柜结构设计内容后，操作人员可开展结构设计与操作，受多重外部要素影响，10kV开关柜在正式使用时，极易出现多种问题，为确保该类装置的应用安全，要恰当开展智能化改造，满足开关柜在区域电气装置中的应用需求。

2.10kV开关柜智能化改造设计

2.1更换主要设备

    为提升10kV开关柜智能化改造效果，在开展该项改造工作时要利用智能化手段更换主要设备。10kV开关柜中的设备装置类型较多，实际运用中极易因设备老化而降低开关柜使用性能，使电气系统出现不同程度的安全隐患，因而更换老化的主要设备为智能化改造的重要内容。相关人员在进行开关柜智能化改造时，要全面观察各类设备的应用状态，利用合适技术手段检测电流互感器、隔离开关与断路器的使用状态，详细探究各类设备的老化程度，将当前已老化的设备装置进行科学更换，确保各项设备在10kV开关柜中的使用状态[1]。在更换全新设备装置的过程中，操作人员要适当探究设备内部的短路能力与负载能力，科学检测上述能力在开关柜运行时的具体变化，确保变化中的数值始终处在应用标准中。还要恰当关注智能化改造中10kV开关柜的系统变化，将全新设备装置嵌入原有系统中，需保障装置与该系统的兼容性，无形中增加新设备装置的使用寿命。在更换了主要的老化设备后，还要在10kV开关柜中适当增加备用设备。若想提升备用设备的使用效果，在增加备用装置中要为开关装置选择出合适位置，为此后各设备装置的冗余设计打下较好基础。若10kV开关柜中的主开关产生故障，则可及时启用备用开关，使备用开关与主开关实现自动切换，使区域电力系统中的供电不会中断。

2.2智能化实行自动化控制

    在开展10kV开关柜的智能化改造时，要对不同类型的设备装置开展自动化控制。具体来看，操作人员要将人机界面与PLC控制系统引入到开关柜智能改造中，科学监测控制设备装置的操作状态与电气参数，利用远程控制来进行分合闸操作，在该项举措的持续影响下，增强开关柜设备装置的安全性与便捷性。10kV开关柜智能化改造中，操作人员可在自动化控制系统中增加一站类监控系统，全面优化设备巡检模式，利用PLC控制技术来整合当前变化中的数据信息和资产信息，将配电站中各类设备的运行状态全面展现出来。应用一站类监控系统时，要合理运用算法，全面预测不同设备的运行状态，利用预测性维护来增强设备运行质量，保障区域供电系统供电安全[2]。一站类监控系统中可利用智能化手段设置全息助手，并在该项装置中全面展现配电柜运行态势、开关柜运行数据，科学评估相关装置设备的健康程度，并对不同类型设备装置的剩余寿命进行精准预测，为此后设备的使用与更换提供准确数据，满足开关柜智能化改造需求。在进行10kV开关柜智能化自动化控制时，操作人员可借助一站类监控装置科学记录设备系统的运行事件、负荷变化情况，并利用该类数据快速定位当前电气设备故障的具体位置与参数变化范围，将当前参数变化和此前设计的参数运行标准进行精准比较，为参数变化后形成的各项问题提供合适的解决思路，继而智能化管理开关柜。操作人员要定期关注10kV开关柜中不同设备装置的数据变化范围，科学参考此前的检修维护方法，全面提升开关柜运行质量，为区域电力系统的良好供电打下较佳基础。

2.3增加智能监测系统

    当前10kV开关柜的智能化改造中，除了要设置合适的自动化控制装置外，还要增加智能监测系统。在引进智能监测系统后，相关人员要在开关柜中安设数据采集装置与智能传感器，利用该类装置可科学快速监测开关柜各项设备的电流、湿度与温度等参数，再利用智能化监测技术将上述数据传输到远程监测系统中，高效开展故障预警与远程监测工作。使用智能监测技术期间，要为10kV开关柜设置出标准的智能监测功能。具体来看，在智能单元主模块中，要将下游传感器与上位机通信进行合理连接，借助电源管理模块中的供电功能来传输电流，确保下游传感器始终处在标准供电范围内。操作人员要在监控装置主模块中适当增加相间温升的比较算法，利用该项算法，充分了解监控装置中各项设备中的主要温度变化，智能化判断温升是否存在异常情况。还要借助智能监测装置全面记录10kV开关柜运行时出现的异常事件，为此后异常事件的溯源提供准确数据。智能化改造10kV开关柜期间，还要在智能监测系统中增加电机驱动模块与霍尔传感器模块，非介入测量不同模块中的电机电流，为电动手车与电动地刀提供智能控制功能，保护电机驱动的运行状态，确保电机装置运行的安全性。操作人员利用智能监测系统中的显示屏可精准关注开关柜的状态数据，了解当前设备装置中的运行信息，为更多用户提供较佳的交互体验，提升在线监测的准确性。10kV开关柜的智能化改造中，要利用合适的在线监测手段确认智能改造过程，明确智能改造进度与此后的操作效果，为各项设备装置的持续性运行奠定坚实基础。

2.4智能化改造安全防护装置

    受环境要素与操作要素影响，10kV开关柜在进行智能化改造时，改造效果极易遭受不良影响，为降低上述要素对开关柜改造的影响程度，要在开关柜周围设置合适的安全防护装置，提升工作环境的安全性。一方面，在增加安全防护装置的过程中，要在10kV开关柜附近设置防火板。10kV开关柜在改造运行过程中，受不同要素影响，电流电压极易产生较大变化，而在上述指标出现变化后，极易产生电流变化过大等不良现象，继而在供电系统内部出现火灾。智能化改造10kV开关柜时，要恰当关注设备装置中电流电压的变化范围，将该项数值尽量控制在标准范围中，并在设备周围设置防火板，对电流电压引发的火灾隐患进行有效隔断， 增强设备运行的安全性[3]。另一方面，灰尘过多也会对10kV开关柜智能化改造效果产生较大影响，相关人员在开展智能化改造时要定期清理设备表面的灰尘，还要在开关柜附近安置合适的防尘设备，利用该类设备更好地增强开关柜对应用环境的适应能力。要定期检查10kV开关柜内部设备装置的运行情况，明确各项技术指标的应用标准，并将装置数据的运行数据与应用标准进行合理比较，将设备装置的使用状态控制在理想范围中。在增加安全防护装置前，相关人员要全面探究当前10kV开关柜内部设备装置内部存在的安全隐患，根据实际运行情况找寻出合适的防护装置，并将该类设备安装在开关柜附近。

2.5智能化改进配电系统

智能化改造10kV开关柜期间，还要全面改进配电系统，为此后区域供电进行充分准备。图1展现了配电系统装置在开关柜中的重要位置，相关人员要科学设计配电系统中的设备装置，确保其在开关柜中的使用效果。智能化设计改造配电系统时，可采用数字化技术全面开展设备连接、智能选跳工作，并对40ms的故障进行快速定位。为确保配电系统智能化改造效果，要根据合适的技术手段精准实现数字弧光保护、变压器保护与母线保护等，并全面保护配电系统使用状态。智能化改造配电系统时，操作人员要借助合适的技术手段科学控制设备资产管理、数据统计、工单管理与设备健康预警管理等，明确配电系统内部设备运行的各项数据，科学探索设备运行数据的变化程度，并将该类数据信息展现到客户可查看的局域网中。广大用户可利用Web端或手机APP详细了解当前10kV开关柜中的供电数据与配电数据，并全面了解掌握各项设备的运行寿命与状态变化，明确引发设备数据变化的具体原因。此外，区域管理层要定期检查配电系统智能化改造运行效果，规范配电系统中的数据变化过程，借助合适方法对配电系统进行数字化改造，使配电系统的使用方式符合智能化发展趋势。操作人员在智能改造配电系统期间，需明确配电系统中的内在功能，合理把控智慧运维与数字化管理状态。相关部门在开展10kV开关柜智能化改造时，要明确不同类型设备装置的运行细节，探索出引发开关柜的应用问题，并利用智能化改造加以控制，真正满足区域供电系统应用需求。

图 1 工作人员检查配电系统应用状态图

3.10kV开关柜智能化发展方向

在完成10kV开关柜智能化改造后，相关部门可全面检测开关柜中各项装置的指标变化，将各项技术指标控制在理想标准范围中。探索10kV开关柜智能化改造后的发展方向时，可发现未来的开关柜存在较高的性能、规范的智能监测与极强的可靠性等。具体来看，使用全新智能化改造后的10kV开关柜后，该设备装置中的控制系统与开关元件都带有较高技术性能，满足开关柜操作中的各项需求，提升装置设备中的操作性能、短路能力与负载能力等。在关注10kV开关柜中的运行状态时，可在智能管理与智能监测中全面探索出装置中的技术指标变化，远程管理和监测开关柜的运行状态

[4]。当10kV开关柜在运行过程中数据指标出现安全性、可靠性问题时，监测系统可利用设备装置及时监测出数据变化，并发出预警提示，相关人员会在最短时间内赶到监测现场，在探明该类问题出现的具体原因后采用针对性举措加以控制，提升运行维护的整体效率。智能化改造过程中的10kV开关柜在运行发展中还会逐渐提升可靠性。10kV开关柜在开展智能化改造时，更换了主要的老化设备，并增加了备用装置和冗余设计，该项举措极大缩减故障产生的概率，切实提升电力系统整体运行的可靠性、稳定性。在明确了10kV开关柜智能化发展方向后，操作人员需在设备智能化改造中增加数字化监测手段，合理关注设备内部各项性能变化，使开关柜真正实现智能化发展目标。

总结：综上所述，10kV开关柜运行的可靠性极大影响区域电气系统运行质量。相关部门要在日常工作中全面探索10kV开关柜内部结构，明确当前结构存在的各项不足或缺陷，并对设备装置进行智能化改造。智能化改造后的10kV开关柜应带有极强的性能、智能监测与可靠性，满足地区电气系统智能运行需求。

参考文献：

[1]薛文生.10kV开关柜电气设计及智能化改进对策[J].新型工业化,2022,12(12):273-276.

[2]张智宇.10kV ABB ZS1开关柜交直流小母线改造[J].今日制造与升级,2022(11):130-132.

[3]宋立伟,王海兵.10 kV开关柜改造可行性研究[J].电力安全技术,2022,24(10):48-52.

[4]胡世轲.屯兰工广变电站6 kV开关柜改造工程研究[J].同煤科技,2022(02):35-37.