10kv高壓開關柜電力系統(tǒng)走線方式的探討

10kv高壓開關柜電力系統(tǒng)走線方式的探討

10kv高壓開關箱廣泛應用于能源系統(tǒng)。為了滿足不同客戶對高壓開關箱的不同需求，我們根據(jù)客戶的需求制定了建議。在這一行業(yè)工作多年的我真的理解相關法律法規(guī)、法規(guī)和標準以及國家要求。以下是設計生涯中的一些體會,希望能夠和大家一起進步。1幾種常見走線方式10kV高壓開關柜的電力系統(tǒng)相對來說并不是非常的復雜,主要是將發(fā)電廠、變電所、配電線以及終端的用戶連接成一個整體,走線方式按照國家電力相關法規(guī)也有一定的方式,通場是分為單雙電源方式,旁路母線方式等,當然出于篇幅的考慮,本文只對幾種常見的走線方式略微探討,不做展開。1.1電力網(wǎng)絡的構成電力系統(tǒng)的組成包括發(fā)電廠、變電站、配電線以及終端的用戶,他們連接成了一個整體。由輸配電線路以及與之相連的各個變電站稱之為電力網(wǎng)絡。電力系統(tǒng)的走線方式也需要注意幾個方面的問題:滿足系統(tǒng)各方面的要求有其是可靠性要求、能夠適應多種運行方式、在運行時節(jié)約為先,建設電網(wǎng)或是運行時都需要考慮經(jīng)濟效益。1.2故障排除過程中,每段線路有兩個導致恢復的可能,引起其時造成了0.在電力系統(tǒng)中比較常用的接線方式有以下四種方式:1)單電源方式。即一段母線只有一個電源進線,單電源方式若在電源端出現(xiàn)故障,則整個系統(tǒng)就無法正常運行,對于這個系統(tǒng)要求電源進線的高可靠性,同時也要求該系統(tǒng)應對整個負載的影響很小,即使出了故障,所造成的損失也不大;2)雙電源方式。其中雙電源方式又分為兩種,雙電源方式1中,一段母線有兩個電源進線,即工作和備用兩個電源,兩個電源之間是電氣閉鎖的,可以自動也可以手動切換,備用電源可在工作電源出現(xiàn)故障后投入使用,以保證連續(xù)供電的要求;雙電源方式2中,有兩段母線,且每段母線都有一個電源進線,兩個母線之間由分段斷路器、聯(lián)絡柜連接,進線、分段間是電氣閉鎖的,每三個間隔有且僅有兩個間隔同時使用;3)旁路母線方式,即在一個一臺載荷只有一根出線送電時,一旦該出線出現(xiàn)了故障,則旁路母線上的出線立即啟用給該載荷送電;4)雙母線方式,雙母線方式的運行于旁路母線相似,但是雙母線方式中工作母線和備用母線都配備了各自對應的電源進線。2小的零部件改變方案開關柜常用的結構為組裝式。因為組裝式開關柜在改變結構或是方案時比較容易,只需要有針對性地改變幾個小的零部件,即可達到改變方案的目的。一般的10KV的開關柜包括5個小室即斷路器室、電纜室、儀表室、小母線室,五個小室之間是相互獨立的,但又有著緊密的聯(lián)系。在開關柜的一次元件布置時,應既考慮安全,也要考慮經(jīng)濟合理。2.1外包元件安裝時一次方案能否實現(xiàn),首先要考慮到一次元件能否在結構中布置于安裝,在安裝時要同時考慮一次元件安裝時的結構強度和其所承受的動、熱值,同時也要滿足電器方面的要求,如絕緣距離、工頻耐壓要求。一次元件主要包括斷路器、互感器、接地開關、避雷器、熔斷器、電容器、變壓器、接觸器等。2.2第一,是移式安裝本文前面已介紹到開關柜有五個小室,一下是五個小室的詳細介紹。斷路器室:斷路器有固定式和手車式兩種安裝方式,將分支母線直接與斷路器的上下出現(xiàn)像連接的安裝方式為固定式安裝;手車式安裝又成為移開式安裝,在這種安裝方式中母線與手車的連接時通過一個隔離插頭連接的。手車與開關柜有實驗、運行、移開三個相對位置。母線室:母線室里中是有許多間隔的小室組成,這些小室都需要被主母線貫通,同時,母線的大小和強度也需要滿足一定的動、熱穩(wěn)定值的要求。電纜室:電纜室是一些電氣元件安裝的地方,有電流、另需互感器、接地開關、避雷設備等設備元件。儀表室:電纜室里安裝的大都是一次元件,而儀表室里所安裝的都是二次元件,通過二次線連接起來,以實現(xiàn)控制開關柜的各項功能。小母線室:小母線室是安裝一些簡單的如低電壓、照明等貫穿了整個開關柜的小母線。2.3防誤分/誤合交流開關柜的連鎖裝置的安全等級應該是最高的,因為它與現(xiàn)場設備和人員的安全有著直接的關系,隨著科技的進步。開關柜的可靠性也進一步地提高了,連鎖裝置有防誤分/誤合斷路器;防止帶電負荷失控引起的事故;防止帶電掛件接地線分/合接點開關;防止接地線或接地點分合斷路器;防止人誤闖帶電間隔。對于防止誤分/合斷路器主要是針對人的事故,對于其它的在預防時均可采用強制性的措施。3利用新理論融資10KV開關柜的線路和安全防護必須做到標準化,國外有些公司對于絕緣有很多新的理論,雖然國內(nèi)很少能夠理解和認同,但是這些都是有利的經(jīng)驗,比如ABB公司認為有一種均勻電廠可以通過改善帶電導體的結構來縮小對絕緣距離的要求。三菱公司有一種熱敷工藝,可以在高壓帶電導體表面均勻涂上一層絕緣材料。3.1帶導板開關柜的外部調節(jié)由于10Kv開關柜用于對三相交流電進行分配,因此相間及相對地之間必須保證一定的絕緣距離,否則會引起短路,對整個電力系統(tǒng)造成危害。故我們在設計開關柜必須滿足一下絕緣距離的要求:如單純以空氣作為絕緣介質且海拔高度在1000m時,對于10kV相對地,及相與相之間滿足大于等于125MM,為得到一個合適的開關柜的外形尺寸,可用以下幾種方法來調節(jié):1)插入一塊絕緣隔板在二者的空氣間隔中,從而可以縮小絕緣間距。在運用這種方法時,二者直接按的空氣間距不小于60mm,所設置的絕緣間距應該放在正中間的位置,但是由于絕緣板易于老化,所使用的條件也受到一定的限制,使得這種方法的使用受到限制。2)用熱縮套把高壓帶電導體套起來,在套的時候,應該保證絕緣間距大于100mm。這種方法與1)中所說的方法的缺點類似,熱縮套存在老化現(xiàn)象。在金屬封閉高壓開關柜中,采用非金屬的絕緣隔板,以此來加強相間或相對地絕緣,達到縮小對絕緣距離的要求。當然這些方法都有缺點,缺點是絕緣隔板受使用環(huán)境影響很大,存在絕緣老化的問題。3)可以效仿國外的一種設計理念,即對帶電導體進行改良以縮小絕緣間距,但是這種方法不符合我國現(xiàn)行的國標要求,因此還不被國內(nèi)的一些用戶接受。但這些方法的投入較大,需要添加硫化床設備。因此,在設計過程中許可時,為滿足更多用戶以及各方面的要求,應盡可能地選用空氣絕緣的方法。3.2選擇有機邊緣元件電力系統(tǒng)用戶對系統(tǒng)的可靠性要求比較高,因此在實際的操作中應該滿足:開關柜中的各個組件及支撐絕緣件(一般為純的瓷器或是有機絕緣元件)的外絕緣爬電比距,對純瓷器絕緣元件為18mm/kv,對有機絕緣元件為20mm/kv。常規(guī)的元件對大都滿足不了這一要求,往往都是不合格,因此我們應該將我們所需要達到的要求告知生產(chǎn)廠家,讓其根據(jù)我們所想要達到的要求量身定制。但是元器件生產(chǎn)廠家一般不會去選取增加絕緣子的高度,大多采用的是增多了或是增高了裙邊的方法,因此我們在選取元器件的時候應該檢查裙邊高度以及增多裙邊后裙邊的間距是否符合要求,其比例不能過于懸殊。。此外在對開關柜選型時也應該注意開關柜的適用場所以及周邊環(huán)境,防止因周圍的環(huán)境影響而使得開關柜不能安全高效運行,特別是要防止發(fā)生凝露,因此我們可以通過在開關柜中添加一個自動控制的加熱器來調節(jié)溫度。3.3防連鎖的作用人的失誤是最有可能發(fā)生的,為防止操作人員因疏忽大意而造成錯誤引起事故,我們在平常的工作中應該對工人們開展定期與不定期的培訓,以及在施工時實施工作票制度。同時我們也應該采取一些實際的行動來預防事故,我們可以在設計開關柜時加入一些強制性的連鎖裝置或在醒目的地方采取提示措施。前文以提過的,我們需要設置五種防止誤操作的措施。1)防止誤分/合斷路器。變電站分為有人值守和無人值守的兩種。有人值守的變電站,我們可以采用帶有不同的編號和不同顏色的指示牌來實現(xiàn),例如紅綠翻牌,每個斷路器都有與之相應的唯一的一個紅綠翻牌。對于無人值守的變電站,由于短路器的操縱都是通過遠程操作的,而無法向有人值守的變電站那樣使用紅綠翻牌的方法,因此可以加入電器連鎖裝置,以防止可能引起的誤操作。2)防止帶電負荷的失控引起的事故。主要有帶電負荷對上下的隔離開關的影響和帶電負荷對斷路器手車的影響。解決這一事故常用到的方法是用機械連鎖進行強制性的連鎖,因為隔離開關和手動車斷路器之間不能夠分斷和關合正常負荷電流。一旦操作失誤,隔離開關和斷路器手車都會被燒毀,如果控制不好,事故可能擴大。3)防止帶電操作時和上了接地開關或是將臨時地線接通。解決這一問題需要采取機械連鎖的方法,因為這些地方極易因人的誤操作而引起事故。4)防止臨時接地線或接地開關的接通,使得在合閘時送電。解決這一問題需要采取機械連鎖的方法,因為這些地方極易因人的誤操作而引起事故。5)防止工人誤闖帶電間隔。解決這一問題需要采取機械連鎖的方法,這主要是為了防止工人的觸電。綜上,五防連鎖在防止事故發(fā)生重是必不可少的。不同型號的開關柜也的連鎖裝置不相同,大多數(shù)所采用的是機械傳動方式,都是相互制約相互連接的,只能按照預定的程序來進行操作,除非是人為的損壞。這種連鎖裝置可靠性高,但是其結構較為復雜,所以對生產(chǎn)加工的工藝標準也較高。也可以采用機械程序鎖的方式來實現(xiàn)五防功能,這種方法的結構較為簡單,但是使用這種方法工人更容易引起誤操作,且不適用于無人操作的變電站。如果開關柜中不帶有斷路器,我們可以采用電磁鎖的方式來實現(xiàn)五防功能,但是由于電磁鎖容易被損壞,同時還需要提供一個額外的外部電源來供電,且其可靠性也較差,電磁鎖對于高壓帶電顯示裝置的可靠性更是低,因為它只相當于一個起提示作用的裝置。3.4開關柜的安全防護設計中我們應該設計幾級的防護等級,這樣可以防止人體接近或接觸高壓帶電部分,同時在設計過程中,我們也要注意,并不是防護等級越高越好,因為防護等級越高,生產(chǎn)的成本也越高,整體的散熱性能也變差,所以一般地我們將防護等級設置在IP3X和IP4X。由于這些開關柜都是常用的設備,所以對其的安全防護必須做到滴水不漏,因為一旦發(fā)生事故,電是無情的。10KV高壓開關柜屬于高壓帶電設備,為了防止人體接近高壓開關柜的高壓帶電部分和觸及運動部分,在設計開關柜時,對于10KV固定式開關柜必須滿足防護等級IP3X的要求,移開式開關柜必須滿足防護等級IP4X的要求。3.5開關柜防護材料的改進10KV高壓開關柜所承受的電流強度比較大,一般最高所能承受的為4000A的工作電流,前面已經(jīng)介紹到的,開關柜中的一次元件一般都處于一個封閉的柜中,通過電流時會產(chǎn)生大量的熱,很難散發(fā)到柜外,所以柜內(nèi)的溫度一般地都很高,若是達到了元件所能承受的最高溫度時,就又可能損壞各個一次元件,造成不可想象的事故。為解決裝一次元件的柜中的溫度的過高,我們必須改進工藝,可以在電氣連接面上涂上導電膏、鍍錫等降溫材料,同時加強制造過程的質量把關,避免因為制造的不過關而引起事故。每一種防護材料對于溫度的要求不同,要通過環(huán)境的精秘測量和對開關柜的設計上的配合使得防護材料的選擇不出問題。10KV高壓開關柜的設計要求在國家相關標準的發(fā)布中已經(jīng)做了很多的規(guī)定,包括所用材料和絕緣體的設備要求等等,這些設備任何大型的帶有發(fā)電裝置的地方都用