高低压成套开关设备的优化设计

    秦爱华 金龙春

    摘 要：高低压开关设备在电力系统中负责配电、电气传动以及控制设备的作用。随着我国电网事业的发展，大量的电力设备、自动控制系统广泛应用在电力系统中，高低压开关设备大量增加，但是高低压成套开关设备在使用过程中，由于制造工艺等方面存在的缺陷，导致成套开关的使用效率比较低，在使用过程中，出现误动、拒动现象。因此需要优化高低压成套开关设备设计，提高高低压成套开关的性能和质量，确保供电系统的安全性和可靠性。

    关键词：高低压成套开关设备；优化设计；电力系统

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.193

    0 引言

    成套开关设备具有占地面积少、空间体积小、维修便利、运行安全可靠等优点，因此在发电厂、变电站、高层建筑等各种用电场所广泛使用，从而实现对电网分配、电路控制和保护的作用，电路出现负载、短路、失压等现象，空气开关可以自动断开线路，从而避免障碍范围扩大。成套开关设备分为高压成套开关设备和低压成套开关设备。然而在实际应用过程中，由于成套开关设备设计、制造方面存在一定的缺陷，导致成套开关设备的绝缘性能下降，影响成套开关设备的运行效率和安全性。因此，需要对成套开关设备进行优化设计，提高成套开关设备的设计水平。

    1 优化电路

    成套开关设备包括开关柜、配电盘、控制箱、开关箱等设备，高低压成套开关设备优化设计过程中，需要对电路进行优化，使得高低压开关设备内部线路布置更加合理。线路优化包括两个方面：

    1.1 确定电路负荷

    首先成套开关设备根据用电场所的需要，确定电路负荷是否可以满足电力系统的运行要求，电力负荷包括电网容量、供电距离、电网分布以及电力设备等，从而为开关设备设计更加合理的供电方案，提高设备运行效率。在设计过程中，需要考虑电力设备长期和短期运行系数，从而确保设备的使用性能。电力系统在运行过程中，受到周围环境的影响，可能持续短路电流或者接地故障，造成短路故障。因此，在设计的时候，需要考虑到周围环境对电路的影响，必须采取一定的屏蔽措施，防止周围磁场或者异常电流对设备的影响。其次，在设计过程中，还需要优化电路的排布，确保电路满足用电场所的需求。

    1.2 优化辅助材料

    成套开关设备优化时，还需要考虑到辅助材料。成套开关设备的电力电缆、绝缘体、母排等设备对开关设备也存在一定的影响。 根据用电场所的实际需求，确保用户的过载裕度，最大限度降低生产成本。成套开关设备的母排使用铜排的方式，可以提升整个电路的负流能力。

    1.3 适应运行环境

    高低压成套开关设备设计过程中，还需要考虑到设备运行环境，如果设备运行环境粉尘和带电粒子比较多，则必须使用密封性能好、体积小的元件，从而提高设备整体性能；如果高低压成套开关设备在海拔比较高或者震动比较强烈的环境下，则需要采用抗震元件；如果高低压成套设备应用在高层建筑中，则可以采用电缆桥架的方式，可以減少低层楼层的线路数量。只有根据开关设备实际运行环境进行优化设计，才能最大限度确保设备的质量和性能。

    2 优化元件排布

    元件排布是高低压成套开关设计的重要内容，元件排布关系到设备内部空间体积和设备的质量。因此，必须做好元件结构形式优化和开关柜体的排布设计。开关柜柜底距离地面安装高度大于20cm，为后续设备的维修提供便利；操作手柄设置在开关柜底1.5米的位置，这样符合人工操作习惯；负荷比较大的元件一般线路比较多，在设计的时候，一般将元件设计在比较低的位置，这样有利于布线。开关设备内部线路比较多，在设计的时候需要对线路进行优化排布，不仅符合人工操作习惯，而且还要确保线路运行安全。高低压成套开关设备包括开关柜、配电盘、控制箱、开关箱等设备，在优化元件的时候，需要对柜体布置形式进行优化。抽屉类的柜体可以设计为插拔式开关，方便操作。在柜体设计的时候，需要优化内部空间，让整个空间布置有序，尽量选择结构比较小，防护性能比较高的元件。在优化元件空间时候，需要预留维修、更换元件的空间，同时确保元件发生故障时，相邻的元件不会相互影响。

    3 采用新技术和新材料

    随着我国电力电子技术、控制技术、信息技术的发展，我国电网逐渐向自动化、智能化方向发展，对高低压成套开关设备的性能要求更高。因此，高低压成套开关设备进行优化设计的时候，除了符合成套开关设备的基本要求以及国家相关标准之外，还有积极使用新技术、新材料、新工艺，提升产品的性能，最大限度提升开关设备的性能。将传感技术、遥信技术、红外测温技术、智能配电监控模块、网络技术应用在成套开关设备中，通过网络接口连接中央控制室和设备，从而实现对供配电系统的电压、电流、有功功率、无功功率等参数进行监测，并对断路器的状态进行控制，通过远程监控系统，实现对开关设备的遥测、遥信、遥控以及遥调。计算机实时采集高低压成套开关设备的电压、电流、有功功率、功率因素等信息，并对这些数据信息进行分析、处理、记录，并自动生成报表，为电气设备的维修提供参考。通过对开关设备的运行状态、保护动作进行实时监控，如果发现设备运行存在异常，系统会自动发出警报，并实时记录各柜内开关的状态、过电压、过电流以及跳闸等动作。通过分析开关设备的实时状态，对开关设备进行开合进行控制。目前我国高低压开关设备逐渐向网络化、智能化、数字化、结构紧凑等方向发展，它降低了设备维修和管理时间，可以实现开关设备的定期检查、在线监测、远程控制、故障诊断等功能，实现开关设备的智能化控制。

    4 结束语

    高低压成套开关设备设计过程中，需要不断优化内部结构，降低设备体积和质量。同时积极采用新技术、新材料和新工艺，提高开关设备的自动化水平和智能化水平。在提高设备的质量和性能的同时，还需要考虑到企业自身经济效益和社会效益，在使用过程中，避免对环境造成污染。

    参考文献：

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