西安西开35kV高压开关柜配置原理方案

一、概述

西安西开中低压开关有限公司生产的35kV高压开关柜，作为电力系统中的重要设备，具备接受、分配电能并对电路实行控制、保护及检测的功能。本方案旨在详细阐述35kV高压开关柜的配置原理，涵盖电气绝缘、导电、机械结构、保护、联锁及散热等方面的设计原理，以确保开关柜在实际应用中具备高性能、高可靠性和高安全性。

二、电气绝缘原理

电气绝缘是高压开关柜设计中的核心环节，其目标是确保开关柜内不同带电部分之间、带电部分与接地部分之间有足够的绝缘距离和绝缘强度，防止电气击穿和短路故障。

绝缘材料的选择

开关柜内部采用绝缘隔板、绝缘套管等绝缘材料，以隔离不同电位的部件。

绝缘材料的选择应依据电压等级和使用环境，确保在正常工作电压和过电压情况下都能可靠绝缘。

绝缘距离的确定

根据电气设备的额定电压和绝缘等级，计算并确定各带电部分之间的最小绝缘距离。

在设计过程中，还需考虑环境因素如污染等级、湿度等对绝缘距离的影响。

绝缘强度的校验

通过耐压试验，验证开关柜的绝缘强度是否满足设计要求。

耐压试验包括工频耐压试验和雷电冲击耐压试验，确保开关柜在极端条件下的绝缘可靠性。

三、导电原理

导电原理涉及开关柜内导电部件的设计、布局及连接方式，旨在实现电能的可靠传输和分配。

导电部件的选择

母线、触头、导线等导电部件需具备良好的导电性能，以减小电能传输过程中的损耗。

母线通常采用铜或铝材质，确保其截面积足够大以承载额定电流。

导电回路的布局

合理设计导电回路的布局，确保电流能够顺畅流通，避免出现局部过热或电阻过大的情况。

母线排列应紧凑有序，减少不必要的弯曲和接头，以降低电阻和电感。

触头的设计

触头的接触面积和接触压力需设计合理，以确保良好的导电接触。

触头材料应具有高导电性和高耐磨性，以保证长期使用的可靠性。

四、机械结构原理

机械结构原理关注为电气元件提供稳定的安装和支撑结构，并保证开关柜的操作方便、安全可靠。

柜体设计

柜体采用钢板或铝合金等材料制作，具备足够的强度和刚度，以承受内部电气元件的重量和可能受到的外力（如短路电流产生的电动力等）。

柜体结构应便于安装、检修和维护，设有必要的观察窗、通风孔和照明设施。

操作机构的设计

对于需要操作的部件（如断路器手车、隔离开关等），设计合理的操作机构和联锁装置，确保操作的准确性和安全性。

操作机构应具备良好的传动性能和可靠的锁定机制，防止误操作。

抗震设计

在地震多发地区，还需考虑开关柜的抗震设计，采用减震器、加强筋等措施提高柜体的抗震能力。

五、保护原理

保护原理旨在当开关柜或电力系统发生故障时，迅速切断故障电路，保护设备和人员安全。

保护装置的选型和配置

保护装置包括保护继电器、熔断器、断路器等，应根据电力系统的参数和要求进行正确的选型和整定。

保护装置应具备灵敏度高、动作速度快、可靠性好等特点。

常见的保护功能

过流保护：当电流超过设定值时，触发断路器跳闸，防止设备过载。

过压保护：当电压超过设定值时，切断电路，防止设备损坏。

欠压保护：当电压低于设定值时，切断电路，防止设备在低电压下运行。

漏电保护：当发生漏电时，切断电路，保护人员安全。

短路保护：当发生短路故障时，迅速切断电路，防止故障扩大。

六、联锁原理

联锁原理是为了保证操作的安全性和顺序性，在开关柜内设置各种联锁装置。

防误操作联锁

防止带负荷合闸的联锁：只有当断路器处于分闸状态时，才能操作隔离开关将其合闸。

防止带接地线合闸的联锁：只有当接地开关处于分闸状态时，才能操作断路器合闸。

防止误入带电间隔的联锁：通过机械闭锁或电气闭锁等方式，确保只有在安全条件下才能打开开关柜的柜门或进入带电间隔。

联锁装置的设计

联锁装置应设计合理、动作可靠，具有自锁和互锁功能。

联锁装置的安装位置应便于观察和操作，避免误操作。

七、散热原理

散热原理关注开关柜内元件的散热设计，确保开关柜内的温度在允许范围内。

散热方式的选择

根据开关柜内元件的发热量、开关柜的安装环境和通风条件等因素，选择合适的散热方式。

常见的散热方式有自然通风散热、强迫通风散热（如安装风扇）、散热器散热等。

散热装置的设计

在散热设计中，应合理布置通风通道和散热风扇，以提高散热效果。

对于发热量较大的元件，可采用散热器或热管等散热装置进行散热。

八、具体配置方案

以下是一个基于西安西开35kV高压开关柜的具体配置方案：

开关柜型号

采用西安西开生产的KYN28-24型高压开关柜，适用于三相交流50Hz电力系统，额定电压为12kV-35kV。

母线配置

母线采用铜质材料，截面积根据额定电流进行计算和选择。

母线排列紧凑有序，减少不必要的弯曲和接头。

断路器配置

断路器采用真空型或SF6型，具备高可靠性和长寿命。

断路器与保护继电器配合，实现过流、过压、欠压、漏电和短路等保护功能。

隔离开关配置

隔离开关用于隔离电源和设备，具备明显的断开点。

隔离开关与断路器之间设置联锁装置，防止误操作。

接地开关配置

接地开关用于在检修时将设备接地，确保人员安全。

接地开关与断路器之间设置联锁装置，防止带接地线合闸。

电流互感器配置

电流互感器用于测量和保护电流，与保护继电器配合实现过流保护功能。

电压互感器配置

电压互感器用于测量和保护电压，与保护继电器配合实现过压和欠压保护功能。

散热装置配置

根据开关柜内元件的发热量和安装环境，选择合适的散热方式。

在散热设计中，合理布置通风通道和散热风扇，以提高散热效果。

操作机构配置

操作机构设计合理、动作可靠，具备自锁和互锁功能。

操作机构安装位置便于观察和操作，避免误操作。

九、总结

西安西开35kV高压开关柜的配置原理方案涵盖了电气绝缘、导电、机械结构、保护、联锁及散热等方面的设计原理。通过合理的配置和设计，确保开关柜在实际应用中具备高性能、高可靠性和高安全性。本方案可根据具体工程需求进行调整和优化，以满足不同电力系统对高压开关柜的要求。