高低压开关柜电气设计

摘要：高低压成套开关设备主要负责电路的控制、转换以及保护，在保证设备使用性能以及提升设备应用效率的基础上，需要对设备进行优化设计。主要探究高低压成套开关设备的优化设计。通过对电路优化、元件排布优化以及设备整体的优化分析，探究提升高低压成套开关设备的优化设计方案，希望以此来提升设备的性能。

关键词：成套开关设备；设计；电路

引言：在技术的发展中，高低压成套开关设备已经逐渐应用于电气设备中，但是依然存在较多的不足之处，如参数选择与布置等问题限制着设备的使用效率，需要通过不断的优化设计来提升设备的使用性能。因此，从高低压成套开关设备的优化设计角度出发，对设备的电气系统进行优化设计分析。 一、高压开关? （一）负荷开关?

负荷开关是开断关合工作电流的开关，已经在电网工作中广泛的使用，主要有产气式、压气式以及SF6三工位负荷开关和真空负荷开关。后两种开关在使用过程中成本低、可靠性强、减小维护，所以越来越受到大众的欢迎。? （二）负荷开关―熔断器组合?

电器负荷开关―熔断器组合电器是主要用作保护变压器的开关设备。其中负荷开关具有有限的开断能力，只开断和关合工作电流，而变压器的短路保护工作则由熔断器来完成。在熔断器与负荷开关之间存在着一定的过电流区域段，在这一区段内，通过加强熔断器与负荷开关之间的配合工作，以实现对供配电系统的贴切保护。?

（三）主要参数选择? 1.额定电压?

电气设备所在电网的运行电压因受到调压和负荷的变化，常高于电网的额定电压Ums，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压USM，即:Ualm≥USm。由于35kV及以下电气设备的最高允许工作电压Ualm为1.15UN，而实际电网的最高运行电压规定为1.1UNS，因此选择电气设备的电压时，一般都选择Um≥UNS。? 2.额定电流?

配电变压器空载电流一般为额定电流的2%左右，如果选用负荷开关―熔断器组合柜控制配电变压器，其容量不宜大于1250kVA，否则应选用断路器柜。? 二、低压开关? 2.1A类断路器?

A类断路器是指在短路情况下，断路器无明确指明用作负荷侧另一短路的保护装置，此种断路器只有过载长延时、短路瞬动，而无短路短延时保护特性。A类断路器绝大部分是塑壳断路器，如HM3，TIM1，CM1系列产品，一部分万能式断路器，如采用热继电器和电磁铁作过载、短路保护的也属A类。? 2.2B类断路器?

B类断路器是指在短路情况下选择性保护有人为短延时(可调节)，这类断路器具有要求的额定短时耐受电流。万能断路器、电子脱扣器和智能控制器的断路器都属于B类，如CW1，HA1的系列产品。这类产品有3段保护，即过载长延时、短路短延时和短路瞬动保护。

三、电路优化方案?

在高低压成套开关设备的优化设计中，对主电路的优化设计需要通过多方面的因素进行分析，其主要体现在以下几个方面：? 3.1 确定负荷?

在主电路的优化设计中，需要确定负荷的特性，以便满足系统的使用要求，在负荷的确定因素中，需要考虑容量、供电距离、分布以及设备等因素，设计合理的电压供给方案，以此来提升设备的功率因数。其主要优化措施如下：?

（1）需要满足设备长期和短期运用的系数以及季节性的运用系数，最大程度的保障系统的使用性能；?

（2）需要充分的考虑环境因素，需要保证系统的短路电流和接地不会对设备的运行状态产生影响；?

（3）在设计中要注重电路的排布问题，满足建筑的设计需求，保障电路的适用性；第四，需要优化参数，；第五，需要通过元件以及柜体来满足用户的需求。总之，只有对主电路进行优化设计，才可以最大程度的保障系统的使用性能。? 3.2 辅料的优化方案?

在高低压成套开关设备的优化中，需要对辅料进行优化设计，在设备的运行中，母排、电缆以及壳体均对设备的运行具有较大的影响。如母排弧导线具有铜和铝两种常见的形式和规格，在优化设计过程中，需要根据工程和用户的使用需求进行合理的配置，在设计的过程中，要保障用户的过载裕度，使其在保证使用性能的基础上，可以最大程度的节约成本。如在高低压成套开关设备的设计中，母排的设计可以采用铜排；对于电流较大的线路，可以采用多跟铜排并联的方式进行设计，这样可以提升设备的整体载流能力，同时可以节约开支，提升系统的整体性能。?

3.3 符合环境的优化设计?

在高低压成套开关设备的优化设计中，需要综合的考虑环境因素，以便最大程度的保障设备的使用性能。其主要体现在以下几个方面：?

（1）对于粉尘或者带电粒子相对较多的环境，可以采用密封性好以及体积相对较小的元件，其可以提升设备的整体运用性能；?

（2）对于海拔较高或者震动性较强的环境，可以采用具有抗震性能的元件；? （3）对于高层建筑的设计，可以尽量采用电缆桥架的方式连接线路，这样可以降低下层的线路数量。总之，只有综合设计符合环境的设备体系，才可以最大程度的保障设备的使用质量以及性能。? 四、元件排布优化方案? 4.1 元件结构形式的优化?

在设备元件结构形式的优化中，需要保证安装高度与柜底之间的间距在20cm以上，以便可以保证设备的维修效率；对于操作手柄的设计，需要距离柜底1.5m左右；在仪表的设计中，需要控制在视线可及的范围内；对于具有热量散发的元件，需要添加散热装置；例如在大电流及负荷的元件设计优化中，其线路相对较多，在设计过程中，需要将柜体设计在位置较低处，以便可以提升布线的效率。另外，在设计的过程中，要考虑建筑的整体结构形式，从而对线路的排布的安装进行合理的结构优化，保障最佳的性能。? 4.2 符合柜体的排布设计?

在元件的布置优化中，需要根据柜体的形式来进行优化设计，如在抽屉类的柜体设计中，可以选择插拔式开关，其可以提升设备的操作性。同时，在元件的

排布过程中，要考虑整体的空间结构，对于结构较为紧密的排布，需要选择结构较小以及防护性能高的元件，其可以提升系统的整体使用性能。另外，在元件的设计中，对于操作性较高的元件，需要保障拆卸位置的合理性。总之，在设计的过程中，只有保证符合柜体的排布方式，才可以最大程度的保障其性能。? 五、设备性能优化方案?

5.1 低压成套开关设备优化方案?

在系统的优化方案中，应该对低压成套开关设备进行优化，需要根据用户的使用量，设置合理的载流容量，以便最大程度的保证设备的使用性能。另外，在空气污染较为严重或者湿度相对较大的地区，需要设置抵抗电离以及密封措施，降低元件的损坏。?

5.2 高压成套开关设备优化方案?

保护高压成套开关设备时，需要保证柜体的结构强度，使其在承担错误操作时，可以避免元件受到损伤；在设计过程中，需要保证程序锁以及闭锁电磁铁可以进入条件限制。另外，在设计过程中，对于非标准柜体的设计，需要在满足使用条件的基础上，提升整体的承受能力，这样可以避免安全事故的发生率。? 结束语：

高低压成套开关设备的优化设计方案具有重要的意义，本文对其优化设计方案进行深入剖析，主要观点如下：?（1）在主电路的优化设计方面，主要需要确定负荷以及优化辅料，同时需要注意环境因素；?（2）在元件的排布方面，需要依据电气元件以及柜体的需求来进行优化；?（3）在设备的整体优化方面，需要考虑结构、因素以及排布等多方面因素。希望欧通过分析，可以为高低压成套开关设备的优化设计提供借鉴价值。 参考文献：

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[2]邹桂平.10KV变配电室高低压开关及电气设备选择 2017.2

[3]郭小奇.10kV变配电室高低压开关选择及保护的合理建议 2011.9