高压成套开关设备标准化设计的意义探析

魏文韬 邵小野 王林

1.俊郎电气有限公司 浙江温州 325600；2.登高电气有限公司 浙江温州 325600

高压开关常用于保护高压供电系统的供电线路与变电站，是一种故障保护和处理的电气设备，但是该装置处于井下工作环境差、空气湿度大、综采负荷变化大的场合中。传统的高压开关使用的短路保护实时性低、灵敏性差，也不具备远程通信的能力，也就难以实现保护的选择性。随着微机信息技术的发展，利用微机控制原理，开发一套集保护、通讯、监测等功能于一体的高性能高压开关保护系统对于提高智能化管理水平以及生产效益具有重要的意义[1]。

1 高压开关柜基本结构及工作原理概述

目前在电力系统中常用的高压开关柜从结构上来看主要包括XGN 型金属封闭箱型固定式开关柜和KYN 型金属铠装移开式开关柜两种类型，而且在高压开关柜中灭弧介质一般采用真空气体。和移动式开关柜相比固定式开关柜结构相对传统，安装位置可以移动，更加灵活多变。因此这要求在设计中考虑移动因素和便携式因素，按照用电安全标准和用电设备相关规定进行设计的同时，还应该加强 “五防联锁” 设计要求。从加工方式对高压开关柜进行分类，可以将高压开关柜分为三种类型：组装式、焊接式和混合加工方法，其中混合加工方法是在组装式和焊接式的基础上发展起来的，首先在开关柜连接处采用焊接法进行焊接，在变动部分采用组装法进行组装，涵盖了两种方法的优点。

2 高压开关柜结构的优化措施

2.1 角度传感器的选择与安装

角位移传感器选择德国 Novotechnik 公司的非接触式角位移传感器，非接触式的角位移传感器内包含磁场感应，通过磁场感应延长机械寿命，使其达到无限使用的目标。一般情况下主轴附近存在安装空间，采用非接触式角位移传感器的安装更加方便，且可以远离高压部分。而非接触式的角位移传感器可分为传感器、磁位器两部分，其中磁块固定在主轴终端，传感器通过支架固定，传感器与磁位器安装时不需要有物理性连接。通过测量可以得出断路器分合闸过程中的主轴角位移曲线，分析主轴的角位移曲线可以得出动触头直线位移曲线，多种型号的断路器都可以通过此方法进行间接测量，且适用于大多数测量环境[2]。

2.2 确保运行环境安全，规避运行隐患

在绝缘隐患问题和原因的分析中发现环境条件是引起这些隐患的重要原因，尤其是当前大气污染和生态环境恶化进一步导致电力设备中的绝缘子等元器件受到污染，甚至因为潮湿和污染会出现电流泄露现象，引起闪络问题。针对这一现状和问题需要进一步加强高压开关柜环境治理和优化，加强通风净化以及环境达到，在通风窗口和抽风机上安装相应的网栅和滤网，进一步加强通风净化。针对湿热的环境可以安装响应的热能灯或者是去湿装置，并合理设置空调运行模式，在电缆孔以及开关柜孔中填封相应的阻隔染料，能够有效的阻隔湿气以及可能存在的小动物，对设备安全性能提高具有重要作用。同时还必须加强相关设备的运维，一旦设备停止运行立即进行清扫，保证设备和开关柜中的绝缘体时刻处于良好状态。

2.3 外部环境方面的防范措施

外部环境对高压开关柜发生安全事故形成了较大的催化作用，因此相关人员必须要根据外部环境的实际情况，尽可能降低其影响。如相关人员可以在通风窗口上加装空气过滤网和铁栅栏，这样不仅可以防止外部空气中的灰尘进入到开关柜中，破坏高压开关柜的稳定性，也可以防止不法分子的人为损坏；在外部环境相对潮湿的环境下放置高压开关柜时，需要加装除湿设备或加热设备对其进行保护，使高压开关柜内部的湿度和温度满足运行时的要求，从根本上提升设备的使用寿命；在雷电较多的外部环境下安装高压开关柜，需要加设防雷击设备保护柜体，降低高压开关柜遭受雷击的概率。此外，工作人员还需要应用专业监测设备随时随地对高压开关柜内部的绝缘性、温度、湿度等参数进行观察和记录，使高压开关柜可以保持良好的工作状态完成日常工作。

2.4 在线监测系统

在线监测系统实现了变电站开关柜的全自动状态在线监测，监测的参数包含局放、温度、电弧。在开关柜群的顶部安装移动轨道，另外再配备一套局部放电检测设备，使得局部放电检测设备可以在该轨道上滑动，并且通过控制系统控制监测设备在轨道上的运动以及在每一个开关柜处的监测时间。目前该系统在实际运用中，带有特高频传感器的移动机器人每隔3min 移动一次，通过设置移动的距离使其每次能恰好移动到开关柜顶部的指定检测位置，实现全自动智能巡检。同时，该监测系统配备小型化的红外测温以及电弧，各个舱室配备一套。系统开发完成后，通过局部放电、温度以及电弧等特征参量自动对开关柜的绝缘缺陷与故障、载流故障进行实时监视与诊断[3]。

3 结语

近年来，电子继电器、数字化继电器发展迅速，各类智能化继电保护装置又相继向世并逐步进入电网运行。将四种故障形式的产生原因以及解决方法研究透彻就可以为后期的许多相关实验提供经验。会加强相关人员对于高压设备故障的诊断以及通过缩小对故障的侦破范围来对故障进行正确的诊断的相关能力。相关企业要提高对于其重视程度，使电网更加顺利地运行。