金玲玲 崔宇
西电宝鸡电气有限公司 陕西宝鸡 721306
摘要：高压开关柜是电力系统中一个十分关键的设备,其可以直接影响到整个电力系统是否正常运行,开关柜在实际运行中，经常存在这样、那样的问题,特别是40.5kV开关设备,近几年来由于受开关柜自身结构限制，故障率在电力系统特别高，所以在2018年11月，国家电网公司下发《国家电网有限公司十八项电网重大反措事故措施》（修订版），2019年6月国家电网颁布新的《国家电网公司有限公司企业标准》（Q/GDW13088.1-2018）。在该标准中明确提出，新建站严禁使用绝缘板，柜内绝缘距离相间及对地距离不小于300mm等等。
关键词：40.5kV高压开关柜；结构设计；国网十八项反措
一、传统KYN型开关柜缺点。
1、目前现有KYN-40.5型开关柜外型尺寸宽度均为1400mm,柜内空气绝缘距离无法满足空气净距离不小于300mm的要求。
2、KYN-40.5型开关柜内绝缘件大多数均采用非阻燃材料；
3、KYN-40.5型开关柜内整柜局部放电量很难保证在1.1Ur电压下，局部放电量≤300PC；
4、目前大多数厂家生产的KYN-40.5型开关柜，无法满足内部电弧试验的要求。
二、KYN-40.5型开关柜结构的优化设计 。
1、开关柜材质要求。
开关柜应采用敷铝锌板折弯后栓接而成或采用优质防锈处理的冷轧钢板制成，板厚不应小于2mm。
2、开关柜外形尺寸要求。
标准尺寸应为：宽X高X深=1400mmx2600mmX2750mm；
架进空出线可以增加后背包，外形尺寸为宽X高X深=1400mmx2600mmX3050mm；
3、满足内部电弧试验的优化设计。
KYN-40.5型开关柜应选用IAC级产品，选用开关柜时应确认其母线室、电缆室、断路器室相互独立，且均通过相应内部电弧试验；燃弧时间应不小于0.5S,对于31.5KA及以下空气绝缘开关柜燃弧时间应不小于1S,试验电流为额定短时耐受电流。为满足内部电弧试验对开关柜应做如下优化设计：
1）断路器室前门加强设计。
开关柜断路器室前门采用t2厚普通冷轧钢板双层折弯保证有足够强度。断路器室前门门铰链间距尺寸按190mm均匀布置，门锁采用锁芯锁套结构形式按200mm尺寸均匀布置，开关手车推进孔以及紧急分闸孔均采用可以开启式盖板封堵，前门观察窗采用t10厚防爆玻璃。
2）电缆室后盖板优化设计。
电缆室上部采用封板形式，采用间距尺寸为200mm，M10螺栓固定，开关柜骨架安装M10螺母，电缆室下部采用单扇开启后门板，一侧为不锈钢铰链，另一侧采用门锁（锁芯锁套形式）间距尺寸为200mm.盖板和开启式后门内均焊接加强筋保证有足够强度。后门观察窗采用t10厚防爆玻璃。
3）泄压通道优化设计
在设计泄压通道时主要考虑断路器室、母线室、电缆室泄压通道相互独立。泄压通道安装在各个室的顶部，泄压通道由泄压板和电弧过滤盒架组成。泄压板一边为铰链，一边为尼龙螺丝，泄压板开启方向远离设备和巡视人员。内部出现电弧故障时能顺利开启，方便泄压。
通过上述对前后门板加强设计、开关柜泄压通道优化设计以及泄压通道内增加过滤电弧盒架，能够确保当开关柜内部发生电弧故障时，开关柜能从柜顶顺利泄压，不危机人身安全。
该设计方案已经在西安高压电气研究院通过1s燃弧试验。
三、KYN-40.5型开关柜绝缘的优化设计。
为满足2019年6月国家电网颁布的《国家电网公司有限公司企业标准》（Q/GDW13088.1-2018）以及2018年11月国家电网公司下发《国家电网有限公司十八项电网重大反措事故措施》（修订版）绝缘距离的要求，以额定电流1250A为例做以下优化设计，母线室通过优化设计后可以满足绝缘距离不小于300mm的要求。对于电缆室挂接电缆处相间及对地绝缘距离不足300mm的问题，采用以下解决方案：
1、柜内触头盒采用斜口触头盒按相距300mm转化成360mm；
2、柜内支母线规格按圆角母线TMY60X12或TMY60X12选择。
3、柜内触头盒安装相距为300mm,触头盒结构A、C两相全部采用斜口，B相为直口，接地刀安装相距采用360mm,互感器摆放按相距360mm摆放。
4、对于电缆出线柜，接地刀安装位置不变，将接地刀操作大轴抬高370mm,接地刀操作大轴与接地刀之间采用伞齿轮+拐臂二级传动方式，来解决接地刀大轴和挂接电缆处绝缘距离不够300mm的问题。
开关柜内安装斜口触头盒
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1.A相斜口触头盒 2.B相直口触头盒 3. C相斜口触头盒 4.支母线
由上图可知采用斜口触头盒后，相间距离完全满足空气净300mm.挂接电缆处在增加柜内二级传动后，接地刀大轴抬高大约370mm,也能保证柜内绝缘距离完全满足空气净300mm，见下图。
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1.接地开关安装梁 2.定位块 3.拐臂 4.销子 5.夹叉 6.拉杆 7.接地刀 8.轴 9.安装梁 10.接地刀操作轴
结束语：该设计背景是在2018年11月，国家电网公司下发《国家电网有限公司十八项电网重大反措事故措施》（修订版）以及2019年6月国家电网颁布的《国家电网公司有限公司企业标准》（Q/GDW13088.1-2018）后进行的优化设计。设计完成了成套装置的柜体结构优化布局，开关柜内绝缘距离优化设计、开关柜内部电弧试验设计，开关柜样机在西安高压电器研究院进行了型式试验验证，并取得了试验报告，目前该设计已经开始在工厂投入使用，并成功为国家电网实现供货。
参考文献
1、GB/T 3906-2020 《3.6kV~40.5 kV交流金属封闭开关设备和控制设备》
2、GB/T 11022-2020 《高压交流开关设备和控制设备标准的共用技术要求》
3、《国家电网有限公司十八项电网重大反措事故措施》（修订版），2018年11月颁布
4、2019年6月国家电网颁布的国家电网公司有限公司企业标准 Q/GDW13088.1-2018
5、《工厂供电》 刘介才主编 北京：机械工业出版社。
6、 《电气绝缘设计原理 》 刘子玉主编 北京：机械工业出版社。