基于標(biāo)準(zhǔn)化的高壓開關(guān)柜電氣二次設(shè)計(jì)

毛志恒 ，黃成東 ，胡順健 ，李健德 ，龍書生

（1. 杭州數(shù)港科技有限公司，浙江 杭州 310000; 2. 杭州西石科技有限公司，浙江 杭州 310000）

高壓開關(guān)柜電氣二次設(shè)計(jì)是對(duì)高壓開關(guān)柜內(nèi)部電氣系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)和配置，旨在滿足電力系統(tǒng)的各項(xiàng)需求。通過(guò)合理設(shè)計(jì)與配置電氣元件和保護(hù)裝置來(lái)確保高壓開關(guān)柜內(nèi)部的電氣系統(tǒng)能夠平穩(wěn)運(yùn)行[1]。該設(shè)計(jì)包括選用適合的開關(guān)設(shè)備、安裝正確的電氣元件、設(shè)計(jì)合理的電路連接與布線，以及配置必要的保護(hù)和控制裝置。通過(guò)精確的設(shè)計(jì)與配置，高壓開關(guān)柜電氣二次設(shè)計(jì)可以提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，進(jìn)而降低故障風(fēng)險(xiǎn)，并確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 電氣二次設(shè)計(jì)工作內(nèi)容

1.1 設(shè)計(jì)電氣接線圖

確定開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)和尺寸，根據(jù)具體的使用需求，確定開關(guān)柜的外形、內(nèi)部隔板和隔離室的布置，以及各個(gè)元件（如開關(guān)、保護(hù)裝置、測(cè)量?jī)x表等）的安裝位置；繪制開關(guān)柜布置圖，根據(jù)開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)和尺寸，使用CAD 等繪圖軟件繪制開關(guān)柜的布置圖，包括開關(guān)柜的外觀圖、內(nèi)部隔板布置圖、元件安裝位置圖等；確定接線方式，根據(jù)開關(guān)柜內(nèi)部元件之間的連接關(guān)系和接線要求，確定各個(gè)元件的接線方式，包括直接連接、間接連接、并聯(lián)連接等，并標(biāo)注在接線圖上；繪制接線圖，將各個(gè)元件的連接關(guān)系繪制到接線圖上，包括開關(guān)與負(fù)載的連接、保護(hù)裝置與電源的連接、測(cè)量?jī)x表與開關(guān)的連接等[2]。在接線圖上使用符號(hào)表示不同類型的元件和連接方式（如圖1 所示）；標(biāo)注電氣參數(shù)，對(duì)于每個(gè)元件，標(biāo)注其電氣參數(shù)，如額定電壓、額定電流、額定頻率等，在接線圖上合適的位置進(jìn)行標(biāo)注；完善接線圖，檢查接線圖的準(zhǔn)確性和完整性，確保沒(méi)有遺漏或錯(cuò)誤的連接，并對(duì)接線圖進(jìn)行必要的修改和調(diào)整。

圖1 開關(guān)柜高壓二次原理圖

1.2 選擇電氣元件

設(shè)計(jì)需求，根據(jù)設(shè)計(jì)需求確定電氣元件的功能和特性，例如：開關(guān)的類型（斷路器、隔離開關(guān)等）、保護(hù)裝置的類型（過(guò)電流保護(hù)、欠壓保護(hù)等）、儀表的類型（電流表、電壓表等）；設(shè)備參數(shù)，根據(jù)設(shè)備的額定電流、額定電壓、額定頻率等參數(shù)選擇符合要求的電氣元件[3]。確保所選元件的額定值能夠滿足設(shè)備的工作條件；電氣性能，了解電氣元件的性能指標(biāo)，例如：是否具備過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、溫度保護(hù)等功能，以及元件的穩(wěn)定性、可靠性等；安全性要求，選擇符合安全性要求的電氣元件，包括防護(hù)等級(jí)、耐熱性能、防爆等級(jí)等；品牌和質(zhì)量，選擇有良好信譽(yù)和高品質(zhì)的電氣元件品牌，確保元件的質(zhì)量和可靠性。

2 設(shè)計(jì)電氣保護(hù)系統(tǒng)

過(guò)電流保護(hù)，是為了防止設(shè)備在電流超過(guò)額定值時(shí)受到損壞或發(fā)生危險(xiǎn)情況。常見的過(guò)電流保護(hù)裝置有熔斷器和電流保護(hù)器。熔斷器可以根據(jù)設(shè)備的額定電流選擇合適的規(guī)格，電流保護(hù)器可以根據(jù)設(shè)備的電流進(jìn)行相關(guān)設(shè)置（如圖2 所示）；短路保護(hù)，是為了防止設(shè)備在短路故障發(fā)生時(shí)受到嚴(yán)重的損壞。常見的短路保護(hù)裝置有斷路器和熔斷器。斷路器可以根據(jù)設(shè)備的額定電流和短路電流進(jìn)行選擇；接地保護(hù)，是為了防止設(shè)備因接地故障導(dǎo)致人身傷害或設(shè)備損壞。常見的接地保護(hù)措施包括接地故障保護(hù)器、接地電阻器等；根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn)選擇其他保護(hù)措施，根據(jù)設(shè)備的具體特點(diǎn)，如電壓波動(dòng)、頻率變化等，選擇相應(yīng)的保護(hù)措施。

圖2 外部防跳

3 分閘控制開關(guān)與遠(yuǎn)程控制

合分閘控制開關(guān)，主要用于控制高壓開關(guān)柜的合閘和分閘操作，以確保其正常運(yùn)行。合分閘控制開關(guān)通常包括合閘按鈕、分閘按鈕、合分閘指示燈等元件。設(shè)計(jì)時(shí)須要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的控制開關(guān)，并確保其安全可靠、操作方便；遠(yuǎn)程控制，是指通過(guò)無(wú)線通信、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)手段對(duì)高壓開關(guān)柜進(jìn)行操作與控制[4]。遠(yuǎn)程控制可以提高操作的便利性和安全性，特別是對(duì)于一些難以接近或危險(xiǎn)環(huán)境下的高壓設(shè)備。遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)須要考慮通信方式、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)傳輸安全等因素。在高壓開關(guān)柜電氣二次設(shè)計(jì)中，須要對(duì)合分閘控制開關(guān)和遠(yuǎn)程控制進(jìn)行綜合考慮，確保其互相配合、穩(wěn)定可靠。同時(shí)，還須考慮防護(hù)措施、急停按鈕、過(guò)載保護(hù)、故障指示等功能的設(shè)計(jì)，以確保高壓開關(guān)柜的正常運(yùn)行和安全性，如圖3 所示。

圖3 合分閘控制流程

4 電氣計(jì)算

確定設(shè)備負(fù)荷需求，根據(jù)設(shè)備的額定功率、電流和電壓等參數(shù)，計(jì)算設(shè)備負(fù)荷需求；計(jì)算電流負(fù)荷，根據(jù)設(shè)備負(fù)荷需求和電路中其他負(fù)載的額定參數(shù)，計(jì)算電流負(fù)荷；確定導(dǎo)線規(guī)格，根據(jù)電流負(fù)荷和電纜的導(dǎo)體材料、敷設(shè)方式以及電線的長(zhǎng)度等因素，選擇合適的導(dǎo)線規(guī)格，以確保電流載荷不超過(guò)導(dǎo)線的額定承載能力；考慮電壓降，根據(jù)導(dǎo)線的長(zhǎng)度和材料，計(jì)算電線電阻和電流通過(guò)時(shí)的電壓降，并確保電壓降不超過(guò)允許范圍；確定保護(hù)裝置參數(shù)，根據(jù)設(shè)備的特性和需要，選擇合適的保護(hù)裝置，如斷路器、熔斷器或過(guò)流保護(hù)器，并設(shè)置合適的觸發(fā)電流或過(guò)載保護(hù)等參數(shù)。