10kV高低压开关柜的结构和工艺特点分析

张建山

摘  要：10kV高低压开关柜是电力系统中重要的二次设备，广泛应用于发电厂、变电站、工矿企业等场所。本文分析了10kV高低压开关柜的结构和工艺特点，并探讨了其设计、制造和安装过程中的注意事项。

关键词：10kV高低压开关柜；结构；工艺特点；设计；制造

引言

随着电力系统的不断发展，对10kV高低压开关柜提出了更高的要求，为了提高开关柜的安全性和可靠性，需要对其结构和工艺特点进行深入研究。高低压开关柜是电能分配的重要环节，将电气技术与机械技术进行统一，机械结构由柜体和部件构成，需要满足电气元件组合安装、检修等功能要求，还需要根据使用场合等特殊要求进行有针对性的设计，并配套相关工艺来保证开关柜的电气性能。

1 10kV高低压开关柜的结构

1.1高低压开关柜的结构形式

根据结构形式的不同，10kV高低压开关柜可分为固定式和抽出式两种。固定式高低压开关柜的所有关键的一次电器元件都固定在柜体内，结构布局简单，成本较低，适用于容量较小、维护要求不高的场所，要停电检修。抽出式高低压开关柜的关键的一次电器元件（如断路器、隔离开关等）安装在手推车上，可以抽出柜体进行检修，维护方便。但结构复杂，成本较高；结构复杂，制造工艺要求高，成本较高。抽出式高低压开关柜适用于容量较大、维护要求较高的场所，维护方便，可在线检修，提高了供电可靠性。

选择高低压开关柜结构形式时，应考虑变电站容量、维护要求和经济性的要求，此外，还需根据实际情况，选择合适的连接工艺形式，如母线连接或电缆连接等。

1.2高低压开关柜的连接工艺形式

    根据连接工艺的不同，10kV高低压开关柜可分为母线连接和电缆连接两种。母线连接方式是指开关柜之间通过母线进行连接，适用于容量较大的变电站，可满足大电流输送要求，具有较低的电阻和电压降，损耗小，结构复杂，安装和维护难度较大。电缆连接方式是指开关柜之间通过电缆进行连接，适用于容量较小的变电站，占地面积小，投资成本低，结构简单，安装和维护方便，存在电缆连接头，增加了故障点，降低了可靠性。选择高低压开关柜连接工艺形式时，应考虑变电站容量、占地面积、投资成本和可靠性的要求。

2抽出式高低压开关柜的工艺特点

    抽出式高低压开关柜采用模块化设计，主体结构由框架、隔板、门板等组成，形成一个封闭的空间，将主要电器元件安装在手推车上，可以抽出柜体进行检修，因此结构紧凑，占地面积小，模块化具有良好的通用性和互换性，方便安装和维护。开关柜的电器元件可以抽出柜体进行检修，维护方便，可在线检修，提高了供电可靠性。采用了先进的制造工艺和技术，具有良好的绝缘性能和机械强度，因此安全可靠，故障率低；采用了先进的加工技术、焊接技术、喷涂技术等，提高了产品的质量和可靠性。

3固定式高低压开关柜的工艺特点

    首先，固定式高低压开关柜在运行过程中会产生大量的热量，因此必须采取措施及时散热，以避免电器元件温度过高影响其使用寿命和安全性。常见的散热方法包括在柜体上安装散热风扇或排气扇，通过强制风扇散热，以及在柜体内部安装散热片或导热板，提高散热效率。此外，使用导热性能良好的材料制造柜体，可以加快散热速度，保持电器元件的正常工作温度。其次，为了方便检修和维护，固定式高低压开关柜的柜顶部外壳通常设计成可拆装结构。这样的设计使得维修人员可以轻松地拆卸外壳，进入柜体内部进行清理和散热检查，确保电器元件的正常运行。最后，为了方便搬运和吊装，固定式高低压开关柜通常在柜体上设计有吊环。吊环的材质和承重能力应该能够满足开关柜的重量要求，并保证吊装过程的安全可靠。这样的设计可以简化搬运和安装过程，提高操作效率，同时确保人员安全。

4 10kV高低压开关柜设计、制造和安装注意问题及方法

4.1设计和制造应注意的问题

    设计和制造高低压开关柜时，必须严格遵守国家和行业的相关标准规范，例如，GB/T 高压开关柜和控制设备 第2部分：交流高压开关柜和控制设备等技术规范，标准规范对开关柜的设计、制造、试验等方面做出了详细的规定，确保开关柜的安全性和可靠性。还需根据开关柜厂家的技术要求、提供的图纸以及使用环境等因素进行设计与制造，技术要求包括开关柜的额定电压、额定电流、短路承受能力、防护等级等参数，设计图纸详细描述了开关柜的结构、尺寸、元器件布置等信息，还需要分析海拔、温度、湿度、尘埃、腐蚀性介质等环境因素影响。开关柜在使用过程中需要定期维护，因此设计时应考虑用户的维护方便。采用模块化设计，方便拆卸和更换部件，提供足够的检修空间，方便操作，使用易于清洁的材料和表面处理工艺。要考虑元器件的均匀性和电流分布的平衡性，

开关柜内的元器件应均匀布置，避免局部过热，电流分布应平衡，避免单一元器件承受过大电流。在设计和制造过程中，应留有一定的余量，例如：空间余量方便后期扩充或更换元器件，设置合理的电流余量，来应对负载增加的情况，设置安全余量，进一步提高开关柜的安全裕度。设计和制造方案应考虑到设备的加工能力和精度，确保开关柜的质量，选择可靠的供应商和材料，进行严格的测试和检验，并提供完善的技术文档和售后服务。

4.2 10kV高低压开关柜的安装方法

    合理设置10kV高低压开关柜的安装流程，收到开关柜后，应仔细检查包装是否完好，是否有破损或变形，开箱后应逐项检查开关柜内的元器件是否齐全，是否有损坏或缺陷。搬运开关柜时，应使用合适的工具和设备，避免损坏开关柜，将开关柜放置在基础上，并进行水平和垂直校正；使用水平仪或线坠测量柜面和侧面的垂直度，并进行调整，将所有开关柜依次安装就位，确保柜体之间无间隙或间隙均匀；接地铜端子焊接在基础型钢的侧面；铜母线的连接应采用机械紧固连接，搭焊处应烫锡或镀银处理，铜母线的连接应采用机械连接，如螺栓连接或压接连接；逐件检查开关柜上的电器元件，确保其型号、规格、数量等与图纸相符；根据图纸，将二次线缆连接到相应的接线端子上，进行开关柜的各项试验和调整，合格后送电运行。

    安装完毕后，应进行开关柜的各项试验和调整，要进行通电试验、耐压试验绝缘电阻试验等，应做好接地保护。开关柜的接地保护应符合相关标准规范的要求，确保人身和设备安全，开关柜应做好防腐蚀措施，延长使用寿命。安装人员应具备相应的资质和经验，

严格遵守相关标准规范的要求，应做好安全防护措施，确保施工人员的安全。10kV高低压开关柜的安装是一项复杂的工作，需要严格遵守相关标准规范的要求，并采取相应的技术措施，确保安装质量和安全。

5结束语

    高低压开关柜是电力系统中重要的一次设备，其设计、制造、安装和维护会对电力系统安全可靠运行带来影响。本文从开关柜的结构、分类、特点、工艺、安装等方面进行分析与研究，介绍了高低压开关柜的基本概念和分类，并对开关柜的结构和特点进行了详细的论述，再分别从抽出式和固定式两种类型的开关柜出发，探讨了其工艺特点，介绍了10kV高低压开关柜的安装方法，包括安装流程、施工方法、技术措施和注意事项。随着电力技术的不断发展，高低压开关柜也将面临新的挑战和机遇，开关柜将更加智能化，能够实现远程监控、故障诊断等功能；将更加标准化，提高通用性和互换性，降低维护成本。

参考文献：

[1]刘满玉.高低压开关柜安装时应注意的问题浅析[J].中国设备工程,2021,(22):203-205.

[2]沈凯.高低压成套开关设备智能化控制系统的设计与运用[J].电工技术,2020,(16):73-74+76.DOI:10.19768/j.cnki.dgjs.2020.16.030.

[3]罗珊,张俊强.地铁低压开关柜关键位置负荷温度模型的研究及应用[J].电工技术,2023,(23):15-18.DOI:10.19768/j.cnki.dgjs.2023.23.004.

[4]郭达耿.中低压开关柜中温升在线监测装置的设计与应用[J].光源与照明,2023,(10):148-150.