摘要：随着科技水平不断提升，越来越多的新技术、新方法逐渐被开发出来，在相关领域得以广泛应用，为推动经济社会发展进步发挥着重要的支撑作用。传统的10KV开关柜设计存在一定的缺陷，影响了电力系统安全稳定运行水平，本文在对前期设计和功能运行情况进行总结的基础上，创新性提出一种带有五防功能专用验电窗，设计了新型的10kVXGN2 型开关柜，通过试验分析，有效解决了传统设计的弊端，为提升电网运行可靠性奠定了基础。现将10kVXGN2 型开关柜设计及功能等进行简要分析，以供参考。
关键词：10kVXGN2 型开关柜；五防功能；专用验电窗；设计；结构；功能
作为应用比较广泛的一种柜型，10KV高压开关柜近年来不断进行开发研究，为了切实提升产品的经济效益和社会效益，很多设计专家对高压开关柜结构进行不断优化、创新，以期不断提升产品的使用性能和应用效果。只有在不断总结传统设计模式应用弊端、不足的基础上，从科学的角度进行反复试验和研究探索，才能切实提高开关柜最优设计水平，更好地为保障电力系统安全可靠高效运行提供重要的基础保障。
一、10kV XGN2 型开关柜基本性能及问题分析
高压开关柜通常又称之为高压成套开关或高压成套配电装置，是指生产厂家按照电气一次主接线图的要求，将相关的高低压电气设备以及母线、绝缘子、载流导体等安装在封闭或者敞开的金属柜体内，进而为电力系统日常运行提供必要的电能供应的一种装置，主要的电气设备是断路器，还可以细分为移动式、固定式两种模式。
10kV 高压开关柜主要结构模式是组装式，在进行安装时有利于提高安装的便捷性和灵活性。整体结构主要是由电缆室、仪表室、断路器室、母线室、小母线室五个部分构成，这五个部门互相联系，又独立运行，不可或缺。只有确保这五部分结构完善合理，提高安装操作的规范性，并进行反复调试检验和动态监控，才能确保整体开关柜有效发挥应有的功能。另外，为了确保电力系统安全稳定运行，在电力系统金属封闭开关与控制设备中，都要求在不同的元件之间安装联锁，从而实现“五防”联锁。
10kV XGN2 型开关柜是一种自带地刀的开关柜，这种开关柜自带地刀，操作方便，停电时不用挂接临时接地线，所以大大提高了操作效率。但是在实际应用过程中，本身设备存在着危及人身安全和恶性误操作的隐患，无形中降低了电网的可靠性。
这种型号高压柜装有JSXGN-10Z机械闭锁装置，采用强制机械闭锁方式，柜与柜之间装有程序锁JSN（W）I，开后门需要合了地刀打开前门取钥匙，无法在合地刀前有可视性的直接验电，观察窗口无法验明线路侧是否带电，只有带电显示装置能反应线路侧是否带电，缺乏可视性的直接验电功能，带电显示装置损坏会错误的指示线路的运行状态，此刻合上地刀就会发生带电合地刀恶性误操作事件，造成人员伤亡、设备损坏。
所以需要对开关柜结构进行改进和优化，分析结构设计或功能带来的问题以及产生的原因，并制定具体的解决措施，才能更好地提高开关柜使用性能，发挥更大的价值。
二、10kVXGN2 型开关柜——一种带有五防功能专用验电窗设计分析
10kVXGN2 型开关柜结构设计是否合理、科学，直接关系到其性能的发挥，总结分析目前在该设备设计方面常发生的问题，主要和以下几个方面有关：一是安全净距问题。如果设备结构设计中裸露在外的带电的电元件之间安全净距不达标，将会容易发生短路情况，甚至对电力系统整体运行产生不良影响。该类问题需要结合实际设计标准确定具体的安全净距，还可以通过安装DMC、SMC 绝缘板等来解决此类问题。二是爬电距离问题。开关柜各组件和外绝缘爬电的比距需要符合规范要求，为了达到相关要求通常会采用增高、增多裙边的方法来定制元件，此外还需要考虑运行环境，引入自动控制加热器来避免发生凝露情况。三是五防连锁问题，为了避免断路器误分误合、人误入带电间隔室、带电操合接地开关、带负荷分合上下隔离开关以及防止带有临时接地线，需要应用机械连锁、机械程序锁等方式来提高设备运行的可靠性。四是防护等级问题，需要根据设备运行具体要求和运行环境等科学设置具体的防护等级，最大限度降低安全风险。五是动稳定问题，主要是为了减少母线偏移情形的发生，通过对支撑绝缘子的支撑进行保护，从而降低故障发生率。
此次设计主要解决的关键或主要问题主要有三个方面：一是现场只有一种间接验电方式不符合安规要求。二是如果带电显示装置错误指导线路运行状态，存在带电合地刀恶性误操作的风险，操作人员人身安全不能得到百分百的保证。三是无法在合上地刀前打开后柜门验电。
整体设计模式及构造说明如下：
图 10kVXGN2 型开关柜——一种带有五防功能专用验电窗设计图示
1代表环氧观察窗；2代表五防锁；3代表挂扣；4代表开盖把手；5代表插销；6代表限位挡板
10kV XGN2 型不改变原来的柜体结构。将原来柜体的观察窗改为带有五防逻辑的验电窗（如图所示），环氧树脂材质盖板封盖，盖板增加用螺母固定的开窗把手，五防加锁保证线路运行时闭锁验电窗口，同时也防止了误入带电间隔验电，有验电窗口后实现了从无到有的一个改进过程（无直接验电到有直接验电）。
XGN2型开关柜存在JSXGN型机械闭锁单元和JSN（W）型程序锁：
改进后逻辑增加了五防验电，有了五防闭锁的功能：1.验电窗不可随意开合；2.合40地刀前增加一道可视性验电确认线路侧的状态；3.增加一道操作逻辑
本案需要保护的要点：一是不改变柜体观察窗，改为验电窗；二是专用于10kVXGN2 型开关柜；三是插销限制观察窗无法随意开启；四是限位挡板限制最终位置。
带五防功能的验电窗优点：一是解决了10kV XGN型开关柜观察窗密封、存在程序锁，无法在合线路侧地刀时直接验电的问题。二是增加了直接验电功能防止停电操作中带电误合地刀，提高了操作的安全系数；三是带有五防锁功能，防止运行人员停电验电时误入带电间隔。具体各部分的结构功能如下
1.球状把手：增加着力点，方便推动观察窗上下移动，无棱角用力过
程中不会受到伤害。
2.连接片：实现五防扣锁。五防锁：增加五防逻辑，保证人员操作时勿走入错误间隔。
3.插销：与五防锁配合，限制验电窗镜面的起始位置，防止随意打开验电窗。
4.限位挡板：限制观察窗上移的终点位置
10kVXGN2 型开关柜在应用过程中需要注意的有关事项：根据电力安
全工作规程要求，开关柜虽有带电显示装置，拉开上下地刀后，无法通过此确保线路侧百分百不带电，而且规程要求合地刀（装设地线）前要验电。严防带电合地刀。所以为了提高设计的合理性，完成相应的设计后，需要根据实际运行情况，进行反复调试检验，同时还要加强对操作人员规范化操作培训，提高现场观察和规范操作水平，并提高责任意识和操作技能，动态监控开关柜运行状态和情况，结合运行环境等进行不断调整，总结经验，才能构建更加有效的运行体系，为电力系统高效安全稳定运行提供重要的基础支撑。
总之，当前10KV开关柜在运行过程中发现存在一些问题，对电力系统稳定可靠运行带来了一定的影响。通过自行设计一种带有五防功能专用验电窗式10kVXGN2 型开关柜，经过验证分析，克服了传统设计带来的弊端，建议根据实际运行情况进行不断研究和探索，持续创新，改进工艺方法，不断提高开关柜整体运行性能，为电力系统有效运行提供强大的技术支持。
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论文作者:蓝醒球,施理成
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/26
标签：开关柜论文; 功能论文; 观察窗论文; 操作论文; 高压论文; 线路论文; 结构论文; 《基层建设》2018年第35期论文;