中壓開關(guān)柜是指交流1000V以上,到40.5kV的柜式結(jié)構(gòu)的開關(guān)設(shè)備。按照GB/T11022標(biāo)準(zhǔn),電壓等級涵蓋有3.6、7.2、12、24、40.5kV,不同的額定電壓對應(yīng)相應(yīng)的工頻耐受電壓和雷電沖擊耐受電壓,開關(guān)柜需要承受這些幾倍于額定電壓的短時(shí)工頻電壓以及瞬時(shí)的沖擊電壓,即絕緣電壓,如額定電壓40.5kV對應(yīng)的工頻耐受電壓是95kV,雷電沖擊耐受電壓是185kV。
不同的耐受電壓決定了開關(guān)柜的尺寸,特別是空氣絕緣開關(guān)柜,因此不可能設(shè)計(jì)一種開關(guān)柜來覆蓋所有這些中壓等級,這樣產(chǎn)品既體積大、笨重,成本又高,不經(jīng)濟(jì)。那么是不是每個(gè)電壓等級都設(shè)計(jì)一個(gè)開關(guān)柜,根據(jù)電壓對于絕緣電壓針對性的設(shè)計(jì),如3.6kV的開關(guān)柜,工頻耐受電壓25kV,雷電沖擊40kV,所需要的空氣凈距只需要60mm,開關(guān)柜可以做得非常緊湊,如寬度只有400mm,如ABB 7.2kV 接觸器熔斷器組合開關(guān)柜寬度僅有325mm,不同電壓等級對應(yīng)不同產(chǎn)品。
理論上可以,但實(shí)際上無法操作,3.6、7.2kV的應(yīng)用比較少,主要集中在工業(yè)、船舶等領(lǐng)域,12kV、40.5kV是應(yīng)用需求最大的電壓等級,而且中壓開關(guān)柜的試驗(yàn)費(fèi)用巨大,不可能每個(gè)規(guī)格都去做產(chǎn)品去試驗(yàn),對于需求量不大的電壓等級,采用以大代小是最為合適的做法。
中壓開關(guān)柜電流范圍從幾十安培到5000/6000安培。電流范圍比較大,標(biāo)準(zhǔn)定義的規(guī)格有630、1250、2000、2500、3150、4000、5000A,同樣不可能所有規(guī)格都做。中壓開關(guān)柜的短時(shí)耐受電流有25、31.5、40、50kA,開關(guān)柜的短時(shí)耐受電流和斷路器的短路開斷能力是一一對應(yīng)的,同樣還有開關(guān)柜的抗內(nèi)部電弧故障能力,也是和開關(guān)柜的短路電流對應(yīng)的。
一般來說,每個(gè)電流規(guī)格會(huì)有不同的短路開斷、耐受、抗電弧能力,如短路電流31.5kA,電流可以是630到4000A,同樣對于40、50kA也是一樣,基本需要全部電流范圍。應(yīng)用要求,如果系統(tǒng)短路電流是40kA,那么進(jìn)線4000A,出線可能是630A,斷路器的開斷能力、開關(guān)柜的短時(shí)耐受能力以及抗內(nèi)部電弧能力都需要是40kA,也就是說需要即需要4000A 40kA,也需要630A 40kA的斷路器、開關(guān)柜。電流不同,開關(guān)柜發(fā)熱不同,因此開關(guān)柜寬度尺寸也不相同,如630/40開關(guān)柜寬度800mm,4000/40開關(guān)柜寬度是1000mm。
因此先定義不同短路電流的開關(guān)柜,再根據(jù)電流來定義規(guī)格,一般31.5kA的開關(guān)柜,開發(fā)、試驗(yàn)2~3個(gè)電流規(guī)格,如1250/31.5(650mm寬),3150/31.5。當(dāng)然也可以3150/40,這樣降級使用于31.5kA系統(tǒng),如果需要應(yīng)用于40kA系統(tǒng),則需要補(bǔ)充個(gè)1250/40等級的產(chǎn)品。
對于內(nèi)部電弧故障,根據(jù)IEC62271-307標(biāo)準(zhǔn),試驗(yàn)延伸證明,即可以根據(jù)柜寬等外形尺寸,按照該尺寸的最大短路等級進(jìn)行試驗(yàn),如650mm寬開關(guān)柜做個(gè)31.5kA 1s的IAC試驗(yàn),800和1000mm寬的開關(guān)柜都做50kA,這樣就可以覆蓋小短路等級,無需重復(fù)試驗(yàn),當(dāng)然成本也比較高。
來源:會(huì)說電氣