24kV开关设备设计过程中的绝缘处理

1、N0.20.2009(CumuladvccyNO. 131)2009年第20期（总第131期）中国髙新技术企业Chinese hitcch enteipritetN0.20.2009(CumuladvccyNO. 131)N0.20.2009(CumuladvccyNO. 131)24kV开关设备设计过程中的绝缘处理沈狄龙（杭州欣美成套电呂制适有限公司，浙江杭州311200）摘要:24kV开关柜於结构设计虽仮建立在12lcV开关柜的基於上，但是其运行要求方面却远远高于12kV开关柜的要求. 而且由于实际运行经验的不足更加要求在设计过程中应丸分考虑消除各种彩响绝塚水平的因索。文章根据24kV开关

2、 柜的绝塚等级要求，从结构设计、均匀电场、环境控制等角度提出了一些提高地塚水平的建议。关鼻词：24kV开关松开关设备设计；伦煉处理中图分类号:TM531文抵标识码:A文章编号:1009-2374（2009）20-0037-02N0.20.2009(CumuladvccyNO. 131)N0.20.2009(CumuladvccyNO. 131)随着社会经济的发風城市用电负荷快速增长加昨电网 系统在城市建设中得到逐步推广。推行20kV电压等级可以有效 提高供电能力、节约建设用地.较好地适应不同规模用户的需 耍、提高电压质量并降低损耗;国内外的实践均还明采用20kV 电压供电可以取得好的经济效苣。

3、在可以预见的未来若干年 内,24kV开关柜的市场需求会越来越大.因此受到了广大成套 开关柜制造厂家的重视。一 开关柜的绝缘要求根据电力行业的标椎高压开关设备和控制设备的共用技 术要求（DI/T593-2006冲对开关柜的绝缘要求有明确的规定. 其中12lcV和24k V开关柜的绝缘要求见下表：空代净距离mm工频耐压kV/lmin雷电冲击耐压kV相间、相对地相间.相对堆斯口相闾、相对地析口12kV125424875S424kV18050/(65 )65/(79)95/(125)110/(145)注:括号外数据为中性点经低电阻接地系统、括号内数据为中性点经消弧线1接地或不接地系统二24kV开关柜设

4、计的绝缘处理当前KYN28-12系列中置式开关柜在IOkV电网系统中得 到了广泛应用国内许多成套开关柜生产厂家已经积累了丰富 的溜造经验。因此24kV开关柜的设计开发大多是在KYN28中 置柜的基础上进行.这样可以充分借鉴12lcV开关柜成熟的加工 工艺和丰富的运行经验。由于电压等级从】2kV提升到24kV对 开关柜的绝缘水平的考验大大提离了 因此在结构设计中必须 充分考虑各种细节问题。下面就24kV开关柜结构设计中如何提 高绝缘水平提岀几点设想：（一）合理选择开关柜宽度从绝缘可靠性的角度出发，空气绝缘是最可靠的绝缘方 式,只要保证绝缘净距离绝缘就可以得到充分保证。如果按照 完全空气绝缘的方案

5、考说柜体寬度二母排排宽度x3+相间净距x2+相对地净距x224kV开关柜的理论宽度应为：柜体宽度二 100x3+180x2+180x2= 1020mm在实际生产过程当中，绝大多数的生产厂家都选择 1000mm柜宽这样势必更考虑采用复合绝缘的方式。一般采取 的方式是:在母排上使用热编套管包覆;触头盒安装板采用硫 化处理;在相间和导体对地之间安装SMC绝缘隔板。（二）等高结构和品字形母线布置绝大多数的12kV中生式开关柜采用前离后低的结构方式. 仪表室为独立结构可拆卸24kV开关柜如果采用这种方式,显 然不能满足180mm空气净距离的要求。所以,24kV开关柜应采 用等高结构的设计仪表室与柜体为一

6、体结构;适当加高柜体 离度到2300mm使得母线室利断路器室有更大的安装空间;母 线穿墙父管采取品字形排布这样才能够満足180mm空气净距 离的要求确保绝缘的可靠性。（三）均匀导体电场从实践经验来看均匀导体电场是手段是比较有效的。对 于母排截断的端头用成形饶刀将端头加工成圆角;对于融头 金内的母排瑞头可以先做成半圆状，在用铳床加工成圆角;条 件允许的情况下.可以在断路器梅花融头外加装金属屏蔽罩. 4步改善电场分布可有效提高绝缘水平。（四）使用加热除湿装置在潮湿的环境中开关柜内部JS度较高，绝缘件表面容易 产生凝露;同时由于SMC绝缘隔板的吸潮性受潮后绝缘性能 大大降低表面容易积污,这些原因都会

7、导致绝缘闪络事故的 发生。为了解决这一问题通常采用的方法是在电缆室和断路 器室安装加热除湿装竇，降低开关柜内部的湿度。为了能自动 控制加热装置，一般还要配套安装温度、湿度传感器和温、湿度 控制器控制器带有远程通倍接口 可以实现远程控制。（五）选用大爬的绝缘材料傩头金、穿墙兗管、支撐绝缘子等绝缘材料的选用必须加 大伞裙面积，有足够的杷电距离才能达到24kV的绝缘要求。如 图所示该触头盒在内部和外部都有裙边来堆加爬电距离。同 时可以考虑将触头盒安装面从250 x 250增加到275（宽）x 310 （高）参考40.5kV开关柜触头盒的安装方式取消六个触头盒之N0.20.2009(Cumuladvc

8、cyNO. 131)N0.20.2009(CumuladvccyNO. 131)-37 -N0.20.2009(CumuladvccyNO. 131)2009年第20期（总第131期）中国髙新技术企业Chinese hi-lcch entcrpnsoi基于ANSYS的桥梁结构拓扑优化设计孙蕾，任晓琳，孟辉2（1 长春市长规城市建筑设计有限責任公司，吉林长春130021 ；2,深圳市市政设计研究院才限公司，广东深圳518029）摘要:文章针对桥架结构设计何题，建立了以聂大刖度为目标的桥梁结构拓扑优化模塑和求解过也以单元材外密度为 设计变量，以结构的柔X5度聂小化为目标函数，材料用量为約束。采用商

9、用有限元软件ANSYS中的拓扑优化设计模块对 桥桨结构进行了柘朴优化计算，并茯得了拓朴形式溝呀的设计结果。关fit词:桥樂结构;拓扑优化;有限元分析;ANSYS中图分类号:U442文献标识码:A文章编号:1009-2374（2009）20-0038-02N0.20.2009(CumuladvccyNO. 131)N0.20.2009(CumuladvccyNO. 131)结构优化的目的是以最少的材料、最低的造价、最简单的工 艺，实现结的最优性能,包括强15、刚度、稳定性等目标。将化 方法应用于结构设计，不仅可以大大的缩短设计周期显著的提 髙设计质仇而且还可以解决传统设计方法无法解决的复杂设计

10、问题。从匸程设计的角度看结构优化设计大致有三个层次:拓扌卜 优化形状优化以及尺寸优化。三者中拓扌M尤化是结构优化领域 中最具有挑战性的研究课题侗时也是具有最大潜在经济效益的 跖+方法。拓扌就化主思想是将结构最优化（5题H化为在给定 区域内寻找最优的材料分布的问题。通过寻求结构的最优拓扑布 局使得结构在满足一切有关平衡、应力、位移等约束条件的情形 下同时具有某种最优性能指标。因此拓扌K化被认为是结构初 始设计阶段确定材料布后的最冇效方法。桥梁建设是交通建设中的重要组成部分丽着我国各种時 越大江（河）、梅峡（湾）的大教桥梁的相继修建,如何高效率的 设计桥梁结构、大福度的减少建设材料是缩短桥梁设计周

11、期、 节约桥梁建造成本的关键问题。本文将拓扌就化设计方法应用 于桥梁设计采用大型商用有限元软件ANSYS中的拓扑优化设 计模块,获得桥梁结构的初始设计方案,可对桥梁结构的拓扑 轮廓与外形进行快速和创造性的调节为高层次的设计者提供 桥梁结构的概念设计模型从而降低桥梁设计周期。一、拓扑优化数学模型拓扌K化在广义上指形状优化，有时也称为外型优化。拓 扑优化的目标是寻找承受单载荷或多载荷的物体的最佳材料 分配方案即在设计区域Q内寻找一个给定体积V的子区域 （有材料区域）使得该区域对应的口标函数呎如结构柔顺度、 结构位移等）取得极值。引入材料密度函数p：10 if xenQ- 则结构拓扌就化模型可描述为

12、：Min （p（p）p(x)=0or 1, Vx EQ结合有限元数值方法.坯结构设计域Q离散为“个有限单 元相应的将密度函数P近似为n维向量其中&为有限单元i的 密度值。此时的优化模型为（M整数优化模型：Min p(X)U V（Xk3WV（3）V=0or,n由于整数模型的计算求解非常困难，通常采用变倉连续化 方法，将0-1報数变册问题变为0、1间的连续变捷优化模型：Min （p（X）x8X V（X）=SViV（4）OvqW l,i=12式（4）即为结构拓扑优化设计的基本数学模型。本文考虑 的桥梁结构拓扑优化设计属于连续体结构静力学优化设计问 题.目的是在外力作用和位置以及约束的位置确定的条件下. 以结构的柔顺度最小化（即桥梁结构刚度最大化）为目标函数. 以结构材料体积限制为约来进行设计桥梁结构的拓扑形式。具N0.20.2009(CumuladvccyNO. 131)N0.20.2009(CumuladvccyNO. 131)间的金属隔板以提高纟冰平。N0.20.2009(CumuladvccyNO. 131)三结论24kV开关柜的结构设计虽然建立在12kV开关柜的基础 上但是其运行要求方面却远远高于12kV开关柜的要求，而且 由于实际运行经验的不足更加要求在设计过程中应充分考虑 消除各种影响绝缘水平的因素如果長简单的将12kV开关柜的 空气距离放大.绝缘件的爬电距