一、絕緣距離 由于10kV開關柜用于分配三相交流電，因此必須保證相間和相對地之間有一定的距離，否則會造成短路，對整個電力系統(tǒng)造成危害。然而，當我們僅使用空氣作為絕緣介質(zhì)時，絕緣距離要求如表1所示。

表1

有時，為了減少開關柜的外部尺寸，可以使用以下方法:

(1)在氣隙中插入非金屬絕緣隔板，從而降低對絕緣距離的要求。但應注意的是，凈空氣距離不小于60毫米，相間絕緣隔板應設置在中間位置。這種方法的缺點是絕緣隔板受使用環(huán)境影響大，存在絕緣老化的問題。

(2)用熱縮套管覆蓋整個高壓帶電導體。在實踐中，確保絕緣距離不小于100毫米。缺點是熱收縮套管也有絕緣老化的問題。

表3

(3)國外ABB公司有均勻電場的設計理論，可以通過改進帶電導體的結構來降低絕緣距離的要求。缺點是國內(nèi)電力系統(tǒng)用戶難以接受這一理論，因為它不符合DI/T 401997標準的要求。

(4)國外三菱公司有一個熱涂層工藝，可以在高壓帶電導體表面均勻附著一層絕緣材料。缺點是需要增加流化床設備。

綜上所述，在設計允許的情況下，應盡可能采用空氣絕緣，以滿足上表的要求。

第二，爬電距離 由于電力系統(tǒng)用戶傾向于追求高可靠性，在實踐中我們必須滿足以下條件:在高電壓開關柜時，各部件及其支撐絕緣(純瓷和有機絕緣)的外絕緣爬電比(高壓電氣部件外絕緣爬電距離和額定電壓比)對于純瓷絕緣為18毫米/千伏，對于有機絕緣為20毫米/千伏。

由于這一要求相對較高，許多傳統(tǒng)部件往往不能滿足要求，這就要求我們通知部件制造商對其進行定制。

部件制造商通常采用增加或增加裙緣而不增加絕緣體高度的方法。在選擇款式時，我們應該注意裙高與裙距的比例。此外，我們還應該注意使用開關柜的地方的環(huán)境條件。為了防止冷凝，我們可以在開關柜處增加一個自動控制的加熱器。

三防五防聯(lián)鎖功能 為了防止現(xiàn)場操作人員無意識地進行錯誤操作，造成事故，除了加強對操作人員的培訓和執(zhí)行工作票制度外，還應在開關柜的設計中增加強制聯(lián)鎖裝置或采取提示措施。對于開關柜，應提供五種防誤操作功能:

(1)防止斷路器誤分合閘

對于載人變電站，可以使用不同數(shù)量的紅色和綠色瓷磚。也就是說，每個斷路器對應于唯一數(shù)量的紅色和綠色擋板，它們通常放置在控制屏幕上。對于無人值守變電站而言，由于斷路器是從遠處操作的，因此不能使用紅綠卡轉(zhuǎn)向方法，只能增加電氣聯(lián)鎖。

(2)防止負荷分離開關上下或負荷推拉斷路器手車。該功能一般采用機械聯(lián)鎖進行強制聯(lián)鎖。這一要求的原因是手車的隔離開關和動、靜觸頭不具備斷開和閉合正常負載電流的能力。如果誤操作，隔離開關和手車的動、靜觸頭將被燒毀，事故可能進一步擴大。

(3)防止帶電操作接地開關或懸掛臨時接地線。該功能需要機械聯(lián)鎖，因為它與人工短路接地有關。

(4)防止用臨時接地線或接地開關切換電源。該功能需要機械聯(lián)鎖，并且還旨在防止人為短路接地。

(5)防止人們誤入帶電區(qū)間。該功能通常也是機械聯(lián)鎖的，以防止電擊。

綜上所述，為了實現(xiàn)五防功能，機械聯(lián)鎖是必不可少的。各種類型的型號和開關柜，如GG-1A、XGN2、GGX2、JYN、KYN、KGN和GZSl，在機械聯(lián)鎖方面都有自己的特點。它們中的大多數(shù)都是由機械零件一個接一個地驅(qū)動的。除非操作者用外力損壞零件，否則只能按照預定程序操作，可靠性高。然而，零件結構復雜，加工工藝要求高。

有時，我們也可以使用機械程序鎖，結構非常簡單，但由于萬能鑰匙的存在，很難完全避免操作者的誤操作。此外，這種方法不能滿足無人值守變電站的要求。在萬不得已的情況下，如果不帶斷路器的進線等于0+，我們只能使用電磁鎖。電磁鎖、分壓瓷瓶和電線都有可能損壞，還需要外部電源，可靠性差。

至于高壓帶電顯示裝置，它只能被視為一種暗示性的措施，沒有可靠性。通常不建議這樣做。當然，對于操作者來說，通過高壓帶電顯示設備來知道主電路的哪一部分正在通電是另一回事。

四、關于保護水平 為了防止人體接近高電壓開關柜的高壓帶電部分和接觸運動部分，在設計開關柜時，應考慮達到幾個保護級別。

在設計時，應注意隨著防護等級的提高，生產(chǎn)成本相應增加，散熱條件變差。因此，我們不能追求高保護級別，IP3X和IP4X通常是合適的。

V.動態(tài)穩(wěn)定性 在電力系統(tǒng)中，開關柜通常能承受20kA、31.5kA、40kA甚至50kA的額定短路開斷電流。當如此大的電流流過電力系統(tǒng)時，開關柜，相間母線和同相母線之間將產(chǎn)生巨大的電力。此時，我們需要支撐絕緣子的支撐，以防止母線發(fā)生明顯位移。

一般來說，兩個絕緣子之間的距離不應超過800毫米，一些薄弱環(huán)節(jié)應加強。由于動力穩(wěn)定性的理論計算極其復雜，一般設計需要依靠設計者的經(jīng)驗，最后需要通過型式試驗進行試驗。

六.升溫 在電力系統(tǒng)中開關柜通常能承受4000安及以下的正常工作電流。由于主要部件通常在密封的機柜中運行，因此它們產(chǎn)生的熱量很難散發(fā)到機柜外部，從而導致機柜內(nèi)部的溫度升高。如果溫度超過以下限值，部件將被燒毀，并會發(fā)生事故。

為了達到溫度上升的極限，我們必須加強制造過程。雖然我們可以在電氣連接表面涂凡士林、導電膏、鍍錫、鍍銀等措施，但最終的保證在于制造。可以說，在操作開關柜期間發(fā)生的絕大多數(shù)事故都是由于生產(chǎn)過程過密而導致的溫度過高引起的。

當然，在結構設計中，我們應該盡力避免渦流現(xiàn)象。當確實不可避免時，可以使用具有高磁阻率的材料。

在實際工作中，我們深深感受到開關柜的設計深度是無窮無盡的。有時候，我們根本無法從理論上證明和分析它。我們只能依靠經(jīng)驗和類型測試。這可能是每一門學科發(fā)展的現(xiàn)狀和發(fā)展的根本原因。