开关柜的10kV至20kV升压改造分析
10kV和20kV配电方案的分析与比选
10kV和20kV配电方案的分析与比选发表时间：2018-08-21T16:17:53.213Z 来源：《电力设备》2018年第14期作者：陈鹏张华[导读] 摘要：本文以工程项目为例，比较 10kV、20kV配电方案，然后对两种电压等级的配电网造价进行估算、分析和比选，最后得出20kV配电网相比10kV配电网具有一定的经济优势，并初略分析了20kV电价对供电用户的影响。
（国网大连市长兴岛临港工业区供电公司辽宁大连 11631）摘要：本文以工程项目为例，比较 10kV、20kV配电方案，然后对两种电压等级的配电网造价进行估算、分析和比选，最后得出20kV 配电网相比10kV配电网具有一定的经济优势，并初略分析了20kV电价对供电用户的影响。
一、工程项目概述1.工程项目情况简介该工程项目总建筑面积（地上及地下）l7．08万m2。
其中1-5栋办公楼建筑面积为9.3万m2；酒店建筑面积为48万m2；商业建筑面积为2.98万m2。
该项目拟分三期开发建设完成，一期先开发建设1—5栋办公楼，二期和三期分别开发建设酒店及商业建筑。
二、方案比较1.比较思路比较l0kV、20kV配电网的经济性，主要得从设备综合投资和年运行费用这两大项进行综合比较。
设备的综合投资包括线路、中压配电部分及低压配电部分的投资。
其中线路和中压配电部分是主要指标，而两种电压等级配电网络中的低压配电部分可近似相等，其投资估算也可近似认为相等。
因此在进行两种电压等级配电网的经济性分析与比选时，主要考虑的是线路和中压配电部分这两个部分。
第一，方案的提出。
根据规划区的负荷大小、负荷分布情况以及所设定的外部条件，分别提出两种电压等级的规划方案。
第二，工程量的估算。
路线按高压配电线路的地理走线接线图进行估算；中压配电网络工程量通过对设备数量及其进出线的长度进行估算。
由于1OkV电压等级在国内已比较成熟，其配电网的估算相对比较容易，因此本文中的20kV配电网的估算均建立在l0kV配电网估算的基础上。
10kV配电变压器和箱式变电站升压改造至20kV电压等级的研究的开题报告
10kV配电变压器和箱式变电站升压改造至20kV电压等级的研究的开题报告一、研究背景和意义随着城市化进程的加快，城镇建设规模不断扩大，电力负荷也越来越大。
在城市电网中，10kV配电变压器和箱式变电站升压设备是非常重要的电力设备。
然而，在电网扩容和负能量消耗不断增加的情形下，这些设备的电压等级逐渐开始显得不够用。
为了保证城市电网的稳定供电，提高电力运营效率，需要对10kV配电变压器和箱式变电站升压设备进行升级改造，提高其电压等级至20kV。
此项改造工程有非常重要的现实意义。
首先，升级改造可以提高城市电网络的供电能力，满足城市不断增长的电力需求，有效防止城市电网的过负荷运行，减少电网故障率，提高供电能力。
其次，升级改造可以提高变压器和箱式变电站的电力传输效率，降低电能损耗，从而进一步降低供电成本，提高电力能效。
最后，升级改造能够提高变电设备的可靠性和可维护性，降低设备故障率，减少维修成本，减轻维护工作量，提高电力设备的使用寿命。
因此，对城市电网中10kV配电变压器和箱式变电站升压设备进行升级改造，提高其电压等级至20kV，具有非常重要的现实意义和应用价值。
二、研究内容和方法本研究以10kV配电变压器和箱式变电站升压设备的升级改造工程为研究对象，旨在探讨其升压改造至20kV电压等级的可行性和技术实现方法。
具体研究内容包括以下几个方面：（1）20kV电压等级下变压器和箱式变电站的设计技术研究，包括升压变压器的设计计算和箱式变电站的结构设计等。
（2）升压改造工程的实施方案设计研究，包括升压变压器和箱式变电站的选型、新设备和原有设备之间的接口匹配与改造等。
（3）升压改造工程的实施过程和实施细节的探讨，包括设备安装和调试等的具体实施方法和技术要点。
（4）升压改造后设备性能的检测和分析，包括新设备的电气、热工、机械等性能检测和实验分析等。
研究方法采用文献调研、数据分析、实验研究、仿真模拟等方式，通过理论与实践相结合的方式，全面探讨10kV配电变压器和箱式变电站升压改造至20kV电压等级的技术实现方法、应用效果和经济意义。
有关10kV电网升压至20kV的探讨
有关10kV电网升压至20kV的探讨发表时间：2018-01-14T15:28:28.037Z 来源：《电力设备》2017年第27期作者：姚健韦涛杨健[导读] 摘要：鉴于我国社会用电负荷快速增长的情况以及中压配电网的现状，阐述了目前10kV配电网存在的问题，分析了20kV电压等级供电的优势，最后提出了现有10kV电网升压至20kV等级的具体思路与策略，为进一步应用并推广20kV等级供电，提供了一定的参考依据。
(南京联能电力检测研究所中国电力科学研究院华北电力调控分中心)摘要：鉴于我国社会用电负荷快速增长的情况以及中压配电网的现状，阐述了目前10kV配电网存在的问题，分析了20kV电压等级供电的优势，最后提出了现有10kV电网升压至20kV等级的具体思路与策略，为进一步应用并推广20kV等级供电，提供了一定的参考依据。
关键词：配电网；20kV电压等级；升压改造引言随着社会经济的迅速发展，我国的发用电量也快速增长，在人口密集、经济发达的城市和开发区，负荷密度已经达到20-30MW/km2，远期负荷密度预计将达到50 MW/km2。
随着负荷密度的不断增加，现有的10kV中压配电等级已经不能适应负荷的增长需要，供电能力明显不足，迫使变电站的布点和出线回路数增加，这不仅加大了配电网建设投资，也由于设备重载而使电能损耗增加。
此外，随着城市化水平的不断提升，土地资源日益紧张，电网建设与城市土地资源之间的矛盾日益突出，变电站站直和线路走廊的获得变得十分困难，为了解决上述问题，有必要考虑现有中压配电电压等级的升压问题。
根据国资委确定的中央企业节能减排工作目标：到“十一五”期末，中央企业要确保完成单位增加值能耗降低２０％，主要污染物排放总量减少１０％，这是建设资源节约型、环境友好型和谐社会的重大举措。
为实现到“十一五”期末降损20%的目标，满足区域社会经济发展的需要，适应国家节能降损的要求，提升配电网的供电能力和适应性、降低配电网损耗和供电成本、减少电力设施占地资源、节能减排、降低网损将是电力企业的长期发展战略，这对中压配电网供电也提出了更高的要求，为了消除现有10kV电压等级供电的弊端，进一步改善现有中压配电网的供电现状，本文提出了将10kV电网升压至20kV等级的思路和策略，并对新电压等级的优势进行了相关的论证，为现状网的升压改造提出了具体的实施建议。
10kV配电变压器和箱式变电站进行升压改造的相关探讨
10kV配电变压器和箱式变电站进行升压改造的相关探讨摘要：随着社会用电量的增加，以10kV电压等级作为中压配电电压已经难以满足社会的发展需求，甚至于现有10kV中压配电网有限的供电能力与日益增长的负荷需求之间所形成的矛盾越来越激烈化，而为了解决这一矛盾，将10kV升至20kV十分有必要。
需要注意的是，由于10kV中压配电网使用了较长时间，仍然存在大量的10kV配电设备，其中以配电变压器和箱式变电站为主，为此，本文围绕10kV配电变压器和箱式变电站进行升压改造为主进行相关方面的探讨和研究，以供借鉴。
关键词：10kV；变压器；箱式变电站一、前言社会的进步是需要建立在资源的使用前提之下，其中电力资源作为社会需要使用到资源的重要组成部分，为了保障电力资源供给，我国采取了一系列措施来促使这一目标得到实现。
在我国电力系统中，10kV作为中压配电电压等级是长期存在的，并且在很长一段时间中是发挥着重要的作用，但是随着社会经济的快速发展，尤其是在城市地区，负荷密度明显增加，为了满足人们对电力资源的需求，将10kV升至20kV，同时将原有10kV中压配电网下的10kV配电设备，比如说配电变压器、箱式变电站等进行升压改造，不仅有利于提高线路供电能力，缓解10kV中压配电网有限的供电能力与日益增长的负荷需求之间所形成的矛盾，而且也有利于提高中压配电压等级，促进整体的进步与发展。
二、10kV配电变压器的升压改造分析首先探讨的内容是10kV配电变压器的升压改造，针对这一部分内容的分析是需要从两个方面入手，一是配电变压器的分类，二是针对不同类型配电器的升压改造研究，通过对这两个方面内容的研究，以此来更好的明确10kV配电变压器的升压改造工作。
（一）配电变压器的分类总的来说，无论是哪一种类型的变压器，铁芯和绕组作为变压器传递能量的核心部分都是类似的，但是从个体角度来说，变压器在主绝缘材料、性能型号、铁芯材料、铁芯结构方面还是存在差异之处，而不同类型的配电变压器，其升压改造可行性也存在明显差异，需要具体问题具体分析。
10kV提升到20kV
10kV提升到20kV——开关设备改造升压的可行性分析10kV提升到20kV——开关设备改造升压的可行性分析前言江苏省电力公司结合江苏经济发展迅速，用电负荷增长快，城市负荷密度高而土地制约严峻等实际情况，总结研究了苏州工业园区20kV配电运行的实际经验，积极推广20kV 电压供电和10kV配电系统的升压改造工程。
采用20kV配电电压等级相比10kV而言，具有节约投资、节约用地、节能降耗等一系列优点。
已建成的10kV城市配网，在未来的若干年内，用电负荷将增加较大，需要进行升压改造。
本文针对10kV和20kV配电网主开关设备——开关柜和断路器的比较分析，对10kV升压为20kV的技术手段，进行了可行性分析。
正文1．现有10kV、20kV开关设备技术状况和结构分析目前在10kV和20kV系统中，主要的开关设备是金属封闭开关设备（中置柜）和断路器。
1．1两种电压等级的开关设备绝缘水平（江苏省电力公司企业标准Q/GDW-10-315-2008）：空气净距/mm 工频耐压/kV 雷电冲击耐压/kV相间、相对地相对地断口相对地断口10kV 125 42 48 75 8420kV 180 50/（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圈接地或不接地系统1．2柜体部分10kV、20kV柜体外形尺寸：柜型外形尺寸（深×宽×高）KYN28A-12 1500×800×2200KYN28A-24 1900×1000×240010kV中置柜的外形尺寸要比20kV小很多，主要原因是绝缘距离的不同。
完全空气绝缘柜体宽度＝铜排宽度（100mm）×3＋相间净距×2＋相对地净距×2，那么对于10kV，柜体宽度＝100×3＋125×2＋125×2＝800mm。
10kV升压20kV电网改造方案
10kV升压20kV电网改造方案摘要：该文从我国农村电网现状及发展趋势出发，对电力线路升压改造进行了经济技术比较和可行性论证。
以辽宁省本溪电业局南芬变电所10kV线路升压至20kV为例，运用相关知识进行理论计算，并进行了实施后的效益分析。
关键词：配电网；升压；效益分析中图分类号：TM715文献标志码：A文章编号：1003-0867(2005)05-0014-02 1 技术参数比较对一些技术参数进行升压前后的比较，从比较结果可以看出升压后各类参数都有明显改善。
包括：电压损失△U% = (PR + QX)/U2×100%，在设备不变的条件下，△U%与U2成反比；电网的输送功率P = 31/2UIcosφ，在负荷电流及功率因数不变时，P与U成正比。
电网有功损耗的比较：假定电网升压前后输送功率不变，有功损耗△P = 3I2R，电网电压升高，电流减小，有功损耗与I2成正比，即与U2成反比。
功率损耗降低的百分数式中 DP1、DP2 ——电网升压前后的有功功率损耗（kW）；U1——电网升压前的电压（10kV）；U2——电网升压后的电压（20kV）。
2 20kV供电方式的经济可行性论证将20kV作为配电电压，可以取消35/10kV级降压方式。
采用110（66）/20/0.4kV 供电方式，降低了送变电工程投资和线路损耗，特别是在负荷密度大、线路长的情况下，经济效益十分显著。
根据计算，采用110（66）/20/0.4kV电压制，一个站点的供电覆盖面积为1600km2，若采用35/10/0.4kV电压制，一个站点的供电覆盖面积仅为400km2。
因此，采用110（66）/20/0.4kV电压制在上述面积（1600km2）的县可少建35/10/0.4kV变电所三座，35kV线路的供电距离约为60km，共减少投资约1100万元。
由于各县的地貌不同，负荷分布不均，因此，也可能出现采用20kV方案按上述方式布点而不能覆盖整个供电区的特殊情况。
开关柜的10kV至20kV升压改造分析
开关柜的10kV至20kV升压改造分析沈志恒;胡贤德;周浩;张弘;封东良;潘弘;孙可;张全明;方淦林【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2012(032)004【摘要】比较全面地分析了国内10 kV配电网中主流类型开关设备的20 kV升压改造情况,对移开式开关柜、固定式开关柜和环网柜提出了采用内部结构优化的升压改造方法,为将来10 kV配网逐渐升压至20 kV电压等级的过程,提出了经济、可靠的开关设备升压改造方案.研究表明,在确保柜体安全性和可靠性的前提下,通过采用内部结构优化改造的方法可以使目前国内大部分种类的开关设备达到20 kV运行要求.%The voltage-rise reforming of domestic switchgear from 10 kV to 20 kV is comprehensively analyzed and a reliable and economical solution of voltage-raise reforming is provided for the withdrawable switchgear, fixed switchgear and ring-net switchgear, which adopts the optimization of internal structure. Study shows that most of domestic 10 kV switchgears can be upgraded to 20 kV voltage level by means of internal structure optimization on the premise that the safety and reliability of cabinet are assured.【总页数】7页(P122-128)【作者】沈志恒;胡贤德;周浩;张弘;封东良;潘弘;孙可;张全明;方淦林【作者单位】浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江省电力公司,浙江杭州310007;海宁开关厂有限公司,浙江嘉兴314406;浙江省电力公司,浙江杭州310007;浙江省电力公司,浙江杭州310007;浙江省电力公司,浙江杭州310007;桐乡市供电局,浙江嘉兴314500【正文语种】中文【中图分类】TM591【相关文献】1.10KV配网升压至20KV配网的浅谈 [J], 王华寿2.10kV配电网升压至20kV运行的探讨 [J], 葛江北;贺虎;陈凯;熊焘;芦珅3.35kV变电站升压改造选用10kV双层开关柜的研究 [J], 李念乔;刘稳坚;王瑛4.配电网电压等级由10kV升压至20kV防雷问题的研究 [J], 陈艳芳5.配电设备10～20kV升压改造分析 [J], 戚琪;郑碧娜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
有关10kV电网升压至20kV的探讨
有关10kV电网升压至20kV的探讨摘要：鉴于我国社会用电负荷快速增长的情况以及中压配电网的现状，阐述了目前10kV配电网存在的问题，分析了20kV电压等级供电的优势，最后提出了现有10kV电网升压至20kV等级的具体思路与策略，为进一步应用并推广20kV等级供电，提供了一定的参考依据。
关键词：配电网；20kV电压等级；升压改造引言随着社会经济的迅速发展，我国的发用电量也快速增长，在人口密集、经济发达的城市和开发区，负荷密度已经达到20-30MW/km2，远期负荷密度预计将达到50 MW/km2。
随着负荷密度的不断增加，现有的10kV中压配电等级已经不能适应负荷的增长需要，供电能力明显不足，迫使变电站的布点和出线回路数增加，这不仅加大了配电网建设投资，也由于设备重载而使电能损耗增加。
此外，随着城市化水平的不断提升，土地资源日益紧张，电网建设与城市土地资源之间的矛盾日益突出，变电站站直和线路走廊的获得变得十分困难，为了解决上述问题，有必要考虑现有中压配电电压等级的升压问题。
根据国资委确定的中央企业节能减排工作目标：到“十一五”期末，中央企业要确保完成单位增加值能耗降低２０％，主要污染物排放总量减少１０％，这是建设资源节约型、环境友好型和谐社会的重大举措。
为实现到“十一五”期末降损20%的目标，满足区域社会经济发展的需要，适应国家节能降损的要求，提升配电网的供电能力和适应性、降低配电网损耗和供电成本、减少电力设施占地资源、节能减排、降低网损将是电力企业的长期发展战略，这对中压配电网供电也提出了更高的要求，为了消除现有10kV电压等级供电的弊端，进一步改善现有中压配电网的供电现状，本文提出了将10kV电网升压至20kV等级的思路和策略，并对新电压等级的优势进行了相关的论证，为现状网的升压改造提出了具体的实施建议。
1现有10kV配电电压存在的问题随着社会用电负荷的迅速增长，以10kV作为中压配电网供电电压的局限性日趋明显，主要表现在：1）受10kV电压等级的限制，110/10kV变电站的相对容量较小，导致变电站的布点密度加大，势必将引发变电站站址与土地资源日趋紧张之间的矛盾，尤其在部分经济发达地区，这种矛盾更为凸显。
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电力自动化设备
Electric Power Automation Equipment
Vol．32 No．4 Apr. 2012
开关柜的 10 kV 至 20 kV 升压改造分析
沈志恒 1，胡贤德 1，周 浩 1，张 弘 2，封东良 3，潘 弘 2，孙 可 2，张全明 2，方淦林 4 （1. 浙江大学 电气工程学院，浙江 杭州 310027；2. 浙江省电力公司，浙江 杭州 310007； 3. 海宁开关厂有限公司，浙江 嘉兴 314406；4. 桐乡市供电局，浙江 嘉兴 314500）
a. 触头臂绝缘套厚度不足，运行电压升高后，触 头臂内的带电导体与静触头盒之间，可能发生直接 放电击穿现象；
b. 电压升高导致爬距增大，而触头盒深度不变， 因此可能发生静触头沿着静触头盒内壁的绝缘材 料，对断路器金属活门挡板或柜体的放电现象；
c. 在触头臂的末端（即触头臂绝缘套与灭弧室 绝缘筒的连接处）绝缘不密封，存在升压后内部导体 穿过缝隙对柜体放电的可能；
其次要注意的是，升压后在绝缘套与灭弧室的绝 缘筒连接处（见图 1）存在漏电隐患。 由于 VS1 型断 路器触头臂的绝缘套并不是固定在其灭弧室的绝缘
筒上的，在两者的连接处存在可漏电的缝隙，故升压 后可能发生断路器内带电导体穿过缝隙对外部柜体
放电的情况。 因此，为封堵放电路径，可在 VS1 型断 路器的三相共 6 个触头臂的绝缘套与灭弧室绝缘筒 的连接处各添加一圈封闭橡胶，同时起到固定触头 臂绝缘套管的作用。 2.1.3 静触头盒
1
2
3
4
1 静触头盒，2 静触头，3 内壁绝缘材料，4 金属活门挡板 图 2 开关柜活门后的静触头盒
Fig.2 Fixed contact box behind moving door
2.1.1 断路器改造的主要问题 升压运行后，断路器主要存在的问题是绝缘水
平的不足。 KYN28 开关柜断路器的升压改造具体包 括以下几个问题：
须增加原来 12 kV 灭弧室的触头开距以提高其耐压
水平。 但是开距也不能选得过大，否则既会使真空
灭弧室的寿命下降，也会影响断路器的分断能力，
故在设计中一般要求在满足运行耐压的前提下尽
量把开距选得小一些。 在升压改造中，要根据实际情
况适当增加原 VS1 型断路器的灭弧室触头开距，具
体参数应根据柜体的运行条件而定。
绝缘方面，由于内部结构优化改造不改变开关 柜的整体尺寸，在电压等级升高后，柜体内部的绝缘 必将面临更苛刻的考验。 对此，可以使用内部结构优 化改造手段，通过采用绝缘包覆、更换绝缘材料和调 整绝缘距离等措施，在原有柜体基础上实现安全升 压。 然而，并不是所有型式的柜体都能采用这种改 造方式，部分柜体由于空间距离不足或关键元件无 法升压等原因，无法采用内部结构优化改造的手段， 只能整体替换，即购买新的 24 kV 柜体。
个开关柜的改造费用大幅增加。 因此，断路器能否通
过改造达到升压运行要求，是影响开关柜改造成本和
升压改造可行性的关键因素。
KYN28 开关柜配备的典型 12 kV 断路器为 VS1
型真空断路器，如图 1 所示。 VS1 型断路器的导电部
分主要由灭弧室和触头臂内的导体 2 个部分组成， 分别封装在绝缘筒与触头臂绝缘套内［1］。 导电部分
但是运行电压的升高将导致电网中大量设备需 要更新，由此产生的昂贵的设备更新费用将阻碍配 电网升压改造的顺利进行。 所以在升压改造过程中， 应尽量充分利用原有的 10 kV 配电设备，从而降低 升压改造的成本。
目前 10 kV 配网中所使用的电力设备按照工作 位置可分为 2 类：站内设备和线路设备，站内的电力 设备主要指变压器和开关设备。 其中，开关设备的 主要功能是负责实现对电能的集中控制、保护与测 量，是配网的重要组成部分，因此开关设备的升压改 造也是 10 kV 配网升压改造的重点。
断路器的上、下 2 个触头臂是连接静触头与灭 弧室的通道，升压后首先要注意的是触头臂绝缘套 的耐压问题。 从图 1 和图 2 中可以看出，断路器处于 工作状态（即触头臂插入静触头盒内部）时，触头臂 内部的带电导体与静触头盒金属部分之间的绝缘， 主要由包裹断路器触头臂的绝缘套（见图 1）和静触 头盒内壁绝缘材料（见图 2）2 个部分组成。
移开式开关柜的断路器安装在可移动的小车 上，通过小车的前后移动实现断路器工作状态的转 换，并且能方便地实现对断路器的维修和更换。
断路器是开关柜行使电能控制功能的核心元
第4期
沈志恒，等：开关柜的 10 kV 至 20 kV 升压改造分析
件，也是价格最昂贵的元件。 断路器室的升压改造应
当尽量对原有的断路器加以利用，否则将会导致整
与断路器的操动机构共同置于小车上，工作时被推
入断路器室以使断路器的动触头与静触头盒内的静
触头（见图 2）连通形成回路。
2
34
5
1
6
1 操动机构，2 灭弧室绝缘筒，3 绝缘套与绝缘筒连接处 4 上触头臂绝缘套，5 动触头，6 下触头臂绝缘套
图 1 VS1 断路器结构图 Fig.1 Structure of VS1 circuit breaker
2 移开式开关柜改造
移开式开关柜是当前 10 kV 配网中比较流行的 柜体类型。 目前 12 kV 电压等级比较常用的移开式 开关柜型号有 KYN28、KYN31、PIX12、8BK20 等。
移开式开关柜的结构大致可分为断路器室、母 线室、电缆室和继电器仪表室 4 个单元隔间。 其中继 电器和仪表设备的改造困难不大，所以以下主要以 移开式开关柜的典型产品 KYN28 为例，详细分析断 路器室、母线室和电缆室 3 个单元隔间的升压改造 措施。 2.1 断路器室改造
爬电比距不变的 情 况 下 ，运 行 电 压 从 10 kV 提 高至 20 kV 后，开关柜内部各绝缘部 件 表 面 的 爬 电 距离将增加一倍。 因此开关柜升压后，必须注意避免 绝缘表面发生爬电事故。
KYN28 开 关 柜 爬 电 距 离 不 足 的 问 题 主 要 出 现 在其静触头盒（见图 2）的内壁绝缘材料上。 升压运 行后，静触头可能发生沿着绝缘表面对金属活门或 柜体爬电的现象，因此必须采取适当措施来增加爬 电距离。 通常采用的增加绝缘件表面爬电距离的方 法主要有：增加材料的结构长度或增加绝缘材料的 褶皱深度。
于其他型号的断路器，由于各制造厂家开关柜所使
的灭弧室在一般情况下也是可通用的［3-6］。 但是 12 kV
断路器升压后，通常需要增加灭弧室的触头开距，这
是因为电压等级越高的断路器，其灭弧室一般需要更
大的触头开距以承受较高的断口电压［7］。 例如 12 kV
真空断路器的开距通常在 8 ～ 12 mm 之间，而 24 kV
真空断路器的则在 10～16 mm 之间。 因此，升压后必
收稿日期：2011 - 06 - 21；修回日期：2012 - 02 - 16
1 开关设备升压改造的主要问题
开关设备的升压改造主要需要解决开关开断和 柜体绝缘 2 个方面的问题，而在柜体的导电、机械和 控制方面改造难度不大。
开断方面，12 kV 柜体在升压后，需保证其原先 的 断 路 器 、负 荷 开 关 等 元 件 的 开 断 能 力 满 足 20 kV 运行的要求，否则必须更换这些元件。
摘要： 比较全面地分析了国内 10 kV 配电网中主流类型开关设备的 20 kV 升压改造情况，对移开式开关柜、
固定式开关柜和环网柜提出了采用内部结构优化的升压改造方法 ，为将来 10 kV 配网逐渐升压至 20 kV 电
压等级的过程，提出了经济、可靠的开关设备升压改造方案。 研究表明，在确保柜体安全性和可靠性的前提
在 20 kV 电压等级条件下的运行安全，确保能够可
靠开断短路电流，升压改造后的断路器在触头开距
增 大 的 前 提 下 ，其 开 断 能 力 应 降 低 一 档 ［9］。
开断能力试验表明，对于 KYN28 开关柜的 VS1
型断路器，通过适当增大灭弧室的触头开距，可使其
在降低开断能力的前提下满足升压运行的要求。 对
为防止升压后触头臂内导体附近的高场强击穿
绝缘套，发生对静触头盒的放电现象，必须增加绝缘 套或静触头盒内壁绝缘材料的绝缘厚度。 但是静触 头盒内壁的绝缘材料厚度由于孔径的限制（图 2）无 法随意增加，而触头臂的绝缘套与内部带电导体之 间还有较大的空间距离，能满足绝缘材料厚度增加 的空间要求。 因此，为提高触头臂内的带电导体与静 触头盒之间的绝缘性能，升压后必须增加断路器触 头臂绝缘套的厚度。 例如在实际中，12 kV 的 VS1 型 断路器升压改造为 24 kV 电压等级时 ，需 将 触 头 臂 绝缘套的厚度从 3 mm 左右加厚到 4 ~ 5 mm，以保证 升压后具有足够的绝缘性能。
度大得多，可以满足 24 kV 的绝缘需要，所以升压后
不需要再增加灭弧室的外绝缘厚度。 但是部分早期
VS1 断路器灭弧室的绝缘筒由于顶部没有密 封 ，在
电压升高后可能发生绝缘筒内部金属部件对断路器
室顶部的直接放电，所以在升压后，对此类断路器应
增加绝缘封盖。
内部绝缘方面，由于国外设计的断路器通常兼顾
了 10 kV 和 20 kV 2 个电压等级的要求，所以其使用
对于第 1 种方法，由于静触头盒的长度要与断路 器触头臂的长度相匹配，故在不更换断路器的情况下 一般难以增加静触头盒的长度。 所以触头盒内壁绝
电力自动化设备
第 32 卷
缘材料受到触头盒结构的限制，其长度通常也难以增
加，故通过增加材料的结构长度来增加爬电距离的
方法不可行。 因此，升压后主要通过第 2 种方法，即
d. 升 压 后 VS1 型 断 路 器 的 灭 弧 室 断 口 两 端 电 压上升，必须增大开距以增加触头间的耐压能力，这 将导致断路器电流开断能力下降。