一、绝缘距离 由于10kV开关柜用于分配三相交流电，因此必须保证相间和相对地之间有一定的距离，否则会造成短路，对整个电力系统造成危害。然而，当我们仅使用空气作为绝缘介质时，绝缘距离要求如表1所示。

表1

有时，为了减少开关柜的外部尺寸，可以使用以下方法:

(1)在气隙中插入非金属绝缘隔板，从而降低对绝缘距离的要求。但应注意的是，净空气距离不小于60毫米，相间绝缘隔板应设置在中间位置。这种方法的缺点是绝缘隔板受使用环境影响大，存在绝缘老化的问题。

(2)用热缩套管覆盖整个高压带电导体。在实践中，确保绝缘距离不小于100毫米。缺点是热收缩套管也有绝缘老化的问题。

表3

(3)国外ABB公司有均匀电场的设计理论，可以通过改进带电导体的结构来降低绝缘距离的要求。缺点是国内电力系统用户难以接受这一理论，因为它不符合DI/T 401997标准的要求。

(4)国外三菱公司有一个热涂层工艺，可以在高压带电导体表面均匀附着一层绝缘材料。缺点是需要增加流化床设备。

综上所述，在设计允许的情况下，应尽可能采用空气绝缘，以满足上表的要求。

第二，爬电距离 由于电力系统用户倾向于追求高可靠性，在实践中我们必须满足以下条件:在高电压开关柜时，各部件及其支撑绝缘(纯瓷和有机绝缘)的外绝缘爬电比(高压电气部件外绝缘爬电距离和额定电压比)对于纯瓷绝缘为18毫米/千伏，对于有机绝缘为20毫米/千伏。

由于这一要求相对较高，许多传统部件往往不能满足要求，这就要求我们通知部件制造商对其进行定制。

部件制造商通常采用增加或增加裙缘而不增加绝缘体高度的方法。在选择款式时，我们应该注意裙高与裙距的比例。此外，我们还应该注意使用开关柜的地方的环境条件。为了防止冷凝，我们可以在开关柜处增加一个自动控制的加热器。

三防五防联锁功能 为了防止现场操作人员无意识地进行错误操作，造成事故，除了加强对操作人员的培训和执行工作票制度外，还应在开关柜的设计中增加强制联锁装置或采取提示措施。对于开关柜，应提供五种防误操作功能:

(1)防止断路器误分合闸

对于载人变电站，可以使用不同数量的红色和绿色瓷砖。也就是说，每个断路器对应于唯一数量的红色和绿色挡板，它们通常放置在控制屏幕上。对于无人值守变电站而言，由于断路器是从远处操作的，因此不能使用红绿卡转向方法，只能增加电气联锁。

(2)防止负荷分离开关上下或负荷推拉断路器手车。该功能一般采用机械联锁进行强制联锁。这一要求的原因是手车的隔离开关和动、静触头不具备断开和闭合正常负载电流的能力。如果误操作，隔离开关和手车的动、静触头将被烧毁，事故可能进一步扩大。

(3)防止带电操作接地开关或悬挂临时接地线。该功能需要机械联锁，因为它与人工短路接地有关。

(4)防止用临时接地线或接地开关切换电源。该功能需要机械联锁，并且还旨在防止人为短路接地。

(5)防止人们误入带电区间。该功能通常也是机械联锁的，以防止电击。

综上所述，为了实现五防功能，机械联锁是必不可少的。各种类型的型号和开关柜，如GG-1A、XGN2、GGX2、JYN、KYN、KGN和GZSl，在机械联锁方面都有自己的特点。它们中的大多数都是由机械零件一个接一个地驱动的。除非操作者用外力损坏零件，否则只能按照预定程序操作，可靠性高。然而，零件结构复杂，加工工艺要求高。

有时，我们也可以使用机械程序锁，结构非常简单，但由于万能钥匙的存在，很难完全避免操作者的误操作。此外，这种方法不能满足无人值守变电站的要求。在万不得已的情况下，如果不带断路器的进线等于0+，我们只能使用电磁锁。电磁锁、分压瓷瓶和电线都有可能损坏，还需要外部电源，可靠性差。

至于高压带电显示装置，它只能被视为一种暗示性的措施，没有可靠性。通常不建议这样做。当然，对于操作者来说，通过高压带电显示设备来知道主电路的哪一部分正在通电是另一回事。

四、关于保护水平 为了防止人体接近高电压开关柜的高压带电部分和接触运动部分，在设计开关柜时，应考虑达到几个保护级别。

在设计时，应注意随着防护等级的提高，生产成本相应增加，散热条件变差。因此，我们不能追求高保护级别，IP3X和IP4X通常是合适的。

V.动态稳定性 在电力系统中，开关柜通常能承受20kA、31.5kA、40kA甚至50kA的额定短路开断电流。当如此大的电流流过电力系统时，开关柜，相间母线和同相母线之间将产生巨大的电力。此时，我们需要支撑绝缘子的支撑，以防止母线发生明显位移。

一般来说，两个绝缘子之间的距离不应超过800毫米，一些薄弱环节应加强。由于动力稳定性的理论计算极其复杂，一般设计需要依靠设计者的经验，最后需要通过型式试验进行试验。

六.升温 在电力系统中开关柜通常能承受4000安及以下的正常工作电流。由于主要部件通常在密封的机柜中运行，因此它们产生的热量很难散发到机柜外部，从而导致机柜内部的温度升高。如果温度超过以下限值，部件将被烧毁，并会发生事故。

为了达到温度上升的极限，我们必须加强制造过程。虽然我们可以在电气连接表面涂凡士林、导电膏、镀锡、镀银等措施，但最终的保证在于制造。可以说，在操作开关柜期间发生的绝大多数事故都是由于生产过程过密而导致的温度过高引起的。

当然，在结构设计中，我们应该尽力避免涡流现象。当确实不可避免时，可以使用具有高磁阻率的材料。

在实际工作中，我们深深感受到开关柜的设计深度是无穷无尽的。有时候，我们根本无法从理论上证明和分析它。我们只能依靠经验和类型测试。这可能是每一门学科发展的现状和发展的根本原因。