一.基本概念
开关柜(又称成套开关或成套配电装置):它是以断路器为主的电气设备;是指生产厂家根据电气一次主接线图的要求,将有关的高低压电器(包括控制电器、保护电器、测量电器)以及母线、载流导体、绝缘子等装配在封闭的或敞开的金属柜体内,作为电力系统中接受和分配电能的装置。
二.开关柜的主要特点:
三、开关柜的组成;
开关柜由柜体和电器元件二大部分组成。
1.柜内常用一次电器元件(主回路设备)常见的有如下设备:
电流互感器简称CT[如:LZZBJ9-10]
电压互感器简称PT[如:JDZJ-10]
接地开关[如:JN15-12]
避雷器(阻容吸收器)[如:HY5WS单相型;TBP、JBP组合型]
隔离开关[如:GN19-12、GN30-12、GN25-12]
高压断路器[如:少油型(S)、真空型(Z)、SF6型(L)]
高压接触器[如:JCZ3-10D/400A型]
高压熔断器[如:RN2-12、XRNP-12、RN1-12]
变压器[如:SC(L)系列干变、 S系列油变]
高压带电显示器[GSN-10Q型]
绝缘件[如:穿墙套管、触头盒、绝缘子、绝缘热缩(冷缩)护套]
主母线和分支母线
负荷开关[如:FN26-12(L)、FN16-12(Z)]
高压单相并联电容器[如:BFF12-30-1] 等等
2.柜内常用的主要二次元件(又称二次设备或辅助设备,是指对一次设备进行监察、控制、测量、调整和保护的低压设备),常见的有如下设备:
1.继电器2.电度表3.电流表4.电压表5.功率表6.功率因数表7.频率表8.熔断器9.空气开关10.转换开关11.信号灯12.电阻13.按钮14.微机综合保护装置等等。
四、高压开关柜分类:
1.按断路器安装方式分为移开式(手车式)和固定式
(1).移开式或手车式(用Y表示):表示柜内的主要电器元件(如:断路器)是安装在可抽出的手车上的,由于手车柜有很好的互换性,因此可以大大提高供电的可靠性,常用的手车类型有:隔离手车、计量手车、断路器手车、PT手车、电容器手车和所用变手车等,如KYN28A-12。
(2).固定式(用G表示): 表示柜内所有的电器元件(如:断路器或负荷开关等)均为固定式安装的,固定式开关柜较为简单经济,如XGN2-10、GG-1A等。
2.按安装地点分为户内和户外
(1).用于户内(用N表示);表示只能在户内安装使用,如:KYN28A-12等开关柜;
(2).用于户外(用W表示);表示可以在户外安装使用,如: XLW等开关柜。
3.按柜体结构可分为金属封闭铠装式开关柜、金属封闭间隔式开关柜﹑金属封闭箱式开关柜和敞开式开关柜四大类
(1).金属封闭铠装式开关柜(用字母K来表示)主要组成部件(例如:断路器、互感器、母线等)分别装在接地的用金属隔板隔开的隔室中的金属封闭开关设备。如KYN28A-12型高压开关柜。
(2).金属封闭间隔式开关柜(用字母J来表示)与铠装式金属封闭开关设备相似,其主要电器元件也分别装于单独的隔室内,但具有一个或多个符合一定防护等级的非金属隔板。如JYN2-12型高压开关柜。
(3).金属封闭箱式开关柜(用字母X来表示)开关柜外壳为金属封闭式的开关设备。如XGN2-12型高压开关柜。
(4).敞开式开关柜,无保护等级要求,外壳有部分是敞开的开关设备。如GG-1A(F)型高压开关柜
五.常用类型开关柜的结构、参数及操作程序
(一)KYN28A-12
KYN28A-12型户内金属铠装抽出式开关设备主要用于发电厂、工矿企事业配电以及电力系统的二次变电站的受电、送电及大型电动机的起动等。实行控制、保护、实时监控和测量之用。有完善的五防功能,配用浙开VS1(ZN63A-12)真空断路器,也可配由ABB公司生产的VD4真空断路器、由上海富士电机开关有限分司生产的HS型(ZN82-12) 真空断路器、中外合资厦门华电开关有限分司生产的VEP型(ZN96-12)真空断路器,目前在12KV市场上使用量很大。
2.柜体外形尺寸:( 标准架空进出线方案; 电缆进出线方案)
*电缆进出线及联络柜标准方案: 宽800(1000)×深1500×高2300
*架空进出线标准方案: 宽800(1000)×深1660×高2300
注: 1.GZS1+电缆进出线及联络柜标准方案: 宽650×深1500×高2300; 相间距为150mm; GZS1柜柜宽为800的相间距为210mm; 柜宽为1000 的相间距为275mm;
3.产品结构外形: 图3-1
4.开关柜基本参数
表3-1
项 目 |
单 位 |
数 据 |
额定电压 |
kV |
12 |
1min工频耐受电压(额定绝缘水平) |
kV |
42(相对地及相间) 48(隔离断口) |
雷电冲击耐受电压(额定绝缘水平) |
kV |
75(相对地及相间) 85(隔离断口) |
额定频率 |
HZ |
50 |
主母线额定电流 |
A |
630 1250 1600 2000 2500 3150 |
分支母线额定电流 |
A |
630 1250 1600 2000 2500 3150 |
4S热稳定电流 |
kA |
16 20 25 31.5 40 |
额定动稳定电流 |
kA |
40 50 63 80 100 |
防护等级 |
外壳为IP4X, 隔室间和门打开时为IP2X |
5.五防联锁简介:
(1).当手车在柜体的工作位置合闸后,在底盘车内部的闭锁电磁铁被锁定在丝杠上,而不会被拉动.以防止带负荷误拉断路器手车。
(2).当接地开关处在合闸位置时, 接地开关主轴联锁机构中的推杆被推入柜中的手车导轨上,于是所配断路器手车不能被推进柜内。
(3).断路器手车在工作位置合闸后,出线侧带电,此时接地开关不能合闸. 接地开关主轴联锁机构中的推杆被阻止,其操作手柄无法操作接地开关主轴.
(4).对于电缆进线柜;母线分段柜和所用变方案,由于进线电缆侧带电,下门上装电磁锁,来确保在电缆侧带电时不能进入电缆室;
(5).通过安装在面板上的防误型转换开关(带红绿牌),可以防止误分误合断路器.
6.操作程序
送电操作:
先装好后封板,再关好前下门-------操作接地开关主轴并且使之分闸-------用转运车(平台车)将手车(处于分闸状态)推入柜内(试验位置)--------把二次插头插到静插座上---------(试验位置指示器亮)---------(关好前中门)----------用手柄将手车从试验位置(分闸状态)推入到工作位置---------(工作位置指示器亮, 试验位置指示器灭)---------合闸断路器手车.
停电(检修)操作:
将断路器手车分闸-----------用手柄将手车从工作位置(分闸状态)退出到试验位置-------(工作位置指示器灭, 试验位置指示器亮)-------打开前中门--------把二次插头拔出静插座----------(试验位置指示器灭)----------用转运车将手车(处于分闸状态)退出柜外----------- 操作接地开关主轴并且使之合闸--------------打开后封板和前下门.
★.注意:下避雷器手车和中(下)PT手车可以在母线运行时直接拉出柜外.
(二)产品XGN2-12(Z)
1.产品型号含义:
序号 |
名 称 |
单位 |
技 术 参 数 |
|||||||||||
1 |
额定电压 |
kV |
12 |
|||||||||||
2 |
额定电流 |
A |
630;1000;1250;1600;2000;2500;3150 |
|||||||||||
3 |
主母线额定电流 |
A |
630,1000 |
1000,2000 |
2500,3150 |
|||||||||
4 |
额定绝缘水平 |
1min工频耐压 |
相间及对地 |
kV |
42 |
|||||||||
断口间 |
kV |
48 |
||||||||||||
雷电冲击耐压 |
相间及对地 |
kV |
75 |
|||||||||||
断口间 |
kV |
85 |
||||||||||||
5 |
额定短路开断电流 |
kA |
20 |
31.5 |
40 |
|||||||||
6 |
额定短路关合电流(峰值) |
kA |
50 |
80 |
100 |
|||||||||
7 |
额定峰值耐受电流 |
kA |
50 |
80 |
100 |
|||||||||
8 |
4s额定短时耐受电流 |
kA |
20 |
31.5 |
40 |
|||||||||
9 |
额定短路电流开断次数 |
次 |
30 |
|||||||||||
10 |
机械寿命 |
次 |
10000(20000-VS1) |
|||||||||||
11 |
二次回路1min工频耐压 |
kV |
2 |
|||||||||||
12 |
外壳防护等级 |
IP2X |
||||||||||||
13 |
母线系统 |
单母线、单母线带旁路、双母线 |
||||||||||||
14 |
操作方式 |
电磁式、弹簧储能式 |
||||||||||||
3.隔离开关:GN30-12(D)型的基本参数 表3-4 |
||||||||||||||
项目 |
单位 |
GN30-12(D)/1250-40 |
GN30-12(D)/630-20 |
GN30-12(D)/1000-31.5 |
GN30-12/2000-50 |
GN30-12/3150-50 |
||||||||
开关柜额定电压 |
kV |
12 |
||||||||||||
雷电冲击耐受电压(额定绝缘水平) |
kV |
75(相对地及相间) 85(隔离断口) |
||||||||||||
额定电流 |
A |
1250 |
630 |
1000 |
2000 |
3150 |
||||||||
额定峰值耐受电流 |
kA |
100 |
50 |
80 |
125 |
125 |
||||||||
额定短时耐受电流(4S) |
kA |
40 |
20 |
31.5 |
50 |
50 |
4.开关柜外形尺寸:
*小电流柜电缆进出线及联络柜标准方案: 宽1100×深1200×高2650
*小电流架空进出线柜标准方案: 宽1100×深(1200+400)×高2650
*大电流柜电缆进出线及联络柜标准方案: 宽1200×深1200×高2650。
*大电流架空进出线柜标准方案: 宽1200×深(1200+600)×高2650
注: 小电流柜的相间距为250mm; 大电流柜的相间距为275mm;
5.开关柜的结构:
2.基本参数 表3-5
序号 |
名 称 |
单位 |
技 术 参 数 |
|||||||||||
1 |
额定电压 |
kV |
12 |
|||||||||||
2 |
额定电流 |
A |
630, 1250, 2000, 2500, 3150,4000 |
|||||||||||
3 |
操作方式 |
电磁式、弹簧储能式 |
||||||||||||
4 |
额定绝缘水平 |
1min工频耐压(有效值) |
相间及对地 |
kV
|
42 |
|||||||||
隔离断口间 |
48 |
|||||||||||||
雷电冲击耐压(峰值) |
相间及对地 |
kV
|
75 |
|||||||||||
隔离断口间 |
85 |
|||||||||||||
5 |
额定短路开断电流 |
kA |
20 |
31.5 |
40 |
|||||||||
6 |
额定短路关合电流(峰值) |
kA |
50 |
80 |
100 |
|||||||||
7 |
额定峰值耐受电流 |
kA |
50 |
80 |
100 |
|||||||||
8 |
4s额定短时耐受电流 |
kA |
20 |
31.5 |
40 |
|||||||||
9 |
额定短路电流开断次数 |
次 |
30 |
|||||||||||
10 |
机械寿命 |
次 |
10000(VS1为20000) |
|||||||||||
11 |
二次回路1min工频耐压 |
kV |
2 |
|||||||||||
12 |
防护等级 |
柜顶主母线为敞开式(无防护)结构 |
||||||||||||
13 |
母线系统 |
单母线、单母线带旁路、双母线 |
||||||||||||
3.隔离开关(GN19-12C)的基本参数: 表3-6 |
||||||||||||||
项目 |
单位 |
GN19-12(C)/400-12.5 |
GN19-12(C)/630-20 |
GN19-12(C)/1000-31.5 |
||||||||||
额定电压 |
kV |
12 |
||||||||||||
1min工频耐受电压(额定绝缘水平) |
kV |
42(相对地及相间) 48(隔离断口) |
||||||||||||
雷电冲击耐受电压(额定绝缘水平) |
kV |
75(相对地及相间) 85(隔离断口) |
||||||||||||
额定电压 |
A |
400 |
630 |
1000 |
||||||||||
额定峰值耐受电流 |
kA |
31.5 |
50 |
80 |
||||||||||
额定短时耐受电流(4S) |
kA |
12.5 |
20 |
31.5 |
4.外形尺寸:
*小电流电缆进出线柜标准方案: 宽1200×深1200×高2800
*架空进出线柜标准方案: 宽1200×深(1200+600)×高2800
*大电流柜电缆进出线柜标准方案: 宽1540(或1400)×深1200×高2800
注: 小电流柜相间距为250mm,大电流柜的相间距为275mm,侧封板单面18mm
5. 机械联锁简介:
(1)用带红绿翻牌的防误型转换开关可以防止误分误合断路器;紧急情况下可以利用紧急解锁分合断路器.
(2)用操作机构上的机械联锁装置来实现隔离开关不能带负荷分闸.只有当断路器分闸后,才可以操作上、下隔离开关.
(3)离开关与前门(上,下),前门与后门(上,下)之间的联锁是通过扇形板传动机构的联锁装置和止动装置来实现的.如果柜体为靠墙安装则可相应取消前后门之间的联锁.此联锁可以防止误入带电间隔功能.
6.开关柜结构: 隔离开关与断路器机械联锁结构简图见:5-10内部结构见图3-7
7.开关柜结构特性:
(1).侧封板改流水槽结构为固定板焊接,柜体拼台后外形美观。
(2).柜体的“五防”联锁机构均采用机械联锁方式, 安全可靠性高。
(3).主母线在柜体前有眉头板(带观察窗),对主母线有隔离防护作用。
(4).柜内绝缘子全部采用大爬距瓷瓶,主母线可以用绝缘护套,绝缘性能好。
(5).因开关柜内空间较大,不会因为元器件外型大而影响元器件的选用,此柜体特别适用于变电站今后的改造。
(6).结构简单,维护与操作都很方便,便于用户熟练掌握操作规程,因此本柜型在激烈的市场竞争中仍有很强的生命力。
(7).价格低廉,与同类产品相比要便宜,特别适合对占用空间要求不高,投资少见效快的工程。
(8).柜体既可靠墙安装,从柜前操作和维护,又可离墙安装。
8、操作程序:(柜体不靠墙安装,电缆出线柜方案)
① 送电操作: a.关好后上门及后下门; b. 关好前上门及前下门, c .先合母线进线侧隔离开关;d .再合母线出线侧隔离开关。e.最后合断路器。
② 停电操作: a .先分断路器;b . 再分母线出线侧隔离开关;c . 再分母线进线侧隔离开关;d.打开前下门及前上门; e. 打开后下门及后上门;
③ 紧急解锁操作: 将紧急解锁钥匙插入紧急解锁孔内,先分断路器,再开前门.
六、开关柜的保护配置
10kV馈线开关柜一般采用带重合闸的两段式电流保护,重要线路还会采用光纤纵差保护。
(一)基本概念
两段式电流:过流一段又叫电流速断保护,没有时限,按高于本段末端最大短路电流整定;过流二段又叫限时电流速断保护,按高于下级保护电流速断保护的最大动作电流整定,可以作为本段线路一段的后备保护,动作跳闸时间一般为0.5-1秒。
重合闸:当架空线路故障清除后,在短时间内合上断路器,称为重合闸;由于实际上大多数架空线路故障为瞬时或暂时性的,因此重合闸是运行中常采用的自恢复供电方法之一。
(二)常用保护装置类型及结构
我们经常使用的有两类,一是电磁型保护,一是微机保护
以下左图为电磁型保护装置,右图为微机型保护装置:
新建的设备己全部采用微机保护。
1.保护装置的构成:
(1)电磁型保护由电流继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器、重合继电器、压板等构成。
(2)微机型保护由电源插件、出口插件、CPU插件、交流插件、人机对话插件、压板等构成。
2.保护装置的动作信息和说明:
(1)电磁型保护的动作信息是在信号继电器及重合闸充电灯上反应的,当保护动作后,对应的信号继电器会掉牌,直到手动复归。并且电磁型保护装置自身出现异常后,一般情况下都不会有明显的异常现象,不容易发现。
(2)微机保护运行中发生动作或告警时,自动开启液晶背光,将动作信息(见下表)显示于LCD,同时上传到保护管理机或当地监控,能及时被发现处理。
保护动作及告警信息
显示内容 |
动作 |
意义 |
电流Ⅰ段跳闸 |
跳闸、跳闸信号 |
电流Ⅰ段保护跳闸出口 |
电流Ⅱ段跳闸 |
跳闸、跳闸信号 |
电流Ⅱ段保护跳闸出口 |
过流加速跳闸 |
跳闸、跳闸信号 |
过流加速保护跳闸出口 |
重合闸动作 |
合闸、重合闸信号 |
重合闸保护合闸出口 |
控制回路异常 |
告警信号 |
控制回路异常告警信号 |
母线TV断线 |
告警信号 |
母线TV断线 |
线路电压异常 |
告警信号 |
线路TV断线 |
定值出错 |
告警信号 |
各种保护退出 |
定值区号出错 |
告警信号 |
各种保护退出 |
EEPROM故障 |
告警信号 |
EEPROM出错,退出运行 |
A/D出错 |
告警信号 |
装置的数据采集回路故障,保护功能全部退出 |
开出回路异常 |
告警信号 |
装置的继电器驱动回路故障,保护功能全部退出 |
七、巡视维护内容
1.开关柜的巡视检查
在日常运行中,开关柜要定期进行以下项目的巡视:
巡视项目 |
巡视内容 |
外观 |
1.外观无变形、变色,柜门严密,油漆无脱落; 2.防误闭锁装置完整可靠; 3.柜内照明完好; 4.柜内无异常响声; 5.柜内及周围无异常气味。 |
操作机构 |
1.检查开关机构分、合闸指示器指示正确,与实际运行状态一致; 2.操作及闭锁把手位置正确; 3.弹簧机构储能正常; 4.传动连杆无弯曲变形,轴销齐全,无松动、脱落。 |
隔离刀闸 |
1.在合闸位置的刀闸,闭锁定位良好,动静触头接触良好; 2.接头无发热、变色、氧化; 3.瓷质部分清洁、完好、无破损、无放电痕迹。 |
真空开关 |
1.真空管无裂纹、无变色、无放电痕迹,管内无附着金属融化物; 2.接头无发热、变色、氧化; 3.瓷质部分清洁、完好、无破损、无放电痕迹。 |
电流互感器 |
1.接头无发热、变色、氧化; 2.树脂外壳无裂纹、碳化、融化; |
保护及二次线 |
1.保护装置运行正常,无异常、告警信号; 2.开关分合闸指示灯与运行状态一致,远近控制切换开关在“远方”位置; 3.压板投退正确,接触良好; 4.测量仪表指示准确,电流值在允许范围内; 5.端子排二次线无松动、脱落、发热、变色; 6.合闸电源空开(保险)、控制电源空开(保险)接触正常,无脱扣现象。 |
电缆 |
1.接头无发热、变色、氧化; 2.电缆无松动、脱落。 |
在以下情况,还需对开关柜以下项目进行特殊巡视:
雷雨天气:瓷质部分有无放电闪络现象;
大雾天气:瓷质部分有无放电,打火现象,重点监视污秽瓷质部分;节假日时:监视负荷及增加巡视次数;
高峰负荷期间:增加巡视次数,监视设备温度,触头、引线接头,特别是限流元件接头有无过热现象,设备有无异常声音;
短路故障跳闸后:检查隔离开关的位置是否正确,各附件有无变形,触头、引线接头有无过热、松动现象,油断路器有无喷油,油色及油位是否正常,测量合闸保险丝是否良好,断路器内部有无异音;
设备重合闸后:检查设备位置是否正确,动作是否到位,有无不正常的音响或气味;
严重污秽地区:瓷质绝缘的积污程度,有无放电、爬电、电晕等异常现象。
在巡视中若发现异常现象应立即向上级部门汇报,申请处理,对于不能处理的要加强监视。
2.开关柜的维护
(1)设备清扫:通过清扫一、二次设备上的积灰,可以防止设备积灰导致绝缘下降、击穿。所以应定期对二次回路进行清扫,设备停电后还应在做好安全措施后对一次部分进行清扫。
(2)去潮防寒:在室内湿度大于70%或温度小于0℃时,应将去潮加热装置投入运行。
(3)测温:应定期对开关柜导流部分进行测温,在高温、高负荷时还应增加测温次数。
3.开关柜的验收
开关柜在安装及检修以后均要进行验收,验收项目如下:
序号 |
项目及标准 |
备注 |
一 |
外观检查 |
|
1 |
设备基础及支架水平、牢固、接地应良好,接地引下线及其与主地网的连接应满足设计要求,接地应可靠。 |
安装 |
2 |
瓷套绝缘外壳清洁,无破损 |
|
3 |
充油设备无渗漏油 |
|
4 |
油漆应完整,相色标志、双编号牌正确 |
|
5 |
各金属部件无锈蚀。 |
|
6 |
电气连接可靠,接触良好,绝缘间距符合要求 |
|
7 |
箱门平整,开启灵活,关闭紧密,各孔洞封堵严密。 |
|
8 |
柜内各端子接线整齐正确,无松动,锈蚀现象,电缆牌号正确、清晰 |
|
9 |
各保险及空气开关的容量符合要求 |
|
10 |
现场清洁 |
|
二 |
动作调试 |
|
1 |
断路器、隔离开关分合闸操作灵活、正常,远方操作可靠,分合位置指示正常,各指示灯正确。 |
|
2 |
辅助开关随断路器分合操作能可靠动作,各接点切换正常。 |
|
3 |
机构弹簧在合闸后储能正常。 |
|
4 |
保护整组试验断路器动作正确。 |
|
5 |
仪表指示正确。 |
|
三 |
技术资料及工具交接 |
|
1 |
厂家提供的产品说明书、试验记录、产品合格证及安装图纸等技术资料原件 |
安装 |
2 |
完整的安装记录 |
安装 |
3 |
合格、完整的调试试验报告(含保护、高压、化验等专业) |
|
4 |
其它文件:如订货技术协议、变更设计的技术文件及重要会议记录等 |
安装 |
5 |
相关的操作工具(如操作把手等专用工具)、备品备件及清单 |
安装 |
在验收过程中发现的问题应立即将问题罗列向上级部门汇报,并由检修或安装单位书面承诺处理时间并签字备案。
八、开关柜常见异常及故障处理