高压开关柜基础知识

2020 3 24 高低压开关柜常识 1 襄阳中环水务有限公司 高压开关柜常识主讲人 方彦伟 2020 3 24 高低压开关柜常识 2 培训内容及目标 培训内容1 了解高压开关柜分类 配置等相关内容2 了解所涉及的相关标准中的结构相关内容3 了解高压开关柜的 五防 知识培训目标熟悉高压开关柜的种类及基本配置 2020 3 24 高低压开关柜常识 3 关于电压等级的划分 对于电气设备 习惯上将1KV及以上划为高压 1KV以下为低压 对于电力系统 一般1KV及以下为低压 1KV 66KV为中压 66KV 330KV为高压 330KV 750KV为超高压 750KV以上为特高压 对于开关柜 500V以下为低压 有时660V也划为低压 3KV 6KV 10KV为中压 24KV 35KV 66KV为高压 其中66KV很少用 目前 常规的低压开关柜一般为380V 高压开关柜一般为3KV 6KV 10KV 24KV 35KV 2020 3 24 高低压开关柜常识 4 关于模拟母线的标志颜色 注 1 模拟母线的宽度宜为6 12mm 2 设备模拟的涂色应与相同电压等级的母线颜色一致 3 不适用于弱电屏以及流程模拟的屏台 2020 3 24 高低压开关柜常识 5 高压开关柜基础知识 一 高压 中压 开关柜定义及分类开关柜是金属封闭开关设备的俗称 按照GB3906 3 35KV金属封闭开关设备 定义 金属封闭开关设备是指除进出线外 完全被金属外壳包住的开关设备 开关柜分类 1 按柜体结构分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 a 铠装式交流金属封闭开关设备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 2020 3 24 高低压开关柜常识 6 高压开关柜基础知识 b 间隔式交流金属封闭开关设备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 c 箱式交流金属封闭开关设备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 d 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 3 按安装地点分为户内和户外a 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 b 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 箱式变电站 2020 3 24 高低压开关柜常识 7 高压开关柜基础知识 2 按断路器安装方式分为移开式 手车式 和固定式a 移开式移开式或手车式 用Y表示 表示柜内的主要电器元件 如 断路器 是安装在可抽出的收车上的 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 常用的收车类型有 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 特点 检修方便 鸭嘴式 梅花触头容易发生故障 b 固定式固定式 用G表示 表示柜内的所有电器元件 如 断路器或负荷开关等 均为固定安装的 固定式开关柜较为简单经济 如 XGN2 12 GG 1A等 特点 运行可靠 维修不方便 2020 3 24 高低压开关柜常识 8 高压开关柜基础知识 二 开关柜型号命名开关柜型号是根据国家机械工业部发布的行业标准 JB T8754高压开关设备型号编制办法 来命名 JB T8754标准为推荐性而非强制性 因此开关柜命名不一定完全遵循本标准 例如 按标准命名 KYN28A 12 JYN1 12 XGN2 12等 2020 3 24 高低压开关柜常识 9 高压开关柜基础知识 1 开关柜全型号组成 简化 2020 3 24 高低压开关柜常识 10 高压开关柜基础知识 1 1 全型号组成的第1 3位按下表确定 环网 H 2020 3 24 高低压开关柜常识 11 高压开关柜基础知识 1 2 第4位为设计序号 按产品型号证书发放的先后顺序用阿拉伯数字表示 由型号颁发单位统一编排 西高所 1 3 第5位为改进顺序号 按改进先后顺序用A B C 表示 由型号颁发单位统一编排 1 4 第6位为额定电压 用阿拉伯数字表示 单位千伏 KV 1 5 第7位为主开关类型 见下表 S 配少油断路器 L 配SF6断路器 Z 配真空断路器 F 配负荷开关 F R 配负荷开关 熔断器组合 J R 配接触器 熔断器组合 F C G 配隔离开关1 6 第8位为主开关所配用的操动机构类别 常用弹簧操动机构T 1 7 第9位为开关柜的额定电流 以安培值表示 A 1 8 第10为开关柜的额定短路开断电流或额定短时耐受电流 以千安值表示 KA 2020 3 24 高低压开关柜常识 12 高压开关柜基础知识 实例 KYN28A 12 Z T1250 31 5 型号解读K 铠装式交流金属封闭开关设备Y 移开式N 户内28 设计序号A 改进顺序号12 额定电压 12KV Z 配真空断路器T 采用弹操机构1250 额定电流 1250A 31 5 开断 31 5KA 13 KYN28A 12 14 KYN28A 12 A 母线室 B 手车 断路器 室 C 电缆室 D 继电器仪表室 15 KYN28 12 继电器仪表室 开关室 检修通道 母线室 电缆室 前柜 后柜 安装各功能单元手车的空间 16 高压手车断路器 功能 正常供电时通过负荷电流 当供电系统发生短路故障或严重过负荷时 与其相应的继电保护或自动装置配合 快速切断故障电流或过负荷 电气 机械寿命 20000 30000次 实物示意 绘图符号 17 高压手车断路器 组成 组成 由底盘车 极柱 触臂 动触头 框架及内部机构组成 手车框架及内置机构 底盘车 极柱 触臂 梅花触头 18 高压手车断路器 极柱 桶装极柱 真空泡及联动机构安装于绝缘桶内 打开上盒盖 能清晰看到真空泡等 桶装极柱 固封极柱 固封极柱 真空泡及联动机构与绝缘桶浇注为一体 除尘效果更好 19 高压手车断路器 机构 储能弹簧 目前 3 10kV真空断路器广泛使用弹簧储能操作机构 操作机构 20 高压手车断路器 接地 目前 3 10kV真空断路器手车接地方式 手车滚轮接地手车铜导轨接地手车底部铜排接地手车鸭嘴式接地 21 高压手车断路器 尺寸示意 配柜时 请仔细核对断路器手车中的相间距P 极间距H 梅花触头G的尺寸 保证设计柜体时的准确性 H P G 2020 3 24 高低压开关柜常识 22 XGN15 12 XGN15 12 F R T100 31 5 型号解读X 箱式交流金属封闭开关设备G 固定式N 户内15 设计序号12 额定电压 12KV F R 配负荷开关 熔断器组合T 采用弹操机构100 额定电流 100A 31 5 开断 31 5KA 通过熔断器实现 2020 3 24 高低压开关柜常识 23 XGN15 12柜的组成结构 2020 3 24 高低压开关柜常识 24 XGN15 12柜的组成结构 1 母线室2 主开关室3 电缆室4 操动机构 联锁机构和低压控制室 2020 3 24 高低压开关柜常识 25 开关柜的组成 母线室 主开关 电缆室 操动机构 联锁机构和低压控制室a 母线室母线室布置在柜的上部 在母线室中主母线连接在一起 贯穿整排开关柜 b 主开关室内装有负荷开关 负荷开关的外壳为环氧树脂浇注而成 充六氟化硫 SF6 气体为绝缘介质 在壳体上设有观察孔 开关室内可根据客户要求装设SF6气体密度表 c 开关柜有宽裕的电缆室 主要用于电缆连接 使单芯或三芯电缆可以采用最简单的非屏蔽电缆头进行连接 同时充裕的空间还可以容纳避雷器 电流互感器 下接地开关等元件 柜门有观察窗和安全联锁装置 电缆底板根据要求设有电缆密封圈 并配有支撑架和大小相宜的电缆夹 d 带联锁的低压室同时起到控制屏的作用 低压室内装有带位置指示器的弹簧操动机构和机械联锁装置 也可以装设辅助触点 跳闸线圈 紧急跳闸机构 电容械带电显示装置 钥匙锁和电动操作装置 同时低压室空间可还以供装设控制回路 计量仪表和保护继电器 26 FLN36 12 2020 3 24 高低压开关柜常识 27 XGN2 12 XGN2 12 T1250 31 5 型号解读X 箱式交流金属封闭开关设备G 固定式N 户内2 设计序号12 额定电压 12KV T 采用弹操机构1250 额定电流 1250A 31 5 开断 31 5KA 28 XGN2 12柜的组成结构 1 母线室2 压力释放通道3 仪表室4 组合开关室5 手力操作及联锁机构6 主开关室7 电磁或弹簧机构8 接地母线9 电缆室 29 XGN2 12柜的组成结构 仪表室母线室组合开关室手力操作及联锁装置主开关室电缆室电磁或弹簧机构下隔离开关 30 XGN2 12柜的组成结构 母线室在柜体后上部 为了减小柜体高度 母线呈品形排列 以高抗弯强度的资质绝缘子支持 母线与上隔离开关接线端子相连接断路器室在柜体下部 断路器的传动由拉杆与操动机构连接 继路器下接线端与电流互感器连接 电流互感器与下隔离开关的接线端连接 断路器上接线端与上隔离开关的接线端相连接 继路器室还设有压力释放通道 若内部电弧发生时 气体可通过排气通道将压力彩旗 31 XGN2 12柜的组成结构 电缆室 在柜体下部的后方 电缆室内支持绝缘子 可设有监视装置 电缆固定在支架上 开关柜为双面维护 前面检修继电器室的二次元件 维护操动机构 机械联锁及传动部分 检修断路器 后面维修主母线和电缆终端 在断路器室和电缆室均装有照明灯 32 ZN28 12 2020 3 24 高低压开关柜常识 33 GG1A 12 F GG1A 12 F 型号解读G 固定式G 高压柜1 设计序号A 改进型12 额定电压 12KV F 防护型 2020 3 24 高低压开关柜常识 34 高压开关柜基础知识 三 开关柜额定值1 额定电压额定电压为开关设备所在系统的最高电压上限 标准值 3 6 7 2 12 24 40 52 额定绝缘水平衡量开关设备绝缘水平的两个非常重要指标 额定短时工频耐受电压 1min 和额定雷电冲击耐受电压 电力行业标准比GB11022要求高些 电力行业标准DL T593还规定便于现场测量的空气绝缘距离 2020 3 24 高低压开关柜常识 35 高压开关柜基础知识 2020 3 24 高低压开关柜常识 36 高压开关柜基础知识 3 额定频率额定频率的标准值为16 67Hz 25Hz 50Hz 三相开关设备的额定频率标准值为50Hz 4 额定电流开关设备的额定电流是开关设备在规定使用和性能条件下能持续通过的电流有效值 如630A 1250A 3150A 功能单元是以单元内各主回路元件中具有最小额定电流的元件的值 作为该单元的额定电流 5 额定短时耐受电流 热稳定 在规定使用和性能条件下 在规定的短时间内 开关设备在合闸位置能够承载的电流的有效值 如20KA 25KA 31 5KA 40KA 50KA 2020 3 24 高低压开关柜常识 37 高压开关柜基础知识 6 额定峰值耐受电流 动稳定 在规定使用和性能条件下 开关设备在合闸位置能够承载的额定短时耐受电流第一个在半波的电流峰值 如50KA 63KA 80KA 100KA 130KA 额定峰值耐受电流一般取额定短时耐受电流的2 55倍 7 额定短路持续时间开关设备在合闸位置能承载额定短时耐受电流的时间间隔 如 0 5s 1s 2s 3s 4s 2020 3 24 高低压开关柜常识 38 高压开关柜基础知识 四 外壳防护等级 GB4208 1 外壳防护等级用IP代码表示 2 IP代码由IP字母 第一位特征数字 第二位特征数字 附加字母及补充字母组成 3 第一位特征数字表示防人身安全和防尘 4 第二位特征数字表示防水 第一和第二位特征数字不要求规定时 该处由字母 X 代替如 IP4X IPXX 附加字母和补充字母不要求规定时可以直接省略 2020 3 24 高低压开关柜常识 39 高压开关柜基础知识 2020 3 24 高低压开关柜常识 40 高压开关柜基础知识 2020 3 24 高低压开关柜常识 41 实例 1 KYN28A 12产品外壳防护等级IP4X 隔室间防护等级IP2X IP4X 能阻挡直径大于1mm金属丝或厚度大于1 0mm窄条物体进入柜内 IP2X 能阻挡手指或直径大于12 5mm物体进入其他隔室 2 XGN15 12产品外壳防护等级IP3X IP3X 能阻挡直径或厚度大于2 5mm工具 金属丝进入柜内 3 YBM P 29 12 0 4箱变外壳防护等级IP23 IP23 能阻挡手指或直径大于12 5mm物体和在淋水条件下水进入柜内 4 MNS低压抽出式开关柜外壳防护等级最高可达IP54 IP54 能阻挡灰尘和在溅水条件下水进入柜内 2020 3 24 高低压开关柜常识 42 高压开关柜基础知识 五 联锁1 联锁目的为了保证可靠的运行和操作者的安全 金属封闭开关设备应具有以下功能 1 防止误分 误合断路器 负荷开关 接触器 允许提示性 2 防止带负荷分 合隔离开关 隔离手车 3 防止带电时误合接地开关 4 防止接地开关处在闭合位置时误合断路器 负荷开关等开关 5 防止误入带电间隔 以是5项统称为 五防联锁 满足送 断电顺序 先分负荷侧后分电源侧 先合电源侧后合负荷侧 满足双电源切换及换相 可同时分不可同时合 2020 3 24 高低压开关柜常识 43 高压开关柜基础知识 2 联锁要求 1 防止带负荷分 合隔离开关 要求隔离开关与断路器或真空接器间进行联锁 2 防止带电时误合接地开关 防止接地开关处在闭合位置时误合断路器 负荷开关等开关 要求接地开关与一次回路开关 隔离开关 断路器 真空接触器等 间进行联锁 3 防止误入带电间隔 要求一次回路开关与高压柜门进行联锁 4 满足上 下隔离合 分顺序 要求先合电源侧开关后合负荷侧开关 5 满足双电源切换及换相 开关状态可以出现同时处于断开状态 不能出同时闭合状态 2020 3 24 高低压开关柜常识 44 高压开关柜基础知识 3 联锁分类根据上述要求可将联锁分为以下几类 1 隔离开关与断路器之间 2 隔离开关与真空接触器之间 3 隔离开关之间 4 隔离开关与柜门之间 5 接地开关与隔离开关之间 6 接地开关与断路器之间 2020 3 24 高低压开关柜常识 45 实例 一 KYN28A 12产品如何实现五防联锁功能 1 防止带负荷分 合隔离开关 隔离手车 断路器手车 上下触头相当于隔离开关 采用断路器与地盘车联锁 隔离手车 采用电磁铁与断路器进行电气联锁 防止断路器处于合闸位置摇出隔离手车 2 防止误分 误合断路器 允许提示性 因其允许提示性 且在其他联锁配合下 即使发生误分 误合断路器 也不会产生事故 因此重要度不是很高 目前很少中置柜具备该功能 实行该功能须采用电气和机械2种联锁同时使用 3 防止接地开关处在合闸位置时关合断路器 接地开关处在合闸位置时 断路器手车处在试验位置 通过导轨联锁装置 手车不能摇到工作位置 断路器虽可以关合 但与主回路已经断开 不会造成事故 2020 3 24 高低压开关柜常识 46 实例 一 KYN28A 12产品如何实现五防联锁功能 4 防止在带电时误合接地开关 当设备处于通电状态时 断路器处在合闸状态 断路器手车不能摇动 保持在工作位置 接地联锁机构的舌板不能往下按 接地开关不能合闸操作 5 防止误入带电隔室 因防护对象为人 保证人身安全 因此该功能为五防之首 一般通过接地开关或电磁锁和门联锁来实现该功能 停电顺序 断路器分闸 手车摇到试验位置 接地开关合闸 前下门和后下门打开 送电顺序 关闭前下门和后下门 接地开关分闸 手车摇到工作位置 断路器合闸 2020 3 24 高低压开关柜常识 47 实例 KYN28联锁现状 按正确的送电顺序操作 处于通电状态 断路器合闸 手车在工作位置 接地开关处于分闸位置 前下门和后下门通过联锁都不能打开 满足要求 但出现误操作送电 不关前下门或和后下门 接地开关还是可以分闸 手车摇到工作位置 断路器合闸 开关柜通电 但门开着 可以进入带电隔室 不能满足要求 因此 KYN28接地联锁机构存在缺陷 解决方案 通过开发接地开关后门反向联锁和前下门反向联锁解决 后门反向联锁 后门不关接地开关不能分闸 已开发完成 前下门反向联锁 前下门不关接地开关不能分闸 接地开关不分闸后续操作就不能进行 2020 3 24 高低压开关柜常识 48 开关柜手车的三个位置 工作位置 试验位置 断路器与一次设备有联系 合闸后 功率从母线经断路器传至输电线路 二次插头可以插在插座上 获得电源 断路器可以进行合闸 分闸操作 对应指示灯亮 断路器与一次设备没有联系 可以进行各项操作 但是不会对负荷侧有任何影响 所以称为试验位置 断路器与一次设备 母线 没有联系 失去操作电源 二次插头已经拔下 断路器处于分闸位置 检修位置 2020 3 24 高低压开关柜常识 49 KYN28 12柜实现五防 开关柜具有可靠的联锁装置 满足五防的要求 切实保障了操作人员及设备的安全 a 仪表室门上装有提示性的按钮或者转换开关 以防止误合 误分断路器 b 断路器手车在试验位