VEZ开关柜培训讲课

VEZ开关柜技术

培训讲课

主讲：黄新军1.珙县电厂6kV开关柜概况1.1珙县电厂6kV开关柜采用广州东芝白云电器设备有限公司生产的TOSHIBA-VEZ型开关柜，TOSHIBA-VEZ开关柜是三相交流空气绝缘、不设隔离开关、金属铠装、移动式、单母线系统的户内配电装置。具有各种防止误操作的措施，包括防止带负荷移动小车、防止带电合接地开关等“五防”功能。

TOSHIBA-VEZ开关柜的可移开部分配置TOSHIBA-VK真空断路器和TOSHIBA-UVA真空器。2.VEZ开关柜的结构

2.1VEZ开关柜的总体结构

VEZ开关柜由以下部分组成：

A：手车室

B：母线室

C：电缆室

D：仪表室

E：泄压装置2.2VEZ开关柜各部分元件介绍2.2.1母线室

母线室内设有主母线和分支母线。均采用矩形母线，材料为铜质，并且表面套着热缩绝缘层。矩形的分支母线直接用螺栓联接到主母线上。2.2.2手车室

手车室内装在有导轨供小车开关在工作和试验位置移动。手车室内设有自动活门装置。

右图为VEZ开关柜活门装置 活门装置的作用：当小车开关从工作位置向试验位置移动时，断路器室内的活门挡板自动关闭，盖住装在母线室和电缆室内的漏斗形绝缘套筒内的静触头，保证操作人员不会触及带电体。

图示为手车开关推入时，开关柜的活门挡板打开时的状态。2.2.3仪表室

仪表室及仪表室柜门上装设开关柜的二次元件，包括继电保护元件、仪表、模拟母线、操作开关以及特殊要求的二次设备等。

2.2.4电缆室电缆室位于断路器室和母线室的下部。电流互感器、电压互感器、接地开关、避雷器以及电缆联接铜排均装在电缆室内。

2.2.5泄压装置开关柜的顶部，在断路室、母线室和电缆室的上方均设有压力释放装置，当发生内部故障电弧时，伴随电弧的出现，开关柜内部气压升高，由于柜门已可靠密封，顶部装设的压力释放金属板将被自动打开，释放压力和排泄气体，同时使弧光接点动作，启动弧光保护，跳开电源进线开关。3.VEZ开关柜

技术参数

4.VEZ开关柜使用条件环境温度：最高温度+40℃；最低温度-10℃；日平均温度不大于+35℃；环境湿度：日平均相对湿度95﹪及以下；月平均相对湿度90﹪及以下；饱和蒸汽压：日平均不大于2.2kPa，月平均不大于1.8kPa；最大海拔高度：1000m；地震烈度不超过8度；开关柜应安装在无火灾、无爆炸危险、无严重污染、无化学腐蚀气体及剧烈震动的场所。5.VK真空断路器及其主要元件5.1VK真空断路器5.1.1真空断路器机构图为额定电流为2500～4000A

VK真空断路器的外形结构.(背面)图为额定电流为2500～4000AVK真空断路器的外形结构.(正面)

图为额定电流为630～2000A

VK真空断路器的外形结构。(背面)

图为额定电流为630～2000AVK真空断路器的外形结构.(正面)

TOSHIBA-VK真空断路器的剖面图

TOSHIBA-VK真空断路器的剖面图5.2VK真空断路器的技术参数5.3真空断路器的灭弧原理5.3.1真空泡的内部结构真空泡的结构：主要由以下部件构成：静触头、动触头、屏蔽罩、陶瓷外壳、近似数波纹管。灭弧室内压力在约10-3～10-5pa。右图为击穿电压与气体压力的关系曲线从击穿电压与气体压力的关系曲线可以看出，击穿电压随气体压力的提高而降低。当气体压力高于1.32×10-2Pa（相当于10-4mmH）以上时，击穿电压迅速降低。所以真空断路器灭弧室内的气体压力不能高于1.33×10-2Pa。一般在出厂时其气体压力为1.33×10-5Pa。真空灭弧原理：灭弧室的静态压力极低，所以只需相当小的触头间隙就可达到高的电介质强度，在分闸过程中由电流在分开的触头间隙中产生的真空电弧易被熄灭。分闸过程中的高温产生了金属蒸汽离子和电子组成的电弧等离子体，使电流将持续一段很短的时间，由于触头上开有螺旋槽，电流曲折路径效应形成的磁场使电弧产生旋转运动，由于阳极区的电弧收缩，即使切断很大的电流时，也可避免触头表面的局部过热不均匀的烧蚀。5.4TOSHIBA-VK真空断路器的操纵机构图为VK真空开关本体机构图，开关机构主要有以下部件：合闸弹簧、线路板、辅助开关、合闸线圈、机构联锁、触头磨损标记、摇进联锁电磁铁、摇进闭锁、缓冲器、触头弹簧、主轴、分闸弹簧、合闸闭锁电磁铁、分闸线圈5.5.1断路器的储能5.5.2断路器的储能方式：

VK断路器内部机构的操作动力是通过储能弹簧来完成的。储能弹簧为圆柱螺旋弹簧，拉升或压缩圆柱螺旋弹簧将储存足够的能量以供断路器操作之需要。VK断路器的储能分为：手动储能、电动储能5.5.3断路器的手动储能操作插入储能手柄上下摇动数次(通常约7次)后会听到喀喳的声音。这时合闸弹簧储能指示由“白色（DISCHARGED）未储能”变成“黄色(CHARGED)己储能”，显示进入储能状态。5.5.4断路器的电动储能

当连接好断路器的控制回路并接通电源后，电动机立即转动，合闸弹簧开始储能。当储能指示的显示由“(DISCHARGED)未储能”变为“(CHARGED)己储能”后，合闸弹簧储能完毕。

5.5.5断路器操作程序和储能状态的对应关系1）配手动储能机构的断路器2）配电动储能机构的断路器，手车在运行位置

5.6VEZ开关柜的其他元件5.6.1过压保护器VEZ开关柜配置BSTG大能容组合式过压保护器5.6.2电流互感器5.6.3接地刀闸VEZ开关柜选用JN15-12/40型接地开关，JN15-12/40属于手动操作机构，具有关合短路电流的能力。如图所示，为接地开关处于分闸状态5.6.4保护继电器珙县6kV厂用系统选用的NEP998系列组合式微机保护继电器，该类型保护装置具有以下功能：5.6.4.1电动机微机综合保护装1）电流速断保护2）两段定时限过电流保护3）不平衡保护（反时限负序电流保护）4）接地保护（零序过流保护，用于低阻接地系统）5）零序电压保护6）电动机过热保护7）电动机过热禁止再启动保护8）长启动及正序过流保护9）欠压保护10）过负荷跳闸/告警11）PT断线判别12）独立的操作回路和防跳回路（防跳回路可方便退出）13）故障录波保护装置具有两个独立的综合保护动作出口5.6.4.2变压器微机综合保护装置 1）相电流速断保护 2）高压侧过流保护，其时间特性可选择定时限、正常反时限、非常反时限或超常反时限四种动作时间特性之一 3）不平衡保护（反时限负序电流保护） 4）高压侧接地保护（高压侧定时限零序过流保护，用于低阻接地系统） 5）低压侧接地保护（低压侧零序过流保护，其时间特性可选择定时限、正常反时限、非常反时限或超常反时限四种动作时间特性之一） 6）过负荷跳闸 7）过负荷报警 8）非电量保护（开关量输入） 9）独立的操作回路和防跳回路（防跳回路可方便退出） 10）故障录波5.6.4.3电动机微机差动保护装置1）差动速断保护2）分相比率差动保护3）整定值自动加倍（电动机投运时投入自适应差动保护）4）CT断线闭锁差动并报警5）故障录波5.6.4.4变压器微机差动保护装置

1）差动速断保护2）分相比率差动保护(采用二次湝波制动原理)3）CT断线闭锁差动并报警4）故障录波5.6.4.4电压互感器综合保护测控装置

5.6.5弧光保护装置珙县电厂每段6kV高压开关柜（共6段）装设一套VAMP公司RHDHG型快速动作电弧光母线保护装置，弧光保护可以避免母线故障时产生的电弧光对设备及人员造成的严重伤害。该电弧光母线保护装置具备以下功能： 1）电弧光母线保护装置必须具备内部故障代码指示功能，整个装置系统具有完善的实时（24小时）在线自检功能。 2）电弧光母线保护装置的主、辅单元都具备母线故障定位指示功能，能准确的判别弧光发生的具体位置，以便于事故的及时处理和分析。5.6.5.1VAMP221型弧光保护装置简介图VAMP221弧光保护系统典型结构框图 1）VAMP221型弧光保护装置有以下单元组成

a.主单元

弧光保护的配置 主单元包含有电流检测和断路器失灵保护，它通过检测短路电流和来自弧光传感器的动作信息，并对收集的数据进行处理、判断，发出跳闸信号以切除故障。该系统只要在同时检测到弧光和过流时才发出跳闸指令（动作条件）。在进线断路器未能动作切除故障时，它将启动断路器失灵保护逻辑，发出跳闸指令给上游断路器切除故障。此外，主单元根据辅助单元传送来的弧光传感器的动作信息和温度传感器测量的温度，提供弧光故障点的定位和温度报警信息。每个主单元最多可接入10个辅助单元，它采用RS485总线与辅助单元通信。主单元中具有二进制I/O接口供主单元之间交换过流和弧光传感器动作信息，以实现有选择性的切除母线故障。b.辅助单元 辅助单元安装在开关柜中。每个辅助单元可接入10个弧光传感器、1个便携式弧光传感器和1个温度传感器。辅助单元的地址通过拔码开关设定。当系统发生弧光故障时，辅助单元收集来自弧光传感器的动作信息并传送给主单元，在主单元上显示辅助单元和弧光传感器的地址编号，有利于及时检修和排除故障。c.弧光传感器

弧光传感器安装在开关柜各间隔室中，可实现对由简单到各种复杂接线中、低压开关柜提供有选择性的保护。弧光传感器作为光感应元件，将检测在发生弧光故障时突然增加的光强，并将光信号转换成电流信号传送给辅助单元。d.便携式弧光传感器 其功能和性能与前述弧光传感器相同，差别只是它可以在连接电缆允许的范围内随意移动。它可以临时连接到辅助单元上，通过安置在离工作地点较近的地方（比如挂在胸前口袋上）用于增强运行操作人员在带电维修开关时的安全性。e.温度传感器温度传感器可用于监视开关柜内部的关键部件（比如母线接头）的温度，在超过其整定值时主单元可发出报警信号。5.6.5.26kV配电装置要装设电弧光保护装置电弧能量与燃烧时间及破坏作用如图所示a.传统保护切除故障时间 当配电装置出线侧故障时，故障切除时间为100ms；当配电装置进线侧发生故障时，故障切除时间为400ms。

b.弧光保护装置切除故障时间

当出线发生故障切除时间64ms，当进线发生故障切除时间57ms，切除故障的时间大为缩短。5.7VEZ开关柜的防误闭锁装置5.7.1电气“五防”

a.防止带接地线（接地刀闸）合闸 b.防止带电合接地刀闸（挂接地线） c.防止误分合断路器 d.防止带负荷拉合隔离开关（刀闸） e.防止误入带电间隔5.7.2VEZ开关柜的防误功能

防止带负荷推拉手车、防止误分误合断路器、防止带电误合接地开关、防止接地开关合上时手车误推入工作位置、防止误入带电间隔。 VEZ开关柜采用了相的机械联锁。6.VEZ开关柜的操作6.1概况

VEZ型交流金属铠装移开式开关设备可双面维护（靠墙安装柜为单面维护），前面检修继电器室的二次元件，维护操作机构、机械联锁、传动部分及检修断路器；后面检修及维护主母线、电缆终端、联络母线等。电缆室装有照明灯，前后门均安装有高压带电显示器，后门可同时实现机械和电气联锁。6.2机械联锁所涉及到的部件及其在设备上的安装位置6.2.1

机械联锁机械联锁主要分为断路器与接地开关及后门的联锁单元；断路器与中门的联锁单元和断路器手车与二次插头的联锁单元三个部分。

6.2.2安装位置

断路器与接地开关及后门的联锁单元安装在开关柜正面右侧；断路器与中门的联锁单元装在开关柜中门的右边；断路器手车与二次插头的联锁单元安装在手车前柜右上部的内侧处。6.3停、送电操作原理6.3.1送电操作原理

只有当前门及后门全部关闭锁定，断路器操作机构处于分闸位置，才能分断接地开关。当接地开关分断后，手车摇进孔的活门打开，才能插入摇把顺时针摇动，将断路器从试验位置进入工作位置，对断路器进行合闸，完成送电操作。

6.3.2停电操作原理

只有当断路器处于分闸位置，才能将断路器从工作位置移至试验位置，手车摇进孔的活门解锁,才能合上接地开关，当接地开关关合后，才能打开后门，进行停电检修。6.4断路器柜停、送电操作程序6.4.1送电操作程序

a.送电前检查 b.将断路器手车移入试验位置并锁定 c.关后门 d.关前门 e.分接地开关 f.将断路器摇至工作位置 g.断路器合闸 h.送电完毕.6.4.2停电操作程序

a.断路器分闸 b.将断路器手车摇至试验位置并锁定 c.合接地开关 d.开前门 e.开后门 f.检修6.5接地开关操作 接地刀闸带有分合闸位置指示器两个，用于就地显示接地刀闸状态。另外，接地刀闸带有辅助接点，用于提供接地刀闸分合闸状态信号。

操作机构主要采取手动操作，操作机构连杆上安装机构联琐机构，与断路器小车进行联琐，另外，部分开关装设了闭琐电磁铁，实现电气联琐。

操作步骤如下：

1）向下压电缆室门右上侧滑板后，露出接地刀闸驱动轴的端部； 2）将操作地刀的曲柄插入六角形转轴； 3）顺时针方向转动曲柄，关合接地刀闸（反时针方向转动曲柄断开接地刀闸）。转动角度约为120°，转动时动作应连贯； 4）观察接地刀闸的机械/电气位置指示； 5）取下曲柄。

接地刀闸操作示意图6.6电缆室门开关操作操作步骤如下： 1）将小车开关移至试验位置或移出柜外； 2）向下压电缆室门右上侧滑板； 3）操作接地开关至合闸位置； 4）用专用工具打开电缆室门； 5）检修工作完成后，关闭电缆室门； 6）操作接地开关至分闸位置； 7）将断路器小车移至试验位置或工作位置。6.7小车开关的送电操作6.7.1投运前检查项目

1）开关及有关设备工作票已全部结束并收回，接地开关已断开，其他安全措施已全部拆除； 2）开关外观检查正常，机构位置正确，分合闸位置和接地开关位置指示器指示正确； 3）电加热器装置投入正常； 4）开关一次触头、二次插件完好； 5）开关储能装置良好； 6）开关检修后准备投运时，应在试验位置做拉合闸试验，拉合闸试验时注意做好防止联动其他开关的措施； 7）开关柜低压室、断路器室、电缆室柜门全部琐好。6.7.2操作注意事项

1）操作丝杆机构手柄后，在拔出的瞬间不应转动，要平行拔出，以免小车位置外移； 2）在停送电操作中，小车不允许停留在工作和试验位置之间的任何中间位置； 3）送电前所涉及的电气设备绝缘必须符合要求。6.86kV电动机的送电操作