高压开关柜安装（共9篇）
高压开关柜安装 篇1
高压隔离开关是电力系统中用量最大、使用范围最广的高压开关设备, 高压隔离开关在电网的装用量平均为高压断路器的3倍。国内生产户外高压隔离开关的企业主要有湖南长高开关集团股份公司 (简称湖南长高) 、西安西电高压开关有限责任公司 (简称西开) 、河南平高电气股份有限公司 (简称平高) 、新东北电气 (沈阳) 高压开关有限公司 (简称新沈高) 、泰开电气集团有限公司 (简称泰开) 、如高高压电器有限公司 (简称如高) 等。
国外制造企业主要有ABB, AREVA, Siemens, 法国Egic, 美国SSL, 荷兰HAPAM, 日本高岳等。
1 用途与分类
隔离开关在分闸状态有明显可见断口, 在合闸状态能可靠地通过正常工作电流和短路故障电流。
隔离开关的主要用途为:检修与分段隔离;倒换母线;分、合空载线路;自动快速隔离。
隔离开关的主要分类: (1) 按安装地点不同, 分为户内与户外2类; (2) 按使用特性不同, 分为一般用、快分用和变压器中性点接地用3类; (3) 按接口二端有无接地装置及附装接地刀的数量不同, 分为不接地 (无接地刀) , 单接地 (有1把接地刀) 和双接地 (有2把接地刀) 3类。
2 结构形式
高压隔离开关的结构形式很多, 按国内外使用的结构形式, 可归纳为表1和表2所示的11种形式。目前国内生产的隔离开关大致有以下几种系列型式:以GW4型为代表的双柱水平旋转式 (40.5~252kV) ;GW5型为代表的双柱V型水平旋转式 (40.5~126kV) ;GW7、GW27为代表的三柱水平旋转式 (252~1100kV) ;以GW10、GW16、GW20为代表的单柱单臂垂直伸缩式 (126~550kV) ;以GW11、GW17、GW21为代表的双柱水平伸缩式;以GW6、GW46、型为代表的单柱双臂伸缩式 (剪刀式) (126~550kV) 。
3 国内外超高压隔离开关产品水平
总的来说, 国产超高压隔离开关产品结构形式多种, 主要技术参数都达到国际先进水平, 多方面性能高于IEC标准, 上网运行情况基本良好。但在产品外观、可靠性、防腐性及免维护等方面与跨国公司产品存在差距。
4 国内800kV隔离开关产品
2003年2月19日, 国家正式批准建设西北750kV输电工程, 从而催生出800kV超高压隔离开关。
西开与美国南州电力开关有限公司 (SSL) 进行技术合作, 研制出GW45-800kV双柱垂直开启式户外超高压隔离开关和GW12-800/5000三柱水平翻转式户外超高压隔离开关。
河南平高电气股份有限公司 (简称平高) 自主研制完成GW27-800型三柱闸刀翻转式隔离开关和JW8-800型接地开关, 在KEMA试验站和国内试验站通过型式试验, 于2006年5月通过国家鉴定。新东北电气 (沈阳) 高压隔离开关有限公司 (简称新沈高) 自主研制完成GW12A-800型双柱折叠立开式隔离开关及JW4-800型接地开关, 2006年9月通过国家鉴定。长高也自主研制GW7C-800型三柱闸刀翻转式隔离开关。这些制造企业已在两北大规模建设750kV线路中做出贡献, 2007~2008年, 我国已生产800kV级隔离开关共87组, 其中西开38组, 平高25组, 沈高14组, 长高10组。
4.1 西开双柱垂直开启式隔离开关
西开双柱垂直开启式产品结构特点如下:
(1) 产品为单断口垂直开启结构设计, 纵向尺寸小, 同其他结构型式产品相比, 具有最小的相间距离;采用翻转式闸刀设计, 破冰能力强, 操作力小, 闸刀合闸时仅对支柱瓷瓶产生向下的轴向压力, 具有很高的可靠性。
(2) 铜银接触采用镶焊工艺, 能保证最大的机械强度和导电性能, 并可能有效地防止电化腐蚀。
(3) 闸刀管采用高强度防腐铝管, 电流通路无中间过渡环节, 具有极高的流通能力。
(4) 轴承座为密封设计, 可保证长期使用免维护。
(5) 底架为整体式结构, 电站土建基础易满足产品安装要求, 施工工作量小, 同分段式底架相比, 能有效地防止地基沉降对产品分合闸操作时带来的不利影响。
(6) 导电回路具有良好均压结构, 可满足海拔3000m以下的绝缘要求 (同类型产品已在巴西伊泰普水电站安全运行30年以上) 。
4.2 平高GW27-800型超高压隔离开关
GW27-800隔离开关由3个单极装配 (单相) 组成, 每极配1台CJ11电动机操动机构, GJ11电动机操动机构安装在每相底座下面的基础上, 通过CJ11电动机操动机构可进行分相操作, 亦可进行电气三相联动。该产品按接地开关的配置可分为不接地、单接地、双接地3种结构形式, 用户可根据现场的实际情况, 在电网的不同位置选用不同的地刀配置形式。
GW27-800隔离开关的单极装配为三柱水平旋转式, 它主要由底座总装配、棒型支柱绝缘子、导电杆装配、静触头装配、CJ11电动机操动机构等组成。在含有接地闸刀的隔离开关中, 接地闸刀由CJ11电动机操动机构提供动力源, 可进行分相操作, 亦可进行电气三相联动。主闸刀与接地闸刀之间通过一个机械联锁装置可进行机械联锁, 防止误操作。
隔离开关主导电系统主要由臂板装配、球形万向节、上下夹板、导电管、主动触头和两侧瓷柱上的静触头装配组成;另外还包括辅助动、静、触头, 用于开合母线转换电流。它的运动是通过中间瓷柱的旋转带动导电管旋转进行分、合操作。但它的运动形式不是简单的导电管水平旋转, 而是一种复合运动。合闸时, 导电管先绕中间瓷柱水平旋转70°至动触头进入静触座内, 然后通过球形万向节, 带动导电管再绕自身轴线旋转60°完成合闸, 此时动、静触指可靠接触, 确保主导电回路长期通流的可靠性;分闸则正好相反。这种运动形式完全克服了以往单一运动形式产品操作力过大的缺陷, 操作力小, 操作平衡、可靠, 寿命长。
4.3 新沈高GW12A系列超高压隔离开关
GW12A系列隔离开关是在GW12系列隔离开关基础上, 借鉴国外产品特点进一步改进的产品。电压为252~1100kV;电流为1600~5000A;短路电流为40~63kA。
高压开关柜安装 篇2
一、概述
本期进行凉州公司光伏电站一二期高压开关柜预防性试验，试验项目包括开关特性试验、回路电阻测试、绝缘电阻测试、介质损耗测试。试验要求在光伏电站无负荷送出时隔离高压开关柜进行，试验数据要清楚、准确记录，并与安装调试时的交接试验进行对比进行数据分析，试验数据与分析情况、实验报告存档。并做好安全措施及技术措施，保证试验的安全、可靠与正确。
二、安全措施
1、安全目标
（1）在试验工作中不发生触电、高空坠落等人身伤亡事故。（2）不发生因试验工作失误造成电网运行事故和设备损坏事故。（3）在工作中控制未遂事故和异常现象，不发生轻伤事故和障碍。
（4）试验完成后不给设备留下隐患。
2、安全责任
（1）工作负责人对现场工作安全负主要责任，负责检查现场工作的安全技术措施是否落实，负责对现场工作人员进行安全教育，对发现的不安全因素及时纠正，必要时向有关部门或上级部门汇报。
（2）各试验人员应服从工作负责人的安排，严格遵守《电业安全工作规程》规定，确保试验工作的安全。
3、安全措施和反事故措施（1）必须严格执行DL409-1991《国家电网公司电力安全工作规程》及公司相关安全规定。
（2）试验要求有相关电气设备预防性试验作业指导书。（3）试验人员进行试验前培训，保证安全、可靠进行准确的试验。
（4）试验作业有专门负责人负责试验作业的安全措施与技术措施。且负责测试方案的制定及现场工作协调联络和监督。
（5）严格执行《电业安全工作规程》，坚持两票制度，做好设备停电的安全技术措施。
（6）试验前由试验负责人召集全体试验人员，说明本次试验工作的内容和被试设备名称，交待停电范围和安全注意事项，并作书面记录。
（7）试验现场应装设围栏和安全警示，必要时派专人监护。（8）在现场不完全停电的条件下试验时，做好防感应电击伤的措施，如戴绝缘手套、穿绝缘鞋、在停电设备上挂临时接地线等。
（9）进入工作现场应戴安全帽，高空作业应使用安全带，严禁高空抛掷工具。
（10）试验设备外壳应良好接地。接地线应使用有足够电气强度和机械强度的裸铜软线。在拆除电源线前，严禁断开接地线。
（11）试验人员应熟悉所使用设备和仪器的性能和操作方法，严禁违章操作。
（12）在现场试验工作中需要拆开一、二次接线时，拆前应做好标记。试验结束后及时恢复接线。特别要注意互感器二次回路是否与运行中的二次回路有连接，避免造成保护误动等事故。
（13）在不拆开设备连线进行试验时，应防止试验电压经过设备连线引到其它设备上，造成其它人员触电。升压前应检查同一连线上的非被试设备上是否有人工作，并有人进行监护。
（14）实行互检制度。即两人做试验，由一个人接线后，另一个人要进行检查确认无误。
（15）试验工作中途停止且工作人员离开现场时，在离开前应断开试验电源，防止他人合闸时试验设备带电。
（16）坚持工作移交、终结、和汇报制度。每次试验完成后，由工作负责人召集所有试验人员汇报试验中发现的问题，并提交书面报告。
（17）对试验设备、安全工、器具定期检查。对损坏、失效的设备和工具及时修理和更换。
（18）对安全事故坚持“四不放过”的原则（即事故原因不清楚不放过、事故责任人没有受到严肃处罚不放过、整改措施不落实不放过、有关责任人和群众没有受到教育不放过）。对事故原因要调查清楚，吸取教训，制定相应的防范措施。
二、技术措施
1、试验接线
（1）现场接线需要拆开被试设备的连线时，拆前要做好标记，试验完成后要及时恢复。（2）在现场接电源线时，应在检修电源箱上接线，并采取必要的措施防止电源短路。
（3）试验电路接好后，工作负责人应认真检查和核对，对涉及设备安全的接线，如PT（电磁式电压互感器）、CVT(电容型电压互感器)、CT（电流互感器）二次侧接线，尤应慎重。
2、试验过程控制
（1）试验过程中，如发现问题，应提出相应的处理措施。（2）如果由于试验设备自身问题，导致试验结果出错，在排除试验设备的问题后，重新试验。
（3）如果试验数据不合格或异常，应采取更改试验接线、更换试验仪器等方法进行复测和确认。
（4）如在试验过程中，被试设备出现异常，应立即暂停试验。待待查明原因后，方可重新开始试验。
3、数据记录
（1）应采用统一规定的记录本，按照规定的格式进行记录。（2）试验记录应包含以下内容。
a）电站（变电站）名称；
b）被试设备的名称、编号和型号；
c）试验人员名单；
d）试验日期；
e）试验时的环境温度、相对湿度、气象条件；
f）某些设备需要记录设备本体温度（如变压器）；
g）试验仪器、设备的名称、型号和唯一性编号；
h）试验项目名称、试验接线和方法；
i）试验数据；
j）初步分析结果。
（3）试验记录不得随意涂改，数据记录有错误时应采取杠改的形式，并在旁边写上正确的数据。
（4）记录本应妥善保管，随时备查。3.9 试验报告
3.9.1 试验完成后，工作负责人应及时提交试验报告。3.9.2 试验报告除了包括3.8.2条的全部内容，还应有试验依据和明确的试验结论。对不合格的数据应有说明，对有疑点的数据或需要复测的数据，应有明确的说明和处理意见。
高压开关柜的常见故障及处理 篇3
【关键词】高压；开关柜；故障；处理
高压开关柜是电力系统中最重要的设备之一，能接受和分配网络电能，控制、监视、测量及保护电网线路。一般情况下，高压开关柜在运行时，常会出现一些异常现象，针对此分析产生原因以及采取排除措施是摆在我们面前的重大课题。
1.高压开关柜的应用功能
我国每年需要消耗的用电量庞大，电能需求量增多给电力系统的调度运行带来困难。电力系统发电、输电、配电等主要环节都要利用高压开关柜作为控制装置，维持电能调度系统的高效率。高压开关柜的应用功能如下：
1.1通断
电能在传输阶段会遇到各种情况，需要及时接通或断开系统运行，以保证电能稳定的传输。高压开关柜安装于电力系统，可起到接通、断开两大作用，按照系统作业的实际要求灵活地调整线路的供电状态，降低了原始电能的消耗量。
1.2控制
从整个系统作业模块控制线路的供输电状态，避免系统外围社会受到故障风险的影响，提高供配电系统的安全系数。如：高压开关柜既能对待传输电能实施疏导融通，也能防范可能发生的风险，控制了其他连接设备的正常动作。
2.高压开关柜的种类
2.1户外式及户内式
从高压开关柜的安置来分，可分为户外式和户内式两种，10KV 及以下多采用 户内式。根据一次线路方案的不同，可分为进出线开关柜、联络油开关柜、母线分段柜等。10KV进出线开关柜内多安装少油断路器或真空断路器，断路器所配的操动机构多为弹簧操动机构或电磁操动机构，也有配手动操动机构或永磁操动机构的。不同的开关柜在结构上有较大差别，这将影响到传感器的选择和安装。
2.2固定式及移开式
从高压开关柜的使用来分，可分为固定式和移开式。以前，发电厂的厂用电系统习惯采用移开式开关柜，而供电系统用固定柜较多。随着科学技术的进步和新产品的不断开发成功，很多习惯用法也在发生变化。例如金属恺装移开式开关柜就是在固定式开关柜的基础上发展起来的。金属恺装移开式开关柜为全封闭结构，各功能小室相互隔开，正常操作性能和防误操作功能百加完善和合理，检修方便，其运行的安全可靠性大为提高。
3.高压开关柜的故障判断和处理
当高压开关柜发生故障时，应该从技术的角度出发，弄清发生故障的原因，再采取针对性措施加以防范。
3.1跳闸故障
a、故障表现。
这种故障原因是保护动作。高压柜上装有过流、速断、瓦斯和温度等保护。当线路或变压器出现故障时，保护继电器动作使开关跳闸。跳闸后开关柜绿灯（分闸指示灯）闪亮，转换开关手柄在合闸后位置即竖直向上。高压柜内或中央信号系统有声光报警信号，继电器掉牌指示。微机保护装置有“保护动作”的告警信息。
b、判断方法。
判断故障原因可以根据继电器掉牌、遥信信息等情况进行判断跳闸故障类型。在高压柜中瓦斯、温度保护动作后都有相应的信号继电器掉牌指示。过流继电器（GL型）动作时不能区分过流和速断，在定时限保护电路中过流和速断分别由两块（JL型）电流继电器保护，继电器动作时红色的发光二极管亮，可以明确判断动作原因。
c、处理方法。
过流继电器动作使开关跳闸，是因为线路过负荷。在送电前应当与用户协商减少负荷防止送电后再次跳闸。速断跳闸时，应当检查母线、变压器、线路。找到短路故障点，将故障排除后方可送电。 过流和速断保护动作使开关跳闸后电器可以复位，利用这一特点可以和温度、瓦斯保护区分。变压器发生内部故障或过负荷时瓦斯和温度保护动作。如果是变压器内部故障使重瓦斯动作，必须检修变压器。如果是新移动、加油的变压器发生轻瓦斯动作，可以将内部气体放出后继续投入运行。温度保护动作是因为变压器温度超过整定值。如果定值整定正确，必须设法降低变压器的温度。可以通风降低环境温度，也可以减少负荷减低变压器温升。如果整定值偏小，可以将整定值调大。通过以上几个方法使温度接点打开，开关才能送电。
3.2储能故障
在应用弹簧储能操作机构的高压柜中，合闸前必须预先储能方可合闸。储能机构由电动机带动齿轮机构拉长弹簧。
a、行程开关调节不当。
行程开关是控制电机储能位置的限位开关。当电机储能到位时将电机电源切断。如果限位过高时，机构储能已满。故障表现为电机空转不停机、储能指示灯不亮。只有打开控制开关（HK）才能使电机停止。限位调节过低时，电机储能未满提前停机。由于储能不到位开关不能合闸。调节限位的方法是手动慢慢储能找到正确位置，并且紧固。
b、电机故障。
如果电机绕组烧毁，将有异味、冒烟、保险熔断等现象发生。如果电机两端有电压，电机不转。可能是碳刷脱落或磨损严重等故障。判断是否是电机故障的方法有测量电机两端电压、电阻或用其它好的电机替换进行检查。
c、控制开关故障或电路开路。
制开关损坏使电路不能闭合及控制回路断线造成开路时，故障表现形式都是电机不转、电机两端没有电压。查找方法是用万用表测量电压或电阻。测量电压法是控制电路通电情况下，万用表调到电压档，如果有电压（降压元件除外）被测两点间有开路点。用测量电阻法应当注意旁路的通断，如果有旁路并联电路，应将被测线路一端断开。
3.3合闸故障
合闸故障可分为电气故障和机械故障。合闸方式有手动和电动两种，手动不能合闸一般是机械故障。手动可以合闸，电动不能合闸是电气故障。
a、保护动作。
开关送电前线路有故障保护回路使防跳继电器作用，合闸后开关立即跳闸。即使转换开关还在合闸位置，开关也不会再次合闸连续跳跃。
b、防护故障
当前的高压柜内都设置了五防功能，要求开关不在运行位置或试验位置合闸，也就是位置开关不闭合，电动不能合闸。这时运行位置灯或试验位置灯不亮。将开关手车稍微移动使限位开关闭合即可送电。如果限位开关偏移距离太大，应当调整。
c、电气连锁故障
高压系统中为了系统的可靠运行设置一些电气连锁。例如在两路电源进线的单母线分段系统中，要求两路进线柜和母联柜这三台开关只能合两台，如果三台都闭合将会有反送电的危险。并且短路参数变化，并列运行短路电流增大。在高压柜不能电动合闸时，首先应当考虑是否有电气连锁，不能盲目地用手动合闸。电气连锁故障一般都是操作不当，不能满足合闸要求。例如合母联虽然进线柜是一分一合，但是分闸柜内手车被拉出，插头没有插上。如果连锁电路发生故障，可以用万用表检查故障部位。利用红、绿灯判断辅助开关故障简单方便，但是不太可靠。可以用万用表检查确定。检修辅助开关的方法是调整固定法兰的角度，调整辅助开关连杆的长度等。
d、控制回路开路故障。
在控制回路中控制开关损坏、线路断线等都使合闸线圈不能得电。这时候合闸线圈没有动作的声音。测量线圈两端没有电压，检查方法是用万用表检查开路点。
e、合闸线圈故障。
合闸线圈烧毁是短路故障。这时会发生冒烟、保险熔短等现象。合闸线圈设计为短时工作制，通电时间不能太长。合闸失败后应当及时查找原因，不应该多次反复合闸。特别是CD型电磁操作机构的合闸线圈，由于通过电流较大多次合闸容易烧坏。在检修高压柜不能合闸的故障时经常使用试送电的方法。这种方法可以排除线路故障（变压器温度、瓦斯故障除外）、电气连锁故障、限位开关故障。故障部位基本可以确定在手车内部。所以在应急处理时可以用试验位置试送电，更换备用手车送电的方法进行处理。这样很快恢复工作。
3.4分闸故障
分闸故障也可分为机械故障和电气故障。电气故障主要有控制回路开路、 线圈故障、辅助开关故障等。
a、故障现象。
当红灯不亮时电动不能分闸是辅助开关故障。分闸线圈烧坏时会冒烟、有异味、保险丝熔断。控制回路开路故障是指转换开关及其它部位断线，这时跳闸线圈不能得电。
b、用万用表测量线圈两端电阻。
电阻过小或为零时内部匝间短路，电阻无穷大时内部开路。可以用万用表测量电压、电阻进行判断故障，开路点有电压，电阻无穷大。
3.5机械故障
高压柜常见的机械故障主要有：机械连锁故障、操作机构故障等。故障部位多是紧固部位松动、传动部件磨损、限位调整不当等。
a、机械连锁故障。
开关柜内一般都设置了机械连锁。例如手车进出柜体时开关必须是分闸。开关合闸时不能操作隔离开关等。应当沿着机械传动途径查找故障。
b、操作机构故障。
操作机构出现故障最多的部位是限位点偏移。例如在CT8型机构中扇形轮与脱扣半轴啮合量是机构调整的关键。啮合量较大，脱扣阻力就大，容易卡死。啮合量较小，容易连跳，不能合闸。调整的方法是改变限位螺栓长度和分闸连杆的长度。
尽管高压柜的故障形式多种多样，但只要能在事故跳闸、电动手动不能分合闸情况下判断出高压开关柜的几种常见电气或机械故障，根据故障现象和检查结果确定故障部位，就能很快将故障排除。
【参考文献】
[1]户内高压开关柜订货技术条件.DL404-91.中华人民共和国行业标准[S].
高压开关柜接地导体的选择 篇4
在常用的12 ~ 40.5 k V高压开关柜设计中,为保证维修工作人员和设备的安全,主回路中凡规定或需要触及的所有部件都应能预先接地。常用的做法是沿所有高压开关柜的整个长度延伸方向应设有专用的接地导体。在开关柜现场安装工作完成时,通过接地导体将各个运输单元相互连接成一体,此接地导体应能承受接地回路的额定短时和峰值耐受电流。
但在一些高压开关柜生产厂家中,对接地导体的选择或是理解各不相同,导致制造接地母线时没有标准或依据。
1 生产企业常见接地导体选型特点
部分高压开关柜生产企业常见的接地导体选型错误主要如下:
(1) 生产企业是按照制造低压开关柜接地导体的思路,直接将接地导体的规格选择成了主母线截面积的50%,甚至是分支母线截面积的50%。
(2) 生产企业直接按照高压开关柜主回路母线截面积的87% 来生产接地导体。
(3) 生产企业是从某能源企业招标技术规范中,直接选择240 mm2作为接地导体规格。
(4) 生产企业偷工减料,接地导体截面积只有30 mm2。
针对上述第1 类企业,是将高压开关柜的母线制作工艺和低压开关柜母线制作工艺混为一谈,简单的以低压开关柜接地导体制作的标准来制造高压开关柜接地导体。
针对上述第2 类企业,是混淆了接地回路额定短时耐受电流与主回路的关系。在中性点不直接接地的系统中,接地回路额定短时耐受电流需承受主回路额定短时耐受电流的87%,这仅仅是接地回路电流和主回路电流的关系,不是接地导体截面积和主回路导体截面积的关系。
针对上述第3 类企业,简单地以某一企业招标规范为依据,缺少标准支撑。
针对上述第4 类企业,对GB 3906—2006《3.6k V~40.5 k V交流金属封闭开关设备和控制设备》第5.3.2 条理解不够,错误地认为只要接地导体截面积不小于30 mm2就可以了。如果发生开关柜短路故障,如此规格的接地导体根本不能保证开关柜及运行、检修人员的安全。
2 接地导体的正确选择
国家发改委发布的电力行业标准DL/T 404—2007《3.6 k V ~ 40.5 k V交流金属封闭开关设备和控制设备》中规定,接地导体应采用铜质导体,在规定的接地故障条件下,当额定短路持续时间为4 s时,其电流密度不应超过110 A/mm2,但最小截面积不应小于30 mm2。
由于我国12 k V和40.5 k V电网系统是中性点不直接接地系统,在大多数高压开关柜型式试验报告中,接地开关承受的额定短时耐受电流和时间与主回路一致,时间大多都是3 s或4 s,而接地回路所承受的额定短时耐受电流为主回路的87%,时间大多都是2 s。
在GB 3906—2006《3.6 k V ~ 40.5 k V交流金属封闭开关设备和控制设备》的附录D中,明确了根据短时持续电流的热效应计算裸导体横截面积的方法。
因此,只需按照此公式,就能计算出接地导体的横截面积,从而选用合适的母线。
公式如下:
式中:S为导体横截面积,单位为mm2;I为电流有效值,单位为A。a以表示,并按下列规定取值:铜为13;铝为8.5;铁为4.5;铅为2.5。t为电流通过时间,单位为s。Δθ为温升,单位为K,对裸导体一般取180 K,如果时间超过2 s但小于5 s,Δθ值可增加到215 K。
3 计算实例
下面以典型的高压开关柜为例,计算接地导体横截面积。
1)KYN28A-12/1250-31.5 铠装型移开式交流金属封闭开关设备
其中31.5 代表额定短时耐受电流,单位是k A。
当公式中t =2 s时,由公式计算得到铜质接地导体截面积S =242.3 mm2,因此选用TMY-50×5 的母线。
当公式中t =4 s时,由公式计算得到铜质接地导体截面积S =330.3 mm2,因此当额定短时耐受时间越长时,对接地母线选择越严酷,此次需要选用TMY-60×6 的母线。
2)KYN61-40.5/630-25 铠装型移开式交流金属封闭开关设备
其中25 代表额定短时耐受电流,单位是k A。
当t =2 s时,由公式计算得到的铜质接地导体截面积S=192.3 mm2,因此选用TMY-50×4 的母线。
当t =4 s时,由公式计算得到的铜质接地导体截面积S=262 mm2,因此选用TMY-50×5 的母线。
4 结语
高压开关柜安装 篇5
近年来，国外已经研发出一些弧光监测与保护系统，典型产品包括德国 Moelle 公司的 ARCON 故障电弧保护系统，ABB 公司的 ARC Guard System 保护系统和芬兰 Vaasa 公司的 VAMP 保护系统等。这些系统是基于监测电弧故障时发出的弧光以及过流双判据，以提供快速而安全的母线保护，为限制电弧故障损坏提供了有效的解决方案[9]。但这些系统往往比较复杂，实现起来难度较大，价格高昂，因而限制了其的推广使用。
相对于国外在这一领域的研究，国内在电弧诊断与保护方面仍处于起步实验研究阶段。西安交通大学开发了基于光纤传感器和弧光信号监测单元的弧光单判据监测系统，这是国内首次开发成功的开关柜内部电弧在线监测和保护装置。此外国内也有基于电弧光谱中紫外线来分析故障电弧的装置[10-11]以及基于电弧电磁能量[12]和压力特性[13]等的故障电弧监测保护装置，但上述一般均采用单判据监测方法，可靠性仍有待论证，暂时还无法推广到工程实践中去。因此在现有研究成果的基础上，针对矿用开关柜的特殊要求，提出一套可靠性高，抗干扰性强，动作快速，使用简便，成本低廉的故障电弧监测和保护装置是非常有必要的。基于此背景，本文提出了一种基于故障电流和故障电弧弧光双判据的监测方法以实现故障电弧定位监测和保护的双重功能，结构简单，具有较强的稳定性和可靠性。
系统总体方案
本系统由故障电流监测模块、弧光监测模块、柜内温湿度监测模块以及中央控制单元构成。其中，故障电流监测模块用于监测开关柜的进线侧电流;故障电弧监测模块用于监测开关柜的弧光信号;温湿度监测模块对开关柜母线室和电缆室温湿度实时监测。中央控制单元搜集上述 3 个模块的监测信息，运用专家系统进行综合判断，识别并定位故障电弧，输出保护控制信号及故障信息数据。系统的结构框图如图 1 所示。如何通过搜集得到的电流、弧光和柜内温湿度信号，准确预测并识别电弧故障，是系统研究的关键点。故障电弧产生的时候，进线侧电流会瞬间变大，因此，同时监测到弧光信号与电流瞬间增强，可准确判断电弧故障的>文秘站－中国最强免费！<发生，避免单一监测可能带来的误判。当同时检测到故障电流和弧光信号时，发出跳闸指令;当仅检测到两者之一时，发出报警信号。故障电弧保护原理如图 2=“” 所示。另外，柜内温湿度过大是造成电弧故障的一个重要因素，因此，当柜内温湿度过大时，自动启动风扇实现降温除湿;如果温湿度依然过高，启动报警。
系统硬件设计
1.故障电流监测模块:故障电流监测模块完成故障电流的采集和辨识，为开关设备的动作提供依据。电流互感器对开关设备每相进线上的电流进行监测，实时动态地输出所监测到的电流信号，依次经过整流分压电路单元、信号转换单元、电平判断单元、积分单元、输出单元，产生开关设备的故障电弧信号，送入中央控制模块进行分析和存储。
2.故障电弧监测模块:故障电弧采集模块完成对弧光信号的调理和采集功能，包含安装于开关设备母线室内用于采集弧光信号的凸透镜，以及依次串联的弧光感测电路、比较电路、锁存电路、多路选择开关。凸透镜按照像距和物距的位置放置于开关设备母线室需要监测的位置。本系统根据母线室和电缆室内的位置布局和易于发生故障电弧的`所在地，将 8 个不同焦距的透镜分别安装在母线室和电缆室内，以全面监测可能产生的电弧光信号。经过透镜后的电弧成像光路如图 3 所示。弧光感测元件为光敏三极管阵列，本设计中将其组成 8×8 的阵列，将从凸透镜聚焦的光信号转换为电信号。图 4 为利用虚拟仪器技术模拟的电弧成像分布图。图中圆圈代表感光元件，阴影部分为故障电弧的成像，根据凸透镜、弧光故障位置和光敏三极管之间的位置关系即可换算出设备中发生电弧故障的位置，因而可以很好地反映电弧的发生、发展过程，为后续的弧光故障分析提供很好的依据。如图 4 所示，每个凸透镜后面有 64 个光敏三极管阵列，而每个光敏三极管都对应着独自的信号处理电路。如图 5 所示，先经过信号放大，再通过比较电路与设定的基准电平比较，确定电弧成像有没有到达后方相应的弧光感测电路光敏元件所在区域，从而形成电弧图像信号;锁存电路锁存电弧图像信号，并通过多路开关与中央控制单元进行数据传输，而后送入监控后台进行模拟电弧成像处理。本系统中 8 路弧光信号通过或门或多路选择器循环采样，任何一路发生弧光即可产生故障信号。
3.温湿度监测模块:本系统采用温湿度传感器 SHT71 实现对母线室和电缆室的温湿度监测。SHT71 是一款基于两线数字输出的集成温湿度传感器，能同时测量温度和相对湿度，具有露点值计算输出功能。传感器中还集成了 14 位的 A/D 转换器、标定数据存储器和稳压电路，输出数字信号可以直接送到微控制器，无需外围元件，测量精度高，抗干扰性好。
4.中央控制模块:中央控制模块完成对故障电流监测模块，故障电弧采集模块和温湿度监测模块输入信号的分析，准确判断故障电弧是否产生，并利用故障电弧图像反向定位电弧发生位置。同时，通过 CAN 总线实现与上位机通信，发出故障信息与动作指令(包括启动风扇)。本设计中 STM32 系列 ARM 处理器作为主控芯片，共采集 3 路进线电流信号，8 路弧光信号，2 路温湿度信号。主控板的整体硬件结构如图 6 所示。
系统软件设计
中央控制模块完成的主要任务包括电流信号，弧光信号，温湿度信号的采集分析并与监控后台的CAN 总线通信。主程序流程图如图 7 所示。系统启动后，首先进行初始化，然后运行主程序。主程序是一个无限循环的采集、判断与通信过程。通过对弧光、电流、柜内温湿度信号的采集并与设定值简单比较，如果超过设定值即启动专家系统进行智能化分析。如果发现异常，则根据异常情况启动风扇、报警及跳闸。每一次监测与判断完成后，都通过 CAN 总线将监测结果及故障分析与处理结果上传给后台 PC 机。本系统建立了故障电弧监测专家系统，用于对监测信息进行智能化分析和处理，其原理框图如图8 所示。电弧故障发生时，进线电流的突变与电弧之间的相互关系可以通过仿真与实验来得到，这将作为专家知识写到系统中。另外，设备使用过程中的老化，比如传感器本身感测能力的下降，以及对温湿度敏感程度的增加，在系统中都加以考察，从而使故障判断阈值柔性化，更能准确的识别、定位电弧故障并实现保护功能。系统采用 CAN总线实现与后台机的信息交互。CAN 总线的仲裁模式，可以保障信息按优先级别实现主动上传，及时反映故障信息。发送与接收程序流程图如图 9 所示。发送时，将待发送信息按特定格式组合成一帧报文，送入发送缓冲区中，启动发送位，即可发送报文。当监测到接收缓冲器中存在有效报文后，接收子程序将缓冲器中的内容读入CPU 的数据存储区，完成接收后检查总线状态及溢出情况等并做相应处理。
结论
高压开关柜母排选型制作工艺 篇6
【关键词】高压开关柜；母排；选型制作
前言
目前，在我国大多数发电厂和变电所中，人们一般都会采用高压开关柜母排作为输配电系统的导体，这样不仅可以有效的满足交直流回路大电流的输送要求，还能够使得输配电系统用的稳定性和可靠性得到进一步的增强，从而使得电力资源输送的质量得到有效的提高。而且随着科学技术的不断发展，在对输配电系统进行建设施工的过程中，也将许多先进的设备和技术应用到其中，这就使得高压输配电系统用的性能得到了一定的优化。不过，在不同的环境条件，人们对高压开关柜母排的规格和安装方法存折一定的差异，因此为了保证高压开关柜母排的工作性能可以满足输配电系统运行的相关标准，我们在对其进行制作的过程中，就要对高压开关柜母排选型制作工艺进行严格的要求。下面我们就简单的介绍一下高压开关柜母排选型制作工艺的相关内容
1、母排规格的选择
在对输配电系统进行建设施工的过程中，人们一般都会采用高压开关柜母排作为其中主要的导体。不过在不同的环境条件下，人们对高压开关柜母排的规格和型号要求也就存在着一定的差异，在对其进行制作的过程中，就要对母排的规格进行选择，以确保输配电系统的正常运行。目前，我们在对高压开关柜母排规格进行选择的过程中，所提出的要求有很多，其中主要的要求有以下几种：
1.1我们在对进线柜母排选择时，进线柜母排的电流不得小于水平母排的电流。
1.2在输配电系统中，人们为了保证系统的正常运行，就在其中设置多个馈电回路，这样就有效的提高了输配电系统在运行过程中的稳定性和可靠性。而在单个馈电回路中，人们为了满足断路器额定电流的输送的相关要求，就要按照电流值的大小，来对其高压开关柜母排的规格进行选择，而不是根据输配电系统中的整定值或者互感器来对型号进行选取。
1.3而在多个回来中的母排选型的过程中，人们主要是根据主母排的电力和额定分散系数乘积来对其进行判断。其中我们所谓的额定分散系数则是指，输配电系统设备中一部分或者一个框架单元结构中的若干主电路结构，在某一时间段所有电路中电流通过的最大值和设备选的部分的额定电流之间的比值。它在人们对整个高压开关柜母排型号规格选择的过程中都有着十分重要的作用。
1.4上下两个断路器的馈电柜，选排时只需满足各自的电流来选，比如，一台柜子有两个断路器（上下排列），其额定电流为1000A，总电流是2000A，选排时就可以从各自的断路器引一条60*8的排到水平母排。而按分散系数来定的话电流为2000*0.9=1800A。2（60*8）的电流是1750A。
1.5如果一台馈电柜的电流加起来超过进线柜的电流，那垂直排的规格不能超过水平母排的规格。
2、工艺过程
在对高压开关柜母排规格进行选择完成以后，我们就要对其进行相关的安装处理，不过我们在对高压开关柜母排进行制作前，必须要对其工艺过程进行全面的了解，只有这样才能有效的保证高压开关柜母排的正常运行。目前，我们在对高压开关柜进行制作时，所设计到的工艺过程主要有以下几点。
2.1母线的制作
2.1.1按所确定的长度尺寸取料（留有余量）并去毛刺。
2.1.2矩形母排应矫正平直，矫正后，应无明显锤痕、伤痕和凹坑等缺陷，切断面应平整。
2.1.3矩形母排的搭接连接及开孔，应在多工位母排加工机或数控母排冲孔机上进行，开孔后去毛刺，孔的周围不应有凹凸不平现象。
2.1.4母排接头螺孔的直径大于螺栓直径1mm，钻孔应垂直、不歪斜，螺孔间中心距离的误差应为±0.5mm。
2.1.5根据母排的搭接要求和需要进行搪锡，将铜母排用回丝擦干净，用0#砂纸将母线表面打光，然后将其浸入氯化锌溶液中，浸泡三至五分钟，母线表面目视呈白色时，取出母排置于搪锡槽中浸泡三至五分钟，时间长短视母线大小而定，搪錫后取出母排并用毛刷清除其表面的锡粒，使之表面光洁。将母排置于水中冷却，然后用洗洁精清洗母排，并用水冲洗干净、晾干。
2.1.6按母排的走向对母排进行弯曲。母排折弯要先进行定位，然后在多工位母排加工机或数控弯曲机上进行弯曲，弯曲时只可冷弯，不可热弯。
2.1.7母排折弯时应符合下列规定：母排开始弯曲处距最近绝缘子的母排支持夹板边缘不应大于0.25L，但不得小于50mm。
分支母线开始弯曲处距主母线连接位置不应小于30mm；矩形母排应减少直角弯曲，弯曲处不得有裂纹及显著的折皱，母排的最小弯曲半径应符合的规定。
2.1.8在液压机上的压花专用模具进行压花，母排压花面应均匀清晰。
2.1.9母排采用螺栓固定搭接时，连接处距绝缘子的支持夹板边缘不应小于50mm；上片母排端头与下片母排平弯开始处的距离不应小于30mm。
2.1.10母排扭转90°时，其扭转部分的长度应为母排宽度地2.5倍～5倍。
2.1.11母排的接触面加工必须平整、无氧化膜。经加工后其截面减少值；铜母排不应超过原截面的3%；铝母排不应超过原截面的5%。
2.1.12制作完毕后的母排就其安装的位置，应在该母排的醒目位置做好标识。
2.1.13水平母排在产品出厂前应作试排安装。有安装螺栓要求的，必须在母排相应位置上配齐。
2.2涂色母线
2.2.1母线涂刷颜色要求按规定执行。
2.2.2单层母线的所有面、多层母线的所有可见面均应涂漆。
2.2.3母排与螺栓连接处，母排与元件连接处及所有距离连接10mm以内的地方不涂漆，漆膜要求均匀，色泽一致，界限清楚，同一元件同一侧各相母线涂漆界限应相同，高低相差不得超过5mm。
2.2.4母排涂漆色时应在安装前按规定要求涂好，待干透后再装，以免污染电器元件及其它零件。
2.3工艺收尾
2.3.1清理现场，保持工艺场地和设备的卫生清洁。
2.3.2检查母线的搪锡质量。母线表面锡层均匀、光滑，不得有露底及其它缺陷。
2.3.3检查母排的涂色是否均匀、一致。
2.4其它事项
2.4.1搪锡槽每星期六清理锡渣等杂物，保证搪锡槽清洁。
2.4.2塑料盘中的氯化锌溶液为保证其质量，每半月更换一次。
2.4.3为确保母线搪锡质量，搪锡后不装的母线为防止碰坏或刺伤表面，要妥善存放保管。
2.4.4做好工艺设备的安全检查，并加强日常维护和保养。
2.4.5工位器具要经常维护和保养。
2.4.6操作人员应戴好劳动保护用品，精心操作，避免人身事故和损伤工件。
3、结束语
总而言之，在当前社会解决发展的过程中，电力资源的安全生产和质量保证，在目前我国电力生产工作中有着十分重要的作用，因此在对高压开关柜母排进行制作时，对其自身的型号规格进行选择是很重要的，这样不仅可以对输配电系统的性能进行一定的优化，还能保证电力资源的质量，从而推动我国社会经济的发展。
参考文献
[1]刘志安.非敞开式12kV开关柜安全隐患整改[J].农村电气化，2012 （02）
[2]袁和刚，罗强，王明，官学彪.无线测温技术在高压开关柜监控中的应用研究[J].电子技术，2011 （12）
浅谈高压开关柜的设计 篇7
高压开关柜主要采用组装式结构, 柜体内一般设断路器隔间、母线隔间、电缆隔间、仪表隔间以及小母线隔间共5个隔间, 每个隔间既相互独立又有密切的联系[1]。
1.1 电气元件的安装要求
电气元件的安装要同时兼顾安装的结构强度和其所能承受的动、热稳定值, 此外还要满足工频耐压以及绝缘距离的要求, 见表1所示。
1.2 连锁装置设计
高压开关柜的联锁装置设计是对设备以及操作人员安全的保障, 因此必须实现表2所示的五防连锁功能。
2 开关柜一次部分的设计
2.1 开关柜主母线及分支母线
进行开关柜主母线的设计时, 最为关键的控制条件就是主母线的额定电流。在设计院所提供的设计图纸中有两种情况, 一种情况是给出主母线额定电流的值, 另一种情况是直接将主母线的规格给出来。此外, 在同业主所签订的技术协议中也会对主母线额定电流的值或主母线规格进行相应的约定。无论是以何种方式对主母线的设计提出要求, 在主母线设计过程中都要认真对主母线额定电流的值或主母线规格进行细致的校核, 并注意留有一定的裕度。
馈线柜分支母线的设计除了要考虑断路器的额定电流外, 同时还要考虑电流互感器的变比。而进线柜、联络柜以及分段柜分支母线在设计时一般都取与主母线相一致的规格, 在情况特殊时能够对其规格进行相应改变, 但同样要满足额定电流的要求。
2.2 高压真空断路器
断路器本质上是一个开关器件。在正常工作情况下, 高压开关柜的断路器负责接通以及断开电气回路中的负荷电流;而在故障条件下, 断路器则要与继保装置相配合, 做到可靠迅速的切断故障电流, 避免事故扩大, 有效保证电力系统的安全。断路器具有“防跳”功能, 其是通过将防跳继电器加入断路器控制回路中实现的。
2.3 电流互感器及电压互感器
高压开关柜中的电流互感器二次绕组必须有一点接地, 这样在一、二次绕组间绝缘破坏被击穿时, 可以将高压引入大地, 保持二次绕组处于低电位, 确保二次设备及操作人员的安全。此外, 电流互感器的二次绕组不允许开路, 如果运行过程中电流互感器的二次绕组处于开路状态, 但一次电流却保持不变, 就会全部变成励磁电流, 导致电流互感器的铁芯马上饱和, 其二次侧将有数千伏的高压产生, 造成铁芯严重发热, 严重时会造成铁芯烧毁。电流互感器具有支柱式、母线式、贯穿式等多种形式, 要根据母线的连接形式以及电气元件的布置情况进行选择。
2.4 零序电流互感器
在正常工作状态下, 零序互感器中流过的三相电流相量之和等于零, 二次绕组将不会有感应电流产生。而当被保护线路出现单相接地故障时, 三相电流的相量之和将不再等于零, 而是等于三倍的零序电流, 从而在零序互感器的二次绕组中产生感应电流, 使继保装置动作。要注意的是选用的一次电缆必须能够穿过零序电流互感器, 而如果有多根电缆, 则必须按照零序电流互感器的孔径大小对其进行控制。
3 开关柜二次部分的设计
3.1 仪表隔间的面板设计
3.1.1 高压开关柜仪表隔间面板设计
的原则是:方便观察、监视、调试与操作, 保证安全可靠运行, 外观美观而整齐。而面板上设备与设备的间距要满足安装和接线的要求, 应在满足试验、运行、监视以及检修便利的前提下, 将其设计得尽量紧凑。
3.1.2 在设计面板开孔位置时, 还要
考虑到面板上所布置的元件是否会碰撞到内部的端子排或其他元件, 要进行相应的干涉检查。
3.1.3 在布置面板上的元件时, 面板
的上部一般是用来布置测量仪表和较少调节与检查工作的元件, 而把调试工作量较大的元件集中布置在面板的中部。为了整齐、美观, 每个间隔的面板布置要尽可能保持一致。
3.2 二次端子排的设计
要按照电流回路→电压回路→控制回路→信号回路→辅助回路→照明回路的排列顺序来布置二次端子排。端子排上接线的设计依据则是设计院所提供的二次原理图以及高压开关柜中各种元件的布置, 除了满足柜内各种元件的需求外, 还要根据二次原理图预留好外引接线的端子。
3.3 控制回路的设计
高压开关柜一般有储能回路、合闸回路以及跳闸回路等三个控制回路, 而其余的回路则都是围绕这三个回路进行展开的。其中, 储能回路主要用于满足断路器合闸时所需的能量;合闸回路既可以用手动合闸, 也可以用电动合闸;跳闸回路同样可以手动分闸, 也可以电动分闸。此外还有在断路器故障状态下防止其再次合闸的防跳回路, 可以采用综合保护装置的防跳、采用断路器的防跳以及采用防跳继电器等三种方式中的一种来实现防跳。
结语
安全问题是电力生产的重中之重, 而保证安全的关键就在于预防。高压开关柜作为电力系统中极其重要的成套设备, 其能否安全、可靠、经济和高效运行将会对配电网的供电可靠性造成最为直接的影响。因此, 在高压开关柜的设计过程中, 必须总结经验, 依靠科学的设计手段, 重视开关柜结构设计以及各电气元件的选型, 特别要注意元件载流量以及绝缘距离的校核, 只有这样才能设计制造出优质的高压开关柜产品。
参考文献
[1]应丽华.10kV高压开关柜设计研究[J].机电信息, 2012, 30:137-138.
[2]李小松.浅谈10kV高压开关柜设计的几点体会[J].电气开关, 2003, 5:11-13.
[3]李萍.KYN28高压开关柜设计问题探讨[J].电气制造, 2010, 8:31-33.
浅谈高压开关柜的设计 篇8
系统正常运行需要安全、经济、可靠的保障,随着技术的进步和对供用电质量要求的日益提高,开关柜技术的使用范围在扩大,品种在不断增多,自动化、智能化的程度愈来愈高,所以开关柜设计的系统化、智能化、模块化,会对开关柜的发展起到一定的推动作用。
2 系统概述
2.1 电力系统
电力系统是由发电厂、变电站、输配电线路及用户,在电气上相互连接而成的整体。一般把输配电线路以及由它所联系起来的各类变电站称为电力网络。电力系统的结线方式与电力系统运行的基本要求以及负荷的性质有关,主要有以下几个方面:满足系统可靠性运行要求、能够适应各种可能的运行方式、力求节约,使电网的建设和运行都比较经济。
2.2 电力系统结线方式
电力系统结线方式有以下几种:①单电源方式,如图1所示一段母线只有一个电源进线,如果电源侧出现故障,系统不能及时恢复供电,对于该系统而言,一方面要求电源进线有很高的可靠性,另一方面,该系统属于不是很重要的系统,即使电源侧出现故障,也不会对负载侧造成多大损失;②双电源方式1,一段母线有两个电源进线、一个工作电源、一个备用电源,两电源之间通过电气闭锁,可实现自动和手动投切,如果工作电源出现故障,备用电源会马上投入,可实现连续供电。③双电源方式2,两段母线各有一个电源进线,两段母线之间的连接以分段、联络柜来实现,进线、分段之间可通过电气闭锁,通过“三取二”供电方式,即三个间隔中只能有两个间隔同时投入,如图2所示;④旁路母线方式,一台负载由一个出线送电,如果该出线发生故障,则通过“倒旁”,利用旁路母线的出线给该负载送电,以提高运行的可靠性。(5)双母线方式,双母线方式类似于旁路母线方式,都是给同一个负载送电,不同的是主母线和备用母线都有各自的电源进线。
3 开关柜结构
结构方面,现在的开关柜大多为组装式结构,如图3所示。组装式更容易实现结构、方案的变化,只要更换很少的几个零部件,就是一个不同的方案,35k V以下的开关柜一般有5个小室,即断路器室、母线室、电缆室、仪表室、小母线室,各个小室之间既相互独立又紧密联系。一次元件在结构中的布置,既要安全合理,又要讲求经济效益。
3.1 一次方案在结构上的实现
一次方案在结构上是否能实现,做工程设计时,首先要考虑一次元件在结构中的布置与安装,这里主要包括断路器、电流互感器、电压互感器、零序互感器、接地开关、避雷器、熔断器、电容器、变压器、接触器等,既要考虑一次元件安装时的结构强度,又要考虑其所能承受的动、热稳定值,同时满足绝缘距离及工频耐压的要求,如6k V开关柜的空气绝缘距离是100mm、工频耐压为32k V,10k V开关柜的空气绝缘距离是125mm、工频耐压为42k V,35k V开关柜的空气绝缘距离是300mm、工频耐压为95k V。
3.2 开关柜的结构布置
下面介绍开关柜的5个小室。
断路器室,在断路器室内,断路器的安装有固定式和手车式,固定式安装是将柜内分支母线直接固定在断路器的上、下出线座上,手车式安装是通过一次隔离插头将手车与柜内母线连接起来,手车与开关柜有三个位置,即试验位置、运行位置、移开位置。
母线室,母线室是许多间隔的主母线需要贯通的小室,母线的大小和支撑强度须满足母线动、热稳定值的要求。
小母线室,小母线室内安装有控制、合闸、电压、低电压、照明等小母线,一般也是贯穿于整列开关柜的。
电缆室,电缆室内一般有电流互感器、零序互感器、接地开关、避雷器,有时也有电压互感器、熔断器、变压器等。
仪表室,仪表室内全都是二次元件,通过二次线将所有元件联系起来,来实现开关柜的控制、保护、计量、测量、信号的传输等功能。
3.3 开关柜的连锁装置
开关柜的连锁装置直接关系到设备和在场人员的安全,开关柜的“五防”技术,使产品的安全可靠性大大迈进了一步,①防止误分、误合断路器;②防止带负荷分、合隔离开关或带负荷推入、拉出金属封闭式开关柜的手车隔离插头;③防止带电挂接地线或合接点开关;④防止带接地线或接点开关合断路器;⑤防止误入带电间隔。防止误分、误合断路器主要是防止操作人员认错柜号,除这一条可采用提示性的措施外,其余四防均采用强制性闭锁。
4 一次元器件
4.1 开关柜主母线
主母线规格的选择必须满足母线额定电流的要求,在设计院提供的一次接线图中,有时直接给出了主母线规格,有时给出了母线所要满足的额定电流值,在与用户签定的技术协议中也会体现主母线规格或母线所要满足的额定电流值,不管主母线规格以何种方式体现,都要认真复核母线规格与所要求的额定电流值相吻合,并且留有一定的余量。
4.2 开关柜分支母线
馈线柜分支母线的选择除与断路器的额定电流有关外,同时与本柜电流互感器的变比有关,而进线柜、分段柜、联络柜分支母线的选择,一般情况下都要求与主母线规格相一致,特殊情况下可改变其母线规格,但必须满足本柜额定电流的要求,如主母线规格为TMY-8×100,而断路器的触头盒的接口尺寸只有14×85时,该进线柜的分支母线只能选用TMY-(6×80)×2的规格。
4.3 中压开关柜
户内高压开关柜是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用,电压等级在3.6k V~35k V的电器产品,主要包括高压断路器、高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器、电流互感器、电压互感器。高压开关柜的运行必须安全,满足“五防”闭锁要求。
柜体排列的平面布置图中,要注意排列顺序、进线的相序,以及柜体外形尺寸的要求,如:KYN28A-12的柜体外形尺寸(宽×深×高)为800×1500×2365以及1000×1500×2365两种,而KYN28A-12的F-C组合电器柜为650×1500×2365,如果有母线桥的话,是跨桥还是进线桥,以及进线桥的相序是正相序还是反相序。开关柜的一次方案在结构上是否能实现,开关柜的额定电流,35k V及以下开关柜的额定电流有630A、800A、1000A、1250A、1600A、2000A、2500A、3150A、4000A、6300A。开关柜的额定电压有7.2k V、12k V、15k V、24k V、40.5k V。
4.4 高压真空断路器
真空断路器是正常情况下接通和断开高压电路中的空载及负荷电流,在系统发生故障时能与保护装置和自动装置相配合,迅速切断故障电流,防止事故扩大,从而保证系统安全运行。断路器的二次回路中加入防跳继电器,使其具有“防跳”功能,现在的大多数真空断路器都是弹簧操作机构,合闸时间一般在60ms左右,跳闸时间一般在40ms左右。断路器的一个重要参数是短路开断能力和系统故障时的接通能力。
4.5 电流互感器
对于高压电流互感器,其二次绕组应有一点接地。这样,当一、二次绕组间因绝缘破坏而被高压击穿时,则可将高压引入大地,使二次绕组保持低电位,从而确保人身和二次设备的安全。应当注意的是,电流互感器的二次回路只允许一点接地而不能再有接地点,电流互感器二次回路的接地点应在端子K2处。
电流互感器二次绕组不允许开路,运行中的电流互感器其二次侧所接的负荷均为仪表或继电器的电流线圈等,阻抗非常小,基本上运行于短路状态。这样,由于二次电流所产生的磁通和一次电流产生的磁通方向相反,故能使铁心中的磁通密度维持在一个较低的水平,此时,电流互感器的二次电压也很低。当运行中电流互感器的二次绕组开路、一次电流仍然维持不变,而二次电流等于零,则二次电流产生的去磁磁通也消失了,这样,一次电流就会全部变成励磁电流,使电流互感器的铁心骤然饱和,导致的后果是,电流互感器的二次侧将产生数千伏高压,铁心严重发热,甚至烧毁铁心。电流互感器的形式有母线式、支柱式、贯穿式,母线连接以及元件布置时,应先选择以便合理的运用。
4.6 电压互感器
电压互感器的二次回路必须接地,其目的是为了保护人身和设备的安全。因为电压互感器在运行中,一次绕组处于高压,而二次绕组则为固定的低电压。如果电压互感器的一、二次绕组之间的绝缘被击穿,一次侧的高压将直接加到二次绕组上,而二次绕组所接的仪表和继电保护装置的绝缘水平很低,工作人员经常要与其接触,这样不但损坏了二次设备,而且直接威胁到工作人员的安全。
电压互感器在运行中不允许二次短路,电压互感器在正常运行中,由于二次负载主要是仪表和继电器的电压线圈,其阻抗均很大,基本上相当于变压器的空载状态,即电压互感器本身所通过的电流很小,因此,一般的电压互感器的容量均不大,绕组的导线很细,漏抗也很小。如果二次侧发生短路,短路电流很大,极易烧坏电压互感器,为此,应在电压互感器的二次回路装设熔断器进行短路保护。电压互感器的接线方式有“一”字形接法、V/V接法、Y/Y接法、Y/Y及开口三角形接法。
4.7 零序电流互感器
零序互感器,在正常状态时,通过零序互感器三相电流的相量之和等于零,铁心中不会产生磁通,故二次绕组内也不会产生感应电流。当被保护线路发生单相接地故障时,三相电流之和不再等于零,它等于每相零序电流的三倍,此时,电流互感器的铁心中便产生感应磁通,二次绕组内将有感应电流,从而带动继电器使保护装置动作。一次电缆须能穿过零序互感器,多根时,应计算零序互感器孔径的大小。
4.8 过电压保护器(避雷器)
通常进线柜、馈线柜、母线PT、进线PT、分段柜中都安装避雷器。系统中一旦出现过电压、或雷击电压,且危及被保护设备绝缘时,避雷器立即动作,将高电压冲击电流导向大地,从而限制电压幅值,保护电气设备绝缘。现在,大多数工程的避雷器采用三相组合式,个别工程也有三相均为单只的,原理上是一致的。
4.9 开关柜接地开关
接地开关,用于电路接地部分的机械式开关,它能在一定时间内承载非正常条件下的电流(例如短路电流),但不要求它承载正常电路条件下的电流。接地开关根据断路器的开断电流有25 k A、31.5 k A、40 k A、50 k A。
5 二次元器件布置及接线
5.1 开关柜仪表室面板布置
仪表室面板布置总的原则是:监视、观察、操作和调试方便,运行安全可靠;外观整齐、美观。面板上设备之间的距离应满足设备安装及接线的要求,确定各设备之间的距离,一定要了解设备与导线之间的连接方法、装配工艺及设备运行状态。
面板布置应在满足试验、检修、运行、监视、方便的前提下,适当紧凑,以节约二次导线且用屏较少。设计面板开孔与元件布置时,还应考虑布置在面板上的元件是否与继电器室的端子排或相关元件发生碰撞,并进行必要的干涉检查。开关柜仪表室面板布置同时要符合产品工艺要求,一般来说将测量仪表、调节、检查工作较少的元件布置在面板的上部,而将信号继电器、指示灯等信号系统的元件及综合保护装置等调试工作量较大的元件布置在面板的中部,操作设备则布置在它们的下方,仪表元件靠上布置,是为了显示直观,如电流表、电压表、综合保护装置、带电显示装置、以及多功能电度表等;操作元件靠下布置,是为了便于操作,如远方/就地切换开关、合分闸开关、储能开关以及智能操控装置等。每个间隔的面板布置要求保持一致,或尽可能保持一致,这样做的目的是为了整齐、美观,给人以视觉上的享受。
5.2 开关柜内二次端子排
二次端子排的排列顺序:首先是电流回路,电流回路中有计量回路、测量回路、保护回路,备用保护回路和外引预留回路,电流回路的端子必须采用试验端子;其次是电压回路,电压回路是将小母线上的电压A、B、C、N、L中的部分或全部引入综合保护装置、多功能电度表、测量表计、接线盒以及变送器等的回路;第三是控制回路,控制回路应该从正电源开始,中间是远方就地、合分闸、断路器的合分闸指示等,最后以负电源结束;第四是信号回路,信号回路则是电度表的脉冲信号、综合保护的开关量信号、及变送器的输出信号等全都引至端子排上,用来传输到后台的回路;第五是辅助回路,辅助回路是将断路器的辅助接点、接地开关的辅助接点、以及继电器的开点、闭点引至端子排,用来以后扩展或备用;最后是照明回路,为了安全起见,每个回路之间都要有空端子隔开。端子排上的接线是根据设计院提供的二次原理图以及开关柜上元件的布置做出来的,除了满足本柜需要外,还应根据设计院的二次原理图,预留外引接线的端子。
5.3 开关柜内控制回路
开关柜内控制回路一般有三个回路:储能回路、合闸回路、跳闸回路,其余的回路都是围绕这三个回路展开的。储能回路,弹簧机构的断路器都有储能回路,通过储能电机来实现储存能量,以满足断路器合闸时所需的能量要求,在开关柜面板上可以通过指示灯来显示储能状态,储能及未储能指示则是储能回路的辅助回路。合闸回路,通过合闸线圈的通电动作,在储能簧的作用下,使得储能保持掣子脱扣而完成断路器合闸的过程。有就地试验位置合闸、远方运行位置合闸、DCS合闸、保护合闸,即可手动合闸,也可电动合闸,合闸指示灯,以及跳位继电器是合闸回路的辅助回路。跳闸回路,通过跳闸线圈的通电动作,在分闸簧的作用下,使得合闸保持掣子脱扣而完成断路器跳闸的过程。有就地试验位置跳闸、远方运行位置跳闸、DCS跳闸、保护跳闸,即可手动分闸,也可电动分闸,跳闸指示灯,以及合位继电器是分闸回路的辅助回路。
防跳回路,防跳回路是断路器在故障状态下防止再次合闸的回路,有三种方式可以实现,采用综合保护装置的防跳,采用断路器的防跳,或者采用防跳继电器,三种方式只能选用一种。
6 结束语
高压开关柜安装 篇9
關键词：高压开关柜 设计 质量
中图分类号：M9 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（a）-0096-01＼
10 kV高压开关柜的广泛使用，在一定程度上促进了社会的发展，但也不能忽视存在的问题和弊端，要对其进行有效的检测，以防质量问题或老化问题影响到10 kV高压开关柜的正常运行，利用对它在设计上的优化，推进我国电力系统的发展。
1 10 kV高压开关柜事故问题分析
（1）高压开关柜的绝缘性能是一项重要指标，在市场上销售的电力产品的质量参差不齐，一旦质量偏低的产品在电力项目中被使用，极易造成设备设施绝缘性能的破坏。比如像常用的PT手车和避雷器手车等，如果它们的外形尺寸与配套元器件的配置没有统一在投入到运行后极易受到外部环境的影响造成其性能的减退；另一方面，通常来讲当低于10 kV等级的电力配套设备如果在它的主回路或是联络桥中采用的铜排规格不统一，则需要对冷缩管、热缩管等增加绝缘层来加强系统的安全性。
（2）为了便于了解高压开关柜dB值得变化规律，在制定开关柜dB值的图表时，一般应用的都是英国公司的UltraTEV+，这样就很容易了解到dB值是否正常。在定位方面，如果放电的强度很强，就会出现定位不准确的现象，即使是运行良好的TEV的检测设备，也会出现一定的偏差。造成不准确的因素是因为一旦出现局部的放电，而通行的路径又会发生折反射，使得信号开始时的顺序不能准确呈现出来。所以，很多大型的电力公司会使用PDL1来对局部放电进行定位，因为在双通道模式下它能对工作人员指示出距离放电源不远的探头。
（3）高压柜的基本元件一般都能通过各种检验，但把元件组合在一起形成一个整体后却会出现很多问题，很多情况下都是因为设备的质量不过关或是制造的工艺水平不高。有些公司对高压柜的配置要求较低，质量自然不高，越小的事越容易忽略，即使是紧固螺丝的操作，都会不按正常程序来，使得螺杆的长度远远超过标准值，而对支持瓷柱不做任何特殊处理的结果就是使得局部的电场加强，影响绝缘效果。除了设备本身的问题外，对其的防护不重视也是问题的关键点，设计者在设计高压开关柜时，没有对合闸和分闸的具体位置做出明显的辨别标志，造成了开关机械联锁设计的不合理，这使让操作者增大误操作的几率，以致出现事故。
（4）安装人员在安装程序中会经常使导体的外表面形成金属的突出，这样的金属突出就会造成放电现象的出现。再加之高压主电线的连接处和高压开关的的触头存在接触不良的现象，高压柜内又容易产生易导电的金属颗粒，就会加大局部放电的概率。而很多绝缘设施由于年久失修或维护不当，使得绝缘设施的内部存在气隙，也会产生放电现象。
2 防范10 kV高压开关柜事故的措施
（1）要防范高压开关柜出现问题，方便对其开展维修，不仅应对放电脉冲进行检测，还要对放电的电源位置进行定位。定位的精确度不高，就会造成多次定位，使得成本增加，所以要使得成本下降，减少重复操作，就要选用先进的仪器来提高精准度。很多公司的定位方法是利用两路信号的到达前后来判断的。在能量法中，信号值会由于波的到达而产生波动，这就会造成信号能量的变化，而且是大幅度的变化。所以对于防护而言，定位的精准性是十分值得重视的。
（2）对高压开关柜进行设计时，要使得设备的元件都在规定的净距内，特别是一些露在外面的的元件，因为这些元件都是带电的，所以保持一定的距离十分必要，这样才能保证整个大环境的安全。为了保护电力系统的正常运行，避免不利因素的干扰，降低短路问题的出现概率，就要保证元件间的空气间隙在要求范围内。在海拔超千米的的的地方，要是把空气作为高压配电系统的绝缘介质，那么标准的设计规范就要求高压开关柜相与相之间的间隙要大于125 mm，还要使得其和地面的间隙也要大于125 mm，而当海拔过于高时，还应对高压开关柜的距离间隙进行再次的调整，以便使绝缘距离保持在合理的范围内。对于高海拔可以采取以上措施，但对于空间有限的配电室而言，随意调整距离是不现实的，因为它的有限空间使得开关柜不能太大，在绝缘距离上没法下手，就得在绝缘材料上下工夫，有些配电室于是采用了一些绝缘热缩材料，或者是DMC、SMC之类的绝缘板，但是在应用的过程中要注意的是如果利用绝缘热缩材料，就必须使得绝缘的间隙大于80 mm。对这些热缩材料要精心养护，减缓缩套管的老化进度，使得它们的绝缘力保持在良好的强度内，让专人负责定期的检查工作，有问题及时上报，及时解决。采用绝缘的材料若是绝缘板，就不像绝缘热缩材料那样，而要保持绝缘板和导体的距离在15 mm以上。
（3）一个好的外界环境，会减少很多干扰因素，从而促使电力设备更好的工作，所以要采取一系列措施来使得环境符合电力设备的要求，由于温湿度很容易影响开关柜，因此首先要对温湿度进行控制。在线监测温度、湿度需要增加温度、湿度传感器及加热器、风扇控制输出触点。一般来说，开关柜的湿度监控范围为0～99%RH，温度监控范围为0～99 ℃。还要及时对室内采取通风措施，使空气得到对流，但还要注意在外界环境或空气不好时要减少通风，避免灰尘飘入室内，影响设备的运行；还要防止一些小动物进入设备内，对孔柜底部采取堵挡的措施。
3 结语
10 kV高压开关柜是维持电力系统安全的重要设备，要保证其的安全稳定，就要总结相关的经验教训，提高工作人员的操作水平，做好问题诊断分析，对10 kV开关柜局部的放电进行检测和定位，实现控制10 kV高压开关柜的智能化和科学化。
参考文献
[1]魏振，张强，齐波，等.高压开关柜典型缺陷局部放电TEV特征的研究[J].高压电器，2014（2）：60-67.
[2]黄庆荣.10 kV高压开关柜故障原因分析及措施[J].电子世界，2014（3）：47-48.