高壓配電柜

用于電力系統發電的電器產品

高壓配電柜是指用于電力系統發電、輸電、配電、電能轉換和消耗中起通斷、控制或保護等作用，電壓等級在3.6kV~550kV的電器產品，主要包括高壓斷路器、高壓隔離開關與接地開關、高壓負荷開關、高壓自動重合與分段器，高壓操作機構、高壓防爆配電裝置和高壓開關柜等幾大類。高壓開關制造業是輸變電設備制造業的重要組成部分，在整個電力工業中占有非常重要的地位。

功能

配電柜具有架空進出線、電纜進出線、母線聯絡等功能

組成

配電柜應滿足GB3906-1991"3-35 kV交流金屬封閉開關設備"標準的有關要求，由柜體和斷路器二大部分組成，柜體由殼體、電器元件(包括絕緣件)、各種機構、二次端子及連線等組成。

柜體材料

1)冷扎鋼板或角鋼(用于焊接柜)；

2)敷鋁鋅鋼板或鍍鋅鋼板(用于組裝柜)；

3)不銹鋼板(不導磁性)；

4)鋁板((不導磁性)。

功能單元

1)主母線室（一般主母線布置按“品”字形或“1”字形兩種結構）

2)斷路器室

3)電纜室

4)繼電器和儀表室

5)柜頂小母線室

6)二次端子室

柜內元件

1. 柜內常用一次電器元件(主回路設備)常見的有如下設備：

電流互感器簡稱CT[如：LZZBJ9-10]

電壓互感器簡稱PT[如:JDZJ-10]

零序互感器

開關柜

接地開關[如:JN15-12]

避雷器(阻容吸收器)[如:HY5WS單相型;TBP、JBP組合型]

隔離開關[如:GN19-12、GN30-12、GN25-12]

高壓斷路器[如：少油型(S)、真空型(Z)、SF6型(L)]

高壓接觸器[如： JCZ3-10D/400A型]

高壓熔斷器[如：RN2-12、XRNP-12、RN1-12]

變壓器[如:SC(L)系列干變、 S系列油變]

高壓帶電顯示器[DXN-Q型,DXN-T型]

絕緣件[如:穿墻套管、觸頭盒、絕緣子、絕緣熱縮(冷縮)護套]

主母線和分支母線

高壓電抗器[如串聯型:CKSC和起動電機型:QKSG]

負荷開關[如:FN26-12(L)、FN16-12(Z)]

高壓單相并聯電容器[如:BFF12-30-1] 等等

2. 柜內常用的主要二次元件(又稱二次設備或輔助設備，是指對一次設備進行監察、控制、測量、調整和保護的低壓設備),常見的有如下設備:

繼電器，電度表，電流表，電壓表，功率表，功率因數表，頻率表，熔斷器，空氣開關，轉換開關，信號燈，電阻，按鈕，微機綜合保護裝置等等。

分類

按斷路器

按斷路器安裝方式分為移開式(手車式)和固定式

(1)移開式或手車式(用Y表示)：表示柜內的主要電器元件(如:斷路器)是安裝在可抽出的手車上的，由于手車柜有很好的互換性,因此可以大大提高供電的可靠性，常用的手車類型有:隔離手車、計量手車、斷路器手車、PT手車、電容器手車和所用變手車等，如KYN28A-12。

(2)固定式(用G表示): 表示柜內所有的電器元件(如:斷路器或負荷開關等)均為固定式安裝的，固定式開關柜較為簡單經濟，如XGN2-10、GG-1A等。

按地點

按安裝地點分為戶內和戶外

(1)用于戶內(用N表示);表示只能在戶內安裝使用， 如：KYN28A-12等開關柜;

(2)用于戶外(用W表示);表示可以在戶外安裝使用， 如: XLW等開關柜。

按柜體結構

按柜體結構可分為金屬封閉鎧裝式開關柜、金屬封閉間隔式開關柜﹑金屬封閉箱式開關柜和敞開式開關柜四大類

(1)金屬封閉鎧裝式開關柜(用字母K來表示)主要組成部件(例如：斷路器、互感器、母線等)分別裝在接地的用金屬隔板隔開的隔室中的金屬封閉開關設備。如KYN28A-12型高壓開關柜。

(2)金屬封閉間隔式開關柜(用字母J來表示)與鎧裝式金屬封閉開關設備相似，其主要電器元件也分別裝于單獨的隔室內，但具有一個或多個符合一定防護等級的非金屬隔板。如JYN2-12型高壓開關柜。

(3)金屬封閉箱式開關柜(用字母X來表示)開關柜外殼為金屬封閉式的開關設備。如XGN2-12型高壓開關柜。

(4)敞開式開關柜，無保護等級要求，外殼有部分是敞開的開關設備。如GG-1A(F)型高壓開關柜 [2]  。

“五防”

1、高壓配電柜內的真空斷路器小車在試驗位置合閘后，小車斷路器無法進入工作位置。（防止誤分合斷路器）

2、高壓配電柜內的接地刀在合位時，小車斷路器無法進合閘。（防止帶接地線合閘）

3、高壓配電柜內的真空斷路器在合閘工作時，盤柜后門用接地刀上的機械與柜門閉鎖。（防止誤入帶電間隔）.

4、高壓配電柜內的真空斷路器在工作時合閘，合接地刀無法投入。（防止帶電掛接地線）

5、高壓配電柜內的真空斷路器在工作合閘運行時，無法退出小車斷路器的工作位置。（防止帶負荷拉刀閘）  

相關標準

SJ/T 31401-1994|高壓開關柜完好要求和檢查評定方法

DL/T 791-2001|戶內交流充氣式開關柜選用導則

DL 404-1991|戶內交流高壓開關柜訂貨技術條件

DL/T 404-1997|戶內交流高壓開關柜訂貨技術條件

DL/T 539-1993|戶內交流高壓開關柜和元部件 凝露及污穢試驗技術條件

TB/T 2010-1987|27.5kV交流電氣化鐵道開關柜技術條件

DL/T 404-2005|戶內交流高壓開關柜訂貨技術條件 [1] 

產品型號及含義

用途

1.KYN-10戶內交流金屬鎧裝移開式開關設備(以下簡稱手車式柜)手車柜適用于交流50Hz額定電壓3―10KV中心點不接地的單母線及單母線分段系統的戶內成套配電裝置,供各類型發電廠,變電站及工礦企業作為接受和分配網絡電能對電路實行控制保護監測。

2.KYN-(F-C)型戶內鎧裝雙層移動開式交流金屬封閉開關設備系3.6~12kV三相交流50Hz,單母線及單母線分段系統的戶內成套開關設備,主要作為發電廠,變電所,冶金,造紙,石化,紡織及工礦企業的高壓配電裝置,可用于電動機,變壓器和電容器的控制與保護。

3.KYN-12/1250-31.5戶內鎧裝移開式交流金屬封閉開關設備稱開關,系3.6-12KV,三相交流50Hz單母線及單母線分段系統的成套配電裝置.主要用于發電廠,中小型發電機送電,工礦企事業配電以及電業系統的二次變電所的受電,送電及大型高壓電動機起動等,實行控制保護,監測之用.本開關柜滿足IEC298,GB3906等標準要求。

結構特點

1.KYN戶內交流金屬鎧裝移開式開關設備(以下簡稱手車式柜)是根據《3-35KV交流金屬封閉開關設備》按IEC298《交流金屬封閉開關設備和控制設備》標準設計制造,同時也能滿足水電部提出的高壓開關柜應具有"五防"功能的要求。

2.KYN-(F-C)型戶內鎧裝雙層移動開式交流金屬封閉開關設備系KYN-(F-C)戶內鎧裝雙層移開式交流金屬封閉開關設備中一部分,可與KYN-(F-C)戶內鎧裝雙層移開式交流金屬封閉開關設備配套使用,構成組合式配電裝置.本開關柜是一種雙層鎧裝F-C柜,一面開關柜可容納兩臺F-C手車,相當于兩面單層柜的功能,而占地面積同一面單層柜差不多.為用戶節省大量的占地面積及設備投資.本產品，選用的真空接觸器是專門為雙層柜結構計的,具有結構簡單,體積小,造型美觀,絕緣水平高,壽命長等優點,有電保持和機械鎖扣兩種結構。

3.KYN-12/1250-31.5戶內鎧裝移開式交流金屬封閉開關設備,柜體為鎧裝式結構,采用中置式布置,分為斷路室,主母線室,電纜室和繼電器儀表室,為使柜體具有承受內部故障電弧的能力,除繼電器室外,各功能隔室均設有排氣通道和匯壓窗,一次觸頭為捆綁式圓觸頭.

開關高備可按用戶要求,采用前維護型結構,使設備可以靠墻安裝或背靠背安裝.開關設備內裝有安全可靠的聯鎖裝置,完全滿足"五防"閉鎖要求。

a,斷路器手車在推進或拉出過程中,無法合閘;

b,斷路器手車只有在試驗位置或工作位置時,才能進行合,分操作而且在斷路器合閘合,手車無法從工作位置拉出;

c,僅當接地開關處在分閘位置時,斷路器手車才能從試驗位置移至工作位置;僅當斷路器手車處于試驗位置或柜外時,接地開關才能進行分,合閘操作;

d,接地開關處于分閘位置時,后門無法打開;

e,手車在工作位置時,二次插頭被鎖定,不能被撥除。

斷路器室底盤架兩側除設有供手車運動的固定導軌外,為便于對斷路器進行觀測與檢查,在固定導軌兩側專門設有可抽出的延伸導軌,當斷路器分閘后,可將兩根延伸導軌拉至柜外,這樣手車即可從柜內直接移至柜外的延伸導軌上。

附一些市場上存在的高壓柜:

①GR系列:

用途

GRC1型高壓配電柜用于3~10kV變電所作為改善電網功率因數之用.本系列柜為高壓靜電電容器柜,由電容器柜,互感器柜,測量及放電柜組成.

方案分類

1.GRC1型為普通型,由電容器柜和互感器柜組成.電容器柜分四種方案,互感器柜分三種方案.

2.GRC1C型為橫差保護型,即當柜內某一電容器跳閘時,依靠接成橫差線路的電流互感器驅使主電路開關跳閘.此型也有四種方案.

3.GRC1Y型為抑制高次諧波,電抗器型,即帶有串聯電抗器的電容器柜.

結構

柜體由角鋼及薄鋼板彎制焊接而成,分三層布放,最底層安裝油槽板,測量及放電柜,電壓互感器在中層,電抗器安裝于底層,正面為鋼板門,門上可安裝儀表,開關,信號燈.

②GGX2系列:

用途

GGX2C10高壓真空開關柜適用于額定電壓3~10kV,頻率50Hz的三相交流電網中,作為接受和分配電能,并對電路實行控制,監測和保護的成套配電裝置.

結構特點

本配電柜為金屬封閉箱式外殼,所有帶電體均被封閉在柜內,并按功能分為母線室,斷路器室,電纜室,儀表箱為單獨結構,安裝于柜上;真空斷路器及電磁操作機構或彈簧操作機構為一整體車式結構,推入柜內后用螺栓固定.主接線方案24種.

③GGX2系列:

用途

GSGC1A型雙母線式高壓開關柜適用于區域性變電站,大型工礦企業變電站所及電氣設備試驗站的電壓為3,6,10kV,交流50Hz雙母線系統,亦可于單母線帶有旁路母線的供電系統,作為接受和分配電能之用。

結構

柜體系用薄鋼板及角鋼焊接而成,底座由槽鋼焊接而成,柜前面有單扇防護網門,后面有雙扇防護網門,頂部母線敞露.。

柜分前后兩室,前室裝有備用(起動)母線隔離開關,線路隔離開關及電纜頭等,前室頂部裝有備用(起動)母線.后室裝有主(工作)母線隔離開關,油斷路器,頂部裝有主(工作)母線隔離開關,前后室之間下部可安裝電流互感器.油斷路器和隔離開關操作機構裝在柜的前面.柜的后面左側有一單扇鋼板門,門內是繼電器室。各室之間,一次電器設備和二次電器設備之間均有薄鋼板隔離.可以在一次電器設備不停電的情況下檢修二次電器設備。

為防止工作人員誤操作,柜上裝有程序性的電氣聯鎖裝置。

帶電顯示裝置

一、高壓配電柜存在問題分析

(1)高壓配電柜防止誤入帶電間隔這一功能使得開關柜的柜門的開閉與接地開關有閉鎖關系，即只有合上接地開關后才能打開開關柜門，此次事故暴露出舊型號高壓開關柜的"五防"機械閉鎖裝置存在不完善的問題。

(2)高壓配電柜驗電問題是一個多年來困擾電力安全生產的問題，如今推廣的全封閉型"五防"開關柜的機械"五防"閉鎖裝置，無法滿足安全規程"先驗電、后掛接地線"的要求。因為在執行停電工作時，在合接地開關前必須驗明設備已無電壓。然而封閉式高壓開關柜處于全封閉狀態，按照正常的操作方法，無法用攜帶式高壓驗電器對設備進行驗電，因此，就出現了強行解鎖打開開關柜柜門的方式驗電。

(3)配電柜上大量使用以氖燈作為顯示元件的高壓帶電顯示裝置，經過長時間的運行使用，發現失明率高，氖泡出現大量損壞。為了彌補缺陷，在帶電顯示裝置上裝設了氖燈運行/關閉開關，平時該開關處于關閉狀態，從而使得整個高壓帶電顯示裝置暫時退出運行。這種處理方式，失去了高壓帶電顯示裝置作為監視線路側帶電與否的作用。

(4)氖燈亮度低，特別是在明亮的環境里亮度受到沖刷，顯示性較差。

(5)老式帶有強制性電氣閉鎖的高壓帶電顯示裝置，閉鎖原理過于簡單，只是將A、B、C三相傳感器輸出的信號分別進行半波整流后直接復合在一起，去控制閉鎖回路。這種方式在系統出現單相接地或缺相的異常情況時，因閉鎖控制電壓的飄移可以導致裝置不能可靠閉鎖而發生帶電合接地開關的事故。

(6)目安裝的氖燈式高壓帶電顯示裝置大多采用塑料外殼并安裝于高壓設備間隔內，一旦在操作過程中開關柜內部短路放弧，高溫電弧可能將裝置的塑料外殼熔化，傷及運行或檢修人員。

二、存在問題的解決方案

鑒于老式高壓帶電顯示裝置存在的諸多問題，客觀上需要一種全新的具有可靠性高、長壽命、免維護、顯示清晰醒目、能彌補老式高壓帶電顯示裝置缺陷的新型帶電顯示裝置。北京供電局研制成功了新型高壓帶電顯示驗電裝置，該裝置與CG系列傳感器配合使用，通過有電顯示及現場驗電的方式，以反映高壓設備是否帶有運行電壓并具有電氣強制閉鎖功能。該裝置解決了氖燈式帶電顯示裝置的諸多問題，其液晶顯示器和長壽命閃光式驗電插件構成的雙重顯示，適合于各種光線下的運行環境，直觀醒目。專設的驗電插件構成特有的引出式獨立驗電功能，提高了該裝置作為驗電依據的可靠性。該裝置采用分相檢測數字化疊加閉鎖控制技術，可以保證在系統缺相等異常運行時，閉鎖電壓不變，穩定運行。強制性電氣閉鎖功能，能可靠閉鎖接地開關(開關柜門)。新型高壓帶電顯示驗電裝置的應用可以有效防止誤入帶電間隔或帶電合接地開關等引起的人身、設備事故。

安全是電力生產的基礎，預防是保證安全生產的關鍵。在當前的電力安全生產工作中，人身觸電事故和誤操作事故仍是威脅安全生產的兩大因素。不斷完善和改進防止人身觸電事故和誤操作事故的技術措施，是我們每一位電力企業職工應努力研究的目標。