高壓開關(guān)柜剖析課件

高壓開關(guān)柜2014年4月（一）高壓開關(guān)柜的作用高壓開關(guān)柜是金屬封閉開關(guān)設(shè)備的俗稱，是按一定的電路方案將有關(guān)電氣設(shè)備組裝在一個封閉的金屬外殼內(nèi)的成套配電裝置。程莊變電站35KV高壓開關(guān)柜高壓開關(guān)柜廣泛應(yīng)用于配電系統(tǒng)，作接受與分配電能之用。既可根據(jù)電網(wǎng)運行需要將一部分電力設(shè)備或線路投入或退出運行，也可在電力設(shè)備或線路發(fā)生故障時將故障部分從電網(wǎng)中快速切除，從而保證電網(wǎng)中無故障部分的正常運行，以及設(shè)備和運行維修人員的安全。因此，高壓開關(guān)柜是非常重要的配電設(shè)備，其安全、可靠運行對電力系統(tǒng)具有十分重要的意義。（二）高壓開關(guān)柜的分類絕緣類型空氣絕緣金屬封閉開關(guān)柜

SF6氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(充氣柜)結(jié)構(gòu)類型鎧裝式

間隔式箱式各室間用金屬板隔離且接地，如KYN型和KGN型各室間是用一個或多個非金屬板隔離，如JYN型具有金屬外殼，但間隔數(shù)目少于鎧裝式或間隔式，如XGN型斷路器手車本身落地，推入柜內(nèi)；手車裝于開關(guān)柜中部，手車的裝卸需要裝載車。落地式中置式斷路器的置放中置式手車落地式手車（三）KYN高壓開關(guān)柜的組成結(jié)構(gòu)開關(guān)柜由固定的柜體和可抽出部件（簡稱手車）兩大部分組成。

開關(guān)柜的外殼和隔板采用敷鋁鋅鋼板，整個柜體不僅具有精度高、抗腐蝕與氧化作用，且機(jī)械強(qiáng)度高、外形美觀，柜體采用組裝結(jié)構(gòu)，用拉鉚螺母和高強(qiáng)度螺栓聯(lián)結(jié)而成，因此裝配好的開關(guān)柜能保持尺寸上的統(tǒng)一性。開關(guān)柜被隔板分成手車室、母線室、電纜室和繼電器儀表室，每一單元均良好接地。A-母線室母線室布置在開關(guān)柜的背面上部，作安裝布置三相高壓交流母線及通過支路母線實現(xiàn)與靜觸頭連接之用。全部母線用絕緣套管塑封。在母線穿越開關(guān)柜隔板時，用母線套管固定。如果出現(xiàn)內(nèi)部故障電弧，能限制事故蔓延到鄰柜，并能保障母線的機(jī)械強(qiáng)度。A-母線室B-手車（斷路器）室C-電纜室D-繼電器儀表室B-手車（斷路器）室在斷路器室內(nèi)安裝了特定的導(dǎo)軌，供斷路器手車在內(nèi)滑行與工作。手車能在工作位置、試驗位置之間移動。靜觸頭的隔板（活門）安裝在手車室的后壁上。手車從試驗位置移動到工作位置過程中，隔板自動打開，反方向移動手車則完全復(fù)合，從而保障了操作人員不觸及帶電體。

絕緣套筒內(nèi)有真空滅弧室及觸頭上接線端子下接線端子手車式框架二次接線插頭C-電纜室電纜室內(nèi)可安裝電流互感器、接地開關(guān)、避雷器（過電壓保護(hù)器）以及電纜等附屬設(shè)備，并在其底部配制開縫的可卸鋁板，以確?，F(xiàn)場施工的方便。D-繼電器儀表室繼電器室的面板上，安裝有微機(jī)保護(hù)裝置、操作把手、保護(hù)出口壓板、儀表、狀態(tài)指示燈（或狀態(tài)顯示器）等；繼電器室內(nèi)，安裝有端子排、微機(jī)保護(hù)控制回路直流電源開關(guān)、微機(jī)保護(hù)工作直流電源、儲能電機(jī)工作電源開關(guān)（直流或交流），以及特殊要求的二次設(shè)備。帶電顯示裝置

一般在開關(guān)柜正面安裝有帶電顯示裝置，僅作為提示性裝置。（四）開關(guān)柜的主要特點：

開關(guān)柜具有一定的操作程序及機(jī)械或電氣聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，實踐證明:無“五防”功能或“五防功能不全”是造成電力事故的主要原因。具有接地的金屬外殼，其外殼有支承和防護(hù)作用.因此要求它應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，保證裝置的穩(wěn)固性,當(dāng)柜內(nèi)產(chǎn)生故障時,不會出現(xiàn)變形,折斷等外部效應(yīng)。同時也可以防止人體接近帶電部分和觸及運動部件，防止外界因素對內(nèi)部設(shè)施的影響;以及防止設(shè)備受到意外的沖擊。具有抑制內(nèi)部故障的功能，“內(nèi)部故障”是指開關(guān)柜內(nèi)部電弧短路引起的故障，一旦發(fā)生內(nèi)部故障要求把電弧故障限制在隔室以內(nèi)。開關(guān)柜手車的三個位置工作位置試驗位置檢修位置

斷路器與一次設(shè)備有聯(lián)系，合閘后，功率從母線經(jīng)斷路器傳至輸電線路。

二次插頭可以插在插座上，獲得電源。斷路器可以進(jìn)行合閘、分閘操作，對應(yīng)指示燈亮；斷路器與一次設(shè)備沒有聯(lián)系，可以進(jìn)行各項操作，但是不會對負(fù)荷側(cè)有任何影響，所以稱為試驗位置。斷路器與一次設(shè)備（母線）沒有聯(lián)系，失去操作電源（二次插頭已經(jīng)拔下），斷路器處于分閘位置。

開關(guān)柜聯(lián)鎖裝置五防聯(lián)鎖:1、防止誤分誤合斷路器2、防止帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)3、防止帶電合接地開關(guān)4、防止帶接地分合斷路器5、防止誤入帶電間隔。（五）開關(guān)柜聯(lián)鎖裝置開關(guān)柜具有可靠的聯(lián)鎖裝置，滿足五防的要求，切實保障了操作人員及設(shè)備的安全。1.防止誤分、誤合斷路器

通過模擬屏的電子微機(jī)程序來控制操作過程，以防止誤合、誤分?jǐn)嗦菲鳌?.防止帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)或手車觸頭斷路器處于合閘狀態(tài)時，手車不能推入或拉出，只有當(dāng)手車上的斷路器處于分閘位置時，手車才能從試驗位置移向工作位置，反之也一樣。該連鎖是通過連鎖桿及手車底盤內(nèi)部的機(jī)械裝置及合、分閘機(jī)構(gòu)同時實現(xiàn)的，斷路器合閘通過連鎖桿作用于斷路器底盤車上的機(jī)械裝置，使手車無法移動。只有當(dāng)斷路器分閘后，連鎖才能解除，手車才能從試驗位置移向工作位置或從工作位置移向試驗位置。并且只有當(dāng)手車完全達(dá)到試驗位置或工作位置時，斷路器才能合閘。

防誤裝置13.防止帶電掛(合)接地線(接地刀閘)要求：只有當(dāng)斷路器手車在試驗位置及線路無電時，接地開關(guān)才能合閘。只有當(dāng)接地開關(guān)合閘之后，柜體的后門和下前門才能被打開，才可能掛夾臨時性接地線。(1)機(jī)械聯(lián)鎖:斷路器底盤車在工作位置時如果此時電氣聯(lián)鎖失效或未使用，此時如果合接地刀閘也是合不上的(當(dāng)?shù)氐对诤衔粫r聯(lián)鎖擋板是探出來的，而當(dāng)?shù)妆P車在工作位置時底盤車的右側(cè)車體立面阻擋了聯(lián)鎖擋板的彈出從而實現(xiàn)了對接地刀閘的閉鎖，防止了帶電關(guān)合接地開關(guān)的誤操作事故)。(2)電氣聯(lián)鎖。只有當(dāng)接地開關(guān)下側(cè)電纜不帶電時，接地開關(guān)才能合閘。安裝強(qiáng)制閉鎖型帶電指示器，接地開關(guān)安裝閉鎖電磁鐵，將帶電指示器的輔助觸點接入接地開關(guān)閉鎖電磁鐵回路，帶電指示器檢測到電纜帶電后閉鎖接地開關(guān)合閘。防誤裝置24.防止帶接地線(接地刀閘)合斷路器(隔離開關(guān))(1)接地開關(guān)合閘后，導(dǎo)軌聯(lián)鎖的擋板伸出，當(dāng)斷路器手車處于試驗位置時，擋板擋住手車底盤，使手車不能從試驗/隔離位置移至工作位置。(2)當(dāng)接地開關(guān)處于分閘位置時，導(dǎo)軌聯(lián)鎖的擋板縮進(jìn)，能將斷路器手車從隔離/試驗位置移至工作位置，關(guān)合斷路器對線路送電；或從工作位置移至隔離/試驗位置。防誤裝置35.防止誤入帶電間隔(1)斷路器室門上的開門把手只有專用鑰匙才能開啟。(2)斷路器手車?yán)龊?，手車室活門自動關(guān)上，隔離高壓帶電部分。(3)活門與手車機(jī)械聯(lián)鎖：手車搖進(jìn)時，手車驅(qū)動器壓動手車左右導(dǎo)軌傳動桿，帶動活門與導(dǎo)軌連接桿使活門開啟，同時手車左右導(dǎo)軌的彈簧被壓縮，手車搖出時，手車左右導(dǎo)軌的彈簧使活門關(guān)閉。(4)開關(guān)柜后封板采用內(nèi)五角螺栓鎖定，只能用專用工具才能開啟。(5)實現(xiàn)接地開關(guān)與電纜室門板的機(jī)械聯(lián)鎖。在線路側(cè)無電且手車處于試驗位置時合上接地開關(guān)，門板上的掛鉤解鎖，此時可打開電纜室門板。KYN28連鎖示意圖（整體）KYN28連鎖示意圖（前柜部分）（六）其他防護(hù)1、防誤拔開關(guān)柜二次插頭檢修

檢查“防止手車在工作位置時，插拔二次插頭”的連鎖功能。(1)手車推進(jìn)至試驗位置，手車上的“二次插頭連鎖推板”推動連鎖裝置上的尼龍滾輪轉(zhuǎn)動，可帶動同軸的鎖鉤動作，手車上二次航空插頭應(yīng)能輕松插入或拔出航空插座；當(dāng)手車從試驗位置推進(jìn)至工作位置時，二次插頭連鎖準(zhǔn)確動作，鎖桿鎖住二次航空插頭，此時手車上二次航空插頭無法退出航空插座。(2)此連鎖的目的在于保證手車在工作位置時，二次插頭不能拔出，在受到強(qiáng)烈振動時，二次插頭也不會脫離插座，確保插頭可靠連接。防誤裝置2、斷路器在合閘狀態(tài)禁止二次合閘3、斷路器手車在試驗或工作位置，沒有控制電壓時，可實現(xiàn)僅能手動分閘不能合閘。4、各柜體間可實現(xiàn)電氣聯(lián)鎖。（七）微機(jī)五防閉鎖

微機(jī)五防則是一種采用計算機(jī)技術(shù)，用于高壓開關(guān)設(shè)備防止電氣誤操作的裝置。通常主要由主機(jī)、模擬屏、電腦鑰匙、機(jī)械編碼鎖、電氣編碼鎖等功能元件組成。現(xiàn)行微機(jī)五誤閉鎖裝置閉鎖的設(shè)備有四類：開關(guān)、刀閘、地線（接地刀閘）、遮欄網(wǎng)門（開關(guān)柜門），上述設(shè)備是通過微機(jī)鎖具（電編碼鎖和機(jī)械編碼鎖）實現(xiàn)閉鎖的，對上述設(shè)備須由軟件編寫操作閉鎖規(guī)則。微機(jī)五防系統(tǒng)一般不直接采用現(xiàn)場設(shè)備的輔助接點，接線簡單，通過五防系統(tǒng)微機(jī)軟件規(guī)則庫和現(xiàn)場鎖具實現(xiàn)防誤閉鎖。

微機(jī)五防系統(tǒng)是計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用于變電站自動化的結(jié)果。微機(jī)五防系統(tǒng)通過軟件將現(xiàn)場大量的二次閉鎖回路變?yōu)殡娔X中的五防閉鎖規(guī)則庫，實現(xiàn)了防誤閉鎖的數(shù)字化，并可以實現(xiàn)以以往不能實現(xiàn)或者是很難實現(xiàn)的防誤功能，應(yīng)該說是電氣設(shè)備防誤閉鎖技術(shù)的最新技術(shù)和飛躍。

（八）防止電氣誤操作的幾點建議1、嚴(yán)格執(zhí)行《電業(yè)安全作業(yè)規(guī)程》、堅持兩票三制制度，管理規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化2、嚴(yán)格執(zhí)行調(diào)度命令。3、制定切實可行的防誤裝置運行規(guī)程及檢修規(guī)程。4、建立完善的鑰匙使用和保管制度。防誤裝置退出運行執(zhí)行審批制度。5、制定防止電氣誤操作應(yīng)急預(yù)案，定期舉行有關(guān)電氣誤操作的事故預(yù)演。6、完善技術(shù)資料，確保圖紙與現(xiàn)場設(shè)備相符。7、加強(qiáng)對設(shè)備的維護(hù)，保證斷路器、隔離刀閘、接地刀閘等輔助接點及開關(guān)柜行程接點可靠，并以現(xiàn)場狀態(tài)為準(zhǔn)。8、運用新技術(shù)、新設(shè)備，對五防功能不完善的設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造。9、使用合格的安全器具和安全防護(hù)用具。10、完善檢修現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境，設(shè)置齊備的標(biāo)志和全封閉臨時檢修圍欄。11、強(qiáng)化崗位培訓(xùn)，提高員工的技術(shù)素質(zhì)和責(zé)任心，作業(yè)人員持證上崗。（九）高壓開關(guān)柜操作程序雖然開關(guān)柜設(shè)計已保證開關(guān)設(shè)備各部分操作順序正確的聯(lián)鎖，但是操作人員對開關(guān)設(shè)備進(jìn)行操作時，仍應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程和相關(guān)要求進(jìn)行，不應(yīng)隨意操作，更不應(yīng)在操作受阻時不加分析強(qiáng)行操作，否則容易造成設(shè)備損壞，甚至引起事故。高壓開關(guān)柜送電操作程（1）關(guān)閉所有柜門及后封板，并鎖好。（2）將接地開關(guān)操作手柄插入中門右下側(cè)六角孔內(nèi)，逆時針旋轉(zhuǎn)約90°，使接地開關(guān)處于分閘位置，取出操作手柄，操作孔處聯(lián)鎖板自動彈回，遮住操作孔，開關(guān)柜后門閉鎖。（3）觀察上柜門各儀表、信號指示是否正常。正常時微機(jī)保護(hù)裝置電源燈亮，手車試驗位置燈、斷路器分閘指示燈和儲能指示燈亮，如所有指示燈均不亮，則打開上柜門，確認(rèn)各母線電源開關(guān)是否合上，如已合上各指示燈仍不亮，則需檢查控制回路。（4）將斷路器手車搖柄插入搖柄插口并用力壓下，順時針轉(zhuǎn)動搖柄，在搖柄明顯受阻并伴有“咔嗒”聲時取下?lián)u柄，此時手車處于工作位置，二次插頭被鎖定，斷路器手車主回路接通，查看相關(guān)信號（此時手車工作位置燈亮，同時手車試驗位置燈滅），同時應(yīng)注意手車在工作位置時，地刀操作孔處聯(lián)鎖板被閉鎖不能按下，如圖所示。手車在工作位置地刀操作孔不能被按下

手車位置與地刀操作孔閉鎖示意圖

（5）操作儀表門上合、分轉(zhuǎn)換開關(guān)使斷路器合閘送電，同時儀表門上紅色合閘指示燈亮，綠色分閘指示燈滅，查看帶電顯示裝置、斷路器機(jī)械分合位置及其它相關(guān)信號，一切正常，送電成功（操作合、分轉(zhuǎn)換開關(guān)時，把操作手柄順時針旋轉(zhuǎn)至面板指示合位置，松開手后操作手柄應(yīng)自動復(fù)位至預(yù)合位置）。（6）如斷路器合閘后自動分閘或運行中自動分閘，則需判斷故障原因并排除后方可按上述程序重新送電。（十）高壓開關(guān)柜工作原理

斷路器動作原理：儲能動作：由儲能電機(jī)或手動儲能部件輸出扭矩通過單向滾針軸承帶動鏈輪轉(zhuǎn)動，再經(jīng)鏈條帶動鏈輪轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動儲能軸上的掛簧拐臂順時針轉(zhuǎn)動拉長合閘彈簧，達(dá)到儲能的目的。當(dāng)合閘彈簧儲能到位后，能量由儲能保持摯子與滾輪保持。同時撥板帶動儲能指示牌，指示儲能到位。分、合閘動作：合閘動作：儲能到位后，按手動合閘按鈕推動手動合閘彎板轉(zhuǎn)動，或合閘電磁鐵動作，推動電動合閘彎板轉(zhuǎn)動，經(jīng)軸帶動儲能保持摯子轉(zhuǎn)動，從而解除了儲能保持摯子與滾輪的約束，合閘彈簧的能量釋放帶動合閘凸輪作順時針方向轉(zhuǎn)動，通過二級四連桿傳動機(jī)構(gòu)及絕緣拉桿帶動真空滅弧室的動導(dǎo)電桿向上運動，完成合閘動作。分閘動作：合閘動作完成后，按手動分閘按鈕推動脫扣彎板轉(zhuǎn)動，或分閘電磁鐵動作，推動脫扣彎板轉(zhuǎn)動，帶動分閘半軸順時針方向轉(zhuǎn)動，半軸對分閘二級脫扣部分的約束解除，在絕緣拉桿內(nèi)的觸頭碟簧和分閘拉桿作用下，帶動真空滅弧室的動導(dǎo)電桿向下運動，完成分閘動作。操動機(jī)構(gòu)斷路器的彈簧儲能式操動機(jī)構(gòu)布置在斷路器的前半部，分為合閘單元、分閘單元、傳動部分和輔助單元。合閘單元：合閘單元的主體是彈簧儲能機(jī)構(gòu)。儲能軸的兩側(cè)是掛有合閘彈簧的掛簧拐臂，儲能軸上安裝有鏈輪、輸出合閘動力的驅(qū)動凸輪等。裝在儲能軸和合閘線圈下部的電機(jī)通過鏈條帶動安裝在大儲能軸上的鏈輪，拉伸合閘彈簧從而儲存合閘所需能量。機(jī)構(gòu)合閘時，合閘彈簧儲存的能量通過驅(qū)動凸輪及專用的連桿傳遞到斷路器主回路，完成合閘操作。

分閘單元：分閘單元的主體是合閘保持機(jī)構(gòu)。合閘保持機(jī)構(gòu)的一端與斷路器的傳動主軸發(fā)生關(guān)系，通過這一關(guān)系實現(xiàn)斷路器合閘狀態(tài)的有效保持。合閘保持機(jī)構(gòu)的另一端是一個二級脫扣機(jī)構(gòu)，當(dāng)斷路器分閘時，脫扣機(jī)構(gòu)使得合閘保持機(jī)構(gòu)解體，完成斷路器的分閘操作。

傳動部分：傳動部分是斷路器連接操動機(jī)構(gòu)和滅弧室的傳動部分，主要包括傳動主軸、四連桿傳動機(jī)構(gòu)、分閘彈簧、分閘緩沖器等結(jié)構(gòu)件，傳動部分負(fù)責(zé)把斷路器操動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動輸出傳遞給滅弧室的動導(dǎo)電桿，并實現(xiàn)規(guī)定的機(jī)械特性參數(shù)。輔助單元：該單元主要由分、合閘電磁鐵、輔助開關(guān)、二次引出接線端子等部分組成，實現(xiàn)斷路器操作所必需的與外部的接口。（十一）斷路器彈簧操動機(jī)構(gòu)的特點

彈簧操作機(jī)構(gòu)由彈簧貯能、合閘維持、分閘維持、分閘4個部分組成，零部件數(shù)量較多，約200個，利用機(jī)構(gòu)內(nèi)彈簧拉伸和收縮所儲存的能量進(jìn)行斷路器合、分閘控制操作。彈簧能量的儲存由儲能電機(jī)減速機(jī)構(gòu)的運行來實現(xiàn)，而斷路器的合、分閘動作靠合、分閘線圈來控制，因此斷路器合、分閘操作的能量取決于彈簧儲存的能量，不需太大的合、分閘電流。

彈簧操作機(jī)構(gòu)的優(yōu)點主要有：合、分閘電流不大，不需要大功率的操作電源；既可遠(yuǎn)方電動儲能，電動合、分閘，也可就地手動儲能，手動合、分閘，因此在操作電源消失或出現(xiàn)操作機(jī)構(gòu)拒絕電動的情況下也可以進(jìn)行手動合、分閘操作；合、分閘動作速度快，不受電源電壓變動的影響，且能快速自動重合閘；

儲能電機(jī)功率小，可交直流兩用；彈簧操作機(jī)構(gòu)可使能量傳遞獲得最佳匹配，并使各種開斷電流規(guī)格的斷路器通用同一種操作機(jī)構(gòu)，選用不同的儲能彈簧即可，性價比優(yōu)。彈簧操作機(jī)構(gòu)的缺點主要有：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造工藝復(fù)雜，加工精度要求高，制造成本比較高；操作沖力大，對構(gòu)件強(qiáng)度要求高；容易發(fā)生機(jī)械故障而使操作機(jī)構(gòu)拒動，燒毀合閘線圈或行程開關(guān)；存在誤跳現(xiàn)象，有時誤跳后分閘不到位，無法判斷其合分位置；分閘速度特性較差。（十二）常見故障和處理方法1.手車進(jìn)不了或出不了柜2.斷路器不合閘3.斷路器不分閘4.斷路器合空5.電機(jī)不儲能6.電機(jī)不停地轉(zhuǎn)7.儲能后未給合閘信號就合閘故障現(xiàn)象故障可能產(chǎn)生的原因處理方法1.手車進(jìn)不了或出不了柜1.機(jī)構(gòu)處于合閘狀態(tài)。分閘2.接地連鎖沒復(fù)位。修復(fù)連鎖使其復(fù)位靈活3.柜體挑簾門機(jī)構(gòu)尺寸與斷路器彎板尺寸不配套或調(diào)整不當(dāng)。用配套機(jī)構(gòu)或重新調(diào)整4.斷路器梅花觸頭與柜體靜觸頭