高壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)及工作原理

高壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)及工作原理6kV開關(guān)柜使用天水長(zhǎng)城開關(guān)廠的KYN28A鎧裝型開式交流金屬封閉開關(guān)柜，具有防止帶負(fù)荷推拉斷路器手車、防止誤分合斷路器，防止接地開關(guān)處在閉合位置時(shí)關(guān)合斷路器、防止誤入帶電隔室、防止帶電時(shí)誤合接地開關(guān)等連鎖功能。進(jìn)線開關(guān)配備ABB公司的VD4真空斷路器，負(fù)荷開關(guān)配備天水長(zhǎng)城開關(guān)廠的ZN63A-12型真空斷路器和JCZR16-7.2J型接觸器-熔斷器組合開關(guān)。一、結(jié)構(gòu)概述：1—泄壓裝置；2—外殼；3—分支小母線；4—母線套管；5—主母線；6—靜觸頭；7—觸頭盒；8—電流互感器；9—接地開關(guān)；10—電纜；11—避雷器；12—接地母線；13—裝卸式隔板；14—隔板（活門）；15—二次觸頭；16—斷路器手車；17—加熱裝置；18—可抽出式水平隔板；19—接地開關(guān)操作機(jī)構(gòu)；20—控制小線槽；21—電纜封板。開關(guān)柜的柜體為組裝式結(jié)構(gòu)，開關(guān)柜不靠墻安裝。柜體分四個(gè)單獨(dú)的隔室：手車室、主母線室、電纜室、繼電器儀表室。柜體外殼防護(hù)等級(jí)IP42,各小室間防護(hù)等級(jí)IP2X。2.1手車：手車由開關(guān)柜的主元件和推進(jìn)用底盤車組成。手車采用中置式結(jié)構(gòu)，通過(guò)一臺(tái)專用轉(zhuǎn)運(yùn)車可方便地進(jìn)行手車進(jìn)出柜的操作。以斷路器為例：手車的下部為推進(jìn)用的底盤車，斷路器固定安裝在底盤車上。底盤車內(nèi)設(shè)置有推進(jìn)機(jī)構(gòu)，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)斷路器手車的進(jìn)出車操作。底盤車內(nèi)還設(shè)置有連鎖機(jī)構(gòu)，用以實(shí)現(xiàn)斷路器和柜體之間的各項(xiàng)連鎖隔室兩側(cè)安裝了軌道，供手車在柜內(nèi)移動(dòng)時(shí)的導(dǎo)向和定位。靜觸頭盒的隔板（活門）安裝在手車室后側(cè)。手車從斷開位置/試驗(yàn)位置向工作位置移動(dòng)的過(guò)程中，遮擋上、下靜觸頭盒的活門自動(dòng)打開；手車反方向移動(dòng)時(shí)，活門自動(dòng)關(guān)閉，直至手車退至斷開位置/試驗(yàn)位置而完全遮擋住靜觸頭盒，形成隔室間有效的隔離。斷路器室的門上有觀察窗，通過(guò)觀察窗可以觀察隔室內(nèi)手車所處位置、斷路器的合、分閘顯示、儲(chǔ)能狀況等狀態(tài)。2.3主母線室：主母線室貫穿聯(lián)接相鄰兩柜，用裝在柜側(cè)壁隔板上的母線套管支撐固定。全部母線用熱縮絕緣套管封閉。主母線和聯(lián)絡(luò)母線采用矩形截面的銅排，分支母線直接聯(lián)接于靜觸頭盒和主母線之間。如果出現(xiàn)內(nèi)部故障電弧，柜側(cè)壁的隔板和母線套管能有效防止事故向鄰柜蔓延。2.4電纜室：本開關(guān)柜具有較大的電纜室空間。電流互感器、接地開關(guān)、避雷器等電氣元件布置在電纜室內(nèi)。2.5繼電器儀表室：繼電器儀表室內(nèi)安裝繼電保護(hù)元件、儀表、帶電監(jiān)測(cè)指示器及各種二次設(shè)備。儀表室的后下部留有通信電纜孔可方便通過(guò)柜與柜間的通信電纜。二、聯(lián)鎖：高壓開關(guān)柜的“機(jī)械聯(lián)鎖”是確保設(shè)備和人身安全、防止誤操作的重要措施。《3～5kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備》（GB3906-91）中對(duì)此作了明確規(guī)定，此國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)把“聯(lián)鎖”描述為“金屬封閉式開關(guān)設(shè)備應(yīng)具有：防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān)（隔離插頭）；防止誤分、誤合斷路器、負(fù)荷開關(guān)、接觸器（允許提示性）；防止接地開關(guān)處在閉合位置時(shí)關(guān)合斷路器、負(fù)荷開關(guān)等開關(guān)；防止在帶電時(shí)誤合接地開關(guān)；防止誤入帶電隔室等功能”，上述五項(xiàng)防止電氣誤操作的內(nèi)容，簡(jiǎn)稱“五防”。“五防”裝置一般可分為機(jī)械、電氣和綜合三類。1.手車位置與斷路器的聯(lián)鎖：1.1只有當(dāng)手車上的斷路器（接觸器）處于分閘狀態(tài)時(shí)，手車底盤車內(nèi)阻止手車移動(dòng)的聯(lián)鎖才能解鎖，手車才能離開斷開位置/試驗(yàn)位置或工作位。1.2只有當(dāng)手車鎖定在斷開位置/試驗(yàn)位置或工作位置時(shí)，手車上的電氣控制回路才能接通，同時(shí)手車底盤車內(nèi)阻止斷路器（接觸器）合閘的聯(lián)鎖才能解鎖，斷路器（接觸器）才能合閘。1.3當(dāng)手車處于中間位置時(shí)，斷路器（接觸器）的電氣合閘回路和合閘機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)均被閉鎖，斷路器（接觸器）不能合閘。2.手車位置與接地開關(guān)的聯(lián)鎖：2.1只有當(dāng)手車處于斷開位置/試驗(yàn)位置或移開位置時(shí)，手車阻止開關(guān)柜接地開關(guān)關(guān)合的聯(lián)鎖才能解鎖，這時(shí)開關(guān)柜的接地開關(guān)才能合閘。2.2接地開關(guān)處于合閘狀態(tài)時(shí)，接地開關(guān)操作軸上的聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)將阻擋手車移動(dòng)，以使手車不能向工作位置推進(jìn)。3.斷路器和接觸器狀態(tài)指示：在手車面板上設(shè)有斷路器（接觸器）分、合狀態(tài)的指示。4.手車位置與二次插頭的連鎖：手車進(jìn)入柜內(nèi)后，二次插頭與手車位置之間有以下聯(lián)鎖：4.1只有當(dāng)手車處于斷開位置/試驗(yàn)位置時(shí)才能插拔二次插頭。4.2手車離開斷開位置/試驗(yàn)位置后，在向工作位置推進(jìn)的過(guò)程中和達(dá)到工作位置以后，不能拔開二次插頭（二次插頭被鎖定）。5.接地開關(guān)與電纜室蓋板間的聯(lián)鎖：只有當(dāng)接地開關(guān)處于合閘狀態(tài)時(shí)，開關(guān)柜的下門或電纜室的后封板才能打開。也只有在電纜室的后封板封閉時(shí)接地開關(guān)才可以打開。6.F-C開關(guān)熔斷器與接觸器之間的聯(lián)鎖：F-C開關(guān)熔斷器與接觸器之間的電氣聯(lián)鎖：三相熔斷器的任何一相（或兩相或三相同時(shí)）熔斷時(shí)，撞擊器射出的頂桿將推動(dòng)斷相桿運(yùn)動(dòng)，壓下行程開關(guān)，這時(shí)將使合閘狀態(tài)的接觸器分閘，接觸器的合閘回路被斷開。直到所有故障恢復(fù)正常后才能進(jìn)行接觸器的合閘操作。7.泄壓裝置：在斷路器手車室，母線室和電纜室的上方均設(shè)有泄壓裝置。當(dāng)斷路器或母線發(fā)生內(nèi)部故障電弧時(shí)，泄壓金屬板將自動(dòng)打開，釋放壓力和排泄氣體，以確保操作人員和開關(guān)柜的安全。8.防止凝露和腐蝕：為了避免在高濕度或溫度變化較大的氣候環(huán)境中產(chǎn)生凝露帶來(lái)的危害，斷路器手車室和電纜室內(nèi)分別裝設(shè)加熱器，以使在上述環(huán)境中防止凝露和腐蝕發(fā)生9.接地裝置：在電纜室內(nèi)單獨(dú)設(shè)有8*40mm2的接地銅排，貫穿相鄰兩柜，并與柜體良好接觸，供直接接地的元器件使用。由于整個(gè)柜體用敷鋁鋅版相栓接，整個(gè)柜體處于良好接地狀態(tài)，保證運(yùn)行操作人員觸及柜體安全。三、手車的操作：1.手車位置：斷路器手車或其他元件手車在柜內(nèi)有三個(gè)位置：斷開/試驗(yàn)位置；工作位置；中間位置（試驗(yàn)位置到工作位置之間的任意位置）。2.進(jìn)車操作：手車由柜外推進(jìn)柜內(nèi)時(shí)，應(yīng)使用專用的轉(zhuǎn)運(yùn)車。進(jìn)車時(shí)柜門開啟應(yīng)大于90°。將裝有斷路器的轉(zhuǎn)運(yùn)車推至柜前，使轉(zhuǎn)運(yùn)車定位桿對(duì)準(zhǔn)開關(guān)柜上的定位孔，推動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)車靠近柜體，使轉(zhuǎn)運(yùn)車上鎖鉤勾在柜體上，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)運(yùn)車托盤下的調(diào)節(jié)螺母，使轉(zhuǎn)運(yùn)車的軌道與柜體軌道相連接。進(jìn)車前確認(rèn)斷路器已分閘。進(jìn)柜時(shí)需先用人力將手車推到試驗(yàn)位置。配通用型底盤車時(shí)，離開斷開/試驗(yàn)位置前，此時(shí)右手可將進(jìn)出車搖把插入操作孔順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)斷路器走完規(guī)定行程后，搖把轉(zhuǎn)不動(dòng)時(shí)，完成進(jìn)車操作。3.從工作位置抽出手車：從工作位置抽出手車前，必須確認(rèn)斷路器已處于分閘狀態(tài)。如果斷路器未分閘，抽出手車之前必須先將斷路器分閘。配通用型底盤車時(shí)，離開工作位置前，右手將進(jìn)出車搖把插入操作孔，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手車至試驗(yàn)位置。搖把完成出車操作。4.從柜內(nèi)抽出手車：由柜內(nèi)抽出手車時(shí)，應(yīng)使用專用的轉(zhuǎn)運(yùn)車。出車時(shí)柜門開啟大于90度，將未裝斷路器的轉(zhuǎn)運(yùn)車推至柜前，使轉(zhuǎn)運(yùn)車定位桿對(duì)準(zhǔn)開關(guān)柜上的定位孔，推動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)車靠近柜體，使轉(zhuǎn)運(yùn)車上鎖鉤勾在柜體上，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)運(yùn)車托盤下的調(diào)節(jié)螺母，使轉(zhuǎn)運(yùn)車軌道與柜體軌道相連接。出車前確認(rèn)活門已完全關(guān)閉，拔下二次插頭，用人力將手車抽出柜外。5.斷路器的分、合閘：一般情況下，不需要人直接進(jìn)行斷路器的合、分閘操作。手車面板上設(shè)有手動(dòng)按鈕，供調(diào)試人員在調(diào)試斷路器時(shí)使用。斷路器手車面板上僅設(shè)有手動(dòng)分閘按鈕（電保持沒(méi)有），斷路器的合閘需靠電動(dòng)，供調(diào)試人員在調(diào)試斷路器時(shí)使用。開關(guān)柜面板上設(shè)有供操作者在緊急情況下對(duì)斷路器進(jìn)行分閘操作的緊急分閘裝置。緊急情況下直接按動(dòng)分閘按鈕，就可使斷路器分閘。6.分、合接地開關(guān)：接地開關(guān)的操作軸端在柜體右前部。接地開關(guān)的操作應(yīng)使用廠家提供的專用操作手把。進(jìn)行接地開關(guān)合閘操作前首先確認(rèn)手車已退到試驗(yàn)位置或移出柜外，查看帶電顯示器的指示確認(rèn)電纜不帶電，確認(rèn)柜體的后蓋板沒(méi)有打開，確認(rèn)接地開關(guān)處于分閘狀態(tài)。將專用操作手把插入接地開關(guān)的操作軸軸端，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)操作手把約90°，就可完成接地開關(guān)的合閘操作。接地開關(guān)合閘后，擋板操作孔的彎板將被鎖住不復(fù)歸。進(jìn)行接地開關(guān)分閘操作前首先確認(rèn)柜體的后蓋板已經(jīng)完全蓋好，確認(rèn)接地開關(guān)處于合閘狀態(tài)。將專用操作手把插入接地開關(guān)的操作軸軸端，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)操作手把約90°，就可完成接地開關(guān)的分閘操作。此時(shí)檔操作孔的彎板復(fù)歸擋住操作孔。四、斷路器動(dòng)作原理：1.儲(chǔ)能動(dòng)作：由儲(chǔ)能電機(jī)或手動(dòng)儲(chǔ)能部件輸出扭矩通過(guò)單向滾針軸承帶動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)鏈條帶動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能軸上的掛簧拐臂順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)拉長(zhǎng)合閘彈簧，達(dá)到儲(chǔ)能的目的。當(dāng)合閘彈簧儲(chǔ)能到位后，能量由儲(chǔ)能保持擎子與滾輪保持。同時(shí)撥板帶動(dòng)儲(chǔ)能指示牌，指示儲(chǔ)能到位。2.分、合閘動(dòng)作：2.1合閘動(dòng)作：儲(chǔ)能到位后，按手動(dòng)合閘按鈕推動(dòng)手動(dòng)合閘彎板轉(zhuǎn)動(dòng)，或合閘電磁鐵動(dòng)作，推動(dòng)電動(dòng)合閘彎板轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)軸帶動(dòng)儲(chǔ)能保持擎子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而解除了儲(chǔ)能保持擎子與滾輪的約束，合閘彈簧的能量釋放帶動(dòng)合閘凸輪作順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)二級(jí)四連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及絕緣拉桿帶動(dòng)真空滅弧室的動(dòng)導(dǎo)電桿向上運(yùn)動(dòng)，完成合閘動(dòng)作。2.2分閘動(dòng)作：合閘動(dòng)作完成后，按手動(dòng)分閘按鈕推動(dòng)脫扣彎板轉(zhuǎn)動(dòng)，或分閘電磁鐵動(dòng)作，推動(dòng)脫扣彎板轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)分閘半軸順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，半軸對(duì)分閘二級(jí)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(dòng)真空滅弧室的動(dòng)導(dǎo)電桿向下運(yùn)動(dòng)，完成分閘動(dòng)作。3.操動(dòng)機(jī)構(gòu)斷路器的彈簧儲(chǔ)能式操動(dòng)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(dòng)部分和輔助單元。合閘單元：合閘單元的主體是彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)。儲(chǔ)能軸的兩側(cè)是掛有合閘彈簧的掛簧拐臂，儲(chǔ)能軸上安裝有鏈輪、輸出合閘動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)凸輪等。裝在儲(chǔ)能軸和合閘線圈下部的電機(jī)通過(guò)鏈條帶動(dòng)安裝在大戶能軸上的鏈輪，拉伸合閘彈簧從而儲(chǔ)存合閘所需能量。機(jī)構(gòu)合閘時(shí)，合閘彈簧儲(chǔ)存的能量通過(guò)驅(qū)動(dòng)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(dòng)主軸發(fā)生關(guān)系，通過(guò)這一關(guān)系實(shí)現(xiàn)斷路器合閘狀態(tài)的有效保持。合閘