導(dǎo) 讀

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(gè)封閉的金屬外殼內(nèi)的成套配電裝置。

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(yùn)行需要將一部分電力設(shè)備或線路投入或退出運(yùn)行，也可在電力設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)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(yùn)行，以及設(shè)備和運(yùn)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(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)具有十分重要的意義。

01

高壓開關(guān)柜的分類

02

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(jiǎn)稱手車）兩大部分組成。

一、柜體

開關(guān)柜的外殼和隔板采用敷鋁鋅鋼板，整個(gè)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(shí)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(shí)，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。

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(yàn)位置之間移動(dòng)。靜觸頭的隔板（活門）安裝在手車室的后壁上。手車從試驗(yàn)位置移動(dòng)到工作位置過程中，隔板自動(dòng)打開，反方向移動(dòng)手車則完全復(fù)合，從而保障了操作人員不觸及帶電體。

斷路器按滅弧介質(zhì)可分為:

?油斷路器。又分為多油斷路器和少油斷路器。它們都是觸頭在油中開斷、接通，用變壓器油作為滅弧介質(zhì)。

?壓縮空氣斷路器。利用高壓力壓縮空氣來吹滅電弧的斷路器。

?SF6斷路器。利用SF6氣體來吹滅電弧的斷路器。

?真空斷路器。觸頭在真空中開斷、接通，在真空條件下滅弧的斷路器。

?固體產(chǎn)氣斷路器。利用固體產(chǎn)氣材料，在電弧高溫作用下分解出的氣體來熄滅電弧的斷路器。

?磁吹斷路器。在空氣中由磁場(chǎng)將電弧吹入滅弧柵中，使之拉長(zhǎng)、冷卻而熄滅電弧的斷路器。

按操動(dòng)機(jī)構(gòu)所用操作能源的能量形式不同，操動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為以下幾種：

1、手動(dòng)機(jī)構(gòu)（CS）：指用人力合閘的操動(dòng)機(jī)構(gòu)。

2、電磁機(jī)構(gòu)（CD）：指用電磁鐵合閘的操動(dòng)機(jī)構(gòu)。

3、彈簧機(jī)構(gòu)（CT）：指事先用人力或電動(dòng)機(jī)使彈簧儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)合閘的彈簧合閘操動(dòng)機(jī)構(gòu)。

4、電動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)（CJ）：指用電動(dòng)機(jī)合閘與分閘的操動(dòng)機(jī)構(gòu)。

5、液壓機(jī)構(gòu)（CY）：指以高壓油推動(dòng)活塞實(shí)現(xiàn)合閘與分閘的操動(dòng)機(jī)構(gòu)。

6、氣動(dòng)機(jī)構(gòu)（CQ）：指用壓縮空氣推活塞實(shí)現(xiàn)合閘與分閘的操動(dòng)機(jī)構(gòu)。

7、永磁機(jī)構(gòu)：利用永久磁鐵進(jìn)行斷路器位置保持，是一種電磁操動(dòng)、永磁保持、電子控制的操作機(jī)構(gòu)。

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，以確保現(xiàn)場(chǎng)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(chǔ)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。

開關(guān)柜手車的三個(gè)位置

二、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(shí)保障了操作人員及設(shè)備的安全。

a、儀表室門上裝有提示性的按鈕或者轉(zhuǎn)換開關(guān)，以防止誤合、誤分?jǐn)嗦菲鳌?/p>

b、斷路器手車在試驗(yàn)位置或工作位置時(shí)，斷路器才能進(jìn)行合分操作，而在斷路器合閘后，手車無法移動(dòng)、防止了帶負(fù)荷誤推拉手車。

c 、僅當(dāng)接地開關(guān)處在分閘位置時(shí)，斷路器手車才能從試驗(yàn)/檢修位置移至工作位置。僅當(dāng)斷路器手車處于試驗(yàn)/檢修位置時(shí)，接地開關(guān)才能進(jìn)行合閘操作。這樣實(shí)現(xiàn)了防止帶電誤合接地開關(guān)，以及防止接地開關(guān)處在閉合位置時(shí)分合斷路器。

d、接地開關(guān)處于分閘位置時(shí)，開關(guān)柜下門及后門都無法打開，防止了誤入帶電間隔。

開關(guān)柜盤后門與接地開關(guān)聯(lián)鎖示意圖

e、斷路器手車在試驗(yàn)或工作位置，沒有控制電壓時(shí)， 可實(shí)現(xiàn)僅能手動(dòng)分閘不能合閘。

f、斷路器手車在工作位置時(shí)，二次插頭被鎖定不能拔出。

開關(guān)柜二次插頭被鎖定示意圖

g、各柜體間可實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)鎖。

h、開關(guān)設(shè)備上的二次線與斷路器手車上的二次線的聯(lián)絡(luò)是通過手動(dòng)二次插頭來實(shí)現(xiàn)的，二次插頭的動(dòng)觸頭通過一個(gè)尼龍波紋收縮管與斷路器手車相連，二次靜觸頭座裝設(shè)在開關(guān)柜手車室的右上方。斷路器手車只有在試驗(yàn)、斷開位置時(shí)，才能插上和解除二次插頭，斷路器手車處于工作位置時(shí)由于機(jī)械聯(lián)鎖作用，二次插頭被鎖定，不能被解除。

03

高壓開關(guān)柜操作程序

雖然開關(guān)柜設(shè)計(jì)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(duì)開關(guān)設(shè)備進(jìn)行操作時(shí)，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(shí)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)柜送電操作程序

（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(shí)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(dòng)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(hào)指示是否正常。正常時(shí)微機(jī)保護(hù)裝置電源燈亮，手車試驗(yàn)位置燈、斷路器分閘指示燈和儲(chǔ)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(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄，6KV開關(guān)柜約轉(zhuǎn)動(dòng)20圈，在搖柄明顯受阻并伴有“咔嗒”聲時(shí)取下?lián)u柄，此時(shí)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(hào)（此時(shí)手車工作位置燈亮，同時(shí)手車試驗(yàn)位置燈滅），同時(shí)應(yīng)注意手車在工作位置時(shí)，地刀操作孔處聯(lián)鎖板被閉鎖不能按下，如下圖所示。

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(shí)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(hào)，一切正常，送電成功（操作合、分轉(zhuǎn)換開關(guān)時(shí)，把操作手柄順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至面板指示合位置，松開手后操作手柄應(yīng)自動(dòng)復(fù)位至預(yù)合位置）。

（6）如斷路器合閘后自動(dòng)分閘或運(yùn)行中自動(dòng)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。

04

斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)

1、電磁操作機(jī)構(gòu)

電磁操作機(jī)構(gòu)是技術(shù)比較成熟，使用較早的一種斷路器操作機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，機(jī)械組成部件數(shù)量約120個(gè)，它是利用通過合閘線圈中的電流產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動(dòng)合閘鐵芯，撞擊合閘連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行合閘的，其合閘能量的大小完全取決于合閘電流的大小，因此需要很大的合閘電流。

電磁操作機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)主要有：

• 結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，工作比較可靠，加工要求不是很高，制造容易，生產(chǎn)成本較低；
• 可實(shí)現(xiàn)遙控操作和自動(dòng)重合閘；
• 有較好的合、分閘速度特性。

電磁操作機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)主要有：

• 合閘電流大，合閘線圈消耗的功率大，需要配大功率的直流操作電源；
• 合閘電流大，一般的輔助開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)不能滿足要求，必須配專門的直流接觸器，利用直流接 觸器帶消弧線圈的觸點(diǎn)來控制合閘電流，從而控制合、分閘線圈動(dòng)作；
• 操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作速度低，觸頭的壓力小，容易引起觸頭跳動(dòng)，合閘時(shí)間長(zhǎng)，電源電壓變動(dòng)對(duì)合閘速度影響大；
• 耗費(fèi)材料多，機(jī)構(gòu)笨重；
• 戶外變電所斷路器的本體和操作機(jī)構(gòu)一般都組裝在一起，這種一體式的斷路器一般只具備電動(dòng)合、電動(dòng)分和手動(dòng)分的功能，而不具備手動(dòng)合的功能，當(dāng)操作機(jī)構(gòu)箱出現(xiàn)故障而使斷路器拒絕電動(dòng)時(shí)，就必須停電進(jìn)行處理。

2、彈簧操作機(jī)構(gòu)

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(gè)部分組成，零部件數(shù)量較多，約200個(gè)，利用機(jī)構(gòu)內(nèi)彈簧拉伸和收縮所儲(chǔ)存的能量進(jìn)行斷路器合、分閘控制操作。彈簧能量的儲(chǔ)存由儲(chǔ)能電機(jī)減速機(jī)構(gòu)的運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)，而斷路器的合、分閘動(dòng)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(chǔ)存的能量而與電磁力的大小無關(guān)，不需太大的合、分閘電流。

彈簧操作機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)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(dòng)儲(chǔ)能，電動(dòng)合、分閘，也可就地手動(dòng)儲(chǔ)能，手動(dòng)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(dòng)的情況下也可以進(jìn)行手動(dòng)合、分閘操作； 合、分閘動(dòng)作速度快，不受電源電壓變動(dòng)的影響，且能快速自動(dòng)重合閘；
• 儲(chǔ)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(chǔ)能彈簧即可，性價(jià)比優(yōu)。

彈簧操作機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)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(duì)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(dòng)，燒毀合閘線圈或行程開關(guān)；
• 存在誤跳現(xiàn)象，有時(shí)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。

3、永磁操作機(jī)構(gòu)

永磁操作機(jī)構(gòu)采用了一種全新的工作原理和結(jié)構(gòu)，由永久磁鐵、合閘線圈和分閘線圈組成，取消了彈簧操作機(jī)構(gòu)和電磁操作機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)連桿、脫、鎖扣裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件很少，約50個(gè)，工作時(shí)主要運(yùn)動(dòng)部件只有一個(gè)，具有很高的可靠性。它利用永久磁鐵進(jìn)行斷路器位置保持，是一種電磁操動(dòng)、永磁保持、電子控制的操作機(jī)構(gòu)。

永磁操作機(jī)構(gòu)的工作原理：當(dāng)合閘線圈通電后，它在磁路上部產(chǎn)生與永久磁鐵相反方向的磁通，兩磁場(chǎng)疊加產(chǎn)生的磁場(chǎng)力使動(dòng)鐵心向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到約一半行程后，由于磁路下部氣隙減小，永久磁鐵磁力線轉(zhuǎn)移到下部，此時(shí)合閘線圈磁場(chǎng)與永磁磁場(chǎng)同方向，從而使動(dòng)鐵芯加速向下運(yùn)動(dòng)，最終達(dá)到合位，這時(shí)合閘電流消失，永久磁鐵利用動(dòng)、靜鐵芯提供的低磁阻抗通道將動(dòng)鐵心保持在合閘的穩(wěn)態(tài)位置；當(dāng)分閘線圈通電后，它在磁路下部產(chǎn)生與永久磁鐵相反方向的磁通，兩磁場(chǎng)疊加產(chǎn)生的磁場(chǎng)力使動(dòng)鐵心向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到約一半行程后，由于磁路上部氣隙減小，永久磁鐵磁力線轉(zhuǎn)移到上部，此時(shí)分閘線圈磁場(chǎng)與永磁磁場(chǎng)同方向，從而使動(dòng)鐵芯加速向上運(yùn)動(dòng)，最終達(dá)到分位，這時(shí)分閘電流消失，永久磁鐵利用動(dòng)、靜鐵芯提供的低磁阻抗通道將動(dòng)鐵心保持在分閘的穩(wěn)態(tài)位置。

永磁操作機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)主要有：

采用雙穩(wěn)態(tài)、雙線圈機(jī)構(gòu)。永磁操作機(jī)構(gòu)的分合閘操作通過分合閘線圈來實(shí)現(xiàn)，永久磁鐵與分合閘線圈相配合，較好地解決了分合閘時(shí)需要大功率能量的問題，因?yàn)橛谰么盆F提供的磁場(chǎng)能量，可以作為分合閘操作用，分合閘線圈所需提供的能量便可以減少，這樣就不需要太大的分合閘操作電流。

由動(dòng)鐵芯的上下運(yùn)動(dòng)，通過拐臂桿，絕緣拉桿作用于斷路器真空滅弧室的動(dòng)觸頭，實(shí)現(xiàn)斷路器的分閘或合閘，取代了傳統(tǒng)的機(jī)械鎖扣方式，機(jī)械結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，使耗材減少，成本變低，故障點(diǎn)減少，大大提高了機(jī)械動(dòng)作的可靠性，能夠?qū)崿F(xiàn)免維護(hù)，節(jié)省維修費(fèi)用。

永磁操作機(jī)構(gòu)永磁力幾乎不會(huì)消失，壽命高達(dá)10萬次，以電磁力進(jìn)行分合閘操作，以永磁力進(jìn)行雙穩(wěn)態(tài)位置保持，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，降低了操作機(jī)構(gòu)的能耗和噪音，比電磁操作機(jī)構(gòu)和彈簧操作機(jī)構(gòu)壽命長(zhǎng)3倍以上。

采用無觸點(diǎn)、無可動(dòng)元件、無磨損、無彈跳的電子接近開關(guān)作為輔助開關(guān)，不存在接觸不良問題，動(dòng)作可靠，運(yùn)行不受外界環(huán)境影響，壽命長(zhǎng)，可靠性高，解決觸頭彈跳問題。

采用同步過零開關(guān)技術(shù)。斷路器的動(dòng)、靜觸頭在電子控制系統(tǒng)的控制下，可在系統(tǒng)電壓波形過零時(shí)關(guān)合，在電流波形過零時(shí)分?jǐn)啵a(chǎn)生幅值很小的涌流和過電壓，減少操作對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊，而電磁操作機(jī)構(gòu)和彈簧操作機(jī)構(gòu)的操作是隨機(jī)的，會(huì)產(chǎn)生幅值很高的涌流和過電壓，對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備沖擊較大。

永磁操作機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)就地/遠(yuǎn)方分合閘操作，也可實(shí)現(xiàn)保護(hù)合閘和重合閘功能，可手動(dòng)分閘。因?yàn)椴僮魉桦娫慈萘啃。捎秒娙萜髯魈祥l的直接電源，電容器充電時(shí)間短，充電電流小，抗沖擊能力強(qiáng)，停電后仍能對(duì)斷路器進(jìn)行分合閘操作。

永磁操作機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)主要有：

• 不能手動(dòng)合閘，在操作電源消失、電容器電量耗盡以后，若不能對(duì)電容器進(jìn)行充電，則無法再進(jìn)行合閘操作；
• 手動(dòng)分閘時(shí)，初分速度要足夠大，因此需要很大的力，否則無法進(jìn)行分閘操作；
• 儲(chǔ)能電容器質(zhì)量參差不齊、難以保證；
• 難以獲得理想的分閘速度特性；
• 難以提高永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分閘輸出功。