高压开关柜内部电气元器件及其作用.docx

高压开关柜内部电气元器件及其作用配电中除外线外我们应用最多的就是开关柜（switchcabinet）, 开关柜是一种电气设备，是指按肯定的线路方案将一次设备、二次设备 组装而成的成套配电装置，是用来对线路、设备实施掌控、保护的，分 固定式和手车式，而按进出线电压等级又可以分高压开关柜（固定式和 手车式）和低压开关柜（固定式和抽屉式）。开关柜的结构大体仿佛， 重要分为母线室、断路器室、二次掌控室（仪表室）、馈线室，各室之 间一般有钢板隔离。内部元器件包括：母线（汇流排）、断路器、常规继电器、综合 继电保护装置、计量仪表、隔离刀、指示灯、接地刀等。下列介绍应用 角度划分的开关柜及其配电相关应用。（1）进线柜又叫受电柜，是用来从电网上接受电能的设备（从进线到母线）， 一般安装有断路器、CT、PT、隔离刀等元器件。（2）出线柜也叫馈电柜或配电柜，是用来调配电能的设备（从母线到各个出 线），一般也安装有断路器、CT、PT、隔离刀等元器件。（3）母线联络柜也叫母线分断柜，是用来连接两段母线的设备（从母线到母线）， 在单母线分段、双母线系统中常常要用到母线联络，以充足用户选择不 同运行方式的要求或保证故障情况下有选择的切除负荷。（4） PT 柜电压互感器柜，一般是直接装设到母线上，以检测母线电压和实 现保护功能。内部重要安装电压互感器PT、隔离刀、熔断器和避雷器等。是用来隔离两端母线用的或者是隔离受电设备与供电设备用的， 它可以给运行人员供给一个可见的端点，以便利维护和检修作业。由于 隔离柜不具有分断、接通负荷电流的本领，所以在与其搭配的断路器闭 合的情况下，不能够推拉隔离柜的手车。在一般的应用中，都需要设置 断路器辅佑襄助接点与隔离手车的联锁，防止运行人员的误操作。（6）电容器柜也叫补偿柜，是用来作改善电网的功率因数用的，或者说作无功 补偿，重要的器件就是并联在一起的成组的电容器组、投切掌控回路和 熔断器等保护用电器。一般与进线柜并列安装，可以一台或多台电容器 柜并列运行。电容器柜从电网上断开后，由于电容器组需要一段时间来 完成放电的过程，所以不能直接用手触摸柜内的元器件，尤其是电容器 组；在断电后的肯定时间内（依据电容器组的容量大小而定，如：1分 钟），不允许重新合闸，以免产生过电压损坏电容器。作自动掌控功能 时，也要注意合理调配各组电容器组的投切次数，以免显现一组电容器 损坏，而其他组却很少投切的情况。（7）计量柜重要用来作计量电能用的（千瓦时），又有高压、低压之分，一 般安装有隔离开关、熔断器、CT、PT、有功电度表（传统仪表或数字电 表）、无功电度表、继电器、一些其他的辅佑襄助二次设备（如负荷监 控仪等）。（8） GIS 柜又叫封闭式组合电器柜，它是将断路器、隔离开关、接地开关、 CT、PT、避雷器、母线等封闭组合在金属壳体内，然后以绝缘性能和灭 弧性能良好的气体（一般用六氟化硫SF6）作为相间和对地的绝缘措施, 适用于高电压等级和高容量等级的电网中，用作受配电及掌控。正常工作情况下，断路器处于合闸状态（特别应用除外），接通 电路。当进行自动掌控或保护掌控操作时，断路器可以在综保装置掌控 下进行电路的分断或接通操作。断路器不仅可以通断正常的负荷电流， 而且能够承受肯定时间的短路电流（数倍甚至几十倍的正常工作电流）， 并可以分断短路电流，切除故障线路和设备。所以说，断路器的重要功 能就是分断和接通电路（包括分断和接通正常电流、分断短路电流）。由于在分断和接通电路的过程中，断路器的动触头与静触头之间 不可避开的要产生电弧。为了保护触头，削减触头材料的损耗和牢靠分 断电路，必需实行措施来尽快熄灭电弧，其中一种就是采纳不同的灭弧 介质填充到断路器的动、静触头间。按灭弧介质的不同断路器可以分为: 油断路器（多油、少油）、六氟化硫（SF6）断路器、真空断路器、空 气断路器等。我们在工程中常常接触到的高处与低处压开关柜里的重要 一次设备就是断路器。由于断路器的动、静触头一般都是被包在充分灭弧介质的容器中, 所以断路器的分、合状态不行直接判定，一般是通过断路器的辅佑襄助 器件（如分合位指针等）来判别。（10）隔离刀闸隔离刀闸（或称隔离开关）由于有明显的断口可以识别接通或分 断，重要是用来隔离高压电源的，以保证线路和设备的安全检修，能分 断的电流很小（一般只有几个安培）。由于没有专门的灭弧装置，所以 它不能用来分断故障电流和正常工作电流，不允许带负荷进行分断操作（11）熔断器熔断器是一种简单的电路保护电器，其原理是当流经熔断器的电 流达到或超过定值肯定时间后，本身的熔体熔化，切断电路。其动作原 理简单，安装便利，一般不单独使用，重要用来搭配其他电器使用。重要动作特点:一是电流要达到肯定值，该值在熔断器出厂前已经做好，无法更 改；二是电流达到肯定值后要经过肯定的时间，该时间也是厂家做好 的，无法更改，但是类型很多，包括延时动作、快速动作、超快速动作 等；三是动作后本体损坏，不能重复使用，必需更换；熔断器是否熔断可以通过熔断指示器判别，也可通过熔体外观上 判别；常用的保险丝、保险管都属于该类电器范围。（12）负荷开关负荷开关具有简单的灭弧装置，灭弧介质一般采纳空气，可以接 通和分断肯定的电流和过电流，但是不能分断短路电流，不能用来切断 短路故障。所以肯定不允许单纯用负荷开关来替代断路器；假如要采纳 负荷开关，必需与前面提到的高压熔断器搭配使用（实际上往往用熔断 器和负荷开关串联使用，用作简单的过负荷保护，以降低工程造价）。负荷开关与隔离刀仿佛，都有明显的断开间隙，可以很简单的判 别电路是处于接通还是断开状态（13）变压器简单的说，变压器就是利用交变电磁场来实现不同电压等级转换 的设备（实际上是电能的转换），其变换前后的电压不发生频率上的变 化。依照其用途可以分很多种，如电力变压器、整流变压器、调压器、 隔离变压器，以及CT、PT等。我们在工程现场常常碰到的是电力变压 器。与变压器相关的一些重要的技术参数包括：1、额定容量：指额定工作条件下变压器的额定输出本领（等于 UXI,单位为kVA）；2、额定电压：空载、额定分接下，端电压的值（即一次、二次侧 电压值）；3、空载损耗：空载条件下，变压器的损耗（也叫铁耗）；4、空载电流：空载条件下，一次侧线圈流过的电流值；5、短路损耗：一次侧通额定电流，二次短路时所产生的损耗（重 要是线圈电阻产生的）；6、分接（抽头）的概念：为适合电网运行需要，一般的变压器高压侧都有抽头，这些抽头 的电压值都是用额定电压的百分比表示的，即所谓的分接电压。例如， 高压10kV的变压器具有±5%的抽头，就是说该变压器可以运行在三个 电压等级：10. 5kV （+5%）、10kV （额定）、9. 5kV （5%）。一般来说， 有载调压变压器的抽头数（分接点）较多，如7分接点（±3X2.5%） 和9分接点（±4X2%）等。由于不能够完全保证分接开关的同步切换, 所以有载调压变压器一般不能够并联运行。7、有功负荷：电力系统中产生机器能或热能的负荷。但是负载中纯阻性的负荷 只消耗有功功率，如电热、电炉、照明等电力负荷完全是有功负荷。而 异步电动机、同步电动机的负载中既消耗有功功率，同时又消耗无功功 率，其中作功产生机器能的部分属有功负荷。有功负荷要由发电机有功 功率来供应。8、无功负荷：在电力负载中不作功的部分。只在感性负载中才消耗无功功率。 如：变压器、电动机、空调、冰箱等。所以在发电机输出有功功率的同 时，还需要供给无功功率。无功功率不能充足电网时，系统的电压将会下降，为了充足用户 的需求，所以在变电所里要安装无功补偿器，来保持无功功率的平衡， 这样才能维持电压水平。9、事故备用：电力系统中备用容量的构成部分之一。由于发电设备可能发生临 时性或永久性的故障而影响供电，所以系统必需设置肯定数量的事故备 用电源，来确保电力设施的安全。10、系统解列：为了防止系统失步和事故扩大，将完整的电力系统分解为几个不 再同步运行的独立系统的一种措施。解列后某些局部系统可能会发生功 率不足，频率和电压的下降因此需要切除部分负荷，来防止整个系统的 稳定遭到破坏。（14） PT （TV） /CT （TA）互感器实际上就是一种特别的变压器，重要用来从电气上隔离一 次回路与掌控回路，从而扩大二次设备（仪表、综保等）的使用范围。采纳PT/CT可以避开一次回路的高电压/大电流直接进入到二次掌 控设备（如：仪表、综保装置等），也可以防止由于掌控设备故障影响 一次回路的运行。1、电流互感器（CT、TA）的特点是：一次侧绕组N1粗而少、二次侧绕组N2细而多，二次侧的额定电 流12一般为5A （依据N1H=N2I2可以貌似算出一次侧电流II,或者 依据一次侧电流H选择相应变比的电流互感器）。由于CT在工作时一 次绕组和二次绕组都是分别串联在一次回路与二次掌控回路中的，依据 变压器的特性U1H=U2I2可以得出，二次侧在工作时的工作电压，该 电压在开路时特别大，故CT是肯定不允许开路的。依照用途来划分， 通常可以分为保护和测量用CTo测量CT在一次回路显现短路故障时， 简单饱和，以限制二次电流（二次绕组侧电流12）过大，达到保护综保 装置的目的；而保护CT在一次回路显现短路故障时，不应显现保护现 象，以保证综保装置牢靠动作。2.变比：变压器高压侧绕组与低压侧绕组匝数之比称为变比，貌 似可用高压侧与低压侧额定电压之比表示。3、电压互感器（PT、TV）的特点是：一次绕组匝数N1多，二次 绕组匝数N2少，相当于一个降压变压器（二次侧额定电压一般为 100V） o由于PT在工作时一次绕组和二次绕组都是分别并联在一次回 路和二次掌控回路电压线圈的，而由于电压线圈的阻抗很大，所以PT 二次侧的电流特别小，二次绕组貌似于空负荷状态；但二次绕组本身的 阻抗是很小的，所以假如二次绕组短路，则将会导致特别大的二次侧电 流（N1H=N2I2）。故PT的二次绕组肯定不能够短路。（15）手车/抽屉手车和抽屉分别是高压开关柜和低压开关柜的一部分，分别安装 高压断路器和低压断路器及其继电器等元器件。由此划分出手车式开关 柜（高压）和抽屉式开关柜（低压），他们与固定式开关柜的功能是基 本相同的，重要区分是便利了维护和检修（手车和抽屉都可以通过机械 操作机构摇把来推动、拉出）。手车和抽屉一般都有工作（正常运行 时）、试验（试投运和现场试验时）和退出（维护、检修时）三种位置 状态。（16）接地刀接地刀（也叫接地开关）重要：一是用来在线路和设备检修时， 为确保人员安全进行接地用的；二是可以用来人为地造成系统的接地短 路，达到掌控保护的目的。第一个作用很好理解，不做介绍。第二个作用是这样的：接地刀 通常是接在降压变压器的高压侧，当受电端发生故障或者变压器内部故 障时，接地刀开关应自动闭合，造成接地短路故障，迫使送电端（上端） 断路器快速动作，切断故障，所以说这是个人为的接地短路故障，目的 就是保证送电端的断路器能够快速动作。(17)主令电器主令电器是一种机械操作的掌控电器，对各种电气系统发出掌控 指令，用于系统内各种信号的转化和传输等，常用的转换开关、按钮、 旋转开关、位置开关以及信号灯等都属于主令电器的范围。(18)接触器接触器是一种用于远距离频繁接通和开断交直流主电路及大容量 掌控电路的电器，重要掌控对象是电动机、照明、电容器组等，分交流 接触器和直流接触器。与断路器相比，不同之处在于：动作频率特别高 (因此要求其电气寿命和机械寿命充足长)；有较高的的开断和接通容 量，但是一般用在IkV及以下的电压等级中，无法与断路器的几十千伏、 几百千伏相比。(19)继电器继电器是用来在掌控回路中掌控其他电器(一般是一次电气主设 备)动作或在主电路中作为保护用以及作信号转换用的电器，只适用于 远距离的分断、接通小容量掌控回路，比如：交流/直流电流继电器、 电压继电器、时间继电器、中心继电器、热继电器等。(20)试验常见试验包括：1、型式试验：对依照某一设计要求而制造的一个或多个器件或设 备所进行的试验，用以检验这一设计要求是否符合肯定的规范。2、常规试验：也叫出厂试验，对每个器件或设备在制造中或完工 后所进行的试验，用以判明器件或设备是否符合某项标准。3、介质试验：是检验介质电气特性的各种试验的总称，包括：绝 缘、静电、耐压等。4、抽样试验：对一批产品中随机抽取的若干样品进行试验，也是 用来判明样品是否符合某项标准的。5、寿命试验：确定产品在规定条件下可能达到的寿命的试验，或 者是为评价分析产品的寿命特征而进行的试验，属破坏性试验。6、耐受试验：在包括肯定时间内为肯定目的所实行的特定运行等 规定条件下，对产品进行的试验，如反复操作、短路、过电压、振动、 冲击等，属破坏性试验。7、投运试验：在现场对产品所进行的试验，用以证明安装是正确 的，产品运行是正常的。