高压开关柜

高压开关柜

第一节概述

一、高压开关柜类型（含义）

高压开关柜，这是一种俗称，是指3~35kV交流金属封闭开关设备，是在3~35kV电网中大量使用的配电设备。

现状及历史：由于国内外市场需求的日益多样化和国外先进技术的不断引进，20世纪80年代以来，国内电器制造行业推出了几十种型号的高压开关柜产品，打破了高压开关柜过去几十年一直以少油断路器为主开关的GG1-A和有限的几种手车式开关柜的落后局面，新推出的高压开关柜所配主要元件有真空断路器、SF6断路器、负荷开关、接触器和熔断器。

安装方式：高压开关柜按柜内主元件的安装方式分为固定式（固定柜）、移开式（手车柜），移开式高压开关柜根据手车的安装位置分为落地式和中置式。

高压开关柜按照安全等级分为铠装式、间隔式和箱式。

按照柜内主绝缘介质分为空气绝缘柜和气体绝缘柜（充气柜）

按柜内主元件的种类分为以下三类：

1、断路器柜（以空气为主绝缘介质，主开关元件为断路器的成套封闭开关设备）

2、F-C回路开关柜(主开关元件采用高压限流熔断器（fuse）、高压接触器（contactor）

组合电器

3、环网柜（主开关元件采用负荷开关或负荷开关-熔断器组合电器它们常用于环网供电

系统，故通常称为环网柜）。

环网柜是一个约定俗成的叫法，原指的是负荷开关柜用于环网式供电，现在经常被人当作负荷开关柜的代名词，而不管是否被用于环网式供电。负荷开关柜可以用于环网式供电、中压分界室派接、中压末端变电室供电，各地区供电部门对允许使用负荷开关加熔断器保护的变压器的规格要求不一，象北京一般要求变压器容量不大于1000KVA，深圳地区可能是1600KVA。

二、高压开关柜的型号

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第1位高压开关柜，K-铠装式，J-间隔式，_-箱式；

第2位型式特性G-固定式，Y-移开式（用字母Z表示中置式）

第3位安装场所N-户内式，W-户外式

第4位设计序号（由1位、2位或3位数字或字母构成）

第5位额定电压（单位kV）有的在这一位后的括号中说明主开关的类型，如用Z表示真空断路器，F表示负荷开关

第6位主回路（一次线图）方案编号

第7位断路器操动机构D-电磁式，T-弹簧式

第8位环境代号

三、高压开关柜的主要技术参数

1、额定电压

2、额定绝缘水平用1min工频耐受电压（有效值）和雷电冲击耐受电压（峰值）表示

3、额定频率

4、额定电流指柜内母线的最大工作电流

5、额定短时耐受电流指柜内母线及主回路的热稳定度，另外还有额定短时耐受持续时间，通常是4S

6、额定峰值耐受电流：柜内母线及主回路的动稳定度

7、防护等级

第二节高压柜一次元件的功能描述

组成高压开关柜的元件一般有隔离开关、负荷开关、断路器、接地开关、熔断器、接触器、互感器、套管、绝缘子、母线、避雷器等。

一、隔离开关

高压隔离开关是一种没有灭弧装置的开关设备,主要用来断开无负荷的电路,隔离电源在分闸状态时有明显的断开点,以保证其他电气设备的安全检修,在合闸状态时能可靠的通过正常负荷电流及短路故障电流,因为没有专门的灭弧装置,不能断开负荷电流及短路电流,因此,隔离开关只能在电路已被断路器断开的情况下才能进行操作,严禁带负荷操作,以免发生意外.只有电压互感器,避雷器励磁电流不超过2A的空载线路,才能用隔离开关进行直接操作.

隔离开关主要用来将高压配电装置中需要停电的部分与带电的部分可靠地隔离.还可以用来进行某些电路的切换操作,以改变系统的运行方式。特点：1.高压隔离开关不经常操作。

2.高压隔离开关的操作都是在空载状态，不需要速度。

3.手动操作既简单，又可靠，又可降低成本。

二、负荷开关

高压负荷开关是一种功能介于高压断路器和高压隔离开关之间的电器，高压负荷开关常与高压熔断器串联配合使用；用于控制电力变压器。高压负荷开关具有简单的灭弧装置，因为能通断一定的负荷电流和过负荷电流。但是它不能断开短路电流，所以它一般与高压熔断器串联使用，借助熔断器来进行短路保护。

在规定的使用条件下，可以接通和断开一定容量的空载变压器（室内315KVA，室外500KVA）；可以接通和断开一定长度的空载架空线路（室内5KM，室外10KM）；可以接通和断开一定长度的空载电缆线路。

二、高压断路器

能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合在规定时间内承载和开断异常回路条件（如短路条件）下的电流的机械开关装置（这是标准GB1984-2003中描述的）

高压断路器(或称高压开关)是变电所主要的电力控制设备,当系统正常运行时,它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流;当系统发生故障时,它和继电保护配合,能迅速切断故障电流,以防止扩大事故范围.因此,高压断路器工作的好坏,直接影响到电力系统的安全运行.

隔离开关、负荷开关、断路器的比较：

图1隔离开关

四、接地开关

高压接地开关是在检修电器设备时为确保人身安全而用来接地的一种装置，一种是附着在隔离开关本体上，另一类是式结构。接地开关的选择应考虑额定电压、额定绝缘水平、额定短时耐受电流、额定峰值耐受电流、短路关合电流。

五、熔断器

高压限流式熔断器利用过载和短路电流将熔体熔化后，由石砂吸收弧能，以冷却、熄灭电弧。限流型熔断器可以单独使用，也可与高压负荷开关、高压接触器组合使用，取代某些场合用的断路器，但与负荷开关配合使用的熔断器必须带撞针，这是防止熔断器单项熔断

时设备非全相运行。

图2高压熔断器

六、高压接触器

高压接触器是一种高压控制电器，主要用于高压电动机、变压器、电容器等电器设备进

行控制和频繁操作。高压接触器频繁操作性能很好，最高可达200万次。

七、互感器

互感器分为电压和电流两种，用作测量和保护，它可将不同的高电压和大电流变成统一的低电压（100V）和小电流（5A、1A），使仪表和继电器标准化，与高压隔离，保证安全运行，在开关柜中一般采用干式。

高压开关柜的互感器包括电压互感器、电流互感器和零序电流互感器

零序电流互感器用于电缆线路的对地绝缘监视（单相接地保护），将三相电缆全部穿过。

图3电流互感器

图4电流互感器

八、避雷器

高压开关柜应根据其用途，应配置相应的过电压保护装置，用于防止雷电过电压或操作过电的开关柜，采用氧化锌避雷器

图5电流互感器

九、母线、套管、绝缘子

母线，一般均采用铜母线，用来传输电能。

套管、绝缘子：用于绝缘用。

十、高压带电显示装置

高压带电显示装置又叫电压抽取装置，由高压传感器和显示器两个单元组成，它不但可以提示高压回路的带电状况，而且还可以与电磁锁配合，实现强制闭锁开关手柄与开关柜柜门，防止带电合接地开关和误入带电间隔，从而提高防误性能。

第三节高压柜中断路器的防跳装置和高压开关柜的“五防”设计

一、防跳装置

断路器手动或自动合闸到有故障的线路上时，继电保护装置将动作，使断路器自动跳闸，此时若合闸命令还未解除（如控制开关的手柄、继电器未复位等原因），则断路器将再次合闸，这种跳、合闸现象的多次重复，这便是所谓的断路器“跳跃”。断路器发生多次跳跃的后果，一方面将造成断路器触头严重烧损，使断路器的断流容量下降，甚至引起断路器的爆炸，另一方面将使电力系统受到严重影响，因此，在设计断路器的控制方案回路时，有必要采用相应的防跳装置。

在实际的加工控制过程中，有时断路器中无防跳，是因为微机综合保护装置中含有防跳功能。

二、高压开关柜的“五防”设计

1、“五防”的基本内容

“五防"是电力系统中防止五种电气误操作的简称，据统计，电力系统的误操作事故80%以上属于五种误操作即：误分、误合断路器，带负荷操作隔离开关，带电挂接地线或合接地开关，带接地线开关合闸，误入带电间隔。因此，各种开关设备间必须有一定的操作顺序，否则就会造成严重后果甚至出现事故。为此，高压开关柜应具有“五防”功能，即：

A、防止带负荷分、合隔离开关和隔离插头；只有当断路器处于分闸状态才能操作隔离开关，断路器处于合闸合闸状态时，隔离开关不能进行分、合操作。

B、防止误分、误合断路器、负荷开关和接触器