低压电器：第六章 高压成套电器技术

1、 第六章 成套电器技术 第六章概述 成套电器即成套开关设备，它是以开关设备为主体的成套配电装置，即制造厂家根据用户对一次接线的要求，将各种一次电器元件以及控制、测量、保护等装置组装在一起而构成的成套配电装置。 定义 成套电器技术 第六章概述 高成套电器的种类 (一)高压开关柜 由高压断路器、负荷开关、接触器、高压熔断器、隔离开关、接地开关、互感器和站用电变压器，以及控制、测量、保护、调节装置、内部连接件、辅件、外壳和支持件等组成的成套配电装置，用作接受和分配电网的三相电能。 成套电器技术 第六章概述 高压成套电器的种类 (一)高压开关柜 高压开关柜按柜体结构可分为以下两大类：1.半封闭式高压开

2、关柜： 开关柜中离地面 2.5m 以下的各组件安装在接地金属外壳内， 2.5m 及以上的母线或隔离开关无金属外壳封闭。半封闭式高压开关柜的母线外露，柜内元件也不隔开。 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的种类 (一)高压开关柜 2. 金属封闭式高压开关柜： 根据用户对高压线路一次接线的要求，将高压断路器、负荷开关、熔断器、隔离开关、接地开关、避雷器、互感器以及控制、测量、保护等装置和内部连接件、绝缘支持件和辅助件固定连接后安装在一个或几个接地的金属封闭外壳内(只有进出线除外)。这样的成套配电装置称为金属封闭开关设备。 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的种类 (一)高压开关柜 3- 35k

3、V 金属封闭开关设备俗称高压开关柜，全称是“金属封闭式高压开关柜”。 金属封闭式高压开关柜以大气绝缘或复合绝缘作为柜内电气设备的外绝缘，柜中的主要组成部分都安放在由隔板相互隔开的各小室内，隔室间的电路连接通过套管或类似方式完成。 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的种类 (一)高压开关柜 金属封闭式高压开关柜的种类较多，可按以下方式来分类:按柜内整体结构分 A）铠装式高压开关柜 柜中的主要组成部分都安放在由接地的金属隔板相互隔开的各自小室内。隔室间的电路连接通过套管或类似方式完成，如 KYN 型和KGN 型。 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的种类 (一)高压开关柜 B）间隔式高压开关柜

4、 这类开关柜的某些组件分设于单独的隔室内(与铠装式高压开关柜样) ，但具有一个或多个非金属隔板，隔板的防护等级应达到IP2X- IP5X (或者更高)的要求，如JYN型。 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的种类 (一)高压开关柜 C）箱式高压开关柜 除铠装式和间隔式以外的金属封闭式高压开关柜统称为箱式金属封闭高压开关柜。它的隔室数量少于铠装式和间隔式，甚至不分隔室，一般只有金属封闭的外壳，如 XGN 型。 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的种类 (一)高压开关柜 按柜内整体结构分 A）固定式 (G) 。柜内所有电器元件都是固定安装的，结构简单，价格较低。 B）移开式 (Y) 。又叫手车

5、式，柜内主要电器元件安装在可移开的小车上，小车中的电器与柜内电路通过插入式触头连接。 移开式开关柜又分为落地式和中置式 (Z) 两种形式。落地式开关柜的小车本身落地，在地面上推入或拉出。 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的种类 (二) SF6封闭式组合电器 (GIS) 72.5kV 及以上电压等级的 SF6 气体绝缘金属封闭开关设备又称为封闭式组合电器，简称GIS。它一般用于户内，也可户外使用。(四)预装式变电站 预装式变电站俗称箱式变电站。它是一种将高压开关设备、配电变压器和低压配电装置，按一定接线方案排成一体的工厂预制户内、户外紧凑式配电设备。 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的应

6、用 成套电器广泛用于发电厂、变电站、工矿企业、高层建筑等各种用电场所，作为接受和分配电能以及对电路进行控制、保护和监视之用。几乎在各种电压等级的系统中都用到成套电器。 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的应用 1) 6-35kV 变配电站中采用高压开关柜。 2) 110-500kV 系统中越来越多地采用GIS。 3) 城网以及高层建筑越来越多地采用预装式变电站。 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的基本技术要求 成套电器是由各种电器元件构成的，但其技术特点和要求与电器元件在诸多方面是不同的，有其特殊性。一、标准化 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的基本技术要求 高压开关柜的有关标准(1

7、) GB 3906一1991 3 - 35kV 交流金属封闭开关设备（等效于lEC 298）(2) IEC298: 1990lkV 以上 52kV 以下交流金属封闭开关设备和控制设备(3) DL/T 404一1997 户内交流高压开关柜订货技术条件(4) SD 318一1989 高压开关柜闭锁装置技术条件（能源部标准） 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的基本技术要求 GIS 的有关标准(1) GB7674 72.5kV 及以上气体绝缘金属封闭开关设备（等效于 IEC 517）(2) IEC5l7: 199072.5kV 及以上气体绝缘金属封闭开关设备(3) DL/T 617一1997 气体

8、绝缘金属封闭开关设备技术条件 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的基本技术要求 预装式变电站的有关标准（1） GB/T 17467一1998 高压/低压预装式变电站（等效于 IEC 1330）（2）IEC 1330: 1995高压/低压预装式变电站 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的基本技术要求 二、外壳防护 成套电器外壳的基本作用是防护和支承。 防护作用包含以下几个方面： 1)防止人体触及或接近外壳内部的带电部分和触及运动部件，防止固体异物进人外壳内部。 2) 防止水进入外壳内部达到有害程度。 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的基本技术要求 3) 防止外部因素(如小动物侵入、气候和

9、环境因素等)影响内部设备。 4) 防止设备受到意外的机械冲击。 国家标准 GB 11022 对电气设备防护等级作出了具体规定，见下表。 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的基本技术要求 三、绝缘配合 绝缘配合是成套电器设计与制造中一个非常重要的问题。在绝缘事故中，外绝缘对地闪络、击穿事故居首位。成套电器的绝缘事故较多，特别在潮湿(出现凝露)、尘土较多的场所工作时，问题更为突出 。 为了保证成套电器运行的安全可靠，绝缘配合至关重要。 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的基本技术要求 三、绝缘配合 绝缘配合是指根据电气设备的使用条件及周围环境来选择电气设备的电气绝缘特性，主要是根据电气设备的使

10、用条件、周围环境和绝缘材料来确定电气设备的电气间隙和爬电距离。 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的基本技术要求 绝缘配合的“三要素”：设备的使用条件、设备的使用环境、绝缘材料的选用。 绝缘配合的目标：保证电气设备的绝缘性能在规定的使用条件及环境条件下，能达到设计的期望寿命。 为保证成套电器具有良好的绝缘性能，电力部门对成套电器外壳内的绝缘距离和绝缘件外绝缘的爬电比距作出了明确的规定。 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的基本技术要求 四、五防 在实际操作中，对开关设备要设置可靠的联锁和闭锁装置，以保证操作程序的正确性和防止五种误操作。这就是所谓的“五防”： 成套电器技术 第六章概述高压成

11、套电器的基本技术要求 1)防止带负荷分、合隔离开关。2) 防止误分、误合断路器、负荷开关和接触器。3) 防止接地开关处在合闸位置时或带接地线关合断路器、负荷开关等。4) 防止带电时挂接地线或合接地开关。5) 防止误入带电间隔。 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的基本技术要求 五、导电回路的发热问题 开关柜中的热源主要来自三个方面:母排、接点和电器元件。当开关柜运行时，其上各部位的温度均不能超过允许值。 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的基本技术要求 六、内部故障 由于金属封闭开关设备柜内元器件的缺陷，或由于工作场所的环境特别恶劣引起的绝缘事故，可能导致柜体隔室内出现电弧，称为内部故障。

12、出现内部故障时，首先要保证人身的安全，其次还要使内部电弧限制在尽可能小的范围内不致波及附近的其他部分。最重要的是避免内部故障的发生。 成套电器技术 第六章概述高压成套电器的基本技术要求 目前，主要是通过以下措施来对内部故障进行防护： 设立压力释放活门； 选择合适的电缆室尺寸，避免电缆交叉连接； 采用绝缘封闭母线； 完善联锁机构等。 成套电器技术 第六章高压开关柜 类型 1、335kV交流金属封闭开关设备的俗称 按元件安装方式分: 固定柜和手车柜 手车柜分落地式和中置式 按安全等级分: 铠装式、间隔式和箱式 按绝缘介质分：空气绝缘柜和气体绝缘柜 按柜内主元件的种类分： 通用型高压开关柜 F-C回

13、路开关柜 环网柜 成套电器技术 第六章高压开关柜 类型 2、型号 老系列： 口口口口口口口 1 2 3 4 5 6 7第1 位:分类代号，即产品名称， G一高压开关柜;第2 位:型式特征， G一固定式， C一手车式， B一半封闭式， F一封闭式;第3 位:设计序号； 成套电器技术 第六章高压开关柜 类型 2、型号 老系列： 口口口口口口口 1 2 3 4 5 6 7第4 位:补充说明， A一改进型， F一防误型， J一计量用;第5 位:额定电压(单位kV) ;第6 位:断路器操动机构: S一手力式，吐一电磁式， T一弹簧式;第7 位:主回路(一次线路)方案编号。 成套电器技术 第六章高压开关柜

14、 类型 2、型号 新系列： 口口口口口口口口 1 2 3 4 5 6 7 8第1 位:高压开关柜， K一铠装式， J一间隔式， X一箱式;第2 位:型式特征， G一固定式， Y一移开式(用字母Z 表示中置式);第3 位:安装场所， N一户内式， w一户外式;第4 位:设计序号(由1 位、两位或3 位数字或字母构成) ; 成套电器技术 第六章高压开关柜 类型 2、型号 新系列： 口口口口口口口口 1 2 3 4 5 6 7 8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(一次线路)方案编号;第7 位:断路器

15、操动机构:D电磁式， T弹簧式;第8 位:环境代号，TH一湿热带， TA一干热带， G一高海拨，Q一全工况。 成套电器技术 第六章高压开关柜 主要技术参数 1、额定电压2、额定绝缘水平：用lmin 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：柜内母线的最大工作电流5、额定短时耐受电流 ：母线及主回路的热稳定度，要规定持续时间，通常为4秒6、额定峰值耐受电流：母线及主回路的动稳定度7、防护等级 成套电器技术 第六章高压开关柜 主要技术参数 KYN12-10高压开关柜的技术参数表 成套电器技术 第六章高压开关柜 基本结构 1、固定式高压开关柜 采用金属封闭箱式结

16、构，柜内分为断路器室、母线室、电缆室、继电器仪表室。室与室之间用钢板隔开。断路器室设有压力释放通道，若产生内部故障电弧，气体可通过排气通道将压力释放。 成套电器技术 第六章 成套电器技术 第六章高压开关柜 基本结构 2、移开式高压开关柜 分为柜体和可移开部件(简称小车或手车)两部分。手车为中置式，小车可分为断路器小车、电压互感器小车、隔离小车和计量小车，由运载车装入柜体。柜内由接地的薄钢板分隔成四个独立的隔室:主母线室、于车室、电缆室、继电器室。柜体的后下侧称为电缆室，安装有电缆和电流互感器，其上为主母线室。 成套电器技术 第六章 成套电器技术 第六章 成套电器技术 第六章高压开关柜 技术要求

17、 1、基本原则 （1）设计应保证正常运行、监视和维护能安全进行； （2）额定参数和结构相同的元件应能互换； （3）额定参数和结构相同的可移开部件能互换。与固定部分组合时应具有固定部分的额定绝缘水平； （4）柜内元件除应符合各自标准外，还应满足： 足够的机械强度 如装有变压器等元件，故障时不能影响相邻设备，在运行中应便于巡视和检查。 成套电器技术 第六章高压开关柜 技术要求 2、技术标准 GB/T 11022-1999 高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求 成套电器技术 第六章高压开关柜 主电路 每种型号的高压开关柜主电路按照用途分为： 1、进、出线柜：高压受电和配电 2、联络柜 3、电压测

18、量柜 4、避雷器柜 5、所用变柜：装有小容量干式变压器，用于变电站（所）自用电系统供电 成套电器技术 第六章高压开关柜 主电路 6、计量柜：计量电能消耗 7、隔离柜：装有隔离开关和小车，用于检修时隔离电源 8、接地手车柜：当推入小车时将线路或设备接地 9、电容器柜：高压用电设备的分散就地无功补偿。 10、高压电动机柜 成套电器技术 第六章高压开关柜 主电路 组合举例： 成套电器技术 第六章高压开关柜 主电路 11、进出线与柜间连接方式：母线连接电缆进出线架空线路进出线 成套电器技术 第六章高压开关柜 辅助回路 高压开关柜的辅助回路是指高压开关柜中除主回路外的所有控制、测量、信号和调节回路内的导

19、电回路。它包括断路器等开关元件的操作控制回路、测量回路、信号回路、继电保护回路、绝缘监视回路等。 成套电器技术 第六章高压开关柜 辅助回路 1、电压测量与绝缘监视回路 每种型号的高压开关柜都有电压互感器柜，它用于母线的电压测量和系统的绝缘监视。 3 - 35kV 电网属于小电流接地系统，即系统中性点不接地或经消弧线圈接地，当对地绝缘损坏导致一相接地时，系统接地相电压为零，完好的两相对地电压升高到线电压，并产生接地电流。由于系统线电压并不改变，所以按规定系统还可以运行2小时，但此时必须由保护装置发出报警信号。 成套电器技术 第六章高压开关柜 辅助回路 2、中置柜防凝露加热 近年来发展起来的中置手

20、车式高压开关柜一般都采用电加热方式，并结合防凝露控制器来达到除湿、防凝露的目的，以杜绝绝缘事故的发生。常用的柜内加热除温措施有以下几种: 成套电器技术 第六章高压开关柜 辅助回路 (1) 柜内电缆室、断路器室各安装一个铝合金加热板（电缆室用100W型，断路器室用50W 型） ，空气散热方式，由用户根据环境状态自行决定加热板的投切。 (2) 柜内电缆室、断路器室各安装一个铝合金加热板，空气散热方式。另外安装一个自动加热除湿控制器，利用湿度传感器自动启动加热板，也可于动投入加热，并具有加热板断线监视功能。 成套电器技术 第六章高压开关柜 辅助回路 (3) 柜内电缆室、断路器室各安装一个薄板防烫型加

21、热板，加热板散热面紧贴固定在柜体敷铝铮板上。加热板另一面上浇铸了一层硅橡胶，利用柜体的敷铝悴板散热，要求用户在开关柜分支运行电流低于1600A 时，将加热板全天候不间断投入运行 成套电器技术 第六章二次回路基本知识 概述 二次回路是各类开关设备的重要组成部分，尤其对成套电器而言。成套电器的二次回路由测量表计、继电器、控制开关、信号器具等二次元件相互连接而成，属于低压小电流回路。 成套电器技术 第六章二次回路基本知识 分类 1、按功能分： 控制回路、测量回路、保护回路和信号回路等； 2、按操作电源种类分：交流电压回路、交流电流回路和直流回路。直流操作电源由发电厂或变电所的直流电源提供，交流操作电

22、源由成套电器中的互感器或发电厂、变电所的公共交流操作电源提供。 成套电器技术 第六章二次回路基本知识 二次回路图 用规定的图形符号和标号将该回路中所有元件及其相互连接，按照动作原理依次表示出来。包括原理电路图和安装接线图。 1、原理电路图： 表示仪表、继电器、控制开关、信号装置、开关电器的辅助触头等二次元件和操作电源相互间的电气连接、动作顺序和工作原理。 成套电器技术 第六章二次回路基本知识 二次回路图 1、原理电路图 绘制方式：归总式和展开式。 原理图主要用来表示二次回路的工作原理，它是安装接线设计的原始依据，在实际工作中主要采用展开图。 展开图将交流回路和直流回路划分开。交流回路分为电流和

23、电压回路；直流回路分为直流操作回路和信号回路。 成套电器技术 第六章二次回路基本知识 二次回路图 1、原理电路图 绘制交流回路按A、B、C相序，绘制直流回路按照继电器的动作顺序，从上向下排列。回路的右侧采用文字说明，以便阅读。 阅读顺序：先读交流后读直流；直流电流的流通方向是从左到右；元件的动作顺序是从上到下，从左到右。 成套电器技术 第六章二次回路基本知识 二次回路图 2、安装接线图 用来表示成套装置或设备中各元件之间连接关系的一种图，主要用于二次回路的安装接线、线路检查、线路维修和故障处理。实际应用中通常与原理电路图和二次元件位置图一起配合使用。 成套电器技术 第六章二次回路基本知识 二次

24、回路图 2、安装接线图二次元件的表示方法从属于一次设备或线路，因此要标明项目种类代号，如仪表用P，电流继电器用KA接线端子的表示方法所有二次元件都有接线端子，端子代号应与二次元件上的端子标记一致，若元件端子没有标记，应在接线图上设定端子代号。端子板的文字代号为X，端子前缀为“：”。 成套电器技术 第六章二次回路基本知识 二次回路图 2、安装接线图连接导线的表示方法连续线法和中断线法。连线多的时候，多采用中断线法 成套电器技术 第六章二次回路基本知识 二次回路的标号 为了便于二次回路运行中的维护和检修，在展开图中应根据回路的不同用途进行标号。1、直流回路的标号 （1）保护回路 数字标号范围：01099 单数为正极回路的线段，双数为负极回路线段 成套电器技术 第六章二次回路基本知识 二次回路的标号 （2）控制回路 数字标号范围：1599，每99为一组 单数为正极回路，双数为负极回路 （3）信号及其它回路 数字