高压配电之10KV开关柜二次接线图解和高压开关设备常见机械故障释疑及高压真空开关柜基础

图8-1-3图8-1-2中的就是VS1断路器手车,它像个抽屉一样放在开关柜里,紫色框内就是轨道上的滑轮,红色框内是二次接线插头(处于拔下状态),绿色框内是断路器的动触头。图8-1-3中框内设备与8-1-2相同,二次接线插头处于插上位置。我们选用的模型是:微机保护选用南瑞RCS-9611A,开关柜选用常熟开关厂KZN1开关柜。(不同厂家的中置柜有各种各样稀奇古怪的型号)2.3RCS-9611ARCS-9611A是南瑞公司用于小电流接地系统线路的微机保护装置,配置三段式过流、三段式零序过流/小电流接地选线、重合闸。其电流电压回路如图8-2-1,操作回路如图8-2-2,开入量回路如图8-2-3。

图8-2-1(点击看大图)图8-2-1中可以看出,需要接入的模拟量是:母线电压、线路电压(几乎没有10kV线路会装设线路PT)、保护电流(三相,实际工程中10kV线路一般只配置两相CT)、测量电流(两相)、零序电流。

图8-2-2(点击看大图)图8-2-2中可以看出,这个操作回路比RCS-941的操作回路简单了很多。红色框内的设备(把手、压板)并不是RCS-9611的一部分,它们由开关柜厂家提供,安装在继电器室面板上。

图8-2-3(点击看大图)图8-2-3为装置的遥信回路。与110kV电压等级设备的保护装置不同,35/10kV设备的保护、测控是一体化设计,即整合在一个装置中。对比一下,在RCS-941A中,你肯定找不到测量电流、开关量输入回路,它需要CSI-200E之类的测控装置或常规控制屏与它配合来提供这些功能。2.4KZN1-12-04开关柜10kV线路一次设备主接线如图8-3-1所示,与架空线路相比,少了隔离开关、B相电流互感器,多了零序电流互感器TA。

图8-3-3(点击看大图)图8-3-3为电压回路,包括:保护电压(兼测量电压)、计量电压,均从柜顶小母线引下来。保护电压在进入保护装置前,必须经过一个空气开关,如图4QF。计量电压则不用。

图8-3-4(点击看大图)图8-3-4为操作回路,主要包括控制把手、微机操作回路与断路器机构的配合。图片有点小,请(点击看大图)。在很多简化画法中,断路器机构的合闸回路往往被画成图8-3-5中的样子:又“弹簧已储能S1常开”“断路器分闸DL常闭”“合闸线圈HQ”串联组成,或者加上“试验位置SW、运行位置YW常开并联”,以表示“断路器手车只有在试验位置和运行位置时才能合闸”。实际上,VS1断路器往往配有一个合闸闭锁电磁铁,它有一个手车行程开关(类似于一个继电器)控制,当手车处于试验位置、运行位置以外的位置时,电磁铁失电,其辅助接点断开合闸回路,这属于中置柜的电气闭锁(中置柜的电气闭锁还有许多,比如带电不能打开开关柜后门等)。10kV中置柜具有完善的电气闭锁及机械闭锁功能,在手车处于非试验/运行位置时,机械闭锁功能会自动完成对合闸操作的闭锁,所以不需要再在合闸回路里利用SW、YW进行闭锁。(试验位置S8、运行位置S9很多时候也被标成SW、YW以便理解)

图8-3-6(点击看大图)图8-3-6为开关量输入回路,对中置柜而言,最主要的信号包括:试验位置(S8常开)、运行位置(S9常开)、地刀合位(QE常开)、弹簧未储能(S1常闭)。断路器的位置可以不用接入,因为微机保护可以根据自身操作回路的HWJ、TWJ判别。综上所述,对二次设计而言,10kV开关柜是最省事的,只需要将零序电流引出至小电流接地选线装置即可,其余的二次接线都由厂家完成。配线图的看法,在此不再赘述,关键一点就是参照原理图,然后根据两个安装单位的编号互相对照即可。3、XGN开关柜的二次接线XGN开关柜为固定式开关设备,配置真空断路器(固定安装,不象中置柜那样可以利用手车拉出来),有独立的隔离开关,相当于把架空出线间隔的设备集中到一个开关柜里。XGN开关柜没有专门的二次接线插头,所有的二次配线都是通过控制电缆完成的。除了将开关量输入回路中“试验位置、运行位置”换成“上隔离1G合位、下隔离2G合位”外,它的二次接线与中置柜是一样的。

一、进、出车故障现在流行的高压开关设备通常都是手车(移开)式,就进出、车故障而言,往往都是并发症。也就是说,某开关手车如果发生进车操作困难、故障,则它的出车操作也不是很流畅、顺利的,也会发生相应的出车操作困难、故障。现就这类故障、缺陷的具体表现形式及对策列举如下。

这是某现场强行误操作损坏的联锁机构当接地开关合闸的时候,绝对不允许推进断路器,如果造成图片所示的损坏状况,断路器在运行位置时,将造成带电合接地的故障;

高压真空开关柜基础知识1.概述

在实际使用中多将真空断路器装入金属柜内,构成高压开关柜。开关柜中除了断路器之外,还要安装起隔离电路作用的隔离开关、起安全保障作用的接地开关、起测量或保护作用的电流互感器和电压互感器、起过电压保护作用的避雷器或RC吸收器,而且还要安装继电保护用的二次回路元件和线路,引接电缆或架空线都可以进入柜内,使开关柜成为一个有相对独立组合功能的配电装置。在发电厂的开关站、输电线路的变电站、接受电能的用户终端变电所中,都大量采用各种开关柜。

大约在10年之前,装有少油断路器的开关柜在全国几乎占居垄断地位,但随着真空断路器的兴起,少油开关拒逐步退居其次。自1993年提出"无油化改造"要求以来,更助长了这一趋势,有的省市甚至明令禁止在城市电网及重要用户的所、站建设中继续使用少油开关拒,而旧站则逐步用真空开关柜来取代少油开关柜。

目前我国真空开关柜方面的技术标准有:

GB3906-913~35kV交流金属封闭开关设备

DL404-91户内交流高压开关柜订货技术条件

开关拒的技术参数与断路器技术参数相仿,根据所装断路器的参数而定,唯一不同的是,开关拒额定电流根据主回路中各电器元件(例如隔离开关,或电流互感器)的最小额定电流取值。

2.高压真空开关拒的类型

高压真空开关柜,可有三种分类方式,每一类又有若干个基本类型,它们各有自己的特点。详见表1。

分类方式-基本类型-结构特点-优缺点:

按断路器安装方式-固定式:①断路器固定安装;②柜内装有隔离开关①柜内空间较宽敞,检修容易;②易于制造,成本较低;③安全性差;

移开式:断路器可随移开部件(手车)移出柜外;①断路器移出柜外,更换、维修方便;②省却隔离开关;③结构紧凑;④加工精度较高,价格贵些;

按柜内隔室的构成半封闭式:柜体正面、侧面封闭,柜体背面和母线不封闭:①结构简单,造价低;②安全性差。

箱式:隔室数目较少,或隔板防护等级低于IP1X:①母线也被封闭,安全性好些;②结构复杂一些,价格稍高。

间隔式:①断路器及其两端相连的元件均有隔室;②隔板由非金后板制成;①安全性更好些;②结构复杂,价格贵些;

铠装式:结构与间隔式相同,但隔板由接地金属板制成:①安全性最好;②结构更复杂,价格更高。

按柜内绝缘介质-空气绝缘:极间和极对地的绝缘靠空气间隙保证:①绝缘性能稳定;②造价低;③柜体体积大些。

复合绝缘:极间和极对地绝缘靠较小的空气间隙加固体绝缘材料来保证①柜体体积小,但防凝性能不够可靠;②造价高一些。

SF6气体绝缘:全部回路元件置于密闭以容器中,充入SF6气体①技术复杂②加工精度要求高;②价格高。

除了空气绝缘和复合绝缘之外,国外还有采用SF气体绝缘的开关拒。这种开关柜将整个导电回路,包括母线、隔离开关、真空断路器、电流、电压互感器、避雷器,甚至电线头等元件全部包容在一个密闭的柜体中,内充稍高于大气压力的SF气体,由SF作为绝缘介质,称为充气柜。其优点是体积缩小,与外部环境条件(如湿度、海拔高度、灰尘、雾、污秽等)完全没有关系,缺点是技术复杂、精度高、电器元件本身的可靠性要求极高,价格异常高昂。我国尚未有此类产品投放市场。

3.高压开关拒的技术要求

1)对相间及相对地的绝缘距离的要求;

2)对防凝露的爬电距离的要求;

归纳起来:实施五防功能方面,有非强制性的(a项)和强制性的(b、c、d、e项);有主动性防御和被动性防御。被动防御指采用高压带电显示装置,只是提示性的,不够可靠。主动防御大致可分三类:①采用机械联锁装置,用机械零部件来传动并产生约束,可靠性最高(除非零件损坏、断裂),宜优先推荐使用;②采用翻牌(插头)和机械程序销,可靠性稍逊,因锁与匙之间并非绝对-一对应;③采用电气联锁,可靠性又差一些,因为电磁锁和导线都有损坏的可能,而且也需电源供电(须与继保回路电源分开),但优点是可以长距离传送。

5)高压带电显示装置:在各类型开关柜中,经常使用高压带电显示装置。当主回路带有高压电时,它经过电容分压原理输出低压电压讯号,点燃氖灯,以灯光信号发出提示(也可以将低压讯号变换一下去控制电磁锁,构成强制性闭锁)。带电显示的感应元件多内藏于绝缘子或瓷瓶当中,后者还可起到支承作用。运行人员观察指示灯就可了解哪一段主回路在带电运行。在维护或测试柜内元件时,该提示信号更显得重要。高压带电显示装置本身价格不算高,约六七百元一套(三相),占整柜价格比例很少,而对人身安全保障的作用是不小的。虽然氖泡有时会损坏,但三相同时损坏的可能性极小。因此建议设计院设计的主回路结线时,适当地多绘过高压带电显示装置,如果主结线图末绘出,生产厂家一般不会主动加过去,因为工程计价时没有计入,必然减少生产利润。开关柜柜后面上一般都应有带电显示装置。

解决的办法是将下隔离开关整个独立出来加以封隔。如果是下部电缆进线的方式,则应另增一柜,此柜仅装入下隔离开关(即进线隔离开关),其出线则可用母排或高压电缆引向主进线断路器柜,当然还需要解决两柜的联锁以满足防误的功能(可考虑采用程序锁)。如果是架空线从后柜进线的话,则可将进线(下)隔离开关整个移置于后柜内,由主柜后铁板起封隔离作用,但此时后拒的深度必须加深。

7)长期发热载流能力:由于一次回路各电器元件处于密封的柜内空(半封闭柜除外)同时运行,各自发出热量,柜内空气温度必然比柜外环境温度高些,导致电器元件散热困难,温升增高。而且根据DL404--91标准的要求,开关柜应通得过110%额定电流值的温升试验。因此,柜内电器元件,除电流互感器因测量、保护之需要外,其他如断路器、隔离开关(或隔离插头)、套管等元件,均应选取比长期额定电流规格大一个档次的产品,比如柜体为630A时选用800A的、800A的选用1000A、1000A的选用1250A的电器元件等。

8)母线接触面处理:开关柜中有许多导电联接面,有电器元件出线端对母排的联接,也有母排对母排的联接。有电流时导电联接面会发热,发热量多少与电流密度有关,还与接触面的物理状态密切有关。

从微观角度来看,即使经过精细加工的接触面也是凸凹不平的,导电作用是通过若干个尖端碰触而实现的,非尖端部分则留有空气隙。潮湿空气中的水分,以及大气中的尘埃会渗入空气隙中,在发热和水分作用下接触表面会氧化和污秽,接触状态变差,接触电阻上升,发热量也就随之增加。所以电气联接面须有保护措施,最简易的办法是涂抹中性凡士林或导电膏,它们占据接头间的间隙,不让空气。水分和尘埃进入,减轻氧化程度。较好的办法是接触面镀锡。锡层质地软,在螺栓压力下产生延展,增加实际的电接触面积,而且锡不易被氧化。另外,在锡层保护下,接头的允许发热温度由90℃提高到105℃,颇有好处。

9)动稳定性:开关柜内的主母线和引下线,在有故障电流流过时产生较大的电动力,电动力大小与短路电流的平方成正比。电动力有两种:一种发生于三相母线之间,该作用力力图扩大和缩小三相母线间距离,方向交变,频率为工额的2倍;另一种产生于同相母线上,只要母线不在一条直线上,每一段彼此都有作用力,力的方向是力图使母线"板直"。

为了抗御电动力,母线需有足够的动稳定能力,这须借助支持绝缘子的支撑。一般来说,隔离开关的接线端板不要当作主要支撑力点,只可作辅助,当它参数较低时尤应如此。两个绝缘子之间的距离通常不应超过800mm。支持绝缘子有时可用高压带电显示绝缘子兼任。

10)开关柜柜体之间应有封隔:在变电所或开关站中,往往将许多面开关柜并列成为一排用主母线将各柜联结起来,构成配电网络。过去旧型开关柜母线室直接联通,中间无任何分隔或阻挡。这样当其中一台开关柜出现闪络故障时,电弧在将该拒烧毁的同时还要沿着联通的母线通道燃烧过去,接连烧毁一串开关柜,造成全站瘫痪停电,损失惨重,这种现象俗称"火烧连营"。为了防止"火烧连营",90年代之后除半封闭式(GG-1A(F))型固定柜之外,其余各型箱式、间隔式和铠装式开关柜都采取柜与柜之间分隔的措施,用接地金属板将每柜封隔,主母线则通过穿墙套管再联接起来。当某柜出现柜内故障,事故电弧移到母线室后不能随意纵向扩散,基本上局限于本柜内,对邻柜影响大大降低,更不会一连串地烧下去,减少了损失。当用母线槽连接两柜时,切记加装隔板和套管,

11)电缆头安装的高度:从底面进入柜内的电缆,多数穿越底板后再分岔,加上分相后外沿面也有绝缘要求,因此电缆头的安装点须有一定高度,通常以大于500mm为好。过低时,会给电缆头制作和施工安装带来困难,如须套装零序电流互感器时更感高度不够。

当两根及以上电缆并接时,分相电缆芯不能互相交错,须注意不同相电缆芯之间的绝缘距离,

12)开关柜应考虑或有降低内部故障措施:开关柜常见内部故障、产生原因和防止措施见下表:

容易产生内部故障的部位-内部故障可能产生的原因-措施举例:

断路器-维护不良、机构螺钉松动、绝缘裕度不足:定期按规定进行维护,制订规程、增加绝缘隔板;

隔离开关、负荷开关、接地开关:误操作、接触不良或发热严重加联锁,制订规程;精心研磨触头,细心调整,敷导电膏;

互感器-铁磁谐振:采用合适的电路设计,避免该类电效应;

电缆室:设计不当,选择合适的尺寸;

布置不当:避免电缆交叉连接,安装质量检查;

固体或液体绝缘的损坏(缺陷或流失):现场质量检查,进行绝缘耐压实验;

螺钉连接面和触头接触面:电化腐蚀、装配不当,使用防腐蚀被镇层或导电膏,检查装配质量;

五防联锁:失灵、位置松动,零件损坏;维护、例行检查时试操作,分析原因,更换零件;

所有的部位:工作人员的错误;用遮栏限制人员接近,带电部分以绝缘包裹,制订规程,张挂警示牌;

在电场作用下老化:例讨试验检查;

污染、潮气、灰尘和小动物的进入等:采取措施改进运行环境条件;

过电压:防雷保护,现场绝缘耐压试验,加邂雷器或RC吸收装置;

THE END
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