詳解高壓開(kāi)關(guān)柜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

基本定義

高壓開(kāi)關(guān)柜是指用于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電、電能轉(zhuǎn)換和消耗中起通斷、控制或保護(hù)等作用，電壓等級(jí)在3.6kV~550kV的電器產(chǎn)品，主要包括高壓斷路器、高壓隔離開(kāi)關(guān)與接地開(kāi)關(guān)、高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)、高壓自動(dòng)重合與分段器、高壓操作機(jī)構(gòu)、高壓防爆配電裝置和高壓開(kāi)關(guān)柜等幾大類(lèi)。高壓開(kāi)關(guān)制造業(yè)是輸變電設(shè)備制造業(yè)的重要組成部分，在整個(gè)電力工業(yè)中占有非常重要的地位。有人愿意把高壓開(kāi)關(guān)柜叫做高壓配電柜，其實(shí)是一個(gè)東西……

功能：高壓開(kāi)關(guān)柜具有架空進(jìn)出線、電纜進(jìn)出線、母線聯(lián)絡(luò)等功能。

應(yīng)用：主要適用于發(fā)電廠、變電站、電力系統(tǒng)變電所、石油化工、冶金軋鋼、輕工紡織、廠礦企業(yè)和住宅小區(qū)、高層建筑等各種不同場(chǎng)所。

組成：開(kāi)關(guān)柜應(yīng)滿(mǎn)足交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備"標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)要求，由柜體和斷路器二大部分組成，柜體由殼體、電器元件(包括絕緣件)、各種機(jī)構(gòu)、二次端子及連線等組成。

五防：

1、防止帶負(fù)荷合閘：高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的真空斷路器小車(chē)在試驗(yàn)位置合閘后，小車(chē)斷路器無(wú)法進(jìn)入工作位置。
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2、防止帶接地線合閘：高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的接地刀在合位時(shí)，小車(chē)斷路器無(wú)法進(jìn)合閘。
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3、防止誤入帶電間隔：高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的真空斷路器在合閘工作時(shí)，盤(pán)柜后門(mén)用接地刀上的機(jī)械與柜門(mén)閉鎖。
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4、防止帶電合接地線：高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的真空斷路器在工作時(shí)合閘，合接地刀無(wú)法投入。

5、防止帶負(fù)荷拉刀閘：高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的真空斷路器在工作合閘運(yùn)行時(shí)，無(wú)法退出小車(chē)斷路器的工作位置。

結(jié)構(gòu)組成

主要由柜體、高壓真空斷路器、儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)、小車(chē)、接地刀開(kāi)關(guān)和綜合保護(hù)器等組成。

用某個(gè)廠家的高壓開(kāi)關(guān)柜做樣例給大家展示下內(nèi)部詳細(xì)結(jié)構(gòu)

①柜體

用鐵板壓制成型，為封閉式結(jié)構(gòu)，設(shè)有儀表室、小車(chē)室、電纜室、母排室等，各室之間用鐵板隔離，如圖1所示。儀表室安裝有綜合保護(hù)器、電流表、電壓表等器件；小車(chē)室安裝有小車(chē)、高壓真空斷路器；母排室安裝三相母排；電纜室用于對(duì)外連接動(dòng)力電纜。

②高壓真空斷路器

所謂高壓真空斷路器是將其主觸頭安裝在密閉的真空室內(nèi)，當(dāng)觸頭通斷時(shí)其電弧無(wú)氣體助燃，不至燒壞而經(jīng)久耐用，同時(shí)，用絕緣材料做底座，以提高真空開(kāi)關(guān)的絕緣性能，故稱(chēng)高壓真空斷路器。

③小車(chē)機(jī)構(gòu)

將高壓真空斷路器安裝在小車(chē)上，隨小車(chē)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)順時(shí)針搖動(dòng)手柄時(shí)，小車(chē)進(jìn)入柜內(nèi)，載著真空斷路器插入高壓電路；逆時(shí)針搖動(dòng)手柄時(shí)，小車(chē)退出柜內(nèi)，帶動(dòng)真空斷路器抽出高壓電路，如圖2所示。

④儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)

由一臺(tái)小電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)彈簧儲(chǔ)能，利用彈簧釋放動(dòng)能將真空斷路器合閘。
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⑤接地刀開(kāi)關(guān)

是一種作用于安全聯(lián)鎖的刀開(kāi)關(guān)，當(dāng)接地刀開(kāi)關(guān)合上時(shí)高壓柜門(mén)才能打開(kāi)，否則，接地刀開(kāi)關(guān)未合上時(shí)，高壓柜門(mén)不能打開(kāi)，起到安全聯(lián)鎖保護(hù)作用。

⑥綜合保護(hù)器

是一種微機(jī)保護(hù)器，由微處理器、顯示屏、按鍵與外圍電路所組成。用于取代原始的過(guò)流、過(guò)壓、時(shí)間等繼電器保護(hù)電路。輸入信號(hào)：電流互感器、電壓互感器、零序電流互感器和開(kāi)關(guān)量等信號(hào)；可用鍵盤(pán)設(shè)置電流值、電壓值、速斷時(shí)間、啟動(dòng)時(shí)間等數(shù)據(jù)；顯示屏可顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并參入控制，執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。
形式分類(lèi)

（1）按開(kāi)關(guān)柜的主接線形式，可分為橋式接線開(kāi)關(guān)柜、單母線開(kāi)關(guān)柜、雙母線開(kāi)關(guān)柜、單母線分段開(kāi)關(guān)柜、雙母線帶旁路母線開(kāi)關(guān)柜和單母線分段帶旁路母線開(kāi)關(guān)柜。

（2）按斷路器的安裝方式，可分為固定式開(kāi)關(guān)柜和移開(kāi)式（手車(chē)式）開(kāi)關(guān)柜。

（3）按柜體結(jié)構(gòu)，可分為金屬封閉間隔式開(kāi)關(guān)柜、金屬封閉鎧裝式開(kāi)關(guān)柜以及金屬封閉箱式固定開(kāi)關(guān)柜。

（4）按斷路器手車(chē)安裝位置的方式，可分為落地式開(kāi)關(guān)柜和中置式開(kāi)關(guān)柜。

（5）按開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部絕緣介質(zhì)的不同，可分為空氣絕緣開(kāi)關(guān)柜和ＳＦ６氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜。

主要技術(shù)參數(shù)

1、額定電壓、額定電流、額定頻率、額定工頻耐受電壓、額定雷擊沖擊耐受電壓；

2、斷路器額定適中開(kāi)斷電流、額定關(guān)合峰值電流、額定短時(shí)耐受電流、額定峰值耐受電流；

3、接地開(kāi)關(guān)額定關(guān)合峰值電額定短時(shí)耐受電流、額定峰值耐受電流；

4、操動(dòng)機(jī)構(gòu)分合閘線圈額定電壓、直流電阻、功率，儲(chǔ)能電機(jī)額定電壓、功率；

5、柜體防護(hù)等級(jí)及符合的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)。

送電操作程序

1、關(guān)閉全部后門(mén)及后蓋板，并鎖好，接地開(kāi)關(guān)處于合位時(shí)方可關(guān)上后門(mén)

2、將接地開(kāi)關(guān)操作手柄插入中門(mén)右下側(cè)六角孔內(nèi)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使接地開(kāi)關(guān)處于分閘位置，操作孔處聯(lián)鎖板自動(dòng)彈回遮住操作孔，柜下門(mén)閉鎖。

3、推上服務(wù)小車(chē)使其定位，把小車(chē)推入柜內(nèi)使其在隔離位置定位，手動(dòng)插上二次插，關(guān)上手車(chē)室門(mén)。

4、將斷路器手車(chē)搖柄插入搖柄插口，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄，約20圈，搖柄明顯受阻并伴有咔噠聲時(shí)取下?lián)u柄，此時(shí)手車(chē)處于工作位置，二次插被鎖定，斷路器手車(chē)主回路接通，查看相關(guān)信號(hào)。

5、操作以表板上合，分閘轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)使斷路器合閘送電，同時(shí)儀表板上綠燈滅，紅燈亮，合閘成功。

停電操作程序

1、操作儀表盤(pán)上合，分閘轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)使斷路器處于分閘擱置，同時(shí)儀表盤(pán)上紅燈滅，綠燈亮，分閘成功。

2、將斷路器手車(chē)搖柄插入搖柄插口，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄，約20圈，搖柄明顯受阻并伴有咔噠聲時(shí)取下?lián)u柄，此時(shí)手車(chē)處于試驗(yàn)位置，二次插鎖定解除，打開(kāi)手車(chē)室門(mén)，手動(dòng)脫離二次插，手車(chē)主回路斷開(kāi)。

3、推上服務(wù)小車(chē)使其鎖定，拉出手車(chē)到服務(wù)小車(chē)，一開(kāi)服務(wù)小車(chē)。

4、觀察帶電顯示器或驗(yàn)電若不帶電方可繼續(xù)操作。

5、將接地開(kāi)關(guān)操作手柄插入中門(mén)右下側(cè)六角孔內(nèi)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，使接地開(kāi)關(guān)處于合閘位置，確定接地開(kāi)關(guān)確已合閘后，打開(kāi)柜下門(mén)，維修人員方可進(jìn)入維修，檢修。

合閘故障判斷和處理

合閘故障可分為電氣故障和機(jī)械故障。合閘方式有手動(dòng)和電動(dòng)兩種。手動(dòng)不能合閘一般是機(jī)械故障。手動(dòng)可以合閘，電動(dòng)不能合閘是電氣故障。

1、保護(hù)動(dòng)作:開(kāi)關(guān)送電前線路有故障保護(hù)回路使防跳繼電器作用。合閘后開(kāi)關(guān)立即跳閘。即使轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)還在合閘位置，開(kāi)關(guān)也不會(huì)再次合閘連續(xù)跳躍。

2、防護(hù)故障:現(xiàn)在高壓柜內(nèi)都設(shè)置了五防功能，要求開(kāi)關(guān)不在運(yùn)行位置或試驗(yàn)位置不能合閘。也就是位置開(kāi)關(guān)不閉合，電動(dòng)不能合閘。這種故障在合閘過(guò)程中經(jīng)常遇到。此時(shí)運(yùn)行位置燈或試驗(yàn)位置燈不亮。將開(kāi)關(guān)手車(chē)稍微移動(dòng)使限位開(kāi)關(guān)閉合即可送電。如果限位開(kāi)關(guān)偏移距離太大，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。在JYN型高壓柜中位置開(kāi)關(guān)不能向外移時(shí)可以加裝一個(gè)V型片，保證限位開(kāi)關(guān)可靠閉合。

3、電氣連鎖故障:高壓系統(tǒng)中為了系統(tǒng)的可靠運(yùn)行設(shè)置一些電氣連鎖。例如在兩路電源進(jìn)線的單母線分段系統(tǒng)中，要求兩路進(jìn)線柜和母聯(lián)柜這三臺(tái)開(kāi)關(guān)只能合兩臺(tái)。如果三臺(tái)都閉合將會(huì)有反送電的危險(xiǎn)。并且短路參數(shù)變化，并列運(yùn)行短路電流增大。連鎖電路的形式如圖四所示。進(jìn)線柜連鎖電路串連母聯(lián)柜的常閉接點(diǎn)，要求母聯(lián)柜分閘狀態(tài)進(jìn)線柜可以合閘。

母聯(lián)柜的連鎖電路是分別用兩路進(jìn)線柜的一個(gè)常開(kāi)和一個(gè)常閉串連后再并連。這樣就可以保證母聯(lián)柜在兩路進(jìn)線柜有一個(gè)合閘另一個(gè)分閘時(shí)方可送電。在高壓柜不能電動(dòng)合閘時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)考慮是否有電氣連鎖，不能盲目地用手動(dòng)合閘。電氣連鎖故障一般都是操作不當(dāng)，不能滿(mǎn)足合閘要求。例如合母聯(lián)雖然進(jìn)線柜是一分一合，但是分閘柜內(nèi)手車(chē)被拉出，插頭沒(méi)有插上。如果連鎖電路發(fā)生故障，可以用萬(wàn)用表檢查故障部位。

利用紅、綠燈判斷輔助開(kāi)關(guān)故障簡(jiǎn)單方便，但是不太可靠。可以用萬(wàn)用表檢查確定。檢修輔助開(kāi)關(guān)的方法是調(diào)整固定法蘭的角度，調(diào)整輔助開(kāi)關(guān)連桿的長(zhǎng)度等。

4、控制回路開(kāi)路故障:在控制回路中控制開(kāi)關(guān)損壞、線路斷線等都使合閘線圈不能得電。這時(shí)候合閘線圈沒(méi)有動(dòng)作的聲音。測(cè)量線圈兩端沒(méi)有電壓。檢查方法是用萬(wàn)用表檢查開(kāi)路點(diǎn)。

5、合閘線圈故障:合閘線圈燒毀是短路故障。這時(shí)候有異味、冒煙、保險(xiǎn)熔短等現(xiàn)象發(fā)生。合閘線圈設(shè)計(jì)為短時(shí)工作制，通電時(shí)間不能太長(zhǎng)。合閘失敗后應(yīng)當(dāng)及時(shí)查找原因，不應(yīng)該多次反復(fù)合閘。特別是CD型電磁操作機(jī)構(gòu)的合閘線圈，由于通過(guò)電流較大多次合閘容易燒壞。

在檢修高壓柜不能合閘的故障時(shí)經(jīng)常使用試送電的方法。這種方法可以排除線路故障(變壓器溫度、瓦斯故障除外)、電氣連鎖故障、限位開(kāi)關(guān)故障。故障部位基本可以確定在手車(chē)內(nèi)部。所以在應(yīng)急處理時(shí)可以用試驗(yàn)位置試送電，更換備用手車(chē)送電的方法進(jìn)行處理。這樣可以起到事半功倍的效果并且可以減少停電時(shí)間。

審核編輯：黃飛