電氣工程技術為您介紹開關柜基礎知識篇

電氣工程技術為您介紹開關柜基礎知識篇

開關柜是指按一定的方案將一次設備、二次設備組裝而成的成套配電裝置，主要用來對線路、設備實施控制、保護。開關柜按電壓等級可分高壓開關柜(固定式和手車式)和低壓開關柜(固定式和抽屜式)。

高壓開關柜的結構大體類似，主要分為母線室、斷路器室、二次控制室(儀表室)、饋線室，各室之間一般有鋼板隔離。

內(nèi)部元器件包括：母線(匯流排)、斷路器、常規(guī)斷路器、綜合繼電保護裝置、計量儀表、隔離刀、指示燈、接地刀等。

從應用角度劃分：

1、進線柜：又叫受電柜，是用來從電網(wǎng)上接受電能的設備(從進線到母線)，一般安裝有斷路器、CT、PT、隔離刀等元器件。

2、出線柜：也叫饋電柜或配電柜，是用來分配電能的設備(從母線到各個出線)，一般也安裝有斷路器、CT、PT、隔離刀等元器件。

3、母線聯(lián)絡柜：也叫母線分斷柜，是用來連接兩段母線的設備(從母線到母線)，在單母線分段、雙母線系統(tǒng)中常常要用到母線聯(lián)絡，以滿足用戶選擇不同運行方式的要求或保證故障情況下有選擇的切除負荷。

4、PT柜：也叫電壓互感器柜，一般是直接裝設到母線上，以檢測母線電壓和實現(xiàn)保護功能。內(nèi)部主要安裝電壓互感器PT、隔離刀、熔斷器和避雷器等。

5、隔離柜：是用來隔離兩端母線用的或者是隔離受電設備與供電設備用的，它可以給運行人員提供一個可見的端點，以方便維護和檢修作業(yè)。由于隔離柜不具有分斷、接通負荷電流的能力，所以在與其配合的斷路器閉合的情況下，不能夠推拉隔離柜的手車。在一般的應用中，都需要設置斷路器輔助接點與隔離手車的聯(lián)鎖，防止運行人員的誤操作。

6、計量柜：主要用來作計量電能用的(千瓦時)，又有高壓、低壓之分，一般安裝有隔離開關、熔斷器、CT、PT、有功電度表(傳統(tǒng)儀表或數(shù)字電表)、無功電度表、繼電器、以及一些其他的輔助二次設備(如負荷監(jiān)控儀等)。

7、SVG：靜止無功發(fā)生器，英文描述為：StaticVarGenerator，簡稱為SVG。又稱高壓動態(tài)無功補償發(fā)生裝置，或靜止同步補償器。是指由自換相的電力半導體橋式變流器來進行動態(tài)無功補償?shù)难b置。SVG是目前無功功率控制領域內(nèi)的最佳方案。相對于傳統(tǒng)的調(diào)相機、電容器電抗器、以晶閘管控制電抗器TCR為主要代表的傳統(tǒng)SVC等方式，SVG有著無可比擬的優(yōu)勢。下圖為西馳電氣SVG

8、充氣式開關柜：又叫封閉式組合電器柜，它是將斷路器、隔離開關、接地開關、CT、PT、避雷器、母線等封閉組合在金屬殼體內(nèi)，然后以絕緣性能和滅弧性能良好的氣體(一般用六氟化硫SF6)作為相間和對地的絕緣措施，適用于高電壓等級和高容量等級的電網(wǎng)中，用作受配電及控制。

從元器件角度劃分：

1、斷路器：正常工作情況下，斷路器處于合閘狀態(tài)(特殊應用除外)，接通電路。當進行自動控制或保護控制操作時，斷路器可以在綜保裝置控制下進行電路的分斷或接通操作。斷路器不僅可以通斷正常的負荷電流，而且能夠承受一定時間的短路電流(數(shù)倍甚至幾十倍的正常工作電流)，并可以分斷短路電流，切除故障線路和設備。所以說，斷路器的主要功能就是分斷和接通電路(包括分斷和接通正常電流、分斷短路電流)。由于在分斷和接通電路的過程中，斷路器的動觸頭與靜觸頭之間不可避免的要產(chǎn)生電弧。為了保護觸頭，減少觸頭材料的損耗和可靠分斷電路，必須采取措施來盡快熄滅電弧，其中一種就是采用不同的滅弧介質(zhì)填充到斷路器的動、靜觸頭間。按滅弧介質(zhì)的不同斷路器可以分為：油斷路器(多油、少油)、六氟化硫(SF6)斷路器、真空斷路器、空氣斷路器等。我們在工程中經(jīng)常接觸到的高低壓開關柜里的主要一次設備就是斷路器。由于斷路器的動、靜觸頭一般都是被包在充滿滅弧介質(zhì)的容器中，所以斷路器的分、合狀態(tài)不可以直接判斷，一般是通過斷路器的輔助器件(如分合位指針等)來判別。

2、微機保護裝置：微機保護是由高集成度、總線不出芯片單片機、高精度電流電壓互感器、高絕緣強度出口中間繼電器、高可靠開關電源模塊等部件組成。微機保護裝置主要作為110KV及以下電壓等級的發(fā)電廠、變電站、配電站等，也可作為部分70V-220V之間電壓等級中系統(tǒng)的電壓電流的保護及測控。

3、隔離刀：隔離刀(或稱隔離開關)由于有明顯的斷口可以識別接通或分斷，主要是用來隔離高壓電源的，以保證線路和設備的安全檢修，能分斷的電流很小(一般只有幾個安培)。由于沒有專門的滅弧裝置，所以它不能用來分斷故障電流和正常工作電流，不允許帶負荷進行分斷操作。

4、熔斷器：熔斷器是一種簡單的電路保護電器，其原理是當流經(jīng)熔斷器的電流達到或超過定值一定時間后，本身的熔體熔化，切斷電路。其動作原理簡單，安裝方便，一般不單獨使用，主要用來配合其他電器使用。

5、負荷開關：負荷開關具有簡單的滅弧裝置，滅弧介質(zhì)一般采用空氣，可以接通和分斷一定的電流和過電流，但是不能分斷短路電流，不能用來切斷短路故障。所以絕對不允許單純用負荷開關來替代斷路器；如果要采用負荷開關，必須與前面提到的高壓熔斷器配合使用(實際上往往用熔斷器和負荷開關串聯(lián)使用，用作簡單的過負荷保護，以降低工程造價)。負荷開關與隔離刀類似，都有明顯的斷開間隙，可以很容易的判別電路是處于接通還是斷開狀態(tài)。

6、PT(TV)/CT(AV)互感器：互感器實際上就是一種特殊的變壓器，主要用來從電氣上隔離一次回路與控制回路，從而擴大二次設備(儀表、綜保等)的使用范圍。采用PT/CT可以避免一次回路的高電壓/大電流直接進入到二次控制設備(如：儀表、綜保裝置等)，也可以防止由于控制設備故障影響一次回路的運行。

7、手車:手車是高壓開關柜的一部分，分別安裝高壓斷路器等元器件。他們與固定式開關柜的功能是基本相同的，主要區(qū)別是方便了維護和檢修(手車都可以通過機械操作機構搖把來推進、拉出)。手車一般都有工作(正常運行時)、試驗(試投運和現(xiàn)場試驗時)和退出(維護、檢修時)三種位置狀態(tài)。

8、接地刀：接地刀(也叫接地開關)主要：一是用來在線路和設備檢修時，為確保人員安全進行接地用的；二是可以用來人為地造成系統(tǒng)的接地短路，達到控制保護的目的。第一個作用很好理解，不做介紹。第二個作用是這樣的：接地刀通常是接在降壓變壓器的高壓側(cè)，當受電端發(fā)生故障或者變壓器內(nèi)部故障時，接地刀開關應自動閉合，造成接地短路故障，迫使送電端(上端)斷路器迅速動作，切斷故障，所以說這是個人為的接地短路故障，目的就是保證送電端的斷路器能夠快速動作。

9、儀器儀表：多功能儀表是針對低壓電力監(jiān)控而研制的集遙測、遙信、遙控于一體的多功能三相數(shù)字式智能測控儀表。它采用了高端配置，高性能32位嵌入式微處理器、高精度AD采樣、可直接或間接測量三相電網(wǎng)中的電壓、電流、功率、功率因數(shù)和頻率等，又能與工控設備連接，組成測控系統(tǒng)。可廣泛應用于變電站自動化、配電網(wǎng)自動化、小區(qū)電力監(jiān)控、工業(yè)自動化、智能建筑、智能型配電盤、儀表盤、開關柜中作為電量參數(shù)測量、控制部件。儀表可具有RS-485或者TTL通訊接口，采用Modbus-RTU協(xié)議。根據(jù)不同要求，通過儀表面板按鍵，對變比、報警、通訊等參數(shù)進行設置和控制。

10、溫度在線監(jiān)測儀：手車式開關柜在供電系統(tǒng)中普遍使用，在高壓斷路器的手車結構中，靜觸頭、動觸頭是一個基本元件，在動觸頭與靜觸頭接觸時，它們之間有一個接觸電阻，如果該接觸電阻過大，溫升會超過規(guī)定值，從而加速動、靜觸頭接觸處氧化，氧化結果又導致接觸電阻值增加，這樣又促使發(fā)熱加大，溫度增加，甚至起弧燒損。觸頭溫度在線監(jiān)測儀就是為避免此類事故而開發(fā)的。

11、智能環(huán)網(wǎng)柜監(jiān)測儀：環(huán)網(wǎng)柜在長期運行中，由于各種客觀原因造成環(huán)網(wǎng)柜在安裝和投運后的過程中出現(xiàn)電纜搭接處故障、氣室故障、操作機構故障、避雷器故障等，從而對電網(wǎng)的可靠運行帶來了隱患。

常見開關柜生產(chǎn)設備包括：

1、鈑金三大件：數(shù)控沖床、剪板機、折彎機。這三件是鈑金制作的基本工具，主要用來制作開關柜柜體。鈑金加工精度對高壓手車式開關柜、低壓抽屜式開關柜的影響較大，表現(xiàn)在手車的搖進與搖出，抽屜的互換性上。

2、噴塑設備：開關柜柜體表面進行靜電噴塑處理。靜電噴塑是采用靜電吸附的方法使粉末涂料吸附在金屬表面經(jīng)高溫固化后表面形成的保護膜的全套工序。靜電噴塑不需稀料，施工對環(huán)境無污染，對人體無毒害；涂層外觀質(zhì)量優(yōu)異，附著力及機械強度強；噴涂施工固化時間短。噴塑設備主要有酸洗、脫脂、磷化、靜電噴涂、固化等工序，分別采用不同的設備，目前使用較多的是噴塑生產(chǎn)線

3、母線加工設備：母線加工設備主要用于對開關柜內(nèi)及柜間銅母線進行裁剪、沖孔、折彎操作，現(xiàn)采用多工位母線加工機較多電氣工程技術。