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[电器柜]电力人必知的开关柜知识

  开关柜是指按一定的方案将一次设备、二次设备组装而成的成套配电装置,主要用来对线路、设备实施控制、保护。开关柜按电压等级可分高压开关柜(固定式和手车式)和低压开关柜(固定式和抽屉式)。
  高压开关柜的结构大体类似,主要分为母线室、断路器室、二次控制室(仪表室)、馈线室,各室之间一般有钢板隔离。
  内部元器件包括:
  母线(汇流排)、断路器、常规继电器、综合继电保护装置、计量仪表、隔离刀、指示灯、接地刀等。
  从应用角度划分
  1、进线柜:又叫受电柜,是用来从电网上领受电能的设备(从进线到母线),一般安装有断路器、CT、PT、隔离刀等元器件。
  2、出线柜:也叫馈电柜或配电柜,是用来分配电能的设备(从母线到各个出线),一般也安装有断路器、CT、PT、隔离刀等元器件。
  3、母线联络柜:也叫母线分断柜,是用来连接两段母线的设备(从母线到母线),在单母线分段、双母线系统中常常要用到母线联络,以满足用户选择不同运行方式的要求或保证故障情况下有选择的切除负荷。
  4、PT柜:也叫电压互感器柜,一般是直接装设到母线上,以检测母线电压和实现保护功能。内部主要安装电压互感器PT、隔离刀、熔断器和避雷器等。
  5、隔离柜:是用来隔离两端母线用的或者是隔离受电设备与供电设备用的,它可以给运行人员提供一个可见的端点,以方便维护和检修作业。由于隔离柜不具有分断、接通负荷电流的能力,所以在与其配合的断路器闭合的情况下,不能够推拉隔离柜的手车。在一般的应用中,都需要设置断路器辅助接点与隔离手车的联锁,防止运行人员的误操作。
  6、计量柜:主要用来作计量电能用的(千瓦时),又有高压、低压之分,一般安装有隔离开关、熔断器、CT、PT、有功电度表(传统仪表或数字电表)、无功电度表、继电器、以及一些其他的辅助二次设备(如负荷监控仪等)。
  7、SVG:静止无功发生器,英文描述为:Static Var Generator,简称为SVG。又称高压动态无功补偿发生装置,或静止同步补偿器。是指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置。SVG是目前无功功率控制领域内的最佳方案。相对于传统的调相机、电容器电抗器、以晶闸管控制电抗器TCR为主要代表的传统SVC等方式,SVG有着无可比拟的优势。
  8、充气式开关柜:又叫封闭式组合电器柜,它是将断路器、隔离开关、接地开关、CT、PT、避雷器、母线等封闭组合在金属壳体内,然后以绝缘性能和灭弧性能良好的气体(一般用六氟化硫SF6)作为相间和对地的绝缘措施,适用于高电压等级和高容量等级的电网中,用作受配电及控制。
  从元器件角度划分
  1、断路器:正常工作情况下,断路器处于合闸状态(特殊应用除外),接通电路。当进行自动控制或保护控制操作时,断路器可以在综保装置控制下进行电路的分断或接通操作。断路器不仅可以通断正常的负荷电流,而且能够承受一定时间的短路电流(数倍甚至几十倍的正常工作电流),并可以分断短路电流,切除故障线路和设备。所以说,断路器的主要功能就是分断和接通电路(包括分断和接通正常电流、分断短路电流)。由于在分断和接通电路的过程中,断路器的动触头与静触头之间不可避免的要产生电弧。为了保护触头,减少触头材料的损耗和可靠分断电路,必须采取措施来尽快熄灭电弧,其中一种就是采用不同的灭弧介质填充到断路器的动、静触头间。按灭弧介质的不同断路器可以分为:油断路器(多油、少油)、六氟化硫(SF6)断路器、真空断路器、空气断路器等。我们在工程中经常接触到的高低压开关柜里的主要一次设备就是断路器。由于断路器的动、静触头一般都是被包在充满灭弧介质的容器中,所以断路器的分、合状态不可以直接判断,一般是通过断路器的辅助器件(如分合位指针等)来判别。
  2、微机保护装置:微机保护是由高集成度、总线不出芯片单片机、高精度电流电压互感器、高绝缘强度出口中间继电器、高可靠开关电源模块等部件组成。微机保护装置主要作为110KV及以下电压等级的发电厂、变电站、配电站等,也可作为部分70V-220V之间电压等级中系统的电压电流的保护及测控。
  3、隔离刀:隔离刀(或称隔离开关)由于有明显的断口可以识别接通或分断,主要是用来隔离高压电源的,以保证线路和设备的安全检修,能分断的电流很小(一般只有几个安培)。由于没有专门的灭弧装置,所以它不能用来分断故障电流和正常工作电流,不允许带负荷进行分断操作。
  4、熔断器:熔断器是一种简单的电路保护电器,其原理是当流经熔断器的电流达到或超过定值一定时间后,本身的熔体熔化,切断电路。其动作原理简单,安装方便,一般不单独使用,主要用来配合其他电器使用。
  5、负荷开关:负荷开关具有简单的灭弧装置,灭弧介质一般采用空气,可以接通和分断一定的电流和过电流,但是不能分断短路电流,不能用来切断短路故障。所以绝对不允许单纯用负荷开关来替代断路器;如果要采用负荷开关,必须与前面提到的高压熔断器配合使用(实际上往往用熔断器和负荷开关串联使用,用作简单的过负荷保护,以降低工程造价)。负荷开关与隔离刀类似,都有明显的断开间隙,可以很容易的判别电路是处于接通还是断开状态。
  6、PT(TV)/CT(AV)互感器:互感器实际上就是一种特殊的变压器,主要用来从电气上隔离一次回路与控制回路,从而扩大二次设备(仪表、综保等)的使用范围。采用PT/CT可以避免一次回路的高电压/大电流直接进入到二次控制设备(如:仪表、综保装置等),也可以防止由于控制设备故障影响一次回路的运行。
  7、手车:手车是高压开关柜的一部分,分别安装高压断路器等元器件。他们与固定式开关柜的功能是基本相同的,主要区别是方便了维护和检修(手车都可以通过机械操作机构摇把来推进、拉出)。手车一般都有工作(正常运行时)、试验(试投运和现场试验时)和退出(维护、检修时)三种位置状态。
  8、接地刀:接地刀(也叫接地开关)主要:一是用来在线路和设备检修时,为确保人员安全进行接地用的;二是可以用来人为地造成系统的接地短路,达到控制保护的目的。第一个作用很好体会,不做介绍。第二个作用是这样的:接地刀通常是接在降压变压器的高压侧,当受电端发生故障或者变压器内部故障时,接地刀开关应自动闭合,造成接地短路故障,迫使送电端(上端)断路器迅速动作,切断故障,所以说这是个人为的接地短路故障,目的就是保证送电端的断路器能够快速动作。
  9、仪器仪表:多功能仪表是针对低压电力监控而研制的集遥测、遥信、遥控于一体的多功能三相数字式智能测控仪表。它采用了高端配置,高性能32位嵌入式微处理器、高精度AD采样、可直接或间接测量三相电网中的电压、电流、功率、功率因数和频率等,又能与工控设备连接,组成测控系统。可广泛应用于变电站自动化、配电网自动化、小区电力监控、工业自动化、智能建筑、智能型配电盘、仪表盘、开关柜中作为电量参数测量、控制部件。仪表可具有RS-485或者TTL通讯接口,采用Modbus-RTU协议。根据不同要求,通过仪表面板按键,对变比、报警、通讯等参数进行设置和控制。
  10、温度在线监测仪:手车式开关柜在供电系统中普遍使用,在高压断路器的手车结构中,静触头、动触头是一个基本元件,在动触头与静触头接触时,它们之间有一个接触电阻,如果该接触电阻过大,温升会超过规定值,从而加速动、静触头接触处氧化,氧化结果又导致接触电阻值增加,这样又促使发热加大,温度增加,甚至起弧烧损。触头温度在线监测仪就是为避免此类事故而开发的。
  11、智能环网柜监测仪:环网柜在长期运行中,由于各种客观原因造成环网柜在安装和投运后的过程中出现电缆搭接处故障、气室故障、操作机构故障、避雷器故障等,从而对电网的可靠运行带来了隐患。
  常见开关柜生产设备包括:
  12、钣金三大件:数控冲床、剪板机、折弯机。这三件是钣金制作的基本工具,主要用来制作开关柜柜体。钣金加工精度对高压手车式开关柜、低压抽屉式开关柜的影响较大,表现在手车的摇进与摇出,抽屉的互换性上。
  13、喷塑设备:开关柜柜体表面进行静电喷塑处理。静电喷塑是采用静电吸附的方法使粉末涂料吸附在金属表面经高温固化后表面形成的保护膜的全套工序。静电喷塑不需稀料,施工对环境无污染,对人体无毒害;涂层外观质量优异,附着力及机械强度强;喷涂施工固化时间短。喷塑设备主要有酸洗、脱脂、磷化、静电喷涂、固化等工序,分别采用不同的设备,目前使用较多的是喷塑生产线。
  14、母线加工设备:母线加工设备主要用于对开关柜内及柜间铜母线进行裁剪、冲孔、折弯操作,现采用多工位母线加工机较多。

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