電氣工程技術(shù)為您介紹開關(guān)柜基礎(chǔ)知識篇

電氣工程技術(shù)為您介紹開關(guān)柜基礎(chǔ)知識篇

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

高壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)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(hù)裝置、計(jì)量儀表、隔離刀、指示燈、接地刀等。

從應(yīng)用角度劃分：

1、進(jìn)線柜：又叫受電柜，是用來從電網(wǎng)上接受電能的設(shè)備(從進(jìn)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(shè)備(從母線到各個(gè)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(luò)柜：也叫母線分?jǐn)喙?，是用來連接兩段母線的設(shè)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(luò)，以滿足用戶選擇不同運(yùn)行方式的要求或保證故障情況下有選擇的切除負(fù)荷。

4、PT柜：也叫電壓互感器柜，一般是直接裝設(shè)到母線上，以檢測母線電壓和實(shí)現(xiàn)保護(hù)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(shè)備與供電設(shè)備用的，它可以給運(yùn)行人員提供一個(gè)可見的端點(diǎn)，以方便維護(hù)和檢修作業(yè)。由于隔離柜不具有分?jǐn)?、接通?fù)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(yīng)用中，都需要設(shè)置斷路器輔助接點(diǎn)與隔離手車的聯(lián)鎖，防止運(yùn)行人員的誤操作。

6、計(jì)量柜：主要用來作計(jì)量電能用的(千瓦時(shí))，又有高壓、低壓之分，一般安裝有隔離開關(guān)、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(shè)備(如負(fù)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(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償發(fā)生裝置，或靜止同步補(bǔ)償器。是指由自換相的電力半導(dǎo)體橋式變流器來進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)难b置。SVG是目前無功功率控制領(lǐng)域內(nèi)的最佳方案。相對于傳統(tǒng)的調(diào)相機(jī)、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(guān)柜：又叫封閉式組合電器柜，它是將斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、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(yīng)用除外)，接通電路。當(dāng)進(jìn)行自動(dòng)控制或保護(hù)控制操作時(shí)，斷路器可以在綜保裝置控制下進(jìn)行電路的分?jǐn)嗷蚪油ú僮鳌嗦菲鞑粌H可以通斷正常的負(fù)荷電流，而且能夠承受一定時(shí)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?jǐn)喽搪冯娏鳎谐收暇€路和設(shè)備。所以說，斷路器的主要功能就是分?jǐn)嗪徒油娐?包括分?jǐn)嗪徒油ㄕｋ娏?、分?jǐn)喽搪冯娏?。由于在分?jǐn)嗪徒油娐返倪^程中，斷路器的動(dòng)觸頭與靜觸頭之間不可避免的要產(chǎn)生電弧。為了保護(hù)觸頭，減少觸頭材料的損耗和可靠分?jǐn)嚯娐?，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(dòng)、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(guān)柜里的主要一次設(shè)備就是斷路器。由于斷路器的動(dòng)、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(jī)保護(hù)裝置：微機(jī)保護(hù)是由高集成度、總線不出芯片單片機(jī)、高精度電流電壓互感器、高絕緣強(qiáng)度出口中間繼電器、高可靠開關(guān)電源模塊等部件組成。微機(jī)保護(hù)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(hù)及測控。

3、隔離刀：隔離刀(或稱隔離開關(guān))由于有明顯的斷口可以識別接通或分?jǐn)?，主要是用來隔離高壓電源的，以保證線路和設(shè)備的安全檢修，能分?jǐn)嗟碾娏骱苄?一般只有幾個(gè)安培)。由于沒有專門的滅弧裝置，所以它不能用來分?jǐn)喙收想娏骱驼９ぷ麟娏?，不允許帶負(fù)荷進(jìn)行分?jǐn)嗖僮鳌?/p>

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

5、負(fù)荷開關(guān)：負(fù)荷開關(guān)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?jǐn)嘁欢ǖ碾娏骱瓦^電流，但是不能分?jǐn)喽搪冯娏?，不能用來切斷短路故障。所以絕對不允許單純用負(fù)荷開關(guān)來替代斷路器；如果要采用負(fù)荷開關(guān)，必須與前面提到的高壓熔斷器配合使用(實(shí)際上往往用熔斷器和負(fù)荷開關(guān)串聯(lián)使用，用作簡單的過負(fù)荷保護(hù)，以降低工程造價(jià))。負(fù)荷開關(guān)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(shí)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(kuò)大二次設(shè)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(jìn)入到二次控制設(shè)備(如：儀表、綜保裝置等)，也可以防止由于控制設(shè)備故障影響一次回路的運(yùn)行。

7、手車:手車是高壓開關(guān)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(guān)柜的功能是基本相同的，主要區(qū)別是方便了維護(hù)和檢修(手車都可以通過機(jī)械操作機(jī)構(gòu)搖把來推進(jìn)、拉出)。手車一般都有工作(正常運(yùn)行時(shí))、試驗(yàn)(試投運(yùn)和現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí))和退出(維護(hù)、檢修時(shí))三種位置狀態(tài)。

8、接地刀：接地刀(也叫接地開關(guān))主要：一是用來在線路和設(shè)備檢修時(shí)，為確保人員安全進(jìn)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(dá)到控制保護(hù)的目的。第一個(gè)作用很好理解，不做介紹。第二個(gè)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(dāng)受電端發(fā)生故障或者變壓器內(nèi)部故障時(shí)，接地刀開關(guān)應(yīng)自動(dòng)閉合，造成接地短路故障，迫使送電端(上端)斷路器迅速動(dòng)作，切斷故障，所以說這是個(gè)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(dòng)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(shè)備連接，組成測控系統(tǒng)。可廣泛應(yīng)用于變電站自動(dòng)化、配電網(wǎng)自動(dòng)化、小區(qū)電力監(jiān)控、工業(yè)自動(dòng)化、智能建筑、智能型配電盤、儀表盤、開關(guān)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(bào)警、通訊等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和控制。

10、溫度在線監(jiān)測儀：手車式開關(guān)柜在供電系統(tǒng)中普遍使用，在高壓斷路器的手車結(jié)構(gòu)中，靜觸頭、動(dòng)觸頭是一個(gè)基本元件，在動(dòng)觸頭與靜觸頭接觸時(shí)，它們之間有一個(gè)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(dòng)、靜觸頭接觸處氧化，氧化結(jié)果又導(dǎo)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(yùn)行中，由于各種客觀原因造成環(huán)網(wǎng)柜在安裝和投運(yùn)后的過程中出現(xiàn)電纜搭接處故障、氣室故障、操作機(jī)構(gòu)故障、避雷器故障等，從而對電網(wǎng)的可靠運(yùn)行帶來了隱患。

常見開關(guān)柜生產(chǎn)設(shè)備包括：

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

2、噴塑設(shè)備：開關(guān)柜柜體表面進(jìn)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(hù)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(jī)械強(qiáng)度強(qiáng)；噴涂施工固化時(shí)間短。噴塑設(shè)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(shè)備，目前使用較多的是噴塑生產(chǎn)線

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