35KV高压开关柜讲义

null AMS户内交流金属封闭开关设备 主讲：练世河* AMS户内交流金属封闭开关设备 主讲：练世河null*一、概述*一、概述高压开关柜是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用。AMS40.5型户内交流金属封闭开关设备是厦门华电开关有限公司生产的应用于40.5KV三相交流50Hz、单母线及单母线分段系统的成套配电装置。柜内配用VEP户内中压固封式真空断路器手车。它是变电站35KV主要的电力控制设备，当系统正常运行时，能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流；当系统发生故障时，它能和继电保护配合迅速切除故障电流，以防止扩大事故范围。二、开关柜的结构*二、开关柜的结构整体是由柜体和中置式可抽出部分（即手车）两大部分组成。开关柜的主要电气元件都有其独立的隔室，即：手车室、母线室、电缆室、仪表室。具有架空进出线、电缆进出线及其他功能，经排列、组合后能满足各种方案形式的配电装置的需求。 手车隔室 *手车隔室 隔室两侧安装了高强度轨道，供手车在柜内由隔离位置/试验位置移动滑行至工作位置。当手车从断开位置/试验位置移动到工作位置的过程中，上、下静触头盒上的活门与手动联动，自动打开；当反方向移动时，活门则自动闭合，直至手车退至一定位置而完全覆盖住静触头盒，形成有效隔离。同时由上、下活门联动，在检修时，可锁定带电侧的活门，从而保证检修维护人员不触及带电体。在断路器室门关闭时，手车同样能被操作。通过门上观察窗，可以观察隔室内手车所处位置、合、分闸指示、储能状况指示等。 母线隔室 * 母线隔室 主母线采用单台分段、多台相互贯穿联接的形式。主母线通过支母线静触头盒和穿墙套管固定。主母线和联络母线为D形截面的铜线；用于大电流负荷时采用双根母线拼成。支母线通过螺栓联接于静触头盒和主母线，无需其他支撑。主母线和支母线套有热缩套管，搭接处采用阻燃的T型绝缘罩，保证了可靠的复合绝缘，相邻柜母线采用装有均压环的套管固定。电缆隔室 *电缆隔室 开关柜采用中置式结构设计，电流互感器装在电缆室后壁上，接地开关装在下触头盒固定隔板上，可避免由于接地开关操作轴过长而引起的扭曲变形。电缆室内空间大，可连接多根电缆，电缆连接高度高，电缆头安装方便。仪表室 *仪表室 仪表室可安装继电保护元件、仪表、带电显示器，以及特殊要求的二次设备。控制线路敷设在有足够空间的线槽内，并有金属盖板，可使二次线与高压室隔离。其左侧线槽是为控制二次导线的引进和引出而预留的，开关柜自身的内部二次导线敷设在右侧。必要时在继电器仪表室的顶板上可留有便于施工的小母线穿越孔，接线时，仪表室顶盖板可供翻转，便于小母线的安装。各手车如何推进和退出开关柜？*各手车如何推进和退出开关柜？各种手车均采用丝杆摇动推进、退出，其操作轻便、灵活。当手车需要移离柜体时，用一台专用升降转运车，就可以方便取出，进行各种检查、维护；由于断路器采用中置式结构设计，因此，整个小车具有体积小，检查、维护都极为方便。 null*当手车用转运车运入柜体断路器室时，便能可靠锁定在断开位置/试验位置 插入二次控制插头后，柜体位置显示灯或位置显示器便显示其所在位置，而且只有安全锁定后，才能摇动推进机构，将手车推向工作位置。 手车到工作位置后，推进手柄无法再摇动，其对应位置显示灯或位置显示器便显示其所在位置。 手车的机械联锁*手车的机械联锁手车的机械联锁能可靠保证手车只有在工作位置或试验位置时，断路器才能进行合闸操作；而且手车只有在分闸状态下，断路器才能在试验位置和工作位置之间移动，完全实现了关门操作。防止误操作联锁装置 *防止误操作联锁装置 开关柜内装有安全可靠的联锁装置，完全满足五防的要求。 1、只有断路器手车在试验或工作位置时，断路器才能进行合闸操作，而且在断路器合闸后，手车无法移动，防止了带负荷误推拉断路器手车。 2、仅当接地开关处在分闸位置时，断路器手车才能从试验/断开位置移至工作位置。仅当断路器手车处于试验/断开位置时，接地开关才能进行合闸操作（接地开关可配带电显示装置及电磁锁）。这样就实现了防止带电误合接地开关及防止了接地开关处在闭合位置时关合断路器。 3、接地开关处于分闸位置时，后门、下门无法打开，防止了误入带电间隔。 4、断路器手车在试验或工作位置，而没有控制电压时，仅能手动分闸，不能合闸。 5、断路器手车在工作位置时，二次插头被锁定不能拔除。 6、各柜体可装电气联锁。压力释放装置 *压力释放装置 在断路器手车室，母线室和电缆室的上方均设有压力释放装置，当断路器或母线发生内部故障时，伴随电弧的出现，开关柜内部压力急剧升高，装设在门上的特殊密封圈使开关柜前部封闭起来，顶部装设的压力释放金属板将被自动打开，释放压力和排泄气体，以确保操作人员和开关柜的安全。 带电显示装置 *带电显示装置 该装置由高压传感器和带电显示器两单元组成。该装置不但可以指示高压回路带电状况，而且还可以与电磁锁配合，强制闭锁，从而实现带电时无法关合接地开关、防止误入带电间隔，从而提高了配套产品的防误性能。 防止凝露和腐蚀措施 *防止凝露和腐蚀措施 为了防止在湿度变化较大的气候环境中产生凝露而带来危险，在断路器室和电缆室内分别装设加热器，以便在上述环境中安全运行和防止开关柜柜体被腐蚀。 接地装置 *接地装置 在电缆室内单独设立有40X8的接地主铜排，接地主铜排贯穿相邻各柜，并与柜体良好接触，供直接接地的元器件使用。同时由于整个柜体用敷铝锌板相拼联，这样使整个柜体都处在良好的接地状态中，确保运行操作人员的安全。null*VEP户内中压固封式真空断路器 *VEP户内中压固封式真空断路器 真空灭弧室结构 VEP户内固封式真空断路器配用小型化系列化陶瓷真空灭弧室，经特殊设计，采用铜铬触头材料，纵向磁场结构，触头耐磨损，电寿命长，灭弧室耐压水平高，截流水平低，开断能力强(额定短路开断电流为25KA)，可靠性高。真空灭弧室起开断、导电和绝缘等方面的作用。 null*什么叫真空断路器？ 真空断路器是利用真空作绝缘和灭弧介质的断路器。真空是相对而言的，一般指绝对压力低于1个大气压的稀薄气体。null*断路器的极柱结构 断路器的极柱机构由三个极柱直接组装在框架上。断路器的每相通过专用模具，用环氧树脂，采用APG将真空灭弧室及接线端子等零部件固封成一体，形成极柱。机构与极柱前后布置，结构紧凑，外形美观大方。固封极柱结构避免了粉尘，潮气等恶劣条件对灭弧室绝缘的影响，提高了灭弧室绝缘的可靠性。 null*◆ 断路器的操动机构结构 VEP断路器的操动机构采用模块化的弹簧操动机构，具有手动和电动储能功能，机械零部件少，可靠性高。操动机构置于断路器机箱内，该机箱同时用做操动机构的框架。机箱被分闸、合闸模块的四个安装板分成五个间隔，其间分别装有操动机构的传动、储能、脱扣、合闸及缓冲等零部件。 VEP断路器的灭弧原理*VEP断路器的灭弧原理VEP断路器配用的真空灭弧室，具有极高的真空度。断路器在正常分闸时，动触头在机构的带动下运动，触头分离并在其间产生电弧，由于触头的特殊设计，使其在触头间隙产生适宜的纵向磁场，控制电弧在触头表面均匀燃烧，并维持较低的电弧电压，当电弧电流自然过零时，电弧熄灭，残留的离子、电子和金属蒸汽很快复合或凝聚在触头表面和屏蔽罩上，灭弧室断口的绝缘强度很快恢复，其速度高于断口恢复电压的恢复速度，灭弧室成功灭弧。 VEP断路器的动作原理*VEP断路器的动作原理储能动作 储能电机或人力通过储能杆扳动手动储能操作块，通过齿轮输出扭矩通过链轮传动带动储能轴转动，驱动储能轴上的挂簧拐臂转动，从而拉长合闸弹簧，达到储能的目的。当合闸储能弹簧储能完成后，保持挚子与半轴口接，弹簧处于拉伸储能状态，与此同时储能回路微动开关动作，切断电机电源，完成整个储能动作。 null*合闸动作 机构储能后，若接到合闸信号，则合闸电磁铁动铁芯吸合，带动合闸半轴转动，解除保持挚子对储能轴的约束，合闸弹簧释放能量，使合闸凸轮作顺时针方向转动，通过输出主轴上的驱动拐臂，带动输出主轴转动，再带动四连杆机构，使断路器完成合闸操作。同时辅助开关动作，切断合闸回路，接通机构分闸回路。 null*分闸操作 合闸完成后，若接到合闸信号，则分闸电磁铁动铁芯吸合，带动分闸半轴转动，扣板脱扣。输出主轴在分闸弹簧力及触头弹簧力作用下顺时针转动，使两级四连杆机构运动，绝缘拉杆向下拉动灭弧室导电杆，完成分闸动作。 断路器的联锁功能*断路器的联锁功能1、配置电气合闸闭锁装置，在合闸闭锁未解锁的情况下，不能合闸操作。 2、断路器处于合闸状态时，联锁机构使断路器不能再次执行合闸动作。 3、断路器合闸结束后，若合闸电信号未及时去除，断路器的内部防跳控制回路将切断合闸回路，防止断路器多次合闸。 4、手车式断路器在试验位置和工作位置之间时，断路器具有禁止合闸功能，防止断路器处于合闸状态进入工作位置。 5、手车式断路器在工作位置或试验位置合闸后，具有可靠地联锁，使手车无法移动，防止断路器在合闸状态推进或拉出负荷区。VEP40.5KV断路器操作步骤 VEP40.5KV断路器操作步骤 手车式VEP断路器操作步骤如下：将手车推进开关柜中，底盘车两边的舌板固定好后，将推进手柄插入推进孔中，顺时针摇动为推进，逆时针摇动为退出。推进总行程440mm，在分闸状态下，应顺利进入工作位置或试验位置，请中速转动手柄44圈，同时相应位置指示（S8、S9）回路接通 *断路器在操作过程中可能出现下列现象*断路器在操作过程中可能出现下列现象一、不能合闸。 原因：1、处于未储能状态。 2、已处于合闸状态。 3、手车式断路器未完全进入工作位置或试验位置。 4、合闸闭锁装置辅助电源未接通。 5、二次线松动或二次线路不准确。 二、不能摇进摇出。 原因：1、断路器处于合闸状态。 2、摇进手柄未完全插入摇进孔。 3、摇进机构未完全到试验位置，致使舌板不能与柜体解锁 4、柜体接地联锁未解开。三、开关柜的操作说明*三、开关柜的操作说明1、进入作业现场时，必须按电力安全工作规程的要求穿戴必要的安全防护用品。 2、在开始工作前，应对照“现场服务安全检查清单”中所列事项逐一核查，确认后，方可开始工作。 3、严格遵守《现场服务作业指导》中规定的安全事项，进行现场服务。 4、严格按照电力行业工作票制度执行，要求有监护人员到位。送电必须由专职人员执行，严禁擅自操作开关柜，必须严格遵守电力部门的有关规程。 5、虽然开关柜设计可以保证开关柜各部分正常操作程序的联锁，但是操作人员对开关柜各部分的推入和退出操作，仍应严格按操作规程和本技术文件的要求进行，不应随意操作，更不应在操作受阻时不加强行操作，否则，容易造成设备损坏，甚至引起事故。 （一）断路器手车的操作 1、断路器手车由柜外装入柜内的操作：*（一）断路器手车的操作 1、断路器手车由柜外装入柜内的操作： 操作前确认断路器室内清洁、无异物、活门处于关闭状态。 ◆断路器手车准备从柜外推入柜内前，应认真检查断路器是否完好，有无漏装部件，有无工具等杂物放在机构箱或者开关内。确认无问题后，将断路器手车装在转运车上并锁定好，将转运车推到柜前，把断路器手车升到合适位置，将转运车前部定位销定插入柜体侧板插口，并将转运车与柜体锁定之后，打开断路器小车的锁定钩，将小车平稳推入柜体同时锁定。当确认已将断路器手车与柜体锁定好之后，解除转运车与柜体的锁定，将转运车推开。 2、断路器手车在柜内的操作： *2、断路器手车在柜内的操作： 断路器在从转运车装入柜体后，即处于柜内断开/试验位置。若想将断路器投入运行，首先使断路器手车处于试验位置，应将辅助回路插头插到对应的插座上，并扣紧锁片，若通电则仪表室面板上试验位置指示灯亮，此时可在主回路未接通的情况下对断路器进行电气操作试验。若想继续进行操作，首先必须把所有柜门关好，用钥匙插入门锁孔，把门锁好，并确认断路器处于分闸状态。此时可将断路器操作摇把插入断路器室面板上的操作孔内，顺时针转动摇把，直到摇把明显受阻并听到清脆的辅助开关切换声，同时仪表室面板上工作位置指示灯亮，然后取下摇把。此时，主回路接通，断路器处于工作位置，可通过控制回路对其进行合、分操作。 若准备将断路器手车从工作位置退出，首先，应确认断路器已处于分闸状态，插入手车操作摇把，逆时针转动，直到摇把受阻并听到清脆的辅助开关切换声，小车便回到试验位置。此时，主回路已经完全断开，金属活门关闭。3、从柜中取出断路器手车的操作： *3、从柜中取出断路器手车的操作： 若准备从柜内退出断路器手车，首先应确定断路器手车已处于试验位置，然后掰动二次插头手柄，拔出插头，将插头外壁的开口吊耳挂紧在断路器手车面板上的固定螺栓上，然后将转运车推至柜前（与把小车装入柜内时的操作相同），然后将手车解锁并向外拉出。当手车完全进入转运车并确认和转运车锁定后，解除转运车与柜体的锁定，把转运车向后拉出适当距离后，降下停稳。若小车要用转运车运输较长距离时，最好先将断路器手车降到较低位置，再推动转运小车，以避免运输过程中发生以外事故。 ◆注意：存在以下问题的时候，可能导致手车滑动把手无法从联锁位置向内侧移动： 1、小车没有完全摇到试验位置 2、横梁里面的机械位置闭锁销变形 4、断路器在柜内的分、合闸状态确认 *4、断路器在柜内的分、合闸状态确认 1、断路器的分合闸状态可由断路器手车面板上的分合闸指示牌及仪表室面板上的分合闸指示灯两方面判定。 2、若透过开关柜断路器室面板上的观察玻璃窗，看到手车面板上绿色的分闸指示牌，则判定断路器处于分闸状态，此时如果辅助回路插头接通电，则仪表面板上的分闸指示灯亮。 3、若透过开关柜断路器室面板观察玻璃窗，看到手车面板上红色的合闸指示牌，则判定断路器处于合闸状态，此时如果辅助回路插头接通电，则仪表面板上的合闸指示灯亮。 5、合、分接地开关操作 *5、合、分接地开关操作 若要合接地开关，首先应确定手车已退到试验/断开位置，并取下推进摇把，然后按下接地开关操作孔处的联锁弯板，插入接地开关操作手柄，顺时针转动180度，便将接地开关合闸。若再逆时针转动180度，便将接地开关分闸。 ◆注意：存在以下问题的时候，可能导致手车滑动把手无法从联锁位置向内侧移动： 1、小车没有完全摇到试验位置 2、横梁里面的机械位置闭锁销变形 3、接地开关舌片无法压下的原因可能是存在机械或电气联锁未解除。 6、隔离手车的操作*6、隔离手车的操作 隔离手车不具备接通和断开负荷电流的能力，因此在带负荷的情况下不允许推拉手车。在进行隔离手车柜内操作时，必须保证首先将与之相配合的断路器分闸，同时断路器分闸后其辅助触点转换接触与配合的隔离手车上的电气联锁，只有这时才能操作隔离手车。具体操作程序同操作断路器手车相同。 ◆注意：当准备将断路器手车和隔离手车推入工作位置时，还应确认接地开关处于分闸状态，否则下一步操作无法完成。 7、接地小车的操作 7、接地小车的操作 1、母线检修接地小车的操作，必须严格按照电气安全规程，履行相应的安全操作手续，否则可能存在危险！ 2、 母线检修时，PT柜内的PT手车退出，接地小车推进PT柜内之前，其他如：风机进线柜、主变进线柜的断路器手车必须处在分闸并处于试验位置，母联柜的隔离手车必须处于试验位置，只有具备这些条件，接地小车才能推进PT柜内，因为PT柜与上述柜子形成了电气互锁。*null*四、维护项目及周期 *四、维护项目及周期 维护可保持开关柜无故障运行，并达到尽可能长的使用寿命。 开关柜的维护包括下列紧密相关的工作： 日常巡检：对实际运行状况的确认 定期维护：保持规定运行状况的措施 检修：恢复规定运行状况的措施 日常巡检 *日常巡检 日常巡视的主要内容有以下几点： 1、检查开关柜的柜门是否关紧 2、检查各位置指示器是否与开关柜的运行状况相符合，高压带电指示器工作是否正常 3、检查各计量表计是否正常，PT回路三相电压是否正常 4、检查开关柜是否有异常声音及异味 5、检查加热器是否投入运行（加热器要求24小时投入运行） 定期维护 *定期维护 AMS40.5开关柜的定期维护要根据使用场所的环境和操作频率、运行年限等外在因素来确定。 1、对于那些运行环境佳、操作不频繁的场所，建议2-3年进行一次定期维护； 2、操作次数每一个月在10次以上的，则每一年应进行一次常规维护； 3、对于运行环境恶劣、分合操作次数特别频繁的场合，建议半年进行一次常规检查和维护。 4、如果断路器长期处于备用状态，建议每半年对断路器进行一次外观检查。 定期维护的流程：*定期维护的流程：外观检查 ↓ 检查断路器室绝缘件、活门驱动机构、导轨、静触头、加热器 ↓ 检查手车与柜体联锁机构、接地刀闸分合情况 ↓ 检查手车外观、触头中心距，并涂抹润滑脂 ↓ 检查母线室绝缘支撑件及母线连接螺栓 ↓ 检查电缆室的绝缘件、电流互感器、母线连接螺栓、加热器 ↓ 闭锁功能检查 → 柜内其他电气元件功能检查 ↓ 检查现场工具是否有遗漏，自验收合格 ← 柜内接地装置检查 ↓ 运行部门验收合格 → 恢复设备状态，清理施工场地临时性维护检修 *临时性维护检修 出现下列情况之一时，应将开关柜退出运行，并进行维护检修： 1、绝缘不良、放电、闪络、燃弧或击穿时 2、开关柜内主要元器件损坏时 3、其他影响安全运行的异常现象出现时维护项目*维护项目（一）检查主回路电气联接处是否有过热现象 1、绝缘罩有无变形变色 2、母线热缩套是否有开裂现象 3、主母线接触电阻检查 null*（二）检查断路器室内的静触头及静触头盒 静触头运行一段时间后，因为电流的通过及环境因素等使触头表面发生氧化，这是正常现象。但如果由于环境恶劣、长期处在潮湿的条件下，可能会出现铜绿现象，这时需更换静触头，并根据实际情况决定是否更换相应的绝缘件。对触头的清洁可以用无棉纸，必要时可以用少量的无水酒精，擦拭后应在表面刷涂少量的Isoflex Topas NB52润滑脂。静触头盒为环氧树脂材料制成，所以在检查的时候重点查看是否出现烧灼等异常情况。null*（三）检查活门操作机构 手车摇进时，通过左右导轨传动杆带动活门与导轨的连接杆，使活门开启，同时手车左右导轨的弹簧被拉伸；手车摇出时，手车左右导轨的弹簧使活门关闭。维护检查过程中的特别注意事项： *维护检查过程中的特别注意事项： 1、按真空断路器安装使用说明书的要求，检查断路器的情况，并进行必要的调整。 2、检查手车推进机构及其联锁的情况，使其满足本说明书的有关要求。 3、检查主回路触头的情况，擦除动静触头上的陈旧油脂，察看触头有无损伤，弹簧力有无明显变化，有无因温度过高而引起的镀层异常氧化的现象。若有以上情况，应及时处理。 4、检查辅助回路触头有无异常情况，并进行必要的修整。 5、检查接地回路各部分的情况，如接地触头，主接地线及过门接地线等，保证其导电的连续性。 6、检查各部分紧固件，若有松动，应及时紧固。高压开关柜在运行中常见故障*高压开关柜在运行中常见故障高压开关柜常见故障表现形式主要有正在运行设备突然跳闸和电动手动不能分合闸。可分为电气故障和机械故障。 电气故障主要分为电动不能储能、电动不能合闸、电动不能分闸等。null*突然跳闸故障的判断：判断故障原因可以根据继电器掉牌、摇信信息等情况进行判断。 处理方法：过流继电器动作使开关跳闸，是因为线路过负荷。速断跳闸时，应当检查母线、变压器、线路。找到短路故障点，将故障排除后方可送电。null*储能故障的判断和处理： 在应用弹簧储能操作机构的高压柜中，合闸前必须预先储能方可合闸。储能机构由电动机带动齿轮机构将弹簧拉长。操作方法有电动和手动两种方法。手动不能储能应当是机构出现机械故障。手动可以储能，但电动不能储能是电气故障。使用时间不久的机构机械磨损不大一般不会出现机械故障。null*下面主要分析电气故障： 1、行程开关调节不当：行程开关是控制电机储能位置的限位开关。当电机储能到位时，将电机源切断。如果限位过高时，机构储能已满。故障现象是:电机空转不停机、储能指示灯不亮。只有打开控制开关才能使电机停止。限位调节过低时，电机储能未满提前停机。由于储能不到位开关不能合闸。调节限位的方法是手动慢慢储能找到正确位置，并且紧固。 2、电机故障：绕组烧毁（异味、冒烟、保险熔断）；电机两端有电压，电机不转（碳刷脱落、磨损）。判断是否电机故障方法：测电机端电压、电阻、或其他好电机替换） 3、控制开关故障或电路开路：控制开关损坏→电路无法闭合；控制回路断线→电机不转、两端无压。查找方法：万用表测电压、电阻开关柜装设的保护*开关柜装设的保护1、风机进线保护：采用西门子7SJ6821微机保护测控装置，配置时限电流速断、过流保护和重合闸功能。 2、电容器保护：采用西门子7SJ6821微机保护测控装置，配置时限电流速断、过流、中性线不平衡电流保护及母线过压、失压保护。 3、站用兼接地变保护：采用西门子7SJ6821微机型站用兼接地变保护装置，配置电流速断、过流、零序电流保护。