1.概述

    在實際使用中多將真空斷路器裝入金屬柜內(nèi)，構(gòu)成高壓開關(guān)柜。開關(guān)柜中除了斷路器之外，還要安裝起隔離電路作用的隔離開關(guān)、起安全保障作用的接地開關(guān)、起測量或保護作用的電流互感器和電壓互感器、起過電壓保護作用的避雷器或RC吸收器，而且還要安裝繼電保護用的二次回路元件和線路，引接電纜或架空線都可以進入柜內(nèi)，使開關(guān)柜成為一個有相對獨立組合功能的配電裝置。在發(fā)電廠的開關(guān)站、輸電線路的變電站、接受電能的用戶終端變電所中，都大量采用各種開關(guān)柜。

    大約在10年之前，裝有少油斷路器的開關(guān)柜在全國幾乎占居壟斷地位，但隨著真空斷路器的興起，少油開關(guān)拒逐步退居其次。自1993年提出"無油化改造"要求以來，更助長了這一趨勢，有的省市甚至明令禁止在城市電網(wǎng)及重要用戶的所、站建設(shè)中繼續(xù)使用少油開關(guān)拒，而舊站則逐步用真空開關(guān)柜來取代少油開關(guān)柜。

    目前我國真空開關(guān)柜方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有：

    GB3906-913～35kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備

    DL404-91戶內(nèi)交流高壓開關(guān)柜訂貨技術(shù)條件

    開關(guān)拒的技術(shù)參數(shù)與斷路器技術(shù)參數(shù)相仿，根據(jù)所裝斷路器的參數(shù)而定，唯一不同的是，開關(guān)拒額定電流根據(jù)主回路中各電器元件（例如隔離開關(guān)，或電流互感器）的最小額定電流取值。

    ２.高壓真空開關(guān)拒的類型

    高壓真空開關(guān)柜，可有三種分類方式，每一類又有若干個基本類型，它們各有自己的特點。詳見表１。

    分類方式基本類型結(jié)構(gòu)特點優(yōu)缺點

    按斷路器安裝方式固定式①斷路器固定安裝

    ②柜內(nèi)裝有隔離開關(guān)①柜內(nèi)空間較寬敞，檢修容易

    ②易于制造，成本較低

    ③安全性差

    移開式斷路器可隨移開部件(手車)移出柜外①斷路器移出柜外，更換、維修方便

    ②省卻隔離開關(guān)

    ③結(jié)構(gòu)緊湊

    ④加工精度較高，價格貴些

    按柜內(nèi)隔室的構(gòu)成半封閉式柜體正面、側(cè)面封閉，柜體背面和母線不封閉①結(jié)構(gòu)簡單，造價低

    ②安全性差

    箱式隔室數(shù)目較少，或隔板防護等級低于IP1X①母線也被封閉，安全性好些

    ②結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些，價格稍高

    間隔式①斷路器及其兩端相連的元件均有隔室

    ②隔板由非金后板制成①安全性更好些

    ②結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格貴些

    鎧裝式結(jié)構(gòu)與間隔式相同，但隔板由接地金屬板制成①安全性最好

    ②結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，價格更高

    按柜內(nèi)絕緣介質(zhì)空氣絕緣極間和極對地的絕緣靠空氣間隙保證①絕緣性能穩(wěn)定②造價低

    ③柜體體積大些

    復(fù)合絕緣極間和極對地絕緣靠較小的空氣間隙加固體絕緣材料來保證①柜體體積小，但防凝性能不夠可靠

    ②造價高一些

    SF6氣體絕緣全部回路元件置于密閉以容器中，充入SF6氣體①技術(shù)復(fù)雜②加工精度要求高

    ①價格高

    半封閉型開關(guān)柜(如GG-1A(F)Z)(見圖一)和箱式開關(guān)拒(如XGN和GGXZ)(見圖二)都屬于固定式，而間隔式(如JYN型)和鎧裝式開關(guān)拒(KYN型)都屬于移開式的(JYN型、KYN型等其他相關(guān)開關(guān)柜的外型圖請參閱我公司產(chǎn)品樣本和網(wǎng)站上的具體說明)。在移開式開關(guān)柜中，近年來從國外引進一種稱作中置柜的，其移開部件（俗稱手車）更加小巧，高度降低，幾乎是將真空斷路器的底座添些部件就作為手車。

    佳工機電網(wǎng)

    佳工機電網(wǎng)

    目前國內(nèi)開關(guān)拒，大都采用空氣絕緣形式，雖然拒體大些，但由于絕緣性能可靠、維護方便、造價較低等優(yōu)點，它仍為主流。至于復(fù)合絕緣，雖在真空斷路器本體中有的型號采用了，但在開關(guān)柜中沒有大量采用，最多在柜體主母線加套固體絕緣材料以增加它的絕緣可靠性。此外，對于柜內(nèi)個別部位絕緣水平略顯不足的，往往加入玻璃纖維絕緣板或者加套絕緣熱縮套管，作為輔助的措施。

    除了空氣絕緣和復(fù)合絕緣之外，國外還有采用SF氣體絕緣的開關(guān)拒。這種開關(guān)柜將整個導(dǎo)電回路，包括母線、隔離開關(guān)、真空斷路器、電流、電壓互感器、避雷器，甚至電線頭等元件全部包容在一個密閉的柜體中，內(nèi)充稍高于大氣壓力的SF氣體，由SF作為絕緣介質(zhì)，稱為充氣柜。其優(yōu)點是體積縮小，與外部環(huán)境條件(如濕度、海拔高度、灰塵、霧、污穢等)完全沒有關(guān)系，缺點是技術(shù)復(fù)雜、精度高、電器元件本身的可靠性要求極高，價格異常高昂。我國尚未有此類產(chǎn)品投放市常

    ３.高壓開關(guān)拒的技術(shù)要求

    在我國高壓開關(guān)柜的GB3906和DL404標(biāo)準(zhǔn)中，對開關(guān)柜的技術(shù)要求已有詳細(xì)規(guī)定，請參閱相關(guān)專業(yè)書籍，較為重要和實用的幾個項為：

    1)對相間及相對地的絕緣距離的要求

    2)對防凝露的爬電距離的要求

    3)對防護等級的要求：

    為防止人體接近高壓開關(guān)柜的高壓帶電部分或觸及運動部分，以及防止固體異物進入殼內(nèi)，IEC標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一了IP防護代碼，防護等級的第四位字母表示電器設(shè)備對雨水的防護能力；由于戶內(nèi)柜體無防雨要求，也無須分級，故統(tǒng)用"X"表示。外表面通?？梢宰龅絀P３X級，有必要時也可做到IP４X級。內(nèi)隔板防護要求可稍低，從IP0X到IP３X都有。

    4)對五防聯(lián)鎖功能的要求

    五防聯(lián)鎖對防止誤操作，減少人為事故，提高運行可靠性起到很大的作用。五防功能，指的是可以防止五種類型的電氣誤操作，這五種防誤操作功能是：

    a)防止誤分、誤合斷路器。

    b)防止帶負(fù)荷合上或分?jǐn)喔綦x開關(guān)(或隔離插頭)。

    c)防止帶電操合接地開關(guān)或掛接地線--此功能涉及系統(tǒng)人為短路接地或人身生命安全，故定為強制性聯(lián)鎖。它要求：①當(dāng)斷路器或上下隔離開關(guān)處于合鬧時，接地開關(guān)絕不能被操合；②只有當(dāng)接地開關(guān)合閘之后，柜體的后門和下前門才能被打開，才可能掛夾臨時性接地線。這通常采用機械聯(lián)鎖方式，使得ａ．隔離開關(guān)處于打開位置接地開關(guān)才能操臺；ｂ．隨之前、后門才能開啟掛接臨時接地線。作為輔助措施，可在前、后門上加設(shè)高壓帶電顯示裝置作警示。

    d)防止帶有臨時接地線或接地開關(guān)合鬧時送電--此項也是強制性的，目的是保證系統(tǒng)和人身的安全。

    e)防止誤入帶電間隔--亦是強制性的，以保人身安全。

    歸納起來，實施五防功能方面，有非強制性的(ａ項)和強制性的(b、c、d、e項)；有主動性防御和被動性防御。被動防御指采用高壓帶電顯示裝置，只是提示性的，不夠可靠。主動防御大致可分三類：①采用機械聯(lián)鎖裝置，用機械零部件來傳動并產(chǎn)生約束，可靠性最高(除非零件損壞、斷裂)，宜優(yōu)先推薦使用；②采用翻牌(插頭)和機械程序銷，可靠性稍遜，因鎖與匙之間并非絕對-一對應(yīng)；③采用電氣聯(lián)鎖，可靠性又差一些，因為電磁鎖和導(dǎo)線都有損壞的可能，而且也需電源供電(須與繼?；芈冯娫捶珠_)，但優(yōu)點是可以長距離傳送。

    5)高壓帶電顯示裝置

    在各類型開關(guān)柜中，經(jīng)常使用高壓帶電顯示裝置。當(dāng)主回路帶有高壓電時，它經(jīng)過電容分壓原理輸出低壓電壓訊號，點燃氖燈，以燈光信號發(fā)出提示(也可以將低壓訊號變換一下去控制電磁鎖，構(gòu)成強制性閉鎖)。帶電顯示的感應(yīng)元件多內(nèi)藏于絕緣子或瓷瓶當(dāng)中，后者還可起到支承作用。運行人員觀察指示燈就可了解哪一段主回路在帶電運行。在維護或測試柜內(nèi)元件時，該提示信號更顯得重要。高壓帶電顯示裝置本身價格不算高，約六七百元一套(三相)，占整柜價格比例很少，而對人身安全保障的作用是不小的。雖然氖泡有時會損壞，但三相同時損壞的可能性極校因此建議設(shè)計院設(shè)計的主回路結(jié)線時，適當(dāng)?shù)囟嗬L過高壓帶電顯示裝置，如果主結(jié)線圖末繪出，生產(chǎn)廠家一般不會主動加過去，因為工程計價時沒有計入，必然減少生產(chǎn)利潤。

    開關(guān)柜柜后面上一般都應(yīng)有帶電顯示裝置。另外，對于進線柜主回路中從下隔離開關(guān)的上端到斷路器下接線端之間的母線，有可能的話最好加裝帶電顯示器。因為此段母線①是裝設(shè)電流互感器的位置。電流互感器可能會損壞，造成接地。③直接反映下隔離開關(guān)的隔離狀態(tài)。如果隔離開關(guān)傳動件失靈，就可能出現(xiàn)操縱手柄打到分閘位置，而隔離開關(guān)的刀閘并沒有斷開的情況。③當(dāng)檢修或測試斷路器或電流互感器而竭掛接臨時地線時，往往是在此段母線上實施接地。多一組帶電顯示就多一個監(jiān)測手段。

    6)主進線不允許停電的情況

    曾經(jīng)遇到過配電房電源主進線不允許停電的情況，原因是該變電站的變壓器是三繞組的，一個高壓電源進線(帶斷路器)，一個供配電房，另一個供變電站用電，即使配電房出了故障，站用電也不能停，即高壓側(cè)斷路器不能跳閘。對于這種特殊情況，配電房的開關(guān)柜訂貨時需預(yù)先向生產(chǎn)廠家聲明，否則生產(chǎn)廠家按常規(guī)設(shè)備制作，則會在主進錢柜斷路器或電流互感器的維修、測試時就會帶來相當(dāng)大的危險。

    解決的辦法是將下隔離開關(guān)整個獨立出來加以封隔。如果是下部電纜進線的方式，則應(yīng)另增一柜，此柜僅裝入下隔離開關(guān)(即進線隔離開關(guān))，其出線則可用母排或高壓電纜引向主進線斷路器柜，當(dāng)然還需要解決兩柜的聯(lián)鎖以滿足防誤的功能(可考慮采用程序鎖)。如果是架空線從后柜進線的話，則可將進線(下)隔離開關(guān)整個移置于后柜內(nèi)，由主柜后鐵板起封隔離作用，但此時后拒的深度必須加深。

    7)長期發(fā)熱載流能力

    由于一次回路各電器元件處于密封的柜內(nèi)空(半封閉柜除外)同時運行，各自發(fā)出熱量，柜內(nèi)空氣溫度必然比柜外環(huán)境溫度高些，導(dǎo)致電器元件散熱困難，溫升增高。而且根據(jù)DL404--91標(biāo)準(zhǔn)的要求，開關(guān)柜應(yīng)通得過110％額定電流值的溫升試驗。因此，柜內(nèi)電器元件，除電流互感器因測量、保護之需要外，其他如斷路器、隔離開關(guān)(或隔離插頭)、套管等元件，均應(yīng)選取比長期額定電流規(guī)格大一個檔次的產(chǎn)品，比如柜體為630Ａ?xí)r選用800Ａ的、800Ａ的選用1000Ａ、1000Ａ的選用1250Ａ的電器元件等。

    8)母線接觸面處理

    開關(guān)柜中有許多導(dǎo)電聯(lián)接面，有電器元件出線端對母排的聯(lián)接，也有母排對母排的聯(lián)接。有電流時導(dǎo)電聯(lián)接面會發(fā)熱，發(fā)熱量多少與電流密度有關(guān)，還與接觸面的物理狀態(tài)密切有關(guān)。

    從微觀角度來看，即使經(jīng)過精細(xì)加工的接觸面也是凸凹不平的，導(dǎo)電作用是通過若干個尖端碰觸而實現(xiàn)的，非尖端部分則留有空氣隙。潮濕空氣中的水分，以及大氣中的塵埃會滲入空氣隙中，在發(fā)熱和水分作用下接觸表面會氧化和污穢，接觸狀態(tài)變差，接觸電阻上升，發(fā)熱量也就隨之增加。所以電氣聯(lián)接面須有保護措施，最簡易的辦法是涂抹中性凡士林或?qū)щ姼?，它們占?jù)接頭間的間隙，不讓空氣。水分和塵埃進入，減輕氧化程度。較好的辦法是接觸面鍍錫。錫層質(zhì)地軟，在螺栓壓力下產(chǎn)生延展，增加實際的電接觸面積，而且錫不易被氧化。另外，在錫層保護下，接頭的允許發(fā)熱溫度由90℃提高到105℃，頗有好處。

    9)動穩(wěn)定性

    開關(guān)柜內(nèi)的主母線和引下線，在有故障電流流過時產(chǎn)生較大的電動力，電動力大小與短路電流的平方成正比。電動力有兩種：一種發(fā)生于三相母線之間，該作用力力圖擴大和縮小三相母線間距離，方向交變，頻率為工額的２倍；另一種產(chǎn)生于同相母線上，只要母線不在一條直線上，每一段彼此都有作用力，力的方向是力圖使母線"板直"。

    為了抗御電動力，母線需有足夠的動穩(wěn)定能力，這須借助支持絕緣子的支撐。一般來說，隔離開關(guān)的接線端板不要當(dāng)作主要支撐力點，只可作輔助，當(dāng)它參數(shù)較低時尤應(yīng)如此。兩個絕緣子之間的距離通常不應(yīng)超過800ｍｍ。支持絕緣子有時可用高壓帶電顯示絕緣子兼任。

    10)開關(guān)柜柜體之間應(yīng)有封隔

    在變電所或開關(guān)站中，往往將許多面開關(guān)柜并列成為一排用主母線將各柜聯(lián)結(jié)起來，構(gòu)成配電網(wǎng)絡(luò)。過去舊型開關(guān)柜母線室直接聯(lián)通，中間無任何分隔或阻擋。這樣當(dāng)其中一臺開關(guān)柜出現(xiàn)閃絡(luò)故障時，電弧在將該拒燒毀的同時還要沿著聯(lián)通的母線通道燃燒過去，接連燒毀一串開關(guān)柜，造成全站癱瘓停電，損失慘重，這種現(xiàn)象俗稱"火燒連營"。

    為了防止"火燒連營"，90年代之后除半封閉式(GG-1A(F))型固定柜之外，其余各型箱式、間隔式和鎧裝式開關(guān)柜都采取柜與柜之間分隔的措施，用接地金屬板將每柜封隔，主母線則通過穿墻套管再聯(lián)接起來。當(dāng)某柜出現(xiàn)柜內(nèi)故障，事故電弧移到母線室后不能隨意縱向擴散，基本上局限于本柜內(nèi)，對鄰柜影響大大降低，更不會一連串地?zé)氯?，減少了損失。當(dāng)用母線槽連接兩柜時，切記加裝隔板和套管。

    11)電纜頭安裝的高度

    從底面進入柜內(nèi)的電纜，多數(shù)穿越底板后再分岔，加上分相后外沿面也有絕緣要求，因此電纜頭的安裝點須有一定高度，通常以大于500mm為好。過低時，會給電纜頭制作和施工安裝帶來困難，如須套裝零序電流互感器時更感高度不夠。

    當(dāng)兩根及以上電纜并接時，分相電纜芯不能互相交錯，須注意不同相電纜芯之間的絕緣距離。

    12)開關(guān)柜應(yīng)考慮或有降低內(nèi)部故障措施

    開關(guān)柜常見內(nèi)部故障、產(chǎn)生原因和防止措施見下表：

    容易產(chǎn)生內(nèi)部故障的部位內(nèi)部故障可能產(chǎn)生的原因措施舉例

    斷路器維護不良、機構(gòu)螺釘松動、絕緣裕度不足定期按規(guī)定進行維護，制訂規(guī)程、增加絕緣隔板

    隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、接地開關(guān)誤操作、接觸不良或發(fā)熱嚴(yán)重加聯(lián)鎖，制訂規(guī)程；精心研磨觸頭，細(xì)心調(diào)整，敷導(dǎo)電膏

    互感器鐵磁諧振采用合適的電路設(shè)計，避免該類電效應(yīng)

    電纜室設(shè)計不當(dāng)選擇合適的尺寸

    布置不當(dāng)避免電纜交叉連接，安裝質(zhì)量檢查

    固體或液體絕緣的損壞(缺陷或流失)現(xiàn)場質(zhì)量檢查，進行絕緣耐壓實驗

    螺釘連接面和觸頭接觸面電化腐蝕、裝配不當(dāng)使用防腐蝕被鎮(zhèn)層或?qū)щ姼?，檢查裝配質(zhì)量

    五防聯(lián)鎖失靈、位置松動，零件損壞維護、例行檢查時試操作，分析原因，更換零件

    所有的部位工作人員的錯誤用遮欄限制人員接近，帶電部分以絕緣包裹，制訂規(guī)程，張掛警示牌

    在電場作用下老化例討試驗檢查

    污染、潮氣、灰塵和小動物的進入等采取措施改進運行環(huán)境條件

    過電壓防雷保護，現(xiàn)場絕緣耐壓試驗，加邂雷器或ＲＣ吸收裝置

    閃絡(luò)放電柜體開設(shè)壓力釋放窗口

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