企业通用培训开关柜讲义.docx

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企业通用培训开关柜讲义

{企业通用培训}开关柜讲

义

6KV开关柜简介目录

1、ZS1开关柜技术参数

2、一次回路主要电器元件简介

2.1、VD4真空断路器

2.1.1、断路器本体的结构

2.1.2、断路器操动机构的结构

2.1.3、脱扣器、闭锁电磁铁和辅助开关

2.1.4、功能

2.1.5、调试与操作

2.2、避雷器

2.3、EK6接地开关

2.4、电流互感器和电压互感器

2.5、二次元件

3、ZS1开关柜结构

3.1、外壳、隔板和压力释放装置

3.2、断路器室

3.3、手车

3.4、触指系统

3.5、母线室

3.6、电缆室

3.7、低压室

3.8、防止误操作的联锁装置

4、一次接线

5、转检修操作程序

5.1、操作程序

5.2、检修后的操作程序

1、ZS1开关柜技术参数

项目

单位

数据

额定电压

kV

3.6-12

lmin工频耐压

kV

42

雷电冲击耐压（峰值）

kV

75

额定频率

HZ

50

ZS1开关柜技术参数（见表1）表1:

ZS1开关柜主要技术参数

主母线额定电流

A

1600,2000,2500,3150,4000

分支母线额定电流

A

630,1250,1600,2000,2500,3150,4000

3秒热稳定电流（有效值）

kA

16,20,25,31.5,40,50

额定动稳定电流（峰值）

kA

40,50,63,80,100,125

防护等级

外壳IP4X，断路器室门打开IP2X

2、一次回路主要电器元件简介

ZS1开关柜中所选用的一次回路主要电器均是ABB德国CalorEmagSchaltanlagenAG公司研制，或采用ABB集团所属公司生产的产品．或由ABB公司确认的厂商提供的产品．这样可保证ZS1开关柜技术性能指标的一致性，相互匹配，从而保证了ZS1开关柜为技术先进、性能稳定和安全可靠的配电设备。

下面对251开关柜所选用的一次回路的主要电器元件作简要介绍，供选型时参考。

更详细的说明请参阅相关的产品说明书。

2.1、VD4真空断路器

VD4真空断路器是ZS1开关柜一次回路中最主要的电器元件。

它是由德国CalorEmagSchaltanlagenAG公司提供技术及主要部件，在本公司组装与生产的，断路器完全符合国际标准和国家标准的要求。

VD4真空断路器可在工作电流范围内频萦操作及多次开断短路电流。

机械寿命可高达30000次，满容量短路电流开断次数可高达100次。

它适合于重合闸操作，并有极高的操作可靠性。

在正常的工作条件下，断路器在允许技术参数范围内使用，可保证安全，可靠地运行。

使用过程中仅需少量的清扫、润滑等维护工作。

VD4真空断路器技术参数见表2当断路器用于控制3.6-12kV电动机时，若起动电流小于600A．且为频繁起动时，建议装设氧化锌避宙器用来限制操作过电压。

与VO4真空断路器配套的操动机构是结构紧凑、性能稳定的平面蜗卷弹黄操动机构．操动机构同时操作三相灭弧室。

蜗卷弹赞可同时配有手动和电动两种储能方式。

操动机构可适用自动吸合闸操作。

表2:

VO4真空断路器的主要技术参数

项目

单位

数据

额定电压

kV

12

lmin工频耐压

kV

42

雷电冲击耐压（峰值）

kV

75

额定频率

HZ

50

额定电流

A

630,1250,1600,2000,2500,3150,4000

额定短路开断电流（有效值）

kA

16,20,25,31.5,40,50

直流分量

不小于额定短路开断电流的35％

额定动稳定电流（峰值）

kA

40,50,63,80,100,125

3秒热稳定电流（峰值）

kA

16,20，25，31.5,40,50

额定操作顺序

分一3min－合分－3min一合分

自动重合闸操作顺序

分一0.3S－合分－3min－合分

合闸时间

ms

55－67

分闸时间

ms

33－45

燃弧时间

ms

≤15

开断时间

ms

48－60

表3:

VO4真空断路器操动机构的主要技术参数表

额定电压（V）

储能电动机功率（VAW）

储能时间

（秒）功率

（VAW）

合闸脱扣器功率（VAW）

分闸脱扣器功率（VAW）

闭锁电磁铁功率（VAW）

交流

110

150

15

250

250

10

220

150

15

250

250

10

直流

24

130

15

250

250

10

48

130

15

250

250

10

60

130

15

250

250

10

110

140

15

250

250

10

220

140

15

250

250

10

2.1.1、断路器本体的结构图（6、7、8及9）

断路器本休呈圆柱状．安装在做成托架状的断路器操动机构外壳1的后部，断路器本体的导电部分设置在用绝缘材料制成的圆筒体12内，它能使得真空火弧空免受外界影响和机械的伤害。

断路器在合闸位置时的主回路电流路径是：

从上部接线端子13经固定在圆筒体12上的火弧室夹架连接到位于真空灭弧室15内部的静触头15.2，而后经过动触头15.3及额定电流为630安的转动触头16.1（额定电流为1250安的则为滚动触头16.2），至下部接线端子14，依靠绝缘连杆18与接触压力弹簧17来完成断路器的操作运动。

视使用场所情况，可在断路器本体圆简上增装一个简盖12.1（作为附加装置），这种设计有助于防止闪络的发生．片作为断路器内部污秽的附加保护。

真空火弧室的基本结构如图8所示。

2.1.2、断路器操动机构的结构（图6、7、8、9及10）

操动机构的储能弹簧是平面蜗卷弹簧，一台操动机构操作三相断路器，拧紧平面蜗卷弹簧将储存足够的能量以供断路器操作之需要。

平面蜗卷弹簧式操动机构包括带外罩的平面蜗卷弹簧33、储能系统、棘轮、操动机构和

传力至各相断路器的连杆．此外，位于断路器外壳前方还装有诸如储能电动机、脱扣器、辅助开关、控制设备和仪表等辅助部件。

操动机构适用于自动重合闸的操作，并且，由于电动机储能时问很短，同样也能够进行多次自动重合闸操作。

平面蜗卷弹簧有手动储能和电动机储能两种储能方式，在断路器操动机构外壳l的面板

1.1上装有一块标有断路器主要技术数据的铭牌，而另一块铭牌则装在外壳的下部右前方。

基本型式的平面蜗卷弹簧操动机构装有下列辅助设备：

．分闸脱扣器YZ一个

．发信号用的具有5极式的辅助开关S3、S4各一个．

.手动合闸按钮2一个

.手动分闸按钮3一个

．断路器分．合闸位置指示器4一个

.平面蜗卷弹簧的储能状态指示器8一个

．断路器动作记数器5一个

．电动机储能机构一个

.用于操作储能电动机的5极式辅助开关S1一个

．闭锁电磁铁Y1及辅助开关S2一副

．合闸脱扣器Y3一个

此外，断路器还可加装下列设备：

．第二级分闸脱扣器Y9一个

．用于电气分闸信号的辅助开关S7一个

．间接式过电流脱扣器Y7一个

．低电压脱扣器Y4一个

．具有5极式的辅助开关S5一个

2.1.3、脱扣器、闭锁电磁铁和辅助开关（图10,11、12,13.14及16）

脱扣器和闭锁电磁铁安装在平面蜗卷弹簧机构左上方，辅助开关的配置可参见接线图16。

储能状态指示器8带动5极式辅助开关阿Sl，辅助开关S1控制储能电动机Ml，当弹簧系统未充分储能时可对合闸脱扣器Y3进行电气闭锁，并提供一个电气操作的准备信号。

根据断路器切换位置来带动具有5极式的辅助开关S3,S4、及S5，当断路器在分闸位置时，辅助开关S3开断断路器选加的分闸脱扣器Yg的回路。

当断路器在合闸位置时则辅助开关S3开断合闸脱扣器Y3回路和选加的闭锁电磁铁Y1的回路。

辅助开关S3中还有2付备用的常开接点。

当断路器在分闸位置时，辅助开关S4开断分闸脱扣器YZ的回路，辅助开关S4中还有l对常开接点和3对常闭接点留作仪表、控制和联锁之用．

辅助开关S5的结构设计上可做到从5对常开接点到5对常闭接点中各种位置组合的辅助开关以供选用，因此它们可以供各种要求的控制、仪表或联锁功能的使用，辅助开关的标准形状为图16所示。

单极辅助开关57（接触时间≥30ms）用于提供一个电气分闸信号（断路器脱扣），采用遥控时，必需通过分闸脱扣器Y2与／或Y9来带动辅助开关

2.1.4、功能

2.1.4.1、平面蜗卷弹赞的储能（图9及11）

通过装有棘轮35的传动链34使平面蜗卷弹簧储能，用以供给驱动断路器所需要的能量，储能既可由储能电动机自动进行也可用往复摇动储能的手柄9进行手动储能．是否达到合适的储能状态则由储能状态指示器8作出显示。

作为自动重合闸的先决条件．操动机构在一次重合闸操作后，或者由储能电动机自动进行再储能，或者当操动机构是手动操动型时．则进行手动再储能。

2.1.4.2、合闸动作原理步骤（图6.9及10）

当按下手动合闸按钮2或起动合闸线圈Y3，合闸过程便开始，于是脱扣机构31释放由预先已储能的平面蜗卷弹簧并转动主轴30，凸轮盘21和主轴30一起转动，绝缘连杆则由凸轮盘21和移动连杆20所带动，然后在每相断路器真空灭弧室15内的动触头15.3由绝缘连杆18带动作向上运动，直至触头接触为止。

同时压力弹簧17被压紧，以保证主触头有适当的接触压力。

在合闸过程中分闸弹簧19也同时被压紧。

2.1.4.3、分闸动作原理（图6,9.10）

当按下手动分闸按钮3或起动脱扣器Y2。

Y4、Y7、Y9中的任一个时，分闸过程便开始，于是脱扣机构31允许仍有足够储能的平面蜗卷弹簧去进一步转动轴30，由凸轮盘21和移动连杆20去释放分闸弹簧19，于是触头15.3和绝缘连杆18一起以一定的速度向下运动至分闸的位置。

2..1.4.4、自动重合闸顺序

“分-合”或“分-合-分”自动重合闸顺序由继电保护系统启动和控制，断路器在合闸位置时操动机构中的平面蜗卷弹簧必须在储能后的状态，断路器合闸后自动的由储能电动机完成储能过程，若断路器没有安装储能电机或储能电机发生故障，则必须由手动完成储能过程。

在储能过程中断路器仍可进行分闸操作。

但断路器的合闸操作只有等到储能过程完成且比索解除后才可以被实事。

2.1.4.5真空灭弧室的灭弧原理

由于灭弧室的静态压力极低约0.001至0.00001Pa，所以只需相当小的触头问隙就可达到高的电介质强度，在分闸过程中由电流在分开的触头间隙中产生的真空电弧易被熄灭。

分闸过程中的高温产生了金属蒸汽离子和电子组成的电弧等离子体，使电流将持续一段很短的时间。

由于触头上开有螺旋槽，电流曲折路径效应形成的磁场使电弧产生旋转运动，由于阳

极区的电弧收缩，即使切断很大的电流时，也可避免触头表面的局部过热与不均匀的烧蚀。

电弧在电流第一次自然过零时就熄灭，残留的离子、电子和金属蒸汽只需在几分之一

毫秒的时问内就可复合或凝聚在触头表面屏蔽罩上，因此，灭弧室断口的电介质强度恢复极快。

对真空灭弧室而言．由于触头间隙小，由金属蒸汽形成的电弧等离子体的导电率高，电弧电压降低，另外，山于熄弧时间短，伴生的电弧能量极小，综上各点都有利于触头寿命的增加，也有利于真空灭弧室性能的提高．

2.1.5、调试与操作

1）调试与操作中的各项工作应由受过专门训练，详细了解本开关设备性能的人员进行．工作中必须考虑相应的保护和预防措施。

2）无故障操作的前提之一是按德国DINVDE0670标准（见第1.2.1和1.3节与

GB/T11022）相应的规定，在正常工作条件下使用断路器。

3）安装在开关柜内的断路器外壳不应有变形，电气主回路的接线方式必须使引线不受到任何压力或强力的作用，例如，可能受到母线的影响，为此，德国标准DIN43673对连接孔中心的校正，连接引线的材料，抗拉强度以及螺栓紧固力矩等的要求都作了说明。

2.1.5.1一次回路通电之前的准备工作

1）检查断路器有无损坏或任何其它有危害性的环境影响。

若有此现象，应事先排除以恢复到正常的工作条件。

2）清除脏污，尤其是在绝缘件表面的脏污。

这些脏污现象可能是由于在运输中透过包装材料或在储存中造成的。

3）检查一、一几次回路连线和接地体的连接状况。

4）用手力对平面蜗卷弹簧进行储能。

5）用按钮2或按钮3（应考虑有关的辅助电源和相应的联锁装置）对断路器进行合、分闸的试操作，并观察断路器分、合闸位置指示器4和储能状态指示器8的动作情况。

6）对配用储能电动机的断路器．应用操作回路电源试验该电动机运转情况。

7）检杳断路器本体上的防尘盖。

（In≤1250A断路器应按要求装上防尘盖；In）1600A断路器应卸除防尘盖。

）

2.1.5.2、断路器的操作

1）、平面蜗卷弹赞的储能

a）断路器配储能电动机时．自动进行储能。

（倘若储能电动机断开，能手动继续进行并完成储能）。

b）断路器配手动储能机构时，把储能手柄9插入插口6内，然后，往复操作手柄约25次直到储能状态指示器显示储能完毕（图11）。

（当抵达储能完毕状态时，储能机构自动脱开，再操作储能手柄即失效。

2）、合闸与分闸

合闸：

操作手动合闸按钮2或电气控制元件。

分闸：

操作手动分闸按钮3或电气控制元件。

在每次操作，断路器动作记数器5自动记录。

而完成一次操作后，从断路器面板1.1的观察窗将看到断路器分、合闸位置指示器4指出断路器的合、分位置。

防跳继电器KO（详见接线图16）防止了断路器连续多次合分闸动作。

例如：

如果有一个持久的合闸命令和来自继电保护的跳闸信号同时存在，则断路器只有在持久的合闸命令消失后才能被合闸操作。

附电气控制回路图：

2.2、避雷器

ZS1开关柜选用北京ABB高压开关设备有限公司生产的技术先进、性能可靠的MWD无间隙氧化锌避雷器。

它具有优良的非线性特性，当施加连续工作电压时其泄漏电流小于lmA，当过电压出现瞬间立即呈导电状态。

避雷器可承受：

额定放电电流（峰值）:

10kA冲击电流（峰值）:

100kA

长周波（峰值）:

40OA,2000us热容量：

3.5Kj/KVUc

避雷器的保护残压值低．吸收能量大，保护距离远。

MWD避雷器的外套为硅橡胶封装，具有抗老化．参数稳定．免维护等特点。

2.3、EK6接地开关

项目

单位

技术参数

额定电压

kV

12

相间中心距离

mm

150.210.275

额定热稳定电流

kA/s

31.5/3

额定短路关合能力（峰值）

kA

80

闭锁电磁铁电源电压

V

DC：

48、110、220;AC：

110、220

由CalorEmagSchaltanlagenAG公司开发制造的EK6快速接地开关适用于ZS1开关柜，配备手动操动机构。

具有短路电流关合能力．EK6接地开关技术参数如下表4。

接地开关带有分合闸位置指示器。

操动机构主要采取手动操作，在特殊情况下也可以加装操作电动机。

操动机构连杆上安装机械联锁机构．与断路器手车进行联锁．另外还可以加装闭锁电磁铁，实现电气联锁。

接地开关带有辅助接点，提供接地开关分合闸状态的信号。

2.4、电流互感器和电压互感器

ZS1开关柜选用的电流互感器与电压互感器也是采用ABB认可的产品，保证与开关柜的技性能统一，可满足不同用户的需要．其技术参数范围见表5及表6.

项目

单位

数据

额定电压

kV

12

工频耐压lmin

kV

42

雷电冲击耐压（峰值）

kV

75

额定一次电流

A

50一4000

额定二次电流

A

1、5

精度级别

0.20.51.035P105P2010P1010P20

额定容最

VA

10－30

热稳定电流（3秒）

kA

25－40

动稳定电流

kA

63－100

表中电流互感器的热稳定电流和动稳定电流必须在定货时根据电流变比值确认．表5：

电流互感器技术参数

表6：

电压互感器技术参数

项目

单位

数据

额定电压

kV

工频耐压lmin

kV

42

雷电冲击耐压（峰值）

kV

75

额定二次电压

V

精度等别

0.20.51.03.03P6P

额定容量

vA

15－50

2.5、二次元件

2.5.1、测量仪表

测量仪表的配置，主要根据用户的要求，并满足GB测量仪表导则要求．本公司主要配备进口仪表，包括指示表，电能记数表及变送器．也可以根据用户的要求配备用户指定的国产仪表。

2.5.2、操作开关

本公司ZS1开关柜主要配备奥地利蓝系列公司（BlueUne）的各种型号的操作开关，该开关具有可靠的质量保证．

2.5.3、位置指示器

ZS1开关柜的断路器小车，断路器及接地开关的位置指示都采用与模拟毋线配合的位置指示器。

位置指示器是德国Sig公司的专利产品。

它具有功耗小，寿命长，指示明确等优点．它同时可用来监视操作电源完好及监视小车是否到位．

2.5.4其他二次元件

ZS1开关柜的操作保护电源开关采用ABB及世界驰名公司的微形空气开关（MCB），原则上不采用低压熔断器，减少易损件备品。

ZS1开关柜的二次端子排一津采用德国风凰公司及德国威德米勒公司的产品．

ZS1开关柜的辅助开关以及二次接插件，是德国CaIOrEmagSchaltan-IagenAG公司的专利产品。

结构简单，性能优良．工作可靠。

3、ZS1开关柜结构

ZS1开关柜由固定的柜体和可移开部件（简称小车）两大部分组成。

根据柜内电气设备的功能，柜体用隔板分成四个不同的功能单元，如图所示的母线室A．断路器室B、电缆室C、低压室D。

柜体的外壳和各功能单元之间的隔板均采用敷铝锌钢板弯折后栓接而成。

开关柜可移开部件可配置VD4真空断路器手车、电压互感器手车、隔离手车等。

开关柜内可装设检侧一次回路运行情况的带电显示装置（由用户选择）。

该装置由高压传感器和显示器两部分组成．传感器安装在馈线侧，显示器安装在开关柜的低压室面板上．

开关柜外壳防护等级是IP4X，断路器室门打开时的防护等级为IP2X。

ZS13.1、外壳、隔板和压力释放装置

开关柜的外壳和隔板是采用敷铝锌板经CNC机床加工和弯折之后在专用夹具上组装栓接而成，因此，装配好的开关柜能保证尺寸上的统一性及很高的机械强度。

开关柜的门板面漆采用静电喷涂后焙烤．表面抗冲击，耐腐蚀并保证外形的美观。

开关柜的顶部，在断路器室、母线室和电缆室的上方均设有压力释放装置，当发生内部故障时，伴随电弧的出现，开关柜内部气压升高，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，装设在门上的特殊密封圈把柜前面封闭起来，以确保操作人员和开关柜安全。

3.2、断路器室

在断路器隔室B（见图5.2及5.3）内装有手车导轨，供手车在隔室内行进．小车能在“工作”位置．“试验·隔离”位置之间移动。

活门12由金属板经喷塑制成，安装在小车室的后壁上。

手车从“试验，隔离”位置移动至“工作”位置过程中,活门自动打开，手车反方向移动时活门自动关闭，从而保证操作人员不会触及带电体。

手车能在开关柜的门板处于关闭情况下进行操作．通过观察窗可以看到手车在柜内所处的位置．还能看到断路器手车上的ON/OFF按钮和断路器机械位置指示器，以及弹簧的储能/释能状态指示器。

开关柜卜的二次线与小车的二次线联络是通过手车的二次插头来实现的。

二次插头的动触头通过一个尼龙波纹管与手车相联，二次插座是装设在开关柜断路器室的右上方。

只当手车处于“试验／隔离”位置时，才能插上和拔下二次插头，手车处于“工作”位置时，由于

机械联锁作用，二次插头被锁定，不能被解下。

断路器手车在二次插头未接通之前仅能进行手动分闸，但由于断路器手车的合闸闭锁电磁铁未通电，无法手动合闸。

3.3、手车

手车框架由冷轧钢板经弯折及焊接而制成。

根据用途，在断路器室配置的手车可分为断路器手车，电压互感器手车、电流互感器手车、隔离手车等。

各类手车的高度与深度都统一，相同规格的手车能互换。

根据需要，在电绳室也可以配置电压互感器手车。

断路器手车在柜内有“工作”位置和“试验／隔离”位置。

每一位置均设有定位闭锁装置．保证手车处于特定位置时才允许进行操作。

移动手车必须满足联锁条件，保证手车移动之前断路器必须先分开。

断路器手车从服务小车上推人开关柜内时，首先处于“试验／隔离”位置，然后由摇动手把将手车推人“工作”位置。

断路器手车装有真空灭弧室及相应的操动机构。

见图5.4及5.5。

手车上的断路器有三相独立的极柱，由装有花瓣式触指系统的上下触臂安装在断路器的极柱上。

操动机构的二次线由特制的二次接插件引出。

手车在柜内的位置既能从低压室面板上的位置指示器指示，也能从门上的观察窗看到。

断路器的机械操作按钮、分合闸指示器及弹簧储能指示器均设在手车的面板上。

3.4、触指系统

ZS1开关柜一次回路中的静触失和手车上的动触头之间的导电装置采用花瓣式触指系统，如图5.4触指系统结构设计合理，加工制造简单，安装维修方便．具有接触电阻小，承受热稳定电流及动稳定电流大等优良的电气性能。

当手车摇人或摇出时，触指系统接触或分离自如，手车操作作常方便。

3.5、母线室

母线隔室A内的主母线为“D”型母线，材料为铝或铜，接触面镀银并套着热缩绝缘层．根据开关柜载流量大小，可选用单“D”或双“D”型母线．双"D”毋线由两根“D”型毋线拼接构成一个外径为100mm的园形空芯导电体。

这样不论从散热、电场分布以及动稳定等方面看，它都具有优越的性能。

"D”型母线是在开关柜拼接后．逐段固定在分支毋线上，无须单独的支撑绝缘子。

见图5.6及5.7.

母线以高强度的螺栓联接．螺拴上下都配有碟形防松垫圈．母线接头处设有专用的绝缘罩，这样，在整个母线隔室内没有任何裸露的带电体。

为了承受短路电动力的作用，母线隔室的柜间隔板及套管作如下规定：

短路开断能力为25kA及以下的开关柜，不加柜间隔板。

开断能力为31.5kA的开关柜，每三台开关柜加一块隔板及相应套管。

开断能力为4OkA及以上的开关柜，每只柜间都应加隔板及相应套管．3.6、电缆室

电缆隔室C位于断路器隔室和母线雨室的下部。

隔室内可安装电流互感器、电压互感器、接地开关，避雷器以及电缆连接铜排等。

必要时也可以在电缆隔室内设置电压互感器手车或避雷器手车。

各个部件在隔室内都有特定的位置，根据实际需要决定所要安装的部件。

为了改善柜内电场分布。

各部件之间的联接铜排都采用厚度为10mm的园角铜母线。

其最小半径为R5。

另外．为了改善接地开关静触头处的局部场强，12kV以卜的柜体，在静触头的两侧增设了均衡电极。

柜宽65Omm的电缆接线铜排．每相可连接三根电缆。

柜宽为8OOmm和1000mm的接线铜排，每相可连接六根