高壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)及工作原理

高壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)及工作原理6kV開關(guān)柜使用天水長城開關(guān)廠的KYN28A鎧裝型開式交流金屬封閉開關(guān)柜，具有防止帶負荷推拉斷路器手車、防止誤分合斷路器，防止接地開關(guān)處在閉合位置時關(guān)合斷路器、防止誤入帶電隔室、防止帶電時誤合接地開關(guān)等連鎖功能。進線開關(guān)配備ABB公司的VD4真空斷路器，負荷開關(guān)配備天水長城開關(guān)廠的ZN63A-12型真空斷路器和JCZR16-7.2J型接觸器-熔斷器組合開關(guān)。一、結(jié)構(gòu)概述：1—泄壓裝置；2—外殼；3—分支小母線；4—母線套管；5—主母線；6—靜觸頭；7—觸頭盒；8—電流互感器；9—接地開關(guān)；10—電纜；11—避雷器；12—接地母線；13—裝卸式隔板；14—隔板（活門）；15—二次觸頭；16—斷路器手車；17—加熱裝置；18—可抽出式水平隔板；19—接地開關(guān)操作機構(gòu)；20—控制小線槽；21—電纜封板。開關(guān)柜的柜體為組裝式結(jié)構(gòu)，開關(guān)柜不靠墻安裝。柜體分四個單獨的隔室：手車室、主母線室、電纜室、繼電器儀表室。柜體外殼防護等級IP42,各小室間防護等級IP2X。2.1手車：手車由開關(guān)柜的主元件和推進用底盤車組成。手車采用中置式結(jié)構(gòu)，通過一臺專用轉(zhuǎn)運車可方便地進行手車進出柜的操作。以斷路器為例：手車的下部為推進用的底盤車，斷路器固定安裝在底盤車上。底盤車內(nèi)設置有推進機構(gòu)，用以實現(xiàn)對斷路器手車的進出車操作。底盤車內(nèi)還設置有連鎖機構(gòu)，用以實現(xiàn)斷路器和柜體之間的各項連鎖隔室兩側(cè)安裝了軌道，供手車在柜內(nèi)移動時的導向和定位。靜觸頭盒的隔板（活門）安裝在手車室后側(cè)。手車從斷開位置/試驗位置向工作位置移動的過程中，遮擋上、下靜觸頭盒的活門自動打開；手車反方向移動時，活門自動關(guān)閉，直至手車退至斷開位置/試驗位置而完全遮擋住靜觸頭盒，形成隔室間有效的隔離。斷路器室的門上有觀察窗，通過觀察窗可以觀察隔室內(nèi)手車所處位置、斷路器的合、分閘顯示、儲能狀況等狀態(tài)。2.3主母線室：主母線室貫穿聯(lián)接相鄰兩柜，用裝在柜側(cè)壁隔板上的母線套管支撐固定。全部母線用熱縮絕緣套管封閉。主母線和聯(lián)絡母線采用矩形截面的銅排，分支母線直接聯(lián)接于靜觸頭盒和主母線之間。如果出現(xiàn)內(nèi)部故障電弧，柜側(cè)壁的隔板和母線套管能有效防止事故向鄰柜蔓延。2.4電纜室：本開關(guān)柜具有較大的電纜室空間。電流互感器、接地開關(guān)、避雷器等電氣元件布置在電纜室內(nèi)。2.5繼電器儀表室：繼電器儀表室內(nèi)安裝繼電保護元件、儀表、帶電監(jiān)測指示器及各種二次設備。儀表室的后下部留有通信電纜孔可方便通過柜與柜間的通信電纜。二、聯(lián)鎖：高壓開關(guān)柜的“機械聯(lián)鎖”是確保設備和人身安全、防止誤操作的重要措施?！?～5kV交流金屬封閉開關(guān)設備》（GB3906-91）中對此作了明確規(guī)定，此國家標準把“聯(lián)鎖”描述為“金屬封閉式開關(guān)設備應具有：防止帶負荷分、合隔離開關(guān)（隔離插頭）；防止誤分、誤合斷路器、負荷開關(guān)、接觸器（允許提示性）；防止接地開關(guān)處在閉合位置時關(guān)合斷路器、負荷開關(guān)等開關(guān)；防止在帶電時誤合接地開關(guān)；防止誤入帶電隔室等功能”，上述五項防止電氣誤操作的內(nèi)容，簡稱“五防”。“五防”裝置一般可分為機械、電氣和綜合三類。1.手車位置與斷路器的聯(lián)鎖：1.1只有當手車上的斷路器（接觸器）處于分閘狀態(tài)時，手車底盤車內(nèi)阻止手車移動的聯(lián)鎖才能解鎖，手車才能離開斷開位置/試驗位置或工作位。1.2只有當手車鎖定在斷開位置/試驗位置或工作位置時，手車上的電氣控制回路才能接通，同時手車底盤車內(nèi)阻止斷路器（接觸器）合閘的聯(lián)鎖才能解鎖，斷路器（接觸器）才能合閘。1.3當手車處于中間位置時，斷路器（接觸器）的電氣合閘回路和合閘機械傳動系統(tǒng)均被閉鎖，斷路器（接觸器）不能合閘。2.手車位置與接地開關(guān)的聯(lián)鎖：2.1只有當手車處于斷開位置/試驗位置或移開位置時，手車阻止開關(guān)柜接地開關(guān)關(guān)合的聯(lián)鎖才能解鎖，這時開關(guān)柜的接地開關(guān)才能合閘。2.2接地開關(guān)處于合閘狀態(tài)時，接地開關(guān)操作軸上的聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)將阻擋手車移動，以使手車不能向工作位置推進。3.斷路器和接觸器狀態(tài)指示：在手車面板上設有斷路器（接觸器）分、合狀態(tài)的指示。4.手車位置與二次插頭的連鎖：手車進入柜內(nèi)后，二次插頭與手車位置之間有以下聯(lián)鎖：4.1只有當手車處于斷開位置/試驗位置時才能插拔二次插頭。4.2手車離開斷開位置/試驗位置后，在向工作位置推進的過程中和達到工作位置以后，不能拔開二次插頭（二次插頭被鎖定）。5.接地開關(guān)與電纜室蓋板間的聯(lián)鎖：只有當接地開關(guān)處于合閘狀態(tài)時，開關(guān)柜的下門或電纜室的后封板才能打開。也只有在電纜室的后封板封閉時接地開關(guān)才可以打開。6.F-C開關(guān)熔斷器與接觸器之間的聯(lián)鎖：F-C開關(guān)熔斷器與接觸器之間的電氣聯(lián)鎖：三相熔斷器的任何一相（或兩相或三相同時）熔斷時，撞擊器射出的頂桿將推動斷相桿運動，壓下行程開關(guān)，這時將使合閘狀態(tài)的接觸器分閘，接觸器的合閘回路被斷開。直到所有故障恢復正常后才能進行接觸器的合閘操作。7.泄壓裝置：在斷路器手車室，母線室和電纜室的上方均設有泄壓裝置。當斷路器或母線發(fā)生內(nèi)部故障電弧時，泄壓金屬板將自動打開，釋放壓力和排泄氣體，以確保操作人員和開關(guān)柜的安全。8.防止凝露和腐蝕：為了避免在高濕度或溫度變化較大的氣候環(huán)境中產(chǎn)生凝露帶來的危害，斷路器手車室和電纜室內(nèi)分別裝設加熱器，以使在上述環(huán)境中防止凝露和腐蝕發(fā)生9.接地裝置：在電纜室內(nèi)單獨設有8*40mm2的接地銅排，貫穿相鄰兩柜，并與柜體良好接觸，供直接接地的元器件使用。由于整個柜體用敷鋁鋅版相栓接，整個柜體處于良好接地狀態(tài)，保證運行操作人員觸及柜體安全。三、手車的操作：1.手車位置：斷路器手車或其他元件手車在柜內(nèi)有三個位置：斷開/試驗位置；工作位置；中間位置（試驗位置到工作位置之間的任意位置）。2.進車操作：手車由柜外推進柜內(nèi)時，應使用專用的轉(zhuǎn)運車。進車時柜門開啟應大于90°。將裝有斷路器的轉(zhuǎn)運車推至柜前，使轉(zhuǎn)運車定位桿對準開關(guān)柜上的定位孔，推動轉(zhuǎn)運車靠近柜體，使轉(zhuǎn)運車上鎖鉤勾在柜體上，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)運車托盤下的調(diào)節(jié)螺母，使轉(zhuǎn)運車的軌道與柜體軌道相連接。進車前確認斷路器已分閘。進柜時需先用人力將手車推到試驗位置。配通用型底盤車時，離開斷開/試驗位置前，此時右手可將進出車搖把插入操作孔順時針旋轉(zhuǎn)，當斷路器走完規(guī)定行程后，搖把轉(zhuǎn)不動時，完成進車操作。3.從工作位置抽出手車：從工作位置抽出手車前，必須確認斷路器已處于分閘狀態(tài)。如果斷路器未分閘，抽出手車之前必須先將斷路器分閘。配通用型底盤車時，離開工作位置前，右手將進出車搖把插入操作孔，逆時針旋轉(zhuǎn)手車至試驗位置。搖把完成出車操作。4.從柜內(nèi)抽出手車：由柜內(nèi)抽出手車時，應使用專用的轉(zhuǎn)運車。出車時柜門開啟大于90度，將未裝斷路器的轉(zhuǎn)運車推至柜前，使轉(zhuǎn)運車定位桿對準開關(guān)柜上的定位孔，推動轉(zhuǎn)運車靠近柜體，使轉(zhuǎn)運車上鎖鉤勾在柜體上，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)運車托盤下的調(diào)節(jié)螺母，使轉(zhuǎn)運車軌道與柜體軌道相連接。出車前確認活門已完全關(guān)閉，拔下二次插頭，用人力將手車抽出柜外。5.斷路器的分、合閘：一般情況下，不需要人直接進行斷路器的合、分閘操作。手車面板上設有手動按鈕，供調(diào)試人員在調(diào)試斷路器時使用。斷路器手車面板上僅設有手動分閘按鈕（電保持沒有），斷路器的合閘需靠電動，供調(diào)試人員在調(diào)試斷路器時使用。開關(guān)柜面板上設有供操作者在緊急情況下對斷路器進行分閘操作的緊急分閘裝置。緊急情況下直接按動分閘按鈕，就可使斷路器分閘。6.分、合接地開關(guān)：接地開關(guān)的操作軸端在柜體右前部。接地開關(guān)的操作應使用廠家提供的專用操作手把。進行接地開關(guān)合閘操作前首先確認手車已退到試驗位置或移出柜外，查看帶電顯示器的指示確認電纜不帶電，確認柜體的后蓋板沒有打開，確認接地開關(guān)處于分閘狀態(tài)。將專用操作手把插入接地開關(guān)的操作軸軸端，順時針轉(zhuǎn)動操作手把約90°，就可完成接地開關(guān)的合閘操作。接地開關(guān)合閘后，擋板操作孔的彎板將被鎖住不復歸。進行接地開關(guān)分閘操作前首先確認柜體的后蓋板已經(jīng)完全蓋好，確認接地開關(guān)處于合閘狀態(tài)。將專用操作手把插入接地開關(guān)的操作軸軸端，逆時針旋轉(zhuǎn)操作手把約90°，就可完成接地開關(guān)的分閘操作。此時檔操作孔的彎板復歸擋住操作孔。四、斷路器動作原理：1.儲能動作：由儲能電機或手動儲能部件輸出扭矩通過單向滾針軸承帶動鏈輪轉(zhuǎn)動，再經(jīng)鏈條帶動鏈輪轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動儲能軸上的掛簧拐臂順時針轉(zhuǎn)動拉長合閘彈簧，達到儲能的目的。當合閘彈簧儲能到位后，能量由儲能保持擎子與滾輪保持。同時撥板帶動儲能指示牌，指示儲能到位。2.分、合閘動作：2.1合閘動作：儲能到位后，按手動合閘按鈕推動手動合閘彎板轉(zhuǎn)動，或合閘電磁鐵動作，推動電動合閘彎板轉(zhuǎn)動，經(jīng)軸帶動儲能保持擎子轉(zhuǎn)動，從而解除了儲能保持擎子與滾輪的約束，合閘彈簧的能量釋放帶動合閘凸輪作順時針方向轉(zhuǎn)動，通過二級四連桿傳動機構(gòu)及絕緣拉桿帶動真空滅弧室的動導電桿向上運動，完成合閘動作。2.2分閘動作：合閘動作完成后，按手動分閘按鈕推動脫扣彎板轉(zhuǎn)動，或分閘電磁鐵動作，推動脫扣彎板轉(zhuǎn)動，帶動分閘半軸順時針方向轉(zhuǎn)動，半軸對分閘二級脫扣部分的約束解除，在絕緣拉桿內(nèi)的觸頭碟簧和分閘拉桿作用下，帶動真空滅弧室的動導電桿向下運動，完成分閘動作。3.操動機構(gòu)斷路器的彈簧儲能式操動機構(gòu)布置在斷路器的前半部，分為合閘單元、分閘單元、傳動部分和輔助單元。合閘單元：合閘單元的主體是彈簧儲能機構(gòu)。儲能軸的兩側(cè)是掛有合閘彈簧的掛簧拐臂，儲能軸上安裝有鏈輪、輸出合閘動力的驅(qū)動凸輪等。裝在儲能軸和合閘線圈下部的電機通過鏈條帶動安裝在大戶能軸上的鏈輪，拉伸合閘彈簧從而儲存合閘所需能量。機構(gòu)合閘時，合閘彈簧儲存的能量通過驅(qū)動凸輪及專用的連桿傳遞到斷路器主回路，完成合閘操作。分閘單元：分閘單元的主體是合閘保持機構(gòu)。合閘保持機構(gòu)的一端與斷路器的傳動主軸發(fā)生關(guān)系，通過這一關(guān)系實現(xiàn)斷路器合閘狀態(tài)的有效保持。合閘