高、低压设备讲解 江门台山供电局配电部 黄伟俊 1 内容概要 一、高、低压设备讲解 1、10KV高压部分设备讲解 2、0.4KV低压开关柜讲解 2 一、 10KV高压部分设备讲解 3 一、10KV高压配电柜部分设备结构形成及高 压柜种类 ?高压开关柜按结构形式可分为固定式、移开式。 固定式开关柜中主要有KGN和XGN系列，旧型号 GG-1A型基本淘汰。移开式开关柜主要有JYN和 KYN系列；移开式开关柜中没有隔离开关，因为 断路器在移动后能形成断开点，故不需要隔离开 关。 ?高压开关柜按作用分为进线柜、馈线柜、电压互 感器柜、高压电容器柜（GR-1型）、电能计量柜 （PJ系列）、高压环网柜（HXGN型）等。 4 1．KYN高压开关柜组成 ? KYN－10 型开关柜由手车室、母线室、电缆室、继电仪表室四部分 组成。 ? 当设备损坏或检修时可以随时拉出手车，再推入同类型备用手车，即 可恢复供电，因此具有检修方便、安全、供电可靠性高等优点。 ? 开关柜在结构设计上具有“五防”措施。所谓“五防”即防止误跳、 合断路器，防止带负荷拉、合隔离开关，防止带电挂接地线，防止带 接地线合隔离开关，防止人员误入带电间隔。 ? 因为有“五防”连锁，故只有当断路器处于分闸位置时，手车才能抽 出或插入。 手车在工作位置时，一次、二次回路都连通；手车在试验 位置时，一次回路断开，二次回路仍然接通；手车在断开位置时，一 次、二次回路都断开。断路器与接地开关有机械连锁，只有断路器处 于跳闸位置时，手车抽出，接地开关才能合闸。当接地开关在合闸位 置时，手车只能推到试验位置，有效防止带接地线 型开关柜组成 ? XGN2－10 型箱型固定式金属封闭开关柜是一种新型的产 品，采用ZN28A－10系列线 型旋转 式隔离开关，技术性能高，设计新颖。柜内仪表室、母线 室、断路器室、电缆室分隔封闭，使之结构更合理、安全、 可靠性能高，运行操作及检修维护方便。在柜与柜之间加 装了母线隔离套管，避免了一柜故障而波及邻柜。 ? 为了适应不同接线的要求，高压开关柜的一次回路由隔离 开关、负荷开关、断路器、熔断器、电流互感器、电压互 感器、避雷器、电容器等组成多种一次接线方案。各高压 开关柜的二次回路则根据计量、保护、控制、自动装置与 操动机构等各方面的不同要求也组成多种二次接线KV高压开关柜内装备哪些部件及各柜 功能 ?1、高压开关柜中一般包含如下部件 ?1）真空断路器：用来开断短路电流，保护下级设 备； ?2）接地开关：开关检修时候接地 ?3）电流互感器：为了给继电器提供电流保护信号 （如：过流、速断保护），也可用做测电流。 ?4）电压互感器：可提供操作电源电压和测量电压 做监测用。如：（盘面电压表，计量柜中抽取信 号，把高电压变成100V或100√3V电压进行监测 和测量用） 7 ?5）复合开关：打开闭合回路 ?6）熔断器：开断短路电流 ?7）母线 2、10KV高压配电柜的组成及各开关柜作用 ? 一般高压配电柜的组成分为：高压进线柜/PT计量柜/避雷 柜/母联柜/变压器柜/出线柜/电容补偿柜等等 ? （1）高压进线柜：连接电源，实现迅速断电或送电，隔 离电网的作用，内部主要安装开关、电流互感器、隔离刀、 熔断器和避雷器及保护装置。其中，保护装置有过流、速 断（注：10KV配电线路为什么只装过流不装速断保护， 当10KV配电线路供电距离较短，线路首端和末端短路电 流值相差不大，速断保护按躲过线路末端短路电流整定， 保护范围太小；另外过流保护动作时间较短，当具备这两 种情况时就不必装电流速断保护） 10 ? （2）：PT柜：电压互感器柜，一般是直接装设到母线上， 以检测母线电压和实现保护功能。内部主要安装电压互感 器PT、隔离刀、熔断器和避雷器等。 ? 其作用： ? 1、电压测量，提供测量表计的电压回路 ? 2、可提供操作和控制电源 ? 3、每段母线过电压保护器的装设 ? 4、继电保护的需要，如母线绝缘、过压、欠压、备自投 条件等等。 ? （高压柜屏顶电压小母线的电源就是由PT柜提供的，PT 柜内既有测量PT又有计量PT（原先都是要求测量PT和计 量PT是分开的，因为规范规定计量用互感器的等级要高 于保护用互感器的等级，但现在如没有特殊要求也有不分 开的，共用），都上屏顶的电压小母线，为其它出线高压 柜提供测量、计量、保护用电源等） 11 ?（3）变压器控制柜：实现控制配变负荷， 迅速断电或送电，内部主要安装开关、电 流互感器、隔离刀、熔断器及保护装置其 中，保护装置有瓦斯保护（油浸）或超温 保护（干式）；可以通过接入的电流互感 器，电压互感器等测量元件的信号对回路 的状态进行监视，控制以及保护。比如短 路保护，过载保护，单相接地保护等等。 现在我们配网配变控制柜配有瓦斯保护或 者超温保护来进行对配变保护。 12 3、10KV高压配电柜各保护的动作原理和发 生动作信号处理判断 ?（1）过流保护的动作原理是电网中发生相间短路 故障时，电流会突然增大，电压突然下降，过流 保护就是按线路选择性的要求，整定电流继电器 的动作电流的。 ?（2）速断保护：速断保护是根据故障时电压下降 这一特征设计的一种保护装置。当线路发生故障 时，电压将会急剧下降，当电压下降至预先整定 的数值时，低电压继电器动作，异跳开断路器， 将故障迅速切除。 13 ? 10kV系统常用的原理有过流、速断、反时限等，变压器 保护常见的原理有差动、过流等。配网高压开关柜一般配 置有：过流、速断保护，配变控制柜配有瓦斯保护（油浸） 或超温保护（干式）；电网中发生相间短路故障时，电流 会突然增大，电压突然下降，过流保护就是按线路选择性 的要求，整定电流继电器的动作电流的。当线路中故障电 流达到电流继电器的动作值时，电流继电器动作按保护装 置选择性的要求，有选择性的切断故障线路。可以通过接 入的电流互感器，电压互感器等测量元件的信号对回路的 状态进行监视，控制以及保护。比如短路保护，过载保护， 单相接地保护等等。现在我们配网配变控制柜配有瓦斯保 护或者超温保护来进行对配变保护。 14 ?注：说明解释一下，过流、速断以及瓦斯等保护 信号动作时如何对发信号进行对故障性质判断。 ?1、速断保护信号动作：表明本线路发生有相间短 路、相间短路接地故障时，导致速断动作。 ?2、过电流保护信号动作：表明本线路发生相间短 路、相间短路接地故障“速断”拒动时； 当相邻线路发生相间短路、相间短路接地故 障时该线路保护拒动时；当过负荷时； 出现上述情况过流动作。 15 ? 3、零序保护(通过电缆CT信号抽取) 当本线路发生单相接地、相间短路接地故障时，零序保护动作 事 故发生在线路的地段不同，其继电保护动作信号是不一样的。 ? 1）电流速断保护动作跳闸：电流速断保护的保护范围，一般为系统 最大运行方式下发生短路时，保护范围最大，占线％左右。 而当线路处于最小运行方式时，保护范围最小，占线％。因此，电流速断保护装置动作跳闸，则说明故障点一般大多位 于线路前段（靠近变电所侧）。 ? 2）过流保护装置动作跳闸：过电流保护的保护范围为被保护线％。但通常过流保护装置同时设有延时继电器，在与速断保护装 置配合使用时，一般在线路后段发生故障时才动作跳闸。 ? 3）电流速断保护与过流保护同时动作跳闸：此种情况一般说明故障 点位于速断保护与过流保护的共同范围，故障点大多位于线路中段。 所以，变电所断路器跳闸，要及时调查继电保护动作情况。根据继电 保护装置的动作类型及特点，对故障性质及范围进行大致定位。 16 4、变压器瓦斯工作保护动作信号判断 ? 瓦斯保护是变压器的主要保护,能有效地反应变压器内部 故障。轻瓦斯继电器由开口杯、干簧触点等组成,作用于 信号。重瓦斯继电器由挡板、弹簧、干簧触点等组成,作 用于跳闸。正常运行时,瓦斯继电器充满油,开口杯浸在油 内,处于上浮位置,干簧触点断开。 当变压器内部故障时,故障点局部发生过热,引起附近的 变压器油膨胀,油内溶解的空气被逐出,形成气泡上升,同时 油和其它材料在电弧和放电等的作用下电离而产生瓦斯。 当故障轻微时,排出的瓦斯气体缓慢地上升而进入瓦斯继 电器,使油面下降,开口杯产生的支点为轴逆时针方向的转 动,使干簧触点接通,发出信号。 当变压器内部故障严重时,产生强烈的瓦斯气体,使变压 器内部压力突增,产生很大的油流向油枕方向冲击,因油流 冲击档板,档板克服弹簧的阻力,带动磁铁向干簧触点方向 移劝,使干簧触点接通,作用于跳闸。 17 5、变压器瓦斯保护装设位置1 18 6、变压器瓦斯保护装设位置2 19 7、干式变压器保护装设位置3 20 7、干式变压器保护装置图 21 二、0.4KV低压开关柜讲解 0.4KV低压开关柜种类和操作注意顺序及 维护 22 23 一、低压电气种类 ?通常分为：配电电气和控制电器 两大类。1）配电电气：指断路器、 万能开关和转换开关；2）控制电 器：指接触器、控制继电器、启动 器、控制器、主令电器;由变压器 出来的380伏进入低压电源柜-电容 柜-到各个分柜. 24 二、低压开关柜操作顺序和维护 ?1）操作开关的顺序是：若总开关盒分路开关，送 电合闸时，应先合总开关后和分路开关、电容柜； 停电拉闸顺序与此相反。 ?2）在进行每项操作前、后都要对盘面指示灯、监 测仪表进行检测是否正常。 ?3）配电装置巡视周期按照规程规定进行并做好记 录。 ?4）当配电装置发生重大短路事故，造成停电和保 护动作时，均应及时进行特殊巡视检查。 25 三、失压脱扣器作用 ?失压脱扣器是由失压线圈和脱扣 机构组成，当失压线圈不带电时断 路器不能合闸，主要功能是当断路 器进线电源断电时断路器自动断开， 进线电源恢复时断路器也处于断开 状态，必须人工操作才能合闸。 26 四、断路器在电路中的作用是什么？它有哪 些脱扣器，各起什么作用 ? 断路器按其使用范围分为高压断路器，和低压断路器，高 低压界线kv以上的成为高压电器。 低压断路器又称自动开关，它是一种既有手动开关作用， 又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。它 可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路 及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及 欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开 关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般 不需要变更零部件，一获得了广泛的应用。 27 ? 分类： 按操作方式分有：电动操作、储能操作和手动操作。 按结构分有：万能式和塑壳式。 按使用类别分有：选择型和非选择型。 按灭弧介质分有：油浸式、真空式和空气式。 按动作速度分有：快速型和普通型。 按极数分有：单级、二级、三级和四级等。 按安装方式分有：插入式、固定式和抽屉式等。 高压断路器(或称高压开关)是变电所主要的电力控制设备, 具有灭弧特性,当系统正常运行时,它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,它和 继电保护配合,能迅速切断故障电流,以防止扩大事故范围. 因此,高压断路器工作的好坏,直接影响到电力系统的安全 运行；高压断路器种类很多，按其灭弧的不同，可分为： 油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器 （SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等 28 ? 1．辅助触头；与断路器主电路分、合机构机械上连动的 触头，主要用于断路器分、合状态的显示，接在断路器的 控制电路中通过断路器的分合，对其相关电器实施控制或 联锁，例如向信号灯、继电器等输出信号。万能式断路器 有六对触头(三常开、三常闭)，DW45有八对触头(四常开、 四常闭)。塑壳断路器壳架等级额定电流100A为单断点转 换触头，225A及以上为桥式触头结构，约定发热电流为 3A；壳架等级额定电流400A及以上可装两常开、两常闭， 约定发热电流为6A。操作性能次数与断路器的操作性能总 次数相同。 2．报警触头：用于断路器事故的报警触头，且此触头只 有当断路器脱扣分断后才动作，主要用于断路器的负载出 现过载短路或欠电压等故障时而自由脱扣，报警触头从原 来的常开位置转换成闭合位置，接通辅助线路中的指示灯 或电铃、蜂鸣器等，显示或提醒断路器的故障脱扣状态。 由于断路器发生因负载故障而自由脱扣的机率不太多，因 而报警触头的寿命是断路器寿命的1/10。报警触头的工作 电流一般不会超过1A。 29 ? 3．分励脱扣器：是一种用电压源激励的脱扣器，它的电压可与主电路电压无 关。分励脱扣器是一种远距离操纵分闸的附件。当电源电压等于额定控制电 源电压的70％-110％之间的任一电压时，就能可靠分断断路器。分励脱扣器 是短时工作制，线圈通电时间一般不能超过1S，否则线会被烧毁。塑壳断路 器为防止线圈烧毁，在分励脱扣线圈串联一个微动开关，当分励脱扣器通过 衔铁吸合，微动开关从常闭状态转换成常开，由于分励脱扣器电源的控制线 路被切断，即使人为地按住按钮，分励线圈始终不再通电就避免了线圈烧损 情况的产生。当断路器再扣合闸后，微动开关重新处于常闭位置。但万能式 DW45产品在出厂时要由用户在使用时在分励脱扣器线圈之前串联一组常开 触头。 4．欠电压脱扣器：欠电压脱扣器是在它的端电压降至某一规定范围时，使断 路器有延时或无延时断开的一种脱扣器，当电源电压下降(甚至缓慢下降)到额 定工作电压的70％至35％范围内，欠电压脱扣器应运作，欠电压脱扣器在电 源电压等于脱扣器额定工作电压的35％时，欠电压脱扣器应能防止断路器闭 全；电源电压等于或大于85％欠电压脱扣器的额定工作电压时，在热态条件 下，应能保证断路器可靠闭合。因此，当受保护电路中电源电压发生一定的 电压降时，能自动断开断路器切断电源，使该断路器以下的负载电器或电气 设备免受欠电压的损坏。使用时，欠电压脱扣器线圈接在断路器电源侧，欠 电压脱扣器通电后，断路器才能合闸，否则断路器合不上闸。 30 五．断路器的欠压脱扣器的工作原理？ ?欠压脱扣器是一个线圈，中间有一个 打击脚，卡在断路器机构牵引杆上， 使机构始终处于解锁状态，保证无法 储能合闸。（如此时强行储能合闸的 话，会使牵引杆断裂）。当线圈得到 足够的电压时，打击脚被吸合，退出 牵引杆的运动轨迹，从而断路器可正 常合分 31 六．分励脱扣器在电路中起什么作用 ?所谓脱扣器：断路器的辅助部件，有 热脱扣、短路脱扣、电磁分励脱扣等， 分励脱扣器：属于电磁脱扣部件的1种， 通过外加电信号完成断路器 ；分励脱 扣器在电路中是开关的跳闸操作机构， 一般有手、自动失压时靠弹簧动作跳 闸，也就是 主要用于远距离使开关分 闸，以控制断开回路。 32 七．低压断路器的结构和工作原理 ? 断路器，在电路中作接通、分断和承载额定工作电流，并能在线路和电动机 发生过载、短路、欠压的情况下进行可靠的保护。断路器的动、静触头及触 杆设计成平行状，利用短路产生的电动斥力使动、静触头断开，分断能力高， 限流特性强。 ．短路时，静触头周围的芳香族绝缘物气化，起冷却灭弧作用，飞弧距离为 零。断路器的灭弧室采用金属栅片结构，触头系统具有斥力限流机构，因此， 断路器具有很高的分断能力和限流能力。 ．具有复式脱扣器。反时限动作是双金属片受热弯曲使脱扣器动作，瞬时动 作是铁芯街铁机构带动脱扣器动作。脱扣方式有热动、电磁和复式脱扣3种。. ? 空气开关内部比较精密，原理却甚为简单。它在入线 圈的电感，电流足够时吸合带动机械杠杆而动作保护。比较安全又不用换保 险，是很好的推荐。 ? 自动空气开关也称为低压断路器，可用来接通和分断负载电路，也可用来控 制不频繁起动的电动机。它功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电 器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中 一种重要的保护电器。 自动空气开关具有多种保护功能(过载、短路、欠电压保护等)、动作值可调、 分断能力高、操作方便、安全等优点，所以目前被广泛应用。 33 八．工作原理图 ?自动空气开关由操作机构、触点、保护装置(各种 脱扣器)、灭弧系统等组成。自动空气开关工作原 理图如 ?自动空气开关工作原理图 低压断路器的工作原理 图 34 1-主触点 2-自由脱扣机构 3-过电流脱扣器 4-分励扣器脱 5-热脱扣器 6-欠电压脱扣器 7-停止按钮 35 ? 自动空气开关的主触点是靠手动操作或电动合闸的。主触 点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。过电 流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电 压脱扣器的线圈和电源并联。当电路发生短路或严重过载 时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主 触点断开主电路。当电路过载时，热脱扣器的热元件发热 使双金属片上弯曲，推动自由脱扣机构动作。当电路欠电 压时，欠电压脱扣器的衔铁释放。也使自由脱扣机构动作。 分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈 是断电的，在需要距离控制时，按下起动按钮，使线圈通 电，衔铁带动自由脱扣机构动作，使主触点断开。 36 结束 祝各位： 快乐工作！ 快乐生活！ 谢谢！ 37
