高压开关柜概述及常见故障和处理方法)研究

高压开关柜概述及常见故障和处理方法高压开关柜概述一、基本概念1.开关柜（又称成套开关或成套配电装置）它是以断路器为主的电气设备，是指生产厂家根据电气一次主接线图的要求，将有关的高低压电器（包括控制电器、保护电器、测量电器）以及母线、载流导体、绝缘子等装配在封闭的或敞开的金属柜体内，作为电力系统中接受和分配电能的装置。高压开关柜的作用高压开关柜广泛应用于配电系统，作接受与分配电能之用。既可根据电网运行需要将一部分电力设备或线路投入或退出运行，也可在电力设备或线路发生故障时将故障部分从电网中快速切除，从而保证电网中无故障部分的正常运行，以及设备和运行维修人员的安全。因此，高压开关柜是非常重要的配电设备，其安全、可靠运行对电力系统具有十分重要的意义。高压开关柜的分类结构高压开关柜的分类类型铠装式间隔式箱式各室间用金属板隔离且接地，如KYN型和KGN型各室间是用一个或多个非金属板隔离，如JYN型具有金属外壳，但间隔数目少于铠装式或间隔式，如XGN型断路器手车本身落地，推入柜内；手车装于开关柜中部，手车的装卸需要装载车。落地式中置式断路器的置放中置式手车落地式手车KYN产品型号及含义KYN高压开关柜的组成结构•开关柜由固定的柜体和可抽出部件（简称手车）两大部分组成。柜体开关柜的外壳和隔板采用敷铝锌钢板，整个柜体不仅具有精度高、抗腐蚀与氧化作用，且机械强度高、外形美观，柜体采用组装结构，用拉铆螺母和高强度螺栓联结而成，因此装配好的开关柜能保持尺寸上的统一性。开关柜被隔板分成手车室、母线室、电缆室和继电器仪表室，每一单元均良好接地。A-母线室母线室布置在开关柜的背面上部，作安装布置三相高压交流母线及通过支路母线实现与静触头连接之用。全部母线用绝缘套管塑封。在母线穿越开关柜隔板时，用母线套管固定。如果出现内部故障电弧，能限制事故蔓延到邻柜，并能保障母线的机械强度。A-母线室B-手车（断路器）室C-电缆室D-继电器仪表室B-手车（断路器）室在断路器室内安装了特定的导轨，供断路器手车在内滑行与工作。手车能在工作位置、试验位置之间移动。静触头的隔板（活门）安装在手车室的后壁上。手车从试验位置移动到工作位置过程中，隔板自动打开，反方向移动手车则完全复合，从而保障了操作人员不触及带电体。绝缘套筒内有真空灭弧室及触头上接线端子下接线端子手车式框架二次接线插头断路器按灭弧介质可分为:油断路器。又分为多油断路器和少油断路器。它们都是触头在油中开断、接通，用变压器油作为灭弧介质。压缩空气断路器。利用高压力压缩空气来吹灭电弧的断路器。SF6断路器。利用SF6气体来吹灭电弧的断路器。真空断路器。触头在真空中开断、接通，在真空条件下灭弧的断路器。固体产气断路器。利用固体产气材料，在电弧高温作用下分解出的气体来熄灭电弧的断路器。磁吹断路器。在空气中由磁场将电弧吹入灭弧栅中，使之拉长、冷却而熄灭电弧的断路器。操动机构：按操动机构所用操作能源的能量形式不同，操动机构可分为以下几种：1、手动机构（CS）：指用人力合闸的操动机构。2、电磁机构（CD）：指用电磁铁合闸的操动机构。3、弹簧机构（CT）：指事先用人力或电动机使弹簧储能实现合闸的弹簧合闸操动机构。弹簧操作机构由弹簧贮能、合闸维持、分闸维持、分闸4个部分组成，零部件数量较多，约200个，利用机构内弹簧拉伸和收缩所储存的能量进行断路器合、分闸控制操作。弹簧能量的储存由储能电机减速机构的运行来实现，而断路器的合、分闸动作靠合、分闸线圈来控制，因此断路器合、分闸操作的能量取决于弹簧储存的能量而与电磁力的大小无关，不需太大的合、分闸电流。弹簧操作机构的优点主要有（1）合、分闸电流不大，不需要大功率的操作电源；（2）既可远方电动储能，电动合、分闸，也可就地手动储能，手动合、分闸，因此在操作电源消失或出现操作机构拒绝电动的情况下也可以进行手动合、分闸操作；（3）合、分闸动作速度快，不受电源电压变动的影响，且能快速自动重闸；（4）储能电机功率小，可交直流两用；（5）弹簧操作机构可使能量传递获得最佳匹配，并使各种开断电流规格的断路器通用同一种操作机构，选用不同的储能弹簧即可，性价比优。弹簧操作机构的缺点主要有：（1）结构比较复杂，制造工艺复杂，加工精度要求高，制造成本比较高；（2）操作冲力大，对构件强度要求高；（3）容易发生机械故障而使操作机构拒动，烧毁合闸线圈或行程开关；（4）存在误跳现象，有时误跳后分闸不到位，无法判断其合分位置；（5）分闸速度特性较差。4、电动机机构（CJ）：指用电动机合闸与分闸的操动机构。5、液压机构（CY）：指以高压油推动活塞实现合闸与分闸的操动机构。6、气动机构（CQ）：指用压缩空气推活塞实现合闸与分闸的操动机构。7、永磁机构：利用永久磁铁进行断路器位置保持，是一种电磁操动、永磁保持、电子控制的操作机构。C-电缆室电缆室内可安装电流互感器、接地开关、避雷器（过电压保护器）零序互感器以及电缆等附属设备，并在其底部配制开缝的可卸铝板，以确保现场施工的方便。D-继电器仪表室继电器室的面板上，安装有微机保护装置、操作把手、保护出口压板、仪表、状态指示灯（或状态显示器）等；继电器室内，安装有端子排、微机保护控制回路直流电源开关、微机保护工作直流电源、储能电机工作电源开关（直流或交流），以及特殊要求的二次设备。开关柜手车的三个位置•工作位置•试验位置•检修位置断路器与一次设备有联系，合闸后，功率从母线经断路器传至输电线路。二次插头可以插在插座上，获得电源。断路器可以进行合闸、分闸操作，对应指示灯亮；断路器与一次设备没有联系，可以进行各项操作，但是不会对负荷侧有任何影响，所以称为试验位置。断路器与一次设备（母线）没有联系，失去操作电源（二次插头已经拔下），断路器处于分闸位置。二、开关柜联锁装置开关柜具有可靠的联锁装置，满足五防的要求，切实保障了操作人员及设备的安全。a、断路器手车在推进或拉出过程中，无法合闸；b、断路器手车只有在试验位置或工作位置时，才能进行合、分操作而且在断路器合闸后，手车无法从工作位置拉出；防止断路器在合闸状态推进或拉出负荷区。c、仅当接地开关处在分闸位置时，断路器手车才能从试验位置移至工作位置；仅当断路器手车处于试验位置或柜外时，接地开关才能进行分、合闸操作；d、接地开关处于分闸位置时，开关柜下门及后门都无法打开，防止了误入带电间隔。接地刀闸在分位时，开关柜盘后门被闭锁杆横向卡住不能打开开关柜盘后门与接地开关联锁示意图e、断路器手车在试验或工作位置，没有控制电压时，可实现仅能手动分闸不能合闸。f、断路器手车在工作位置时，二次插头被锁定不能拔出。开关设备上的二次线与断路器手车上的二次线的联络是通过手动二次插头来实现的，二次插头的动触头通过一个尼龙波纹收缩管与断路器手车相连，二次静触头座装设在开关柜手车室的右上方。断路器手车只有在试验、断开位置时，才能插上和解除二次插头，断路器手车处于工作位置时由于机械联锁作用，二次插头被锁定，不能被解除。开关柜二次插头被锁定示意图常见故障和处理方法断路器拒绝合闸现象可能原因处理断路器不动作，红灯不亮1．控制电源不正常，控制或者合闸保险熔断。2.合闸转换开关接点不通。3.“远方、就地”转换开关投入错误。4.断路器辅助触点不通。5.断路器未储能。6.工艺连锁点未复位。7.机械机构故障。8.综保合闸回路内部故障。9.合闸线圈烧坏1．检查控制电压和保险是否异常，否则调整或者更换。2.合闸转换开关接点是否异常。3.将“远方”、“就地”转换开关正确投入。4.检查断路器辅助触点；5．如果未储能，检查自动储能回路，否则手动储能6.检查工艺连锁回路，通知现场复位连锁点。7.调整机械机构，使之灵活好用。8.检查综保内部合闸回路9.更换合闸线圈查明原因后应及时汇报调度断路器拒绝跳闸现象可能原因处理执行跳闸指令时断路器不动作，绿灯不指示，电流表无变化1.跳闸线圈烧坏。2.控制电源不正常。3.断路器辅助触点烧坏或者转换开关接点卡住。4.控制保险烧坏。5.机械机构故障6.综保故障1.如果线圈烧坏，更换线圈。2.调整电压至正常范围。3.如果辅助触点或转换开关坏，更换。4.换控制保险5.调整机械机构，使之灵活好用。6.检查综保回路查明原因后应及时汇报调度。断路器误合闸现象可能原因处理未经操作自动合闸,合闸指示灯亮，电流有指示1．直流两点接地使合闸控制回路接地；2．元件某种故障原因，使开关合闸控制回路接通；3．由于合闸接触器线圈电阻过小，且动作电压偏低，直流系统发生瞬间脉冲时，引起断路器误合闸；4．弹簧操作机构，储能弹簧锁扣不可靠，在有震动情况下，锁扣自动解除造成断路器自行合闸。发现开关误合时，应立即拉开误合的断路器，同时汇报调度。若拉开后再“误合”，应断开开关合闸电源，拉开开关，联系调度和有关部门。1．检查直流系统是否接地；2．更换故障元件；3．更换合闸线圈；4．调整机械机构，使之灵活好用。断路器误跳闸现象可能原因处理无短路或接地现象，继电保护未动作，断路器自动跳闸,相应指示灯亮。1.人员误碰，误操作；2.机构受外力振动，保护盘受外力振动引起自动脱扣的“误跳”；3.其他电气或机械性故障，发现开关误跳以后，应汇报调度作如下处理：由于人员误碰，误操作，或机构受外力振动，保护盘受外力振动引起自动脱扣的“误跳”，对馈线应立即送电。对其他电气或机械性故障，无法立即恢复送电的则应联系调度与有关部门将“误跳”断路器暂停用、待检修处理。ZN139-12永磁式真空断路器ZN139-12系列永磁真空断路器型号及含义1.国际最先进的“西门子”真空灭弧室或由南自设计监制机械寿命达4万次的真空灭弧室2.国内最先进的南自永磁操作机构3.国内最具信任度的“南自”智能控制器4.最早通过西高所型式试验5.国内实际运行时间最久6.机构寿命12万次7.额定电流630-4000A8.额定开断短路电流20-40KA9.公司生产过程通过西门子验收,符合西门子真空开关生产要求,并授予证书ZN139-12系列永磁真空断路器主要特点传统弹簧机构(VS1)真空断路器ZN139-12永磁式真空断路器永磁真空断路器与传统弹簧机构真空断路器··弹簧机构真空断路器,机构200余零件构成，传动环节复杂,其中任一零件出现故障都会导致断路器无法正常工作，机械传动可靠性低。·永磁式断路器，采用永磁式操作机构,机构仅由9个零件组成,较传统的弹簧机构零部件数量极少,传动环节极其简化,机械传动有极高的可靠性。永磁真空断路器与传统弹簧机构真空断路器传统弹簧机构维修非常不方便。虽然许多厂家意识到此问题，将机构进行了模块化设计，来解决这一问题，换言之这恰恰正是弹簧机构故障率高的一个体现。参照弹簧机构多年的运行状况，并对各型号弹簧机构断路器运行过程中的故障进行分析发现：弹簧机构断路器在运行过程中有三个环节显得尤为重要（储能保持、合闸、合闸保持），其亦为引起断路器故障，造成事故的主要原因所在。传统弹簧机构真空断路器永磁真空断路器与传统弹簧机构真空断路器产品特点ZN139-12（VN1）系列永磁真空断路器·产品采用永磁式操作机构,构件由9个零件组成,较传统的弹簧机构零部件数量极少(弹簧机构约有200个零件组成),因而传动环节极其简化,机械传动有极高的可靠性采用西门子真空灭弧室，电气性能处于国际领先地位产品的技术性能及安全可靠性完全优于进口产品产品特点ZN139-12系列永磁真空断路器◎机构为闭环磁路设计，不漏磁，满足各种工况条件使用◎永磁体不受冲击，不会因此退磁、破损而影响使用◎永磁体使用环境温度在60度以下，不会因此退磁而影响使用永磁机构技术参数ZN139-12系列永磁真空断路器•机械寿命：12万次•合闸电流：28A（用于20、25kA）32A（用于31.5kA）60A（用于40kA）•分闸电流：2A•操作电压：DC220V注：需交流操作时，断路器配充电电源及电容，即可使用。ZN139-12系列永磁真空断路器•*额定电压：12kV*额定电流：630-4000A*额定短路开断电流：20、25、31.5、40kA*额定短路持续时间：4S*机械寿命：4万次*永磁