35KV开关设备结构及原理培训内容解析

02013设备中心专项培训（电气）第三讲——35KV开关设备结构及原理2013年5月中国海油惠州炼化135kV配电装置采用户内SF6气体绝缘交流金属封闭真空断路器柜（简称C-GIS装置），开关型号为西门子8DB10，固定式安装，双母线双分段接线方式，现有42个间隔。母联、分段间隔共4个；电源进线4回，分别引自220kV总变2台主变低压侧和动力站2台升压变高压侧；馈出线34回。本次培训主要根据西门子8DB10高压开关柜从C-GIS的功能、原理、结构、操作几方面对35KV开关柜进行的简要介绍。前言2培训提纲（一）35KV开关柜功能特点（二）35KV开关柜原理及柜体结构（三）35KV开关柜操作38DB10可扩展、固定式安装断路器型开关柜主要在我公司35KV配电中心使用，完成配电中心的开关任务。开关柜额定电压40.5kV，额定电流2500A。最大允许额定短路电流100kA，最大短路分断电流40kA。（一）35KV开关柜功能特点41.18DB10型固定安装断路器型开关柜具有以下特点：适合室内安装的金属外壳开关柜，出厂时已组装好，经过型式试验；采用绝缘介质SF6气体；可安全触摸的电缆连接与互连系统并可连接固体绝缘母线和SF6气体绝缘母线；本柜型GIS为双母线结构；本柜型采用单极金属外壳；本柜型为免维护高压开关柜；采用逻辑机械联锁的完整开关柜联锁系统；气密性一次外壳，不受污物、湿气和小动物等环境因素的影响；具有较高的人员安全性；具有较高的设备安全性。（一）35KV开关柜功能特点5（一）35KV开关柜功能特点母线排:-每段各相采用同一气体隔室1.2充气隔室的分隔母线2母线1有效的气体隔室分隔可以方便地实现故障定位一个母线排系统无需同另一系统隔离即可投入工作(如扩展)在母线排带电的情况下可安全更换断路器腔体三位置开关:-每个馈线采用一个气体隔室断路器:-每个馈线,包括柜体端接采用同一气体隔室6（一）35KV开关柜功能特点环型铁心电流互感器电气通路形成一次绕组，回路不受绝缘和热效应的影响二次元件安装在气室外，易于触及不会承受介电应力的铸塑树脂部件1.3电流测量回路7（一）35KV开关柜功能特点电压互感器单极绝缘安装在SF6绝缘的气室内保护回路密封在气体系统内，不受环境影响通过气密隔板和母线排隔离易于隔离1.4母线排电压测量回路不可隔离可隔离8（一）35KV开关柜功能特点无毒,不可燃的惰性气体1.5SF6气体的特性隔室内无氧化在封闭系统内，SF6仅作为绝缘介质，而非灭弧介质，因此不会产生燃弧后的其他物质受环境影响小-年气体泄漏率0,5%-气体可更新小电流情况下的自恢复电弧可自动熄弧9培训提纲（一）35KV开关柜功能特点（二）35KV开关柜原理及柜体结构（三）35KV开关柜操作（一）35KV开关柜功能特点无毒,不可燃的惰性气体1.5SF6气体的特性隔室内无氧化在封闭系统内，SF6仅作为绝缘介质，而非灭弧介质，因此不会产生燃弧后的其他物质受环境影响小-年气体泄漏率0,5%-气体可更新小电流情况下的自恢复电弧可自动熄弧118DB10型开关柜为双母线三极开关柜，其结构大致可分为：（1）高压断路器柜；（2）高压断路器；（3）隔离开关与三工位隔离开关；（4）电流互感器；（5）电压互感器；（6）气室。下面将就上述几部分组成的功能、特性进行简要介绍。（二）35KV开关柜原理及柜体结构12（二）35KV开关柜原理及柜体结构8DB10断路器柜和开关柜极柱低压室保护继电器隔离开关及三工位隔离开关的控制指示板馈线气压指示器气体灌充阀真空断路器的控制与指示板电缆接线室用于电压检测系统的插孔框架母线铸铝母线罐体隔离开关断路器电极真空灭弧室电流互感器隔室连接筒体三工位隔离开关13（二）35KV开关柜原理及柜体结构标准回路的主截面L1L2L3母线联络柜的主截面母线I母线II母线I母线II母线I母线IIL1L2L3142.1断路器柜2.1.1功能断路器柜是8DB系列开关柜的基本柜型。具有“进线”和“出线”功能。它可携载或分断所有额定母线及馈线电流以及相应铭牌上标出的短路电流。2.1.2框架开关柜极柱和开关柜前端的支撑件，形成电缆连接隔室。2.1.3低压室①用于安放保护、控制、测量和计量装置；②带有断路器的插入式电缆以及位于C形导轨上、用于进线和出线电缆（如母线）的三位置隔离开关操作机构；③可将各个装置安装在门内或低压室内的安装板上。（二）35KV开关柜原理及柜体结构152.1.4开关柜极柱①极柱是前后布置的。②一个开关柜极柱包含一个垂直安排的外壳，内有一个真空灭弧室。③内部带有三位置隔离开关的母线外壳在开关柜极柱的上方水平布置。（二）35KV开关柜原理及柜体结构16单极极柱横截面123456172891011121340kA31,5kA1干燥剂2铸铝腔体3母线排4三位置开关5气密衬套6安全隔膜7真空灭弧室31,5kA;40kA8电流互感器9容性耦合电极10极柱支撑板11柜体连接件12内锥式插接件13外壳（二）35KV开关柜原理及柜体结构172.2高压断路器真空断路器是开关柜不可分割的一部分，它由以下部件组成：带储能弹簧结构和控制部件的操作结构；用于触头操作的分断杆；3个带真空泡的开关柜极柱。真空断路器与高压开关柜之间具有机械联锁装置，断路器和三位置隔离开关以机械方式进行联锁。机械联锁可防止在三位置隔离开关没有处于确定的末端位置（合闸/分闸）时断路器被合闸。而且，机械联锁还可防止在断路器合闸后三位置隔离开关被操作。（二）35KV开关柜原理及柜体结构18（二）35KV开关柜原理及柜体结构真空灭弧室固定在断路器电极的连接件上，静触头④直接连接在筒体上，动触头③牢固地连接在连接螺栓①上，并在导轨上中心对直。灭弧室内的金属波纹管②构成至气室的真空密封连接。2.2.1真空灭弧室剖面图192.2.2安装在极柱内的真空灭弧室套管顶部法兰灭弧室支撑件真空灭弧室电流互感器（二）35KV开关柜原理及柜体结构202.3操作机构箱•操作机构箱通过一个可拆卸的前板进行封闭。前板上有用于控制部件与指示器的开孔。操作机构箱可容纳操作断路器所需的所有部件。•断路器可通过电气方式进行合闸，或使用ON按钮以机械方式进行合闸。操作动力通过一个操作连杆机构被传输到真空灭弧室。合闸弹簧在合闸之后立即由电机进行重新储能。如果电机电源出现故障，则可手动将合闸弹簧进行储能。为此，在可拆卸前板上提供了一个用于从后面连接手动曲柄的开孔。弹簧储能状况可从指示器上读出。（二）35KV开关柜原理及柜体结构21①辅助触头S1②ON按钮③合闸线圈④分励脱扣器⑤OFF按钮⑥断路器的操作轴⑦分闸弹簧⑧操作计数器⑨断路器的位置指示器⑩“合闸弹簧储能/未储能”指示器⑾辅助触头⑿合闸弹簧⒀带手动曲柄联结器的机构⒁铭牌不带前板的断路器操作机构箱（二）35KV开关柜原理及柜体结构2.3.1操作机构箱内部结构22断路器面板①ON按钮（机械）：当有马达操作的隔离和接地开关室，改按钮被锁上②OFF按钮③锁定装置（挂锁）④操作循环计数器⑤断路器“合/分”位置指示⑥“弹簧未储能”和“弹簧已储能”指示器⑦手柄（为断路器合闸弹簧储能）开孔的盖子（二）35KV开关柜原理及柜体结构①②③④⑤⑥⑦2.3.2操作机构箱面板232.3.2操作机构箱面板•按下断路器面板上的ON按钮，断路器即合闸。通过真空灭弧室外的操作杆，操作传递到真空灭弧室。之后，马达立即将弹簧储能。•如果马达的供电有问题，该弹簧可以通过手柄手动储能。为了手动储能，面板上有一个孔，储能手柄可通过该孔和齿轮机构啮合。弹簧的储能状态可由指示器读出。•操作机构箱由一个可移开的盖板封闭，盖板上有为控制元件和指示器开的孔。（二）35KV开关柜原理及柜体结构24（二）35KV开关柜原理及柜体结构2.4隔离开关及三工位隔离开关252.4.1三工位隔离开关母线系统1配备的三工位隔离开关将隔离开关和接地开关的功能组合在一起，它仅用于无负载的操作。①静触头，“合闸”位置②母线外壳③母线④母线支撑件⑤静触头，“准备接地”位置⑥套管⑦动触头，“准备接地”位置⑧处于“合闸”位置的动触头⑨处于“分闸”位置的动触头带母线和套管的三位置隔离开关（二）35KV开关柜原理及柜体结构26（二）35KV开关柜原理及柜体结构合分接地2.4.2隔离开关母线系统2配备有设计为空载运行的隔离开关，隔离开关有一个工作迸行中(work-in-process)接地触头用于维护的目的。在正常运行条件下是不能操作的。27（二）35KV开关柜原理及柜体结构2.4.3隔离开关工位及相应指示28（二）35KV开关柜原理及柜体结构2.4.3隔离开关工位及相应指示292.5联锁•开关只有满足与其它元件的位置的逻辑关系，才能操作。•设置联锁的目的是闭锁不允许的开关操作，以保证人身安全，防止开关柜损坏和供电故障。•联锁的类型主要是机械联锁。相互联锁关系为隔离开关、断路器及接地开关间的联锁。具体关系如下：（二）35KV开关柜原理及柜体结构30分断操作分断操作只有在以下情况下才可能：类型合/分隔离开关断路器分闸/接地开关分闸机械/机械合/分接地开关断路器分闸/隔离开关分闸机械/机械断路器合闸隔离开关或接地开关没有处于中间位置（挡板关闭）机械断路器分闸未通过锁定装置进行锁定机械而且，隔离开关和接地开关可装电气机械联锁装置；或仅仅接地开关装电气机械联锁（二）35KV开关柜原理及柜体结构断路器柜机械联锁关系312.6气室气室的分布对于在操作过程中在开关柜上进行的工作以及所受到的操作限制具有决定性影响。因此，在发生故障时，气室的分布决定了工作的范围。下面说明了8DB10开关中气室的分布，它提供了相关气体重量和气室体积。母线排:每段母线排的各相都各有一独立气室断路器:馈线断路器连同电缆连接采用同一气室母线排气室和断路器气室间设置有气密隔板气室的分隔利于实现故障定位（二）35KV开关柜原理及柜体结构32（二）35KV开关柜原理及柜体结构隔室组合示例33（二）35KV开关柜原理及柜体结构34①母线隔室的气体压力指示器（编号符合母线系统的设计）②断路器隔室的气体压力指示器①最低允许气体压力②实际气体压力③最高允许气体压力2.7.1柜上的气体压力指示器（二）35KV开关柜原理及柜体结构2.7附件35（二）35KV开关柜原理及柜体结构电缆连接处有电容层耦合电极安装在断路器的极柱支撑板上用于监测各极是否处于无电状态2.7.2容性耦合电压指示系统C2C1指示器或指示器可以实现相位比较36（二）35KV开关柜原理及柜体结构内锥系统，符合EN50181标准金属封闭，全绝缘外层绝缘集成了用于监测是否同电源隔离的容性电压抽头2.7.3插入式电缆端接系统测试端头电缆屏蔽层压簧压力衬套钟罩绝缘，并受电场控制容性分压器内锥式插座37培训提纲（一）35KV开关柜功能特点（二）35KV开关柜原理及柜体结构（三）35KV开关柜操作38开关柜正常操作通过以下两种方式进行：１、在SCADA监控系统上进行远方操作。开关柜“远方/就地”开关选择“远方”。２、监控系统故障时，在开关柜就地电动操作。开关柜“远方/就地”开关选择“就地”。通过断路器和刀闸“分/合”选择开关进行分、合操作。当上述两种方式均失灵时，紧急情况下可手动操作。（三）35KV开关柜操作3.1开关柜正常操作就地电动操作选择开关393.2断路器手动操作断路器控制盘①ON按钮②OFF按钮③“馈线已接地”锁定部件④操作计数器⑤断路器的位置指示器⑥“合闸弹簧储能/未储能”指示器⑦用于手动为合闸弹簧储能的操作孔（三）35KV开关柜操作403.2.1手动将断路器合闸先决条件：1、“馈线已接地”锁定部件已打开；2、合闸弹簧已储能。按下断路器控制盘上的ON按钮，位置指示器变为“I”位置，断路器被合闸。3.2.2手动将断路器分闸如果控制电压出现故障，则只能用手以机械方式将断路器分闸先决条件：“馈线已接地”锁定部件已打开。如果“馈线已接地”锁定装置已通过挂锁锁定，则无法以电气或机械方式将断路器分闸