高压开关柜
1、简介
高压开关柜是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用。开关柜具有架空进出线、电缆进出线、母线联络等功能。主要适用于发电厂、变电站、石油化工、冶金轧钢、轻工纺织、厂矿企业和住宅小区、高层建筑等各种不同场。
2、组成
开关柜应满足交流金属封闭开关设备"
标准
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的有关要求,由柜体和断路器二大部分组成,柜体由壳体、电器元件(包括绝缘件)、各种机构、二次端子及连线等组成。(如下图)
2.1 壳体
开关柜被隔板分割成四个单独的隔室:母线室、手车室、电缆室和继电器仪表室。
开关柜单元图
其中1#开闭所使用的是索菱公司生产的KYN28A-12型户内金属铠装抽出(中置)式开关柜。其中K代表金属铠装,Y代表移开式,N代表户内型,28A指的是行业归口单位颁发的型号序列号,12是指工作的额定电压12KV。
1#开闭所开关柜
2.2 电器元件
电流互感器简称CT[如:LZZBJ9-10]
电压互感器简称PT[如:JDZJ-10]
接地开关[如:JN15-12]
放电计数器([如:JSY-8;JCQ-C、JS-8型]
隔离开关[如:GN19-12、GN30-12、GN25-12]
高压断路器[如:少油型(S)、真空型(Z)、SF6型(L)]
高压接触器[如: JCZ3-10D/400A型]
高压熔断器[如:RN2-12、XRNP-12、RN1-12]
变压器[如:SC(L)系列干变、 S系列油变]
高压带电显示器[DXN-Q型,DXN-T型]
绝缘件[如:穿墙套管、触头盒、绝缘子、绝缘热缩(冷缩)护套]
高压电抗器[如串联型:CKSC和起动电机型:QKSG]
负荷开关[如:FN26-12(L)、FN16-12(Z)]
高压单相并联电容器[如:BFF12-30-1] 等等
继电器,电度表,电流表,电压表,功率表,功率因数表,频率表,熔断器,空气开关,转换开关,信号灯,电阻,按钮,微机综合保护装置等等。
2.2.1 电流互感器
电流互感器的工作原理是依据变压器原理制成的,即电磁感应原理。它由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少,串在需要测量的电流的线路中,因此它经常有线路的全部电流流过,二次侧绕组匝数比较多,串接在测量仪表和保护回路中,电流互感器在工作时,它的二次侧回路始终是闭合的,因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小,电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来使用 ,二次侧不可开路。(如下图所示)
电流互感器实物图
其中N1/N2=I2/I1
关于电流互感器需要注意两点:
1、二次回路上只能有一个接地点。由于高压电流互感器的一次侧为高压,当一二线圈之间因绝缘损坏出现高压击穿时,将导致高压窜入低压。如二次线圈有一点接地,就会将高压引入大地,使二次线圈保持地电位,从而确保了人身及设备的安全。一个接地点保证了不会因形成分流,而使继电器拒动作。
2、不允许二次线圈开路。电流互感器是一种特殊的变压器,其一次侧线圈匝数很少(低压通常只有1匝),而二次侧线圈匝数很多(比如一个400/5的互感器,二次侧线圈是一次侧的80倍)。在二侧开路时,二次侧电压会上升到一次侧线圈压降的很多倍(400/5的互感器,就是80倍),从而影响二次回路的正常运行,并危及人身安全。
2.2.2电压互感器
电压互感器原理和电流互感器一样,都是利用电磁感应原理制成的。主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电,用来测量线路的电压、功率和电能,或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器,因此电压互感器的容量很小,一般都只有几伏安、几十伏安,最大也不超过一千伏安。
关于电压互感器需要注意的是:
电压互感器二次侧不能短路。如是短路,将会产生比较大的电流从而烧毁电压互感器以及可能危及人身安全。
2.2.3 放电计数器
放电计数器是串联在避雷器下面,用来
记录
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避雷器动作的一种装置。当避雷器有雷电波、操作波以及工频过电压时,强大的工作电流从计数器的非线性电阻通过,经过直流变换,对电磁线圈放电而是计数器吸动一次(如下流程图)。1#开闭所主要使用的是JSY-8、JCQ-C和JS-8型的放电计数器。
放电 1、非线性电阻
计数器 2、电磁计数器
组成 3、电子元件
流程图
JSY-8型放电计数器采用ZnO电阻片,是对过电压保护器工作状况进行实时及累计计数的装置,可以详细的监视所保护线路的状况,预知事故前异常情况,达到分析异常动作原因,预防事故发生的作用。
JS-8型放电计数器采用SiC电阻片,适用于5kV系统35kV及以下电压等级的避雷器。目前1#开闭所20、21、22、23、24号柜采用这种放电计数器。
JCQ-C系列监测器采用ZnO电阻片,带有故障报警闪烁装置,监视其内外漏点电流,适用于5~10kA系统330kV及以下等级氧化锌避雷器。目前1#开闭所5、6、7、8、11号柜采用这种放电计数器。
3、断路器
断路器(英文名称:circuit-breaker,circuit breaker)是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流,并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件(包括短路条件)下的电流的开关装置。
1#开闭所使用的是盈照公司的浇注式断路器,其控制回路如下:
断路器控制回路
3.1、手动合闸
首先将开关柜上的 “远方/就地”转换开关1QK转换到“就地”位置,3-4触点闭合,再将“手合/手跳”控制开关1SA转换到“手合”位置,使其1-2触点闭合,通过合闸保持继电器HBJ的线圈、防跳继电器FTJ的动断触点FTJB将合闸回路接通,合闸接触器线圈HQ带电,断路器合闸。合闸完成之后,断路器的辅助触点DL2断开,切断合闸回路,断路器的辅助触点DL4(动断触点)断开,绿灯熄灭,同时,断路器的辅助触点DL5(动合触点)闭合,红灯点亮,指示断路器处于合闸位置状态。手动合闸的同时启动KKJ的动作线圈,为保护跳闸时状态“不对应”做好准备。
3.2、远方合闸和保护合闸
断路器在接收到后台机/远动发来的合闸命令后,YHJ(BHJ)闭合,通过合闸保持继电器HBJ的线圈、防跳继电器FTJ的动断触点FTJB将合闸回路接通,合闸接触器线圈HQ带电,断路器合闸。合闸完成之后,断路器的辅助触点DL2断开,切断合闸回路,断路器的辅助触点DL4(动断触点)断开,绿灯熄灭,同时,断路器的辅助触点DL5(动合触点)闭合,红灯点亮,指示断路器处于合闸位置状态。远方合闸的同时启动KKJ的动作线圈,为保护跳闸时状态“不对应”做好准备。
微处理器所发出的合闸命令为一脉冲,为保证可靠合闸,在合闸命令发出到断路器合闸完成这一过程中,HBJB闭合,合闸保持继电器HBJ一直处于自保持状态,它将使合闸线圈HQ一直带电,直到合闸操作完成,断路器的辅助触点DL2断开切断合闸回路为止。
3.3、手动跳闸
首先将开关柜上的“远方”/“就地”转换开关转1QK换到“就地”位置,3-4触点闭合,再将“手合/手跳”控制开关1SA转换到“手跳”位置,使其3-4触点闭合,通过跳闸保持继电器TBJ的线圈和断路器的辅助触点DL3将控制电压加到跳闸线圈TQ上,断路器跳闸。手动跳闸的同时启动KKJ的复归线圈使KKJ复归(1SA处在跳闸后),它们的状态“对应”,保护装置根据这点判定系统无故障,不发事故信号。跳闸完成后,断路器的辅助触点DL3断开,切断跳闸回路,断路器的辅助触点DL5(动合触点)断开,红灯点熄灭,同时,断路器的辅助触点DL4(动断触点)闭合,绿灯亮,指示断路器处于跳闸位置状态。并为合闸操作做好准备。
3.44、远方跳闸
断路器控制回路在接收到后台机/远动发来的跳闸命令后,YTJ闭合,通过跳闸保持继电器TBJ的线圈和断路器的辅助触点DL3(动合触点)将控制电压加到跳闸线圈TQ上,断路器跳闸。远方跳闸的同时启动KKJ的复归线圈,KKJ复归。
断路器控制回路所发出的跳闸命令也是一脉冲,持续时间约为0.1s,为保证可靠跳闸,在跳闸过程中,跳闸保持继电器带电,TBJB闭合,跳闸保持继电器TBJ将一直自保持,它将使跳闸线圈TQ一直带电,直到跳闸操作完成,断路器的辅助触点DL3断开为止。
3.5、保护跳闸
微处理器插件根据保护定值整定条件,当满足跳闸条件时,发出跳闸脉冲,双光隔的三极管饱和导通,BTJ继电器动作,其触点BTJ闭合,通过跳闸保持继电器TBJ的线圈和断路器的辅助触点DL3将控制电压加到跳闸线圈TQ上,断路器跳闸。由于保护跳闸时不启动KKJ复归线圈(保护跳闸和手动/遥控跳闸回路之间加有的二极管就是为实现此目的),KKJ触点保持闭合,KKJ处在合闸后位置(也就是1SA在合闸后位置),而断路器跳闸,1SA与断路器的状态“不对应”,保护装置根据这点判定发生了故障,发出事故信号。跳闸完成后,断路器的辅助触点DL3断开,切断跳闸回路,断路器的辅助触点DL5(动合触点)断开,红灯点熄灭,同时,断路器的辅助触点DL4(动断触点)闭合,绿灯亮,指示断路器处于跳闸位置状态。并为合闸操作做好准备。
3.6、防跳原理
在远方合闸或手动合闸过程中,如果合于永久故障上,继电保护控制断路器跳闸,TBJ线圈带电,TBJC闭合,则FTJ线圈带电,其动合触点FTJC闭合自保持,其动断触点FTJB断开,切断合闸回路。此时,即使远方合闸命令撤销或控制开关在“手合”位置未松开,也不会再次合闸。如若没有FTJ继电器,则当合闸开关未能很快松开且故障使继电保护动作于跳闸,又立即合闸,保护又跳闸,……,出现断路器反复切断电弧跳闸又合闸的“跳跃”现象。 由于断路器控制回路中也配置了防跳回路,两者用一个,10kV开关柜多用断路器控制回路中的防跳回路。
3.7、断路器机构箱内的电气控制回路
(1)合闸控制回路与合闸操作:断路器处于分闸状态,动合触点DL1断开,防跳跃继电器失电,其动断触点K1闭合,试验或工作状态动合触点YO闭合,已储能动合触点CK闭合和断路器辅助开关动断触点DL2闭合,合闸信号经K1-YO-CK- DL2接通合闸线圈HQ,断路器合闸并带动辅助开关转换,辅助开关的动断触点DL2切断合闸回路,同时动合触点DL3接通分闸回路。