高压开关柜的电气设计

开关柜的设计方案包含产品结构设计和配电设计两绝大多数。产品结构设计是基本，它实际明确了商品的结构特征和特性(包含物理性能和一部分电气设备特性)；它与此同时对配电设计也是有非常大危害，决策着电气元器件的挑选、安裝形式和实际操作特性。产品结构设计与配电设计务必互相配合与融洽。

产品结构设计包含下列具体内容:

1) 开关柜的尺寸和空间的总体合理布局。

2) 机壳与箱体框架:机壳一部分包含机壳原材料的挑选、机壳升温、安全防护及其机壳各构成部分，如后盖板、门、视窗、通风窗、出气口等的设计方案；箱体框架设计方案包含铝型材的挑选、接口方式、冲击韧性等。

3) 挡板和悬板。

4) 互锁，即“五防”。

配电设计包含下列具体内容:

1) 主控制回路:包含一次布线计划方案和电气元器件的挑选及其母线槽的挑选。

2) 輔助控制回路:包含开关家用电器的控制回路、维护电源电路、精确测量电源电路、数据信号电源电路等。

3) 防触电(接地维护)。

4) 绝缘相互配合。

开关柜设计方案的基本准则

开关柜的设计方案应严苛遵循有关规范，如：低电压开关柜的设计方案应遵循GB7251.1-2005《低电压成套设备开关机器设备和控制系统》、JB/T 9661-1999《低电压抽出来式成套设备开关机器设备》、JB/T 5877-2002《低电压移动式成套设备开关机器设备》等规范。

开关柜的制定要确保产品品质，使设计方案出的设备在特性、构造、种类等领域都能有效地能够满足使用人的规定；要确保所制定的设备在制造中具备较好的经济发展实际效果，可以选用较经济实惠的生产加工方式，并提升规范化、通用化和集成化水准。要避免二种偏重:一是不管不顾使用人的规定，不恰当地简单化产品构造，片面强调生产制造的经济发展放果，以至产品品质降低；二是断章取义地注重标准化，不恰当地提升商品加工精度和扩张珍贵原料的应用，导致产品构造过度繁杂，制造成本过度价格昂贵。

1）工程图纸类：

单线系统图、电路原理图（原理图）、箱体排列图、柜体技术交底图（含配备明细）、二次配曲线图（表）、施工平面图（含门边框施工平面图、小母线槽施工平面图）、零部件图、铜排生产加工图。

注：较终二项由构造室下达。

2）明细类：

费用预算明细（知名品牌招标会和费用预算用）、电子器件采购申请单、辅材采购申请单、分柜明细、制做规定表、标识牌明细、铜排应用明细、箱体参数表。

1)高压开关柜的设计方案，应促使一切正常运作、监控和保护工作中能安全性便捷地开展。维护保养工作中包含:元器件的维修、实验、常见故障的找寻和解决。

2) 针对额定值主要参数和构造同样而必须取代的元器件应能交换。

3) 针对具备可移走构件的高压开关柜，假如可移走构件的额定值主要参数和构造同样，则理应能交换。

4) 装在机壳内的元器件，除应合乎他们分别的规范外，在高压开关柜的制定中，应充分考虑以下要素的危害:

①机壳应该有充足的冲击韧性，促使装在机壳内的开关、操动组织以及其他元器件具备他们原先的机械设备特点和电气设备特性。

②假如机壳内配有油浸式变压器等相近元器件，当产生问题时，它不可危害邻近机器设备，在运作中也应方便巡查、查验。

高压开关柜由箱体和隔离开关两绝大多数构成，具备空架出入线、电缆线出入线、母线槽联系等作用。箱体由外壳、电气元器件（包含绝缘件）、各种各样组织、二次接线端子等构成。

★.箱体的原材料：1）冷轧板，适用于电焊焊接柜。如：XGN2-12；

2）敷铝锌厚钢板，适用于拼装柜。如：KYN28A-12。

★.箱体的作用模块（以KYN28A-12为例子）：

1）母线槽室；（一般主母线依照“品”字形或“1”字型二种构造布局）

2）隔离开关手车室；

3）电缆线室； 4）汽车继电器仪表盘室。

“五防”是供电系统中避免五种电气设备操作失误的通称。据调查，供电系统的操作失误安全事故有80% 以上归属于五种操作失误，即：误分、误合隔离开关；带负载实际操作防护开关；通电挂接地线应合接地开关；带接地线开关重合闸；误人通电间距。因而，各种各样开关机器设备间务必有一定的实际操作次序，不然便会导致严重危害乃至发生安全事故。因此，高压开关柜应具备“五防”作用，即:

（1）避免误分、误合隔离开关；

（2）避免带负载分、合防护开关；

（3）避免通电误合（挂）接地开关（线）；

（4）避免带接地线（开关）合隔离开关（负载开关）；

（5）避免误进通电间距。

“五防”作用可根据闭锁设备来完成。闭锁设备是一种以避免电气设备操作失误而在高压开关柜中安置的一种设备。闭锁装置能确保按照规定程序流程实际操作时，开关柜可以操作；不然，开关柜不可实际操作。说白了“程序流程实际操作”就是指按电气设备安全性的规定人为因素要求的实际操作次序。

闭锁设备可分成机械设备闭锁设备和电气设备闭锁设备两大类。机械设备闭锁设备所有选用传动系统杆杠、曲轴、挡扳、滚轮等机械零部件组成。电气设备闭锁设备就是指磁力锁、闭锁电源电路等。

髙压馈线柜（如：变电器控制回路、电机控制回路、电力电容器控制回路等）接地开关的互锁组织上是不是必须加磁力锁？

剖析：尽管隔离开关汽车底盘车与接地开关中间存有机械设备闭锁，可是当隔离开关吸合后，高压电机、电力电容器会存有反合闸的状况，为了避免通电合接地开关，一般在接地开关互锁组织上用磁力锁。而当场在开展安装设备工程施工时，通常因为磁力锁的輔助开关电源还未配电，没法实际操作接地开关，造成箱门打不开，危害工程施工。（该问题的处理对策：在箱体立杆在开一个小圆孔，随后用螺丝起子去使磁力锁姿势。）

4.1 电流电压互感器 Current Transfor ** tor （通称：CT）

将大电流转化成规范小电流（5A、1A），供精确测量、维护用。

4.1.1 型号规格表明

一次绕阻形式：M-母线槽式、F-围绕复匝式、Q-电磁线圈式、D-围绕单匝式；

安裝形式：A-过墙式、Z-支撑式；

绝缘形式：Z- 浇筑绝缘、J-环氧树脂浇筑、C-瓷绝缘、K-塑料外壳；

主要用途：B-维护级、D-差动保护用、J-接地保护用；

构造形式： Q（J） - 加厚型、J-增加容积、W-室外式、G-改进版；

举例子：LZZ ** 9-10A

L:电流电压互感器 Z：支撑式 Z:浇筑式

B：带维护级 J：加厚型 9:设计方案编号

10：额定电流（kV） A：构造编号

变比：一次电流/二次电流

二次电流：5A、1A；一次电流依据系统软件要求。

变比：100/5、200/1、2000/5

精度级别

0.5/10P10、0.2/0.5/10P20、0.5/5P10/5P10

精确测量级：0.2S、0.2、0.5S、0.5

注：0.2级和0.2S级较大的差异是在小负载时，0.2S级比0.2级有更好的测量精度；主要是用以负载变化范畴非常大，而有一些情况下几乎满载的场所。 0.2S级和0.2级在各负载率下的电流偏差及相位差偏差可参照GB1208-1997《电流电压互感器》，根据该国家标准数据图表中的数据信息，可以清晰地看得出在具体负载电流低于额定值电流的30%时，0.2S级的综合性偏差显然低于0.2级电流电压互感器。

维护级：5P、10P，表明±5%和±10% P表示维护

精确限制值指数：10、15、20、25、30（易被忽视）

举例子：

5P10表明当一次侧过流10倍时，该绕阻的复合型偏差≤±5%；

10P10表明当一次侧过流10倍时，该绕阻的复合型偏差≤±10%；

10P15表明当一次侧过流15倍时，该绕阻的复合型偏差≤±10%。

4.1.4 额定值导出容积

根据二次负载短路容量开展挑选，一般用VA表明，如：10VA、15VA、20VA等。

4.1.5 常见问题：

1）电流电压互感器的二次侧在运用时禁止引路。应用全过程中拆装仪表盘或汽车继电器时，应事前将二次侧短路故障。安裝时，布线应靠谱，不允许二次侧安裝熔断器或开关等元器件；

2）二次侧需要有一端接地。避免一、二次侧绝缘毁坏，髙压窜进二次侧，严重危害人身安全和机器设备安全性；3）

布线时要留意正负极。电流电压互感器一、二次侧的正负极接线端子，都用英文字母表明正负极。一次侧用P1、P2表明；二次侧用nS1、nS2（n表示电磁线圈绕阻编号）；

4）一次侧串连接在路线中。

互感器 Potential Transformer （通称：PT）

将高电压转化成规范低压（100V），供精确测量、维护用。

型号规格表明

相数编号：D-单相电、S-三相

绝缘形式：J-油侵式、G-干试、Z-浇筑式

构造形式：W-五柱三绕阻、B-带赔偿绕阻、J-接地维护、X-带剩下工作电压绕阻

举例子：JDZ(X)10-3、6、10

J:互感器 D：单相电 Z:浇筑式

X：带剩下工作电压绕阻 10:设计方案编号

3、6、10：额定电流（kV）

变比:一次工作电压/二次电压

二次工作电压：100V ；一次电压依据系统软件工作电压明确

JDZ10-10： 10/0.1(单相连法)

10/0.1/0.1（V-V接线方法）

JDZX10-10：10/√3/0.1/√3/0.1/3 （Y-Y-△接法）

10/√3/0.1/√3/ 0.1/√3/0.1/3（Y-Y-Y-△接线方法）

精度级别

0.2/ ** 、0.2/0.5/ ** 、0.5/ ** /6P

精确测量级：0.2S、0.2、0.5

维护级： ** 、6P，P表明维护

额定值导出容积

根据二次负载短路容量开展挑选，一般用VA表明，如：30VA、50VA、100VA等。

常见问题：

1）互感器的二次侧在运行时禁止短路故障。在正常的运行时，其二次侧的电流不大，趋于引路情况，当二次侧短路故障时，其电流非常大（二次侧特性阻抗不大）将损坏机器设备。

2）互感器的二次侧需要有一端接地，避免一、二次侧穿透时，髙压窜进二次侧，严重危害人身安全和机器设备安全性。

3）工作电压互感器接线时，应留意一、二次侧接线端子排的正负极。以确保精确测量的精确性。

4）互感器的一、二次侧通常都应安置熔断器做为过流保护。

5）一次侧并连接在路线中。

4.3 零序电流电压互感器

通常情况下，三相电流矢量和等于零，零序CT二次绕阻信号不好。

当产生接地常见故障或三相电流不平衡时，三相电流矢量和不等于零，零序CT二次侧导出数据信号，使维护元器件姿势，断开开关电源，做到接地常见故障维护目地。

型号规格：LXK-φ80(100、120、200)

LX:零序电流电压互感器 K：开合式

φ80：内螺纹直徑

变比：一次电流/二次电流

二次电流：5A、1A

变比：100/1 、 100/5

精度级别

维护级：1级、3级

接地开关

在断电维修期内，为了更好地维护实际操作工作人员、机器设备、系统软件的安全性，便会把出线柜根据接地开关对地短路故障，开展彻底充放电，那样不容易导致由误合闸或路线反合闸导致的伤亡事故。

型号规格：JN15-12/31.5-口

J：接地开关； N：室内； 15：设计方案编号；

31.5：额定值短时间承受电流（kA）；

口：两色间距（mm）。

过电压保护器

用以3~35kV系统软件的电机、变电器、开关、母线槽等设施的过压保护，对两色过压和相对性地过压均能具有靠谱的限定功效。

高压断路器 Vacuum circuit breaker （通称VCB）

髙压通电显示仪表 high voltage presence indicating device

由三个感应器和一个带电显示器经输电线联接构成。能将髙压带电体通电是否的数据信号传送到闪光或音箱元器件上，表明或与此同时闭锁髙压开关机器设备的设备。

高压开关柜设计方案中应留意的事宜

1）两色及相对性地的绝缘间距

留意：当海拔超出1000m时，应按GB3906-2006的标准对绝缘间距给与调整。但有时候受高低压配电室地区的限定，大家所制做开关柜的尺寸通常不可以达到绝缘间距的规定，因此可以采用下面几个方式来处理绝缘问题：

第一，在金属材料封闭式高压开关柜中，选用非金属材料的绝缘挡板，为此来加强两色或相对性地绝缘，做到变小对绝缘间距的规定。但一定留意10kV时通电裸电导体与该绝缘板间应维持不小于30mm，在40.5kV时通电裸电导体与该绝缘板间应维持不小于60mm。该方式的不足之处是绝缘挡板受应用环境危害非常大，存有绝缘衰老的问题。

第二，应用热缩管把髙压通电电导体全部热收缩起來，实践活动中10kV要保证绝缘间距不小于100mm,35kV要保证绝缘间距不小于200mm。缺陷是热缩管一样存有绝缘衰老的问题。随时间流逝绝缘抗压强度会减少。

总的来说，在设计方案批准的情形下，尽量地应用气体绝缘来达到绝缘的规定。

击穿电压和爬电比距

爬电距离：在2个导电性一部分中间沿绝缘原材料表层的较短路线；

爬电比距：机器设备外绝缘的爬距与其说两边承担的较大运转工作电压（针对沟通交流系统软件，为较大相电压）之比，企业为mm/kV。