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开关柜设计基础1. 引言开关柜是电力系统中一种常见的设备，用于控制、保护和监测电力设备和电路。
它们的设计对于电力系统的正常运行非常重要。
本文将介绍开关柜设计的基础知识，包括开关柜的功能、设计原则和常见要求等方面。
2. 开关柜的功能开关柜主要有以下功能：1.控制电路：通过开关柜可以实现对电力设备和电路的远程控制。
它们可以打开或关闭电路，调节电压和电流等操作。
2.保护电路：开关柜可以监测电路的工作状态，一旦发现异常，如过载、短路或地故障，它们将采取保护措施，如自动断电等。
3.监测电路：开关柜可以监测电路的运行情况，如电压、电流、温度等参数，并将这些信息反馈给操作员。
4.配电：开关柜用于将电力源分配到不同的负载上，确保电力系统稳定运行。
3. 开关柜设计原则在设计开关柜时，应遵循以下原则：1.安全性：开关柜应具备良好的安全性能，包括防火、防爆、防冲击等。
它们的结构应符合相关安全标准，并配备合适的保护设备。
2.可靠性：开关柜必须具备高度可靠性，能够在恶劣环境下正常工作。
可以采用双重或多重备份的设计，以确保在某个部件发生故障时，系统仍能正常运行。
3.可维护性：开关柜应具备良好的可维护性，方便维修和检查。
设计时应考虑易于拆卸、更换故障部件和清洁维护。
4.合理布局：开关柜的内部设备布局应合理，以提供足够的工作空间和排列有序的电气连接。
这样可以提高操作员的工作效率和减少错误发生的可能性。
5.统一标准：设计开关柜时应参考相关的行业标准和规范，以确保其符合行业要求。
这包括电气安装、耐热性能、净空距离等方面的标准。
6.适应性：开关柜的设计应适应不同的电力系统要求。
可以采用模块化设计，以便根据需要进行扩展或配置。
4. 常见开关柜设计要求在设计开关柜时，还需要考虑一些常见的要求，包括：1.外观设计：开关柜的外观应美观、整洁，符合现代化的电力设备形象。
可以选择适当的颜色和材料来提高其外观质量。
2.空间利用：开关柜的设计应充分利用空间，以减少设备占地面积。
10KV 高压开关柜基础知识1.高压熔断器：用于最简单的短路保护电器,当电路或电路中的设备过载或发生故障,其所在电路的电流超过规定值并经一定时间后,高压熔断器熔件发热而熔断；2.高压隔离开关：用于保证高压电器及装置在检修工作时的安全，起隔离电压的作用，不能用与切断、投入负荷电流和开断短路电流，仅可用于不产生强大电弧的某些切换操作；3.高压断路器：用于切断和接通负荷电路,以及切断故障电路,防止事故扩大,保证安全运行；4.高压电流互感器：用于将一次系统的大电流按比例变换成小电流，供给测量仪表和保护装置用；5.高压电压互感器：把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压,供保护、计量、仪表装置使用；6.零序电流互感器：用于通过电流互感器检测被保护系统的一次侧三相电流的矢量和；7.氧化锌避雷器：用于由限制过电压以保护电气设备；8.高压接地开关：用于在检修开关柜时放电;防止误操作送电；9.综合保护装置：用于接收各类输入的信号与键盘设置以及显示屏显示共同参入控制从而执行保护动作；10.高压柜仪表室：用于直观反应设备目前运行状态以及各参数变化情况。
主要技术参数：1.10KV母排、熔断器额定电压、额定电流、额定频率、额定工频耐受电压、额定雷击冲击耐受电压；2.断路器额定适中开断电流、额定关合峰值电流、额定短时耐受电流、额定峰值耐受电流；3.接地开关额定关合峰值电额定短时耐受电流、额定峰值耐受电流；4.操动机构分合闸线圈额定电压、直流电阻、功率，储能电机额定电压、功率；5.各类测量仪表测量范围以及模拟量数据装换区间；6.柜体防护等级及符合的国家标准编号。
常规保护：1.限时速断保护；2.电流速断保护；3.过电流保护；4.过负荷保护；5.低电压保护；6.单相接地电流保护；7.温度保护；8.机械五防保护基本倒闸操作：1.远程分开断路器；2.就地确认相应断路器状态；3.在智能操控装置上确认控制状态在0位、控制模式由自动切换到手动、由远程切换到就地；4.分开控制柜控制电源与蓄能电源；5.利用操作手柄逆时针退出断路器小车至实验位；6.合上接地倒闸、断开所有仪表电源以及装置电源；7.悬挂断电标示牌防止误送电。
开关柜知识介绍高压开关柜的概念：由高压断路器、负荷开关、接触器、高压熔断器、隔离开关、接地开关、互感器及站用电变压器以及控制、测量、保护、调节装置、内闻连接件、辅件外壳和支持件等组成的成套配电装置，其内的空间以空气或复合绝缘材料作为介质，高压开关柜的作用是用作接受和分配三相电能。
一、高压开关柜的分类：1、按柜体结构特点：可分为开启式和封闭式。
开启式开关柜的高压母线外露。
柜内各元件也不隔开，结构简单；造价低,（如我厂生产的GG1A，GBC-40.5）。
封闭式开关柜其母线、电缆头、断路器和测量仪表等均被相互隔开，运行较安全，可防止事故扩大（如我厂生产的大部分类型：XGN2-10，KYN29-10，JYN-40.5，XGN17-40.5，KYN10-40.5，KYN37-40.5等）2、按元件的固定特点可分为固定式和手车式.固定式的全部电气设备均固定在柜内,如GG1A,XGN2,XGN17.手车式开关柜的断路器及其操作机构(有时包括电流互感器、仪表等)装在可以从柜内拉出的小车上，便于检修和更换元件。
断路器在柜内插入式触头与固定在柜内的电路连接，相当于隔离开关：如KYN29，8BK80，KYN1-12，KYN37-40.5，JYN-40.5，GBC-40.5，KYN10–40.5等。
二、原则上任何开关柜都必须满足下列五防要求1、防止误拉、误合断路器2、防止带负荷误拉、误合隔离开关3、防止带电关合接地开关4、防止接地开关闭合时接通电源5、防止误入带电间隔关（GN30），JSXGN隔离开关操作盘（联锁相对集成，专业化生产）以及断路器固定化安装（可避免手车式动静触头发热而破坏绝缘导致事故发生）。
所配断路器型式灵活，可配ZN63、VS1、ZN40、ZN41A、ZN28、固封式断路器、断路器电流从630A-4000A均可，所配机构可一体化，也可配CD10、CT10 单独外挂，各隔离室相对独立，有专用的泄压通道，外壳防护等级较高（IP2X）；有专门的接地系统（前框架底部有贯穿的TMY-30*8的接地铜排）和良好的五防系统。
外形相对较小，方案多变。
以及市场占有率的不断扩大化，而越来越多地被用户采用。
1）XGN2所配隔离开关GN30，电流从630A-4000A，相距小电流（630A-1250A）有210mm、250mm两种；大电流1600A-4000A相距为275mm，大电流隔离开关应用户要求也可配GN22。
特殊情况下，下隔离也可选用GN19。
2）大电流选用GN30和GN22的优缺点比较：选用GN30时：（1）主母线室作为单独隔室功能得到保证。
（2）价格较GN22贵。
（3）操作力偏大。
选用GN22时：（1）主母线室不能形成一个单独隔室。
（2）价格便宜。
作位）。
相间距为250mm，B相中心对柜体工侧距离为470，这一点在设计是应特别注意。
断路器可配ZN63、ZN40A，ZN40及固封极柱式开关，所配电流互感器主要为LZZBJ9、LFSQ 等。
本方案联锁：上、下隔离，接地开关与前门和断路器之间通过JSXGN操作盘实现，前后门之间通过205程序锁实现，能满足五防要求。
2）进线71方案*电压互感器可配JDZX9、JDZX10、JDZXF14、JSJW-10、JDZX11、JSZF、JDZJ、JSZW 等型号*在PT二次侧中性点，一般都加装抗谐振的LXQ一次消谐器，用于消除PT饱和时产生的高次谐波；但由于PT在磁饱和时有一部分三次谐波不流过中性点，故常在二次侧增加LXQ附件（三次谐波滤波器）加以消除，以有效保护PT）4）所变柜67方案XGN2经常有用户选用旁路供电方案，旁路方案必须加装600深后柜。
用于装旁路母线和旁路隔离刀闸。
旁路母线的选择一般比主母线小，但比分支母线大。
一个旁路供电方案必须配置一台专旁柜。
方案如下图：供电方案：I为专旁柜II为出线柜旁路柜的目的是在不停电的情况下，检修故障断路器，具体操作顺序为：当需检修出线柜断路器时，先合a,再合b，然后合断路器c，让旁路母线带电，再合d，让旁路母线向出线供电；然后分g，分f,分e,对断路器g进行检修，从而满足在不停电情况下检修断路器g，提高向用户供电的可靠性。
6）XGN2开关柜在具体设计是也存在一些不足：*如馈线方案配ZN63时，下隔离不能带接地（GN30-10D）；如下隔离带接地则柜深应加深100，为1300mm深，且断路器安装高度也要降低*电缆室空间偏小，尤其是下隔离带接地方案时，下接地开关操作时易破坏电缆接头。
*前后柜间没有专门的二次布线通道，一、二次不能有效隔离。
*当主母线为TMY-2（120*10），有对联桥时，由于对联柜内母线接头较多，绝缘距离不易保证。
*不能靠墙安装，为双面检修。
7）XGN2装配时应注意的问题：*前后门联锁应可靠：前门在关闭状态时，JSXGN操作盘工作位，操作位，检修位操作柄操作应灵活自如。
*后门205TS锁，锁头、锁孔以及顶块（装在后右小门上）应调整对位、可靠，避免锁头、锁孔不对位，现场挫孔调门工作量大。
*在配ZN40A、ZN41A时，当操作盘处于操作位时，应可靠保证开关不能合闸，在检修位运行位时，应可靠保证开关合分闸。
*配ZN63时，在开关合闸状态时，应保证操作盘不能动作，操作盘动作时，必须保证开关处于分闸状态。
*转动部件在装配时，一定要涂润滑油，保证灵活性。
*主回路紧固件一定要到位，防止运行时发热造成事故。
*断路器上、下出线座与分支母线连接时应自然贴合到位后才能紧固，以免影响断路器机械特性，尤其是弹跳特性。
*在现场配合安装时，一般都附供有油漆，安装完成后，最后补一下漆，让配电柜在运行是有一个良好的外观。
1、前面讲到GG-1A按分类是一种开启式固定开关柜，由于没有单独的小母线室其主母线外露，不存在外壳防护等级，联锁尺寸配合精度不够高。
故运行时不够安全，而逐渐被淘汰，但由于其比较完善的五防系统，方案灵活，用户对其了解程度较高，以及早期拥有的市场占有率。
因此GG1A仍有一定的市场空间，GG- 1A型开关柜不带后柜时可靠墙安装，单面检修。
2、尺寸：一般为1218（宽）*1200（深）*2800（高），柜体骨架为1200m宽，18mm封板尺寸，以前我厂GG1A为封左侧，由于CS操作机构在左侧，厂内生产调试不方便，后全部改为封右侧。
*1200宽一般的方案均能做，如方案为架空进出，则必须加600深后柜。
*高度2800为不包括母线架和母线支柱瓷瓶高度，母线架高一般为250或300，母线支柱瓷瓶有190和215高两种（215高为大电流用支柱瓷瓶，大爬距，高强度）故GG1A高大约为：2800+300+215=3315mm*早期的大电流开关柜柜宽有1540mm，主要是因为早期所配为油开关，外形尺寸较大，早期GN22隔离开关和电流互感器外形也较大。
4、GG-1A 1600A以下所配隔离开关为GN19，上隔离为穿墙型GN19-10C，下隔离带后柜时为GN19-10C（穿墙），不带后柜时为GN19-10（不穿墙），1600A以上所配上、下隔离应为GN22型。
5、GG1A（F2）所配电流互感器：最早的电流互感器为LA（J）型（为穿墙型）（二次输出容量较小）现在GG1A（F2）所配电流互感器型号较多，有LZZBJ9-10，LMZ ，LQJ。
（为了方便设计，原则上选配LZZBJ9较好）6、所配断路器：可配一体化断路器（ZN40A、ZN41A）分体式本体可配ZN40、ZN41、ZN28，机构能配CD10、CT10等，由于联锁的限制，目前我厂GG1A不能配ZN63。
7、由于GG1A无防护等级，所以原则上二次一般不加温控器。
8、GG1（F2）典型方案如下：1）外型尺寸：1218*（1200+600）*2800如为架空方案进出时，需加600后柜。
2）小电流柜（1600A以下），上隔离配GN19-10C，下隔离配GN19-10或GN19-10C （说明：GN19没有带接地型号）3）断路器可配ZN40A（一体化），ZN28、ZN40，机构可配CD10、CT8 。
4）大电流时：上、下隔离均配GN22，（GN22没有带接地型号）断路器配ZN41A（一体化）、ZN41、ZN28、机构配CD10、CT10。
9、GG1A联锁：主要采用机械闭锁：上下隔离与断路器之间主要通过瓦片互锁来实现的，隔离与前门间也有联锁，隔离打开，才能开前门，前门关上，隔离才能合；前后门之间有一连杆，前门先开才能开后门，前门关上，后门不能打开，后门不关，前门不能关，GG1A由于是通过瓦片限位来实现，配合精度相对较差，故在装配调试联锁时，一定要保证开关柜在运行时，上、下隔离在误操作时，隔离触头不能有动作（这一点很重要）。
GG1A联锁相对复杂，但直观清晰，对于一个想全面了解开关柜联锁的人来说，GG1A是一个比较好的切入点。
10、GG1A装配调试主要应注意的问题就是保证F2联锁可靠性。
五、35KV固定柜我厂主要为XGN17-40.5开关、隔离开关与断路器之间联锁方式主要借鉴GG1A。
前后门之间联锁采用机械程序锁（27JS锁）。
该开关柜母线室、前柜、后柜采用模块化设计，单独焊接后，5、电流互感器主要配LZZB7-35,LCZ-35,LZZB9-356、外形尺寸:2020(宽)*3400(高)*3600(深)7、XGN17装配调试的重点也主要在隔离处联锁和前后门27JS锁,保证联锁的可靠性.运行时，经常会遇到弧光接地产生的谐波导致PT磁饱和而发热炸裂的事故。
传统的解决弧光接地的办法是在线路上加挂消弧线圈和接地变。
对线路进行补偿，但在实际运行中并不能很好的解决这一现象。
国内很多单位针对弧光接地问题展开了大量的研究，提出了多套理论和解决方案。
如深圳华力特公司提了的经专用电阻接地理论。
合肥凯立推出的消弧柜也是针对弧光接地推出的产品。
3、电流互感器（俗称仪用变压器）1）电流互感器是一种专门用于变换电流的特种变压器，电流互感器的一二次绕组之间有足够的绝缘，从而保证低压侧与高压侧隔离。
电力线路中的电流各不相同，通过电流互感器一、二次绕组匝数比的配置，可以将不同的一次电流变换成较小的标准电流值；一般为5A或1A，这样可以减少仪表和继电器尺寸，也可简化其规格，有利于仪表和继电器小型化、标准化。
①电流互感器的主要作用：A：传递信息给测量仪表或保护控制装置。
B：使测量和保护设备与高压电力线路相对隔离，C：有利于仪表和保护继电器的小型化、标准化。
②何为减极性接法：一次电流从互感器的P1端流入，二次电流从S1端流出，如图示：饱和。
在二次接线端产生高电压，对人身和设备将造成危害，防止二次开路主要有以下几种措施：B：按装置种类分：户内式、户外式C：按绝缘介质分：油绝缘，浇组绝缘，干式绝缘，瓷绝缘，气体绝缘D：按结构分：贯穿式，支柱式，母线式。
