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成套开关设备基础知识培训
2019年3月
1、成套开关设备（或称成套电器）概念
成套开关设备（成套电器）是以开关设备为主体的成套配电装置，即制造厂家根据用户对一次接线的要求，将各种一次电器元件以及控制、测量、保护等装置组装在一起而构成的成套配电装置。

成套开关设备可分为：
1、低压成套开关设备
2、高压开关柜
3、SF
封闭式组合电器（GIS）
6
4、预装式变电站
2、电力系统
电力系统是将电源（或发电装置）与用电设备之间经若干输、配电环节连接起来，完成电能的传输与分配。

电力系统主要由五个部分组成：发电厂、输电线路、变电所、配电系统及用户。

由于电厂和用电负荷的分散性，需要将电厂生产的电能经升压变压器升压，再经不同电压等级的输电线送往各个负荷中心，最后经降压变压器降压才到达具体的电能用户。

即是说，发电厂和用户间需经一定的网络连接。

各个发电厂之间也需要这样的网络连接以提高供电的可靠性和经济性。

这样的网络就称为“电力网”。

2、直流电与交流电
直流电（英文:Direct Current，简称DC），是指方向和时间不作周期性变化的电流，但电流大小可能不固定，而产生波形。

直流电工作的供用电系统成为直流供电系统。

交流电（英文:AlternatingCurrent，简写AC）是指大小和方向都发生周期性变化的电流，因为周期电流在一个周期内的运行平均值为零，称为交变电流或简称交流电。

交流电工作的供用电系统成为交流供电系统。

3、开关电器的作用
开关电器的主要功能是接通和断开电路，主要作用有保护、控制、隔离、接地。

4、电气性能参数
额定电压——电力系统或电气设备所允许的最大电压值。

我们讲的额定电压通常指设备的额定电压，是设备在规定的正常使用和性能条件下，能够连续运行的最高电压。

额定电流——在规定的正常使用条件和性能条件下，导体或设备应该能够持续承载的电流的有效值，即导体或设备允许长期通过的最大工作电流。

额定短路开断电流——在额定电压下，断路器或熔断器等具有开断短路电流能力的电器设备，能保证可靠开断的最大电流，称为额定开断电流。

额定短路关合电流——开关电器在合闸时，设备所能承受的短路电流峰值的最大值。

额定短时耐受电流（热稳定电流）——电气设备载流导体在在规定的使用和性能条件下，在规定的时间内，开关在合闸位置能够承载的电流的有效值（这个规定的时间叫额定短路持续时间）。

额定峰值耐受电流（动稳定电流）——电气设备载流导体在在规定的使用和性能条件下，能够承载的额定短时耐受电流第一个大半波的电流峰值。

在该短路电流峰值冲击所产生电动力作用下，电气设备不致损坏。

额定绝缘水平——开关设备工作时能够承受高于额定电压的各种过电压作用，不会导致绝缘损坏。

一般包括额定工频耐受电压和额定冲击耐受电压。

额定工频耐受电压——对设备按相关标准，施加高于其额定电压的工频（50Hz）电压，由此确定的设备所能承受过电压的能力的限值。

额定冲击耐受电压——在额定电压工作条件下，导体或设备发热不超过长期运行允许温度时，所允许通过的最大电流。

5.成套电器的种类
（1）、低压成套开关设备
按供电系统的要求和使用的场所分：
1、一级配电设备动力配电中心（PC），俗称低压柜。

2、二级配电设备动力配电柜和电动机（马达）控制中心（MCC）。

3、末级配电设备动力配电箱、照明配电箱、插座配电箱、电表计量箱等（俗称三箱）。

按结构特征和用途分类：
1、固定面板式开关柜如：PGL等
2、封闭式开关柜如：GGD、GFB、JYD等。

3、抽出式开关柜如：GCK、MNS、GCS、BLOKSET等。

4、动力、照明配电控制箱如：XL-21（动力箱）、XM（照明箱）、XC（插座箱）、XDD（电表计量箱）等。

（2）、高压成套开关设备
按柜体结构可分为：
a、半封闭式（或敞开式）高压开关柜如：GG-1A。

b、金属封闭式高压开关柜如：KYN28A-12等。

按柜内整体结构分：
a、铠装式高压开关柜如：KYN、KGN系列。

b、间隔式高压开关柜如：JYN系列。

c、箱式高压开关柜如：XGN系列。

按主要元件固定的特点分：
a、固定式（G）如：KGN
b、移开式（Y）如：KYN28-12
按绝缘方式分：
a、空气绝缘开关柜：即采用空气（大气）作为柜内绝缘介质的开关柜（AIS）。

b、气体绝缘开关柜：即采用（除大气之外的）惰性气体或干燥空气作为柜内绝缘介质的
开关柜。

c、固体绝缘开关柜：即采用固态绝缘物作为绝缘介质的开关柜。

封闭式组合电器（GIS）
（3）、SF
6
采用绝缘性能卓越的六氟化硫气体做绝缘和灭弧介质，三相共箱或分相结构的开关设备。

一般用于66kV及以上电力系统。

（4）、预装式变电站（箱式变电站）
用来从高压系统向低压系统或者从低压系统向高压系统输送电能的设备，它包括装在外壳内的变压器、低压和高压开关设备、连接线和辅助设备。

大多安装在公众易于接近的地点。

6、成套电器的应用
成套电器广泛应用于发电厂、变电站、工矿企业、高层建筑等各种用电场所，作为接受和分配电能以及对电路进行控制、保护、监测之用。

几乎在各种电压等级的系统中都用到成套电器。

（1）、在低压配电系统中，变配电站低压配电装置采用低压柜，生产车间、建筑物等用电集中的场所采用动力配电柜、电动机控制中心（MCC）
和动力照明配电箱。

（2）、6～35KV变配电站中采用高压开关柜。

（3）、66kV及以上电力系统中一般采用GIS。

（4）、城网以及高层建筑越来越多采用预装式变电站。

7、成套电器的基本技术要求
7.1 成套电器应具有良好的电气性能、绝缘性能和机械性能，并且动作灵敏，工作可靠性高，能满足动稳定和热稳定的要求。

此外，应能保证设备操作、维护和检修的方
便，以及保证操作人员的人身安全。

7.2 对于高压开关柜来说，有明确的“五防”联锁要求：
（1）、防止带负荷分、合隔离开关。

（2）、防止误分、误合断路器、负荷开关和接触器。

（3）、防止接地开关处在合闸位置时带接地线关合断路器、负荷开关等。

（4）、防止带电时挂接地线或合接地开关。

（5）、防止误入带电间隔。

7.3 对于低压开关设备的操作，也存在相应的防误联锁关系，以保证正确的操作顺序。

7.4 成套电器外壳的基本作用是防护和支承，应满足下述基本要求：
（1）、要求具有足够的机械强度和刚度。

（2）、要求防护等级达到相应的标准。

防护等级一般由产品技术条件而定，用户要求特殊防护等级的情况也屡见不鲜。

7.5 开关柜的绝缘
外绝缘——空气间隙及设备的固体绝缘与敞开空气接触的表面。

内绝缘——密闭空间（气体压强不随外界条件变化）的空气间隙及固态绝缘体内部的绝缘。

绝缘距离——绝缘距离是指带电部分与不带电部分之间、带电部分与不同相带电部分之间的安全距离。

绝缘距离包括电气间隙和爬电距离。

电气间隙：具有电位差的两个相邻导电体之间在空气中的最小距离。

爬电距离：具有电位差的两个相邻导电体之间沿绝缘体表面的最短距离。

复合绝缘——把不同绝缘介质组合起来的绝缘方式称为复合绝缘。

根据电气设备使用条件、周围环境和绝缘材料来确定电气设备的电气间隙和爬电距离，这三个因素被称为绝缘配合的三要素。

8、常见成套电器介绍
8.1 低压成套开关设备
国产低压开关柜全型号由6位汉语拼音字母或数字表示，其含义如下：
□□□□—□—□
1 2 3 4 5 6
第1位：分类代号，即产品名称，P－开启式低压开关柜，G－封闭式低压开关柜；
第2位：型式特征，G－固定式，C－抽出式，H－固定和抽出式混合安装；
第3位：用途代号，L（或D）－动力用，K－控制用。

这一位也可以作为统
一设计标志，如”S”表示森源电气系统；
第4位：设计序号；
第5位：主电路方案编号；
第6位：辅助电路方案编号。

例：GCK－□－□表示封闭、抽出式控制柜
GGD－□－□表示封闭、固定式动力柜
进口或合资品牌低压开关柜，其型号含义各异，如MNS2.0，其中：M—模件式，N—抽出式，S—开关配电装置，2.0—版本号（设计序号）
8.2 动力箱、配电箱系列
动力箱、配电箱的型号大多由汉语拼音字母和设计序号组成。

动力配电箱：XL-21。

其中：X—箱，L—动力，21—设计序号。

照明配电箱：XM（R）。

M—照明，X—箱，R—嵌入式或称暗装。

（如后缀数字为设计序号）插座箱：XC。

其中：X—箱，C—插座。

模数化终端配电箱PZ20、PZ30
电表计量箱：PZ40、XDD（R）。

其中：X—箱，DD—电表计量，R—嵌入式（暗装）。

控制箱：JXF（R）。

其中：JX本意为接线，F—防尘，R—嵌入式（暗装）。

型号中含有W的一般为户外箱。

配电箱外壳采用金属外壳或塑钢材料外壳。

8.3 高压成套开关设备
高压开关柜的型号：
国产系列高压开关柜全型号由如下格式表示，其含义如下：
□□□□—□/ □—□
1 2 3 4 5 6 7
第1位：开关柜结构形式， K—铠装式，J—间隔式，X—箱式；
第2位：主设备安装方式，G—固定式，Y—移开式（用字母Z表示中置式）；
第3位：安装场所，N－户内式，W－户外式；
第4位：设计序号；
第5位：额定电压（单位kV），有的在这一位后的括号中说明主设备的类
型，如用Z表示真空断路器，F表示负荷开关。

第6位：额定电流（单位A）
第7位：额定短路开断电流（单位kA）
型号中还有增加其他字母断路的情况，如：断路器操动机构：D－电磁式，T－弹簧式；环境代号,TH－湿热带，TA－干热带，G－高海拔，Q－全工况。

尾部加数字代表主回路（一次线）方案编号；
例如：KYN28-12（Z）
KYN28-12(GZS1-12)型户内金属铠装抽出式开关柜系3~10KV三相交流50Hz单母线及单母线分段系统的成套配电装置。

主要用于发电厂、中小型发电机送电；工矿企事业配电；电力系统二次变电所受电、送电；大型高压电动机起动等。

实行控制、保护、检测之用。

对于环网柜，因其多应用于环网供电方式而得名，型号前有加H的情况，如HXGN□-12。

也可采用上文型号命名方式，如：XGN15-12。

我公司的环网柜型号，分为以下几种：
XGN □-12（CB ）/630-20、 XGN □-12（F ）/630-20 、XGN □-12（FR ）/125-31.5
型号中：□——设计序号位，CB ——配断路器，F ——配负荷开关，FR ——配负荷开关—熔断器组合电器。

630——负荷开关额定电流（A ），20——额定短时耐受电流（kA ），125——所配熔断器额定电流（A ），31.5——额定短路开断能力（kA ）。

9、高低压成套开关设备发展
开关柜的发展大致经历了四个阶段，前期主要解决绝缘问题，后续考虑人身安全，之后研究小型化，现在研究环境友好型。

随着绝缘介质的发展，从早期靠空气（大气）绝缘的AIS ，到SF6气体绝缘的GIS ，再到固体绝缘的SIS ，进而采用环保气体（干燥空气、氮气、混合气体）绝缘的C-GIS 。

高低压成套开关设备的发展趋势，
10、母线相序排列
11、电工成套装置中导体的颜色
11.1 交流三相电路
用双芯导线或双根绞线连接的交流电路，采用红黑并行。

11.2 直流电路：
正极——棕色，
负极——蓝色，
接地中性线——淡蓝色。

12、模拟线颜色规定
13、外壳防护等级
外壳防护等级（GB4208）IP代码的含义
（1）.外壳防护等级用IP代码表示。

（2）.IP代码由IP字母、第一位特征数字、第二位特征数字、附加字母及补充字母组成。

（3）.第一位特征数字表示防人身安全和防尘。

（4）.第二位特征数字表示防水。

第一和第二位特征数字不要求规定时，该处由字母“X”代替如：IP4X、IPXX；附加字母和补充字母不要求规定时可以直接省略。

IP代码的组成及含义
高压柜外壳防护等级。