高压开关柜结构及工作原理

高压开关柜结构及工作原理
开关柜的柜体为组装式结构，开关柜不靠墙安 装。柜体分四个单独的隔室：手车室、主母 线室、电缆室、继电器仪表室。柜体外壳防 护等级IP42,各小室间防护等级IP2X。
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手车：手车由开关柜的主元件和推进用底盘车 组成。手车采用中置式结构，通过一台专用 转运车可方便地进行手车进出柜的操作。以 断路器为例：手车的下部为推进用的底盘车， 断路器固定安装在底盘车上。底盘车内设置 有推进机构，用以实现对断路器手车的进出 车操作。底盘车内还设置有连锁机构，用以 实现断路器和柜体之间的各项连锁
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分闸单元：分闸单元的主体是合闸保持机构。 合闸保持机构的一端与断路器的传动主轴发 生关系，通过这一关系实现断路器合闸状态 的有效保持。合闸保持机构的另一端是一个 二级脱扣机构，当断路器分闸时，脱扣机构 使得合闸保持机构解体，完成断路器的分闸 操作。
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断路器的分、合闸： 一般情况下，不需要人直接进行断路器的合、分 闸操作。手车面板上设有手动按钮，供调试人员 在调试断路器时使用。断路器手车面板上仅设有 手动分闸按钮（电保持没有），断路器的合闸需 靠电动，供调试人员在调试断路器时使用。 开关柜面板上设有供操作者在紧急情况下对断路 器进行分闸操作的紧急分闸装置。紧急情况下直 接按动分闸按钮，就可使断路器分闸。
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一、结构概述：
型号含义：
KYN28A-12-□---□ K--铠装柜 ; Y--移开式 ; N--户内 28A-12--设计序号; □---□ --一次方案号和环境特征号
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结构：
Hale Waihona Puke Baidu
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图中：A---母线室 B---断路器手车室 C---电缆室 D---继电器仪表室 1—泄压装置；2—外壳；3—分支小母线；4—母线 套管；5—主母线；6—静触头； 7—触头盒；8—电流互感器；9—接地开关；10— 电缆；11—避雷器；12—接地母线； 13—装卸式隔板；14—隔板（活门）；15—二次 触头；16—断路器手车；17—加热装置； 18—可抽出式水平隔板；19—接地开关操作机构； 20—控制小线槽；21—电缆封板。
断路器和接触器状态指示：在手车面板上设 有断路器（接触器）分、合状态的指示。 手车位置与二次插头的连锁：手车进入柜内 后，二次插头与手车位置之间有以下联锁。 只有当手车处于断开位置/试验位置时才能插拔 二次插头。
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手车离开断开位置/试验位置后，在向工作位置 推进的过程中和达到工作位置以后，不能拔 开二次插头（二次插头被锁定）。
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接地开关与电缆室盖板间的联锁：只有当接 地开关处于合闸状态时，开关柜的下门或电 缆室的后封板才能打开。也只有在电缆室的 后封板封闭时接地开关才可以打开。
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F-C开关熔断器与接触器之间的联锁： F-C开关熔断器与接触器之间的电气联锁： 三相熔断器的任何一相（或两相或三相同时） 熔断时，撞击器射出的顶杆将推动断相杆运 动，压下行程开关，这时将使合闸状态的接 触器分闸，接触器的合闸回路被断开。直到 所有故障恢复正常后才能进行接触器的合闸 操作。
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分闸动作：合闸动作完成后，按手动分闸按 钮推动脱扣弯板转动，或分闸电磁铁动作， 推动脱扣弯板转动，带动分闸半轴顺时针方 向转动，半轴对分闸二级脱扣部分的约束解 除，在绝缘拉杆内的触头碟簧和分闸拉杆作 用下，带动真空灭弧室的动导电杆向下运动， 完成分闸动作。
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电缆室：
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本开关柜具有较大的电缆室空间。电流互感 器、接地开关、避雷器等电气元件布置在电 缆室内。
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继电器仪表室：
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继电器仪表室内安装继电保护元件、仪表、 带电监测指示器及各种二次设备。仪表室的 后下部留有通信电缆孔可方便通过柜与柜间 的通信电缆。
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手车室：
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隔室两侧安装了轨道，供手车在柜内移动时 的导向和定位。静触头盒的隔板（活门）安 装在手车室后侧。手车从断开位置/试验位置 向工作位置移动的过程中，遮挡上、下静触 头盒的活门自动打开；手车反方向移动时， 活门自动关闭，直至手车退至断开位置/试验 位置而完全遮挡住静触头盒，形成隔室间有 效的隔离。断路器室的门上有观察窗，通过 观察窗可以观察隔室内手车所处位置、断路 器的合、分闸显示、储能状况等状态。
传动部分：传动部分是断路器连接操动机构和灭弧 室的传动部分，主要包括传动主轴、四连杆传动机 构、分闸弹簧、分闸缓冲器等结构件，传动部分负 责把断路器操动机构的驱动输出传递给灭弧室的动 导电杆，并实现规定的机械特性参数。 辅助单元：该单元主要由分、合闸电磁铁、辅助开 关、二次引出接线端子等部分组成，实现断路器操 作所必需的与外部的接口。
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手车位置与接地开关的联锁： 只有当手车处于断开位置/试验位置或移开位置 时，手车阻止开关柜接地开关关合的联锁才 能解锁，这时开关柜的接地开关才能合闸。 接地开关处于合闸状态时，接地开关操作轴上 的联锁结构将阻挡手车移动，以使手车不能 向工作位置推进。
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手车位置与断路器的联锁： 只有当手车上的断路器（接触器）处于分闸状态时， 手车底盘车内阻止手车移动的联锁才能解锁，手 / 车才能离开断开位置/试验位置或工作位。 只有当手车锁定在断开位置/试验位置或工作位置时， 手车上的电气控制回路才能接通，同时手车底盘 车内阻止断路器（接触器）合闸的联锁才能解锁， 断路器（接触器）才能合闸。 当手车处于中间位置时，断路器（接触器）的电气合 闸回路和合闸机械传动系统均被闭锁，断路器 （接触器）不能合闸。
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分、合接地开关： 接地开关的操作轴端在柜体右前部。接地开关的操作应使 用厂家提供的专用操作手把。 进行接地开关合闸操作前首先确认手车已退到试验位置或 移出柜外，查看带电显示器的指示确认电缆不带电，确认 柜体的后盖板没有打开，确认接地开关处于分闸状态。将 专用操作手把插入接地开关的操作轴轴端，顺时针转动操 作手把约90°，就可完成接地开关的合闸操作。接地开关 合闸后，挡板操作孔的弯板将被锁住不复归。 进行接地开关分闸操作前首先确认柜体的后盖板已经完全 盖好，确认接地开关处于合闸状态。将专用操作手把插入 接地开关的操作轴轴端，逆时针旋转操作手把约90°，就 可完成接地开关的分闸操作。此时档操作孔的弯板复归挡 住操作孔。
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分、合闸动作： 合闸动作：储能到位后，按手动合闸按钮推 动手动合闸弯板转动，或合闸电磁铁动作， 推动电动合闸弯板转动，经轴带动储能保持 擎子转动，从而解除了储能保持擎子与滚轮 的约束，合闸弹簧的能量释放带动合闸凸轮 作顺时针方向转动，通过二级四连杆传动机 构及绝缘拉杆带动真空灭弧室的动导电杆向 上运动，完成合闸动作。
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四、断路器动作原理： 储能动作： 由储能电机或手动储能部件输 出扭矩通过单向滚针轴承带动链轮转动， 再经链条带动链轮转动，从而驱动储能轴 上的挂簧拐臂顺时针转动拉长合闸弹簧， 达到储能的目的。当合闸弹簧储能到位后， 能量由储能保持擎子与滚轮保持。同时拨 板带动储能指示牌，指示储能到位。
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我厂6kV开关柜使用天水长城开关厂的 KYN28A铠装型开式交流金属封闭开关柜， 具有防止带负荷推拉断路器手车、防止误分 合断路器，防止接地开关处在闭合位置时关 合断路器、防止误入带电隔室、防止带电时 误合接地开关等连锁功能。进线开关配备 ABB公司的VD4真空断路器，负荷开关配备 天水长城开关厂的ZN63A-12型真空断路器和 JCZR16-7.2J型接触器-熔断器组合开关。
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进车操作：手车由柜外推进柜内时，应使用专用 的转运车。进车时柜门开启应大于90°。将装有 断路器的转运车推至柜前，使转运车定位杆对准 开关柜上的定位孔，推动转运车靠近柜体，使转 运车上锁钩勾在柜体上，调节转运车托盘下的调 节螺母，使转运车的轨道与柜体轨道相连接。进 车前确认断路器已分闸。进柜时需先用人力将手 车推到试验位置。 配通用型底盘车时，离开断开/试验位置前，此时 右手可将进出车摇把插入操作孔顺时针旋转，当 断路器走完规定行程后，摇把转不动时，完成进 车操作。
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接地装置： 在电缆室内单独设有8*40mm2 的接地铜排， 贯穿相邻两柜，并与柜体良好接触，供直接 接地的元器件使用。由于整个柜体用敷铝锌 版相栓接，整个柜体处于良好接地状态，保 证运行操作人员触及柜体安全。
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三、手车的操作： 手车位置：断路器手车或其他元件手车在 柜内有三个位置：断开/试验位置；工作位 置；中间位置（试验位置到工作位置之间 的任意位置）。
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主母线室：
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主母线室贯穿联接相邻两柜，用装在柜侧壁 隔板上的母线套管支撑固定。全部母线用热 缩绝缘套管封闭。主母线和联络母线采用矩 形截面的铜排，分支母线直接联接于静触头 盒和主母线之间。如果出现内部故障电弧， 柜侧壁的隔板和母线套管能有效防止事故向 邻柜蔓延。
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二、联锁：高压开关柜的“机械联锁”是确保设备和 人身安全、防止误操作的重要措施。《3～5kV 交流金属封闭开关设备》（GB3906-91）中对此 作了明确规定，此国家标准把“联锁”描述为 “金属封闭式开关设备应具有：防止带负荷分、 合隔离开关（隔离插头）；防止误分、误合断路 器、负荷开关、接触器（允许提示性）；防止接 地开关处在闭合位置时关合断路器、负荷开关等 开关；防止在带电时误合接地开关；防止误入带 电隔室等功能”，上述五项防止电气误操作的内 容，简称“五防”。“五防”装置一般可分为机 械、电气和综合三类。
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泄压装置： 在断路器手车室，母线室和电缆室的上方均 设有泄压装置。当断路器或母线发生内部故 障电弧时，泄压金属板将自动打开，释放压 力和排泄气体，以确保操作人员和开关柜的 安全。
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防止凝露和腐蚀： 为了避免在高湿度或温度变化较大的气候环 境中产生凝露带来的危害，断路器手车室和 电缆室内分别装设加热器，以使在上述环境 中防止凝露和腐蚀发生
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从工作位置抽出手车： 从工作位置抽出手车前，必须确认断路器已 处于分闸状态。如果断路器未分闸，抽出手 车之前必须先将断路器分闸。 配通用型底盘车时，离开工作位置前，右手 将进出车摇把插入操作孔，逆时针旋转手车 至试验位置。摇把完成出车操作。
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从柜内抽出手车： 由柜内抽出手车时，应使用专用的转运车。出车 时柜门开启大于90度，将未装断路器的转运车推 至柜前，使转运车定位杆对准开关柜上的定位孔， 推动转运车靠近柜体，使转运车上锁钩勾在柜体 上，调节转运车托盘下的调节螺母，使转运车轨 道与柜体轨道相连接。出车前确认活门已完全关 闭，拔下二次插头，用人力将手车抽出柜外。
操动机构 断路器的弹簧储能式操动机构布置在断 路器的前半部，分为合闸单元、分闸单元、传动 部分和辅助单元。 合闸单元：合闸单元的主体是弹簧储能机构。储 能轴的两侧是挂有合闸弹簧的挂簧拐臂，储能轴 上安装有链轮、输出合闸动力的驱动凸轮等。装 在储能轴和合闸线圈下部的电机通过链条带动安 装在大户能轴上的链轮，拉伸合闸弹簧从而储存 合闸所需能量。机构合闸时，合闸弹簧储存的能 量通过驱动凸轮及专用的连杆传递到断路器主回 路，完成合闸操作。