开关柜设计基础(电气)

中冶赛迪电气技术有限公司MCCCISDIELECTRICTECHNOLGYCO.,LTDwww.cisdielectric.com开关柜设计基础（电气）产品部---高低压设计室www.themegallery.comCompanyLogo开关柜设计基础（电气）一、概述二、高压开关柜的电气设计三、低压开关柜的电气设计四、母线的选择与应用五、特殊环境对开关设备的影响www.themegallery.comCompanyLogo一、概述1、开关柜设计的主要内容与基本原则开关柜的设计包括结构设计和电气设计两大部分。结构设计是基础，它具体确定了产品的结构和性能(包括机械性能和部分电气性能)；它同时对电气设计也有很大影响，决定着电器元件的选择、安装方式和操作性能。结构设计与电气设计必须相互配合与协调。1.1、开关柜设计的主要内容结构设计包括以下主要内容:1)开关柜的外形尺寸和内部空间的整体布局。2)外壳与柜体骨架:外壳部分包括外壳材料的选择、外壳温升、防护以及外壳各组成部分，如盖板、门、观察窗、通风窗、排气口等的设计；柜体骨架设计包括型材的选择、连接方式、机械强度等。一、概述www.themegallery.comCompanyLogo3)隔板和活门。4)联锁，即“五防”。电气设计包括以下主要内容:1)主回路:包括一次接线方案和电器元件的选择以及母线的选择。2)辅助回路:包括开关电器的控制电路、保护电路、测量电路、信号电路等。3)防电击(接地保护)。4)绝缘配合。一、概述www.themegallery.comCompanyLogo1.2、开关柜设计的基本原则开关柜的设计应严格遵循相关标准，如：低压开关柜的设计应遵循GB7251.1-2005《低压成套开关设备和控制设备》、JB/T9661-1999《低压抽出式成套开关设备》、JB/T5877-2002《低压固定式成套开关设备》等标准。开关柜的设计要保证产品质量，使设计出的产品在性能、结构、品种等方面都能很好地满足使用者的要求；要保证所设计的产品在生产中具有良好的经济效果，可以采用最经济的加工方法，并提高标准化、系列化和通用化水平。要防止两种偏向:一是不顾使用者的要求，不恰当地简化产品结构，片面追求制造的经济放果，以致产品质量下降；二是片面地强调高标准，不恰当地提高产品加工精度和扩大贵重原材料的使用，致使产品结构过于复杂，制造成本过于昂贵。一、概述www.themegallery.comCompanyLogo2、产品部-高低压设计室工艺流程一、概述www.themegallery.comCompanyLogo产品部输出的设计资料：1）图纸类：单线系统图、原理图（电路图）、柜体排列图、柜体交底图（含配置清单）、二次配线图（表）、布置图（含门板布置图、小母线布置图）、结构件图、母排加工图。注：最后两项由结构室下发。2）清单类：预算清单（品牌招标和预算用）、元器件请购单、辅料请购单、分柜清单、制作要求表、标牌清单、母排使用清单、柜体参数表。www.themegallery.comCompanyLogo1、高压开关柜设计的基本要求1)高压开关柜的设计，应使得正常运行、监视和维护工作能安全方便地进行。维护工作包括:元件的检修、试验、故障的寻找和处理。2)对于额定参数和结构相同而需要替代的元件应能互换。3)对于具有可移开部件的高压开关柜，如果可移开部件的额定参数和结构相同，则应能互换。4)装在外壳内的元件，除应符合它们各自的标准外，在高压开关柜的设计中，应考虑到下列因素的影响:①外壳应有足够的机械强度，使得装在外壳内的开关、操动机构及其他元件具有它们原来的机械特性和电气性能。二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计www.themegallery.comCompanyLogo②如果外壳内装有油浸式变压器等类似元件，当发生故障时，它不应影响相邻设备，在运行中也应便于巡视、检查。2、高压开关柜的基本结构高压开关柜由柜体和断路器两大部分组成，具有架空进出线、电缆进出线、母线联络等功能。柜体由壳体、电气元件（包括绝缘件）、各种机构、二次端子等组成。★.柜体的材料：1）冷轧钢板，主要用于焊接柜。如：XGN2-12；2）敷铝锌钢板，主要用于组装柜。如：KYN28A-12。★.柜体的功能单元（以KYN28A-12为例）：1）母线室；（一般主母线按照“品”字型或“1”字型两种结构布置）2）断路器手车室；3）电缆室；4）继电器仪表室。二、高压开关柜的电气设计www.themegallery.comCompanyLogo二、高压开关柜的电气设计www.themegallery.comCompanyLogowww.themegallery.comCompanyLogoA-母线室B-手车（断路器）室C-电缆室D-继电器仪表室二、高压开关柜的电气设计www.themegallery.comCompanyLogo二、高压开关柜的电气设计www.themegallery.comCompanyLogowww.themegallery.comCompanyLogo母线室继电器仪表室电缆室手车（断路器）室二、高压开关柜的电气设计www.themegallery.comCompanyLogo3、高压开关柜的“五防”设计3.1、“五防”的基本内容“五防”是电力系统中防止五种电气误操作的简称。据统计，电力系统的误操作事故有80%以上属于五种误操作，即：误分、误合断路器；带负荷操作隔离开关；带电挂接地线或合接地开关；带接地线开关合闸；误人带电间隔。因此，各种开关设备间必须有一定的操作顺序，否则就会造成严重后果甚至出现事故。为此，高压开关柜应具有“五防”功能，即:（1）防止误分、误合断路器；（2）防止带负荷分、合隔离开关；（3）防止带电误合（挂）接地开关（线）；二、高压开关柜的电气设计www.themegallery.comCompanyLogo（4）防止带接地线（开关）合断路器（负荷开关）；（5）防止误入带电间隔。3.1、闭锁装置的类型“五防”功能可通过闭锁装置来实现。闭锁装置是一种以防止电气误操作而在高压开关柜中装设的一种装置。闭锁装置能保证按规定程序操作时，开关柜可以操作；否则，开关柜不得操作。所谓“程序操作”是指按电力设备安全的要求人为规定的操作顺序。闭锁装置可分为机械闭锁装置和电气闭锁装置两类。机械闭锁装置全部采用传动杠杆、连杆、挡扳、滑块等机械零部件构成。电气闭锁装置是指电磁锁、闭锁电路等。二、高压开关柜的电气设计www.themegallery.comCompanyLogo需讨论确认的事项：高压馈线柜（如：变压器回路、电动机回路、电容器回路等）接地开关的联锁机构上是否需要加电磁锁？分析：虽然断路器底盘车与接地开关之间存在机械闭锁，但是当断路器分闸后，高压电动机、电容器会存在反送电的现象，为了防止带电合接地开关，一般在接地开关联锁机构上装电磁锁。而现场在进行设备安装施工时，往往由于电磁锁的辅助电源还未供电，无法操作接地开关，导致柜门无法打开，影响施工。（该问题的解决措施：在柜体立柱在开一个小孔，然后用螺丝刀去使电磁锁动作。）二、高压开关柜的电气设计www.themegallery.comCompanyLogo4、柜内主要一次电气元件（以KYN28A-12为例）4.1电流互感器CurrentTransformator（简称：CT）将大电流转换成标准小电流（5A、1A），供测量、保护用。4.1.1型号说明一次绕组型式：M-母线式、F-贯穿复匝式、Q-线圈式、D-贯穿单匝式；安装型式：A-穿墙式、Z-支柱式；绝缘型式：Z-浇注绝缘、J-树脂浇注、C-瓷绝缘、K-塑料外壳；用途：B-保护级、D-差动保护用、J-接地保护用；结构型式：Q（J）-加强型、J-加大容量、W-户外式、G-改进型；二、高压开关柜的电气设计www.themegallery.comCompanyLogo举例说明：LZZBJ9-10AL:电流互感器Z：支柱式Z:浇注式B：带保护级J：加强型9:设计序号10：额定电压（kV）A：结构代号二、高压开关柜的电气设计www.themegallery.comCompanyLogo4.1.2变比：一次电流/二次电流二次电流：5A、1A；一次电流根据系统需求。变比：100/5、200/1、2000/54.1.3精度等级0.5/10P10、0.2/0.5/10P20、0.5/5P10/5P10测量级：0.2S、0.2、0.5S、0.5注：0.2级和0.2S级最大的区别是在小负荷时，0.2S级比0.2级有更高的测量精度；主要是用于负荷变动范围比较大，而有些时候几乎空载的场合。0.2S级和0.2级在各负载率下的电流误差及相位误差可参见GB1208-1997《电流互感器》，通过该国标图表中的数据，可以清楚地看出在实际负荷电流小于额定电流的30%时，0.2S级的综合误差明显小于0.2级电流互感器。保护级：5P、10P，表示±5%和±10%P表示保护准确限值系数：10、15、20、25、30（易被忽略）二、高压开关柜的电气设计www.themegallery.comCompanyLogo举例说明：5P10表示当一次侧过流10倍时，该绕组的复合误差≤±5%；10P10表示当一次侧过流10倍时，该绕组的复合误差≤±10%；10P15表示当一次侧过流15倍时，该绕组的复合误差≤±10%。4.1.4额定输出容量依据二次负荷额定容量进行选择，一般用VA表示，如：10VA、15VA、20VA等。4.1.5注意事项：1）电流互感器的二次侧在使用时严禁开路。使用过程中拆卸仪表或继电器时，应事先将二次侧短路。安装时，接线应可靠，不允许二次侧安装熔丝或开关等元件；2）二次侧必须有一端接地。防止一、二次侧绝缘损坏，高压窜入二次侧，危及人身和设备安全；二、高压开关柜的电气设计www.themegallery.comCompanyLogo3）接线时要注意极性。电流互感器一、二次侧的极性端子，都用字母表明极性。一次侧用P1、P2表示；二次侧用nS1、nS2（n表示线圈绕组序号）；4）一次侧串联接在线路中。二、高压开关柜的电气设计www.themegallery.comCompanyLogo4.2电压互感器PotentialTransformer（简称：PT）将高电压转换成标准低电压（100V），供测量、保护用。4.2.1型号说明相数代号：D-单相、S-三相绝缘型式：J-油侵式、G-干式、Z-浇注式结构型式：W-五柱三绕组、B-带补偿绕组、J-接地保护、X-带剩余电压绕组二、高压开关柜的电气设计www.themegallery.comCompanyLogo举例说明：JDZ(X)10-3、6、10J:电压互感器D：单相Z:浇注式X：带剩余电压绕组10:设计序号3、6、10：额定电压（kV）JDZX系列JDZ系列二、高压开关柜的电气设计www.themegallery.comCompanyLogo4.2.2变比:一次电压/二次电压二次电压：100V；一次电压根据系统电压确定JDZ10-10：10/0.1(单相接法)10/0.1/0.1（V-V接法）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-△接法）（a）单相接法二、高压开关柜的电气设计www.themegallery.comCompanyLogo（b）V-V接法（d）Y-Y-△接法（c）Y-Y接法二、高压开关柜的电气设计www.themegallery.comCompanyLogo4.2.3精度等级0.2/3P、0.2/0.5/3P、0.5/3P/6P测量级：0.2S、0.2、0.5保护级：3P、6P，P表示保护4.2.4额定输出容量依据二次负荷额定容量进行选择，一般用VA表示，如：30VA、50VA、100VA等。4.2.5注意事项：1）电压互感器的二次侧在工作时严禁短路。在正常工作时，其二次侧的电流很小，近于开路