开关柜知识改

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1、开关柜知识改开关柜开关柜（也称开关设备、开关板）全名为金属封闭式开关设备，中压在我国国标中指额定电压为：3.6,7.2,12,24,40.5KV,属高电压（大于1KV）中的中电压，其他标准亦大同小异.金属封闭式开关设备是一种组合式电器，它是集断路器、负荷开关、接触器、隔离开关,熔断器、互感器、避雷器、电容器、母线、测量装置、控制装置、保护装置、监测诊断装置、信号装置、连锁装置以及通信系统等于一体于一个金属柜内的装置。它主要有四大类:1）、通用型空气绝缘高压金属封闭开关设备2）、气体绝缘高压金属封闭开关设备（C-GIS:CUBICGASINSULATEDSWITCHGEAR）3)、环网柜(RMU

2、-RINGMAINUNIT)4）、高压负荷开关-熔断器和熔断器-接触器柜（F-C即：FUSE-CONTACTOR柜）高压金属封闭开关设备的功能和母线套管）通电功能通过电流母线、导体、触头（母线及导体采用99.9%的电解铜，母线镀镣处理抗氧化，中间搭接处镀银处理，减少搭接电阻）压力释放装置发生短路电流，防止柜子顶部配置泄压板，当开关柜发生事故时控制功能保护功能计量功能监测诊断功能维护功能对人身安全造成威胁。防止设备损坏合分电路过电流、过电压保护各种电参数计量在线测试、故障诊断便于维修压力把顶盖顶开把把压力排出，避免断路器、母线及仪表发生损坏。保证操作人员的安全。断路器、连锁装置（电动控制断路器分

3、闸、合闸，中置铠装柜有标准的“五防”连锁功能），继电器、断路器、避雷针（配置微机综合保护装置，能高灵敏的判断升关柜出现的故障，第一时间进行故障处理，同时具备了遥信、遥控、遥测、遥调功能，使得无人化管理）互感器、仪表等1障，微机保护判断故障后，通过MODBUS通信第一时间传到值守殳电站内，变电站|监测诊断装置（在线监测如开关柜发生故进行报警提示，进行检修）相关装置（抽出式断路器、插拔式微机保护器、插拔式带电显示器等，都是采用模块式结构，当某一模块出现问题时可用相同的模块代替，减少了停电维修的时间）二、高压金属封闭开关设备的分类：高压金属封闭开关设备按总体结构可分为：1）、开放式高压金属封闭开关设

4、备：它只是在前面板设有面板，造价低，但占地面积大，高压带电部分外露，且完全处于周围环境中，不安全，现已停产。2）、封闭式高压金属封闭开关设备：其外部用接地金属板或金属网作外壳，较开放式增加了安全度，减小了占地面积。周围环境仍能对电气设备造成成影响。3）、密封式高压金属封闭开关设备：它有完全隔离周围大气的外壳，因而增加可靠性。李根据柜内介质不同可分为三种：A、SF6气体绝缘式：内充压力约为0.3MPA或以下的SF6气体，因而明显减小了开关柜的外形尺寸。通称为：C-GIS（CUBICGASINSULATEDSWITCHGEAR）。此种开关柜由:互感器室、断路器室、上母线室、下母线室构成。B、固体绝

5、缘式：高压部分采用环氧树脂材料，因而尺寸更小。C、油绝缘式：采用变压器油作为绝缘介质，当前基本不用。高压金属封闭开关设备按内部设备可分为：1）通用型：开关设备的主要设计依据是断路器柜，其它用途的柜如：电压变压器柜、负荷开关-熔断器柜等均具有相同的尺寸。2）交流接触器-熔断器组合器。3）环网柜：近年来为了适应环网供电和双电源供电的要求而出现的一种开关柜。通用型高压金属封闭开关设备内主要的电气设备是高压断路器，根据断路器的安装方式又可分为:A）、固定式：高压断路器安装在开关柜的固定架构上B）、移开式：高压断路器安装在开关柜内可移动的小车上，以便于维修，这种结构又称为小车式。移开式又可分为：手车式、

6、中置式、中落式。抽出式断路器检修更方便快捷，当主母线发生故障时能迅速离开带电体、不会造成其它支路停电，以往的固定升关柜出线故障只能停掉总升关进行检修，扩大了停电面积，现在米用手车式开关柜对供电可靠性人员_,安全及比以往固定式升关有了很大的提高）此种开关柜由母线室、断路器手车室、电缆室、仪表室构成。高压金属封闭开关设备按柜内各部分的分隔方式可分为:1）、箱式：柜内无隔板或隔板不全，安全程度低。2）、间隔式：合用一块或更多块非金属隔板将柜内分割为母线室外，电缆室和断路器室等。3）、铠装式：各室均用金属板隔开，安全等级最高。（金属铠装是采用进口的铝锌复合钢板，并采用双折弯工艺，经数控设备加工后组装而

7、成。具有很高的耐腐性和高强度，大大提高了安全性能）高压金属封闭开关设备按柜体可分为：1）、焊接式：柜体由多块金属板焊接而成，工时多，劳动强度大，箱体尺寸准确度差，易变形，充气柜为了达到密封，也须采用此种方式，采用折弯的钢板可以减速少泄漏及焊接工作量。2）、组装式：采用螺栓或压接螺母将金属板固紧而形成的柜体，柜体尺寸误差小，互换性好。由于柜板上打了很多孔，柜体强度将受影响开关设备的绝缘水平参数：雷电冲击电压和短时工频耐压。众所周知，额定短时工频耐压的制定主要与操作电压有关。操作过电压的高低常用过电压倍数来表示，其基值为相电压。在中性点接地系统中，无论在正常运行时的电压，还是单相或两相接地时非故障

8、相的电压，均为额定电压的1/v3o而在中性点不接地系统中，当其中一相出现持续性接地故障时，电网中并不出短路电流，能够继续供电。这种不正常的状态运行时间可长达14H（各地电力部门的规定不一致），此时另两相的对地电压由原来的相电压升为线电压，是中性点接地系统的V3倍，即在相同操作过电压倍数下，其幅值为中性点接地系统的V3倍。因此对于在中性点不接地系统中工作的金属封闭开关设备的额定短时工频耐压的数值也相应提高。在电力行业标准中考虑到我国10KV电网中的中性点是不接地，额定短时耐压规定为42KV。而在IEC694标准中主要考虑大多数是欧洲国家和日本的10KV的电网中性点是接地的，额定耐压规定为28KV

9、。为了保证金属封闭开关设备长期工作中回路各元件的相同和相对地间的绝缘性能，除了应通过额定耐压试验外，还要求绝缘件具有足够的爬电比距。爬电比距是指绝缘件带高压的部分和地电位间的爬电距离和金属封闭开关设备额定电压的比值（mm/kV）GB3906-91中规定：对于12KV的爬电比距：瓷绝缘：爬电比距不小于12mm/kV有机绝缘（环氧树指绝缘）：爬电比距不小于14mm/kVDL104-91中规定：对于12KV的爬电比距：凝露型瓷绝缘：爬电比距不小于14mm/kV凝露型有机绝缘（环氧树指绝缘）：爬电比距不小于16mm/kV不凝露型瓷绝缘：爬电比距不小于12mm/kV不凝露型有机绝缘（环氧树指绝缘）：爬电

10、比距不小于14mm/Kv相间绝缘板的使用:在金属封密式开关设备中，相间或相对地常采用屏障(也即空气间隙-绝缘板-空气间隙的绝缘方式)来缩短空气间的绝缘距离。DL104-91中规定：对于12KV的开关柜，高压带电体与绝缘隔离板间应保持不小于30mm的空气间隙(根据电压不同空气间隙也不同)。在DL104-91中对单纯以空气作为绝缘介质时，开关设备内部各相导体的相间及各相对地间净距离应符合下表：单位m额定电压/KV3.67.2122440.51.导体与地间地净距离7.510125.518302.不同相间的净距离7.51012.518303.导体与无孔遮栏板间净距离10.51315.521334.导体

11、与网状遮栏间净距离17.52022.528405.导体与栅栏间净距离82.58587.5931056.无遮栏裸导体与地间净距离237.5240242.52482607.需要不同停电检修无遮仁裸导体1可净距离187.5190192.51982108.出线套管与屋外通道地面净距离400400400400400(1) 摄氏温标：也称百分温标”。规定在一个大气压下，水的冰点为零度，沸点为100度,中间分为100等分，每个等分代表1度。摄氏温度用C表示。它是1742年由瑞典人摄尔司发明的。华氏温标：规定在一个大气压下，水的冰点为32度，沸点为212度，中间分为180等分，每等分代表1度。华氏温度用F表示

12、。它是1709年由德国人华伦海发明的。(2) 开氏温标：也称绝对温标、热力学温标。绝对温标每一度的大小和摄氏温标完全相同，不过，它不是以水的冰点作为零度的，而是以理论上所说的分子热运动将完全停止时的温度，即-273.16C作为零度，用K表示。辩证法告诉我们，要物质的热运动完全停止那是绝对不可能的。-273.16C只不过是人们可以无限接近，但永远也不可能达到的温度。因此，才把它叫做绝对零度，意思是说，-273.16C才是温度的真正零度。根据动力学理论，当温度在绝对零度时，气体分子的动能为零。开氏温标是1848年由英国物理学家开尔文所创立。1960年第十一届国际计量大会规定热力学温标以开尔文为单位

13、。规定水的三相(气、液、固体)点为273.16K。由于水的三相点在摄氏温标为0.01C,所以摄氏0C=273.15K。绝对温度(K)*273摄氏温度(C)。(3) 摄氏与华氏温度的换算：苹氏温度3=卜摄氏温度(5+32即C+3255摄氏温度(T：)二一X华氏潟度TF)-32即C=-(K-32)99在气象学和人们的生活中，常用摄氏温标。但是在说英语的国家，如英国、美国、加拿大、澳大利亚和印度等国，多采用华氏温标。而在科学研究中，最好使用开氏温标。PTC发热器内部采用的PTC发热芯有很多规格品种，决定了PTC发热器电压、温度、功率上的差异。PTC发热芯的恒温点可以设定在50-300C范围内，常温电

14、阻一般在5005000Q之间。其外形一般是扁状条形，两条引出线，外包绝缘材料。利用PTC发热芯的恒温加热原理特性，可以设计应用在热熔胶枪、直发器、发夹、热奶器、电热板、饮水机、咖啡加热器、巧克力挤出器、液化气瓶加热、输液宝、烘鞋器、暖脚器、干鞋器、电家用电器、热板、理疗器、按摩器、控制柜加热防潮、监视器防潮、电热盘、医疗设备、日用电器、小家电等等。PTC发热芯使用注意1）PTC发热芯功率在通电后由大到小，最后稳定。稳定功率与使用条件有关，同一件PTC发热器，使用条件不同，则功率可能相差几倍。散热越快则稳定功率越大；PTC发热芯的表面温度越高则功率越高。2）PTC发热件的表面温度由PTC发热芯白

15、身控制，也可以通过断开电路控制，但不可以通过调节电压来控制表面温度。3）PTC发热芯本身可靠性很高、寿命很长，但是如果装配不当，产品会出现功率和温度不稳定等情形。4）多个PTC发热芯一起使用时，应并联，不可串联。PTC加热器具有恒温发热、无明火、热转换率高、安全节能、受电源电压影响极小、白然寿命长等传统发热元件无法比拟的优势，在电热器具中的应用越来越受到研发工程师的青睐。其原理是PTC热敏电阻加电后白热升温使阻值进入跃变区，恒温加热PTC热敏电阻表面温度将保持恒定值，该温度只与PTC热敏电阻的居里温度和外加电压有关，而与环境温度基本无关。可以根据用户不同的要求进行设计生产如：1:不同尺寸（长也

16、.2MM,宽也.2MM,厚也.05MM）;2:不同表面温度（40-320C范围内）；3:不同使用电压（PTC元件在低压（6-36伏）和高压（110-240伏）下都能正常使用）;4:不同参数的PTC(如不同的电阻，不同的外形等).5:绝缘耐压都可以通过3750V/1S.PTC专业术语额定零功率电阻R25零功率电阻，是指在某一温度下测量PTC热敏电阻值时，加在PTC热敏电阻上的功耗极低，低到因其功耗引起的PTC热敏电阻的阻值变化可以忽略不计.额定零功率电阻指环境温度25C条件下测得的零功率电阻值.最小电阻Rmin指PTC热敏电阻可以具有的最小的零功率电阻值.居里温度Tc对于PTC热敏电阻的应用来说

17、，电阻值开始陡峭地增高时的温度是重要的，我们将其定义为居里温度.居里温度对应的PTC热敏电阻的电阻RTc=2*Rmin.温度系数aPTC热敏电阻的温度系数定义为温度变化导致的电阻的相对变化.温度系数越大,PTC热敏电阻对温度变化的反应越灵敏.a=(lgR2-lgR1)/lge(T2-T1)表面温度Tsurf表面温度Tsurf是指当PTC热敏电阻在规定的电压下并且与周围环境间处于热平衡状态已达较长时间时,PTC热敏电阻表面的温度.动作电流Ik流过PTC热敏电阻的电流，足以使PTC热敏电阻自热温升超过居里温度，这样的电流称为动作电流.动作电流的最小值称为最小动作电流.动作时间ts环境25C条件下，

18、给PTC热敏电阻加一个起始电流(保证是动作电流)，通过PTC热敏电阻的电流降低到起始电流的50%寸经历的时间就是动作时间.不动作电流Ink流过PTC热敏电阻的电流，不足以使PTC热敏电阻自热温升超过居里温度，这样的电流称为不动作电流.不动作电流的最大值称为最大不动作电流最大电流Imax最大电流是指PTC热敏电阻最高的电流承受能力.超过最大电流时PTC热敏电阻将会失效.残余电流Ir残余电流是在最大工作电压Vmax下，热平衡状态下的电流.最大工作电压Vmax最大工作电压是指在规定的环境温度下，允许持续地保持在PTC热敏电阻上最高的电压.对同一产品而言，环境温度越高，最大工作电压值越低.额定电压VN

19、额定电压是在最大工作电压Vmax以下的供电电压.通常Vmax=VN+15%击穿电压VD击穿电压是指PTC热敏电阻最高的电压承受能力.PTC热敏电阻在击穿电压以上时将会击穿失效.1以裸露电热丝形式使用的电热元件和电加热器用陶瓷（陶土）盘、管、支架和云母板为支撑、绝缘、隔热，直接用螺旋形发热丝或直线形发热丝做成的电热元件及加热器的典型应用实例如电炉、电吹风、暖风机和多式炉。2金属管状电热元件将螺旋状电热合金丝置入金属管（碳钢管、铜管、铝管、不锈钢管及钛钢管）内，在入粉机上填充耐高温、绝缘和导热性的氧化镁粉，再经过缩管机上缩经”而成（铝管则在油压机经过压缩）。此种电热元件或由其组成的电加热器是目前应

20、用最广泛的。典型应用实例如电热水器、电烤箱等。3PTC发热元件及加热器陶瓷PTC发热片有圆形、矩形和长条形，可以单独使用，也可由若干片组成加热器。典型应用举例如暖风机、空调加热器等。4远红外线加热元件具有远红外线加热功能金属管状电热元件应用于电烤箱，还有远红外发热板和发热盘。石英管加热器广泛用于暖风机和消毒柜。5电热圈、电热盘、电热板电热圈用电热合金丝作发热材料，用云母软板作绝缘材料，外包以薄金属板（铝板、不锈钢板等）。典型应用例如电热水瓶。将金属管状电热元件铸于铝盘、铝板中或焊接或镶嵌于铝盘、铝板之上即构成各种形状的电加热盘、电加热板。典型应用举例如电饭锅、电熨斗、电咖啡壶等。6电热线、电热

21、带用螺旋状电热合金丝作发热材料，外面包敷以PVC、硅像胶等绝缘材料即制成电热线，绝缘层的包敷在生产上是在挤塑机上实现的。新的电热线除了发热丝外，还有感温层和信号线。碳纤维电热材料可通过纺织制造电热线、甚至织成带、布用于电热服。7电热膜加热器各种电热膜加热器。国内电热膜的实用便有玻璃电水煲、取暖器等。8光加热器各种光热炉。国内雅乐”炉采用卤素灯加热。浴室里用的取暖器是采用光加热器的典型实例。9电磁感应热装置电磁感应加热必须由产生高频交变电磁场的装置和受感应而产生涡流的被加热体两者相互配合才能实现。以电磁炉为例，炉内的装置包括变换言之器和电磁线相关器件，面板是由玻璃陶瓷或微晶玻璃制成，面板本身不会

22、发热。电磁感应加热的另两个典型应用例是IH电饭锅和电热水器。10微波加热装置同电磁感应加热不同的是，微波作用于食物，直接使食物自身发热。微波发生器主要由磁控管，谐振腔和波导管及相关部件组成。典型应用实例是微波炉，也可应用于电热水器。通用型空气绝缘和复合型绝缘开关设备：箱式固定式柜的优势在于：1）结构简单，工艺要求低，便于生产,价格低.2）没有触头，不容易出现接触不良造成温度过高甚至出现对地击穿的严重事故缺点：1）柜体高度和宽度偏大2）检修断路困难，所需时间长，但使用真空断路器时，这一缺点有所减小.近年来，开发了不少新型的固定式开关柜，尺寸较小，便于检修，也开发出了铠装固定式开关柜.间隔移开式开

23、关柜变化不大，是由于1）断路器的变化使柜体也随之减小.2）多种功能环氧树脂的采用使用权开关柜有了不少改进.间隔移开式由于采用绝缘间隔板，造成价低,柜体深度较小.可靠性较铠装式低.铠装式开关柜由于可靠性高，检修理和更换断路器容易，就用了新的绝缘材料，采用组装式结构.移开落地式，即断路器小车置于地区性面上的轨道上.在检修时，只需辅助轨道起导向作用，用手接出小车即可.中置型是较新的一种类型，此结构是将断路器小车置于开关柜的中部，配合精度高，拉动容易.空间利用好.缺点是辅助设备多（如:升降车，推进平台）.中落式，便于将断路器放动地上双层移开式柜占地面积小，应用于电厂，石油和冶金行业.负荷开关熔断器组合

24、柜（环网柜）：环网柜的应用背景是，随着城市用电的激增，原来常用的单辐射供电方式容易造成大面积的停电事故，在提高供电可靠性方面，环网被认为特别适合城市，住宅区或生产区，因此专为环网供的设备-环网柜应运而生.环网柜内主要是由三组设备组成：连接电缆的两个带隔离开关功能的负荷开关；在两个负荷开关间连接的熔断器组，经过它通过变压器给负荷供电；如下图：II独电线如赤苛用高压断路器。环网柜正常情况下根据电I1:：网的供电要求为开环:!运行，即在某一处环网柜的负荷开关处于分断咻态，在形成环M态下，当电缆La旦j出现故障时，环网两测断路器断开，稍后故障线路段由测负荷开关自动分断，c将故障段与电源分离，然后两测断路器很快合上，保证了故障段外的各负荷的用电。在环网处于分断情况下，当线路出线故障时，只需断王码电缆线上的一个断路器，即可天断故障电流，然后采用类似的方法恢复故障段的供电。6KV环网供电可采用单电源供电（如:供电）和双电源供电（如：6KV和10KVQ供电）。负荷环网供电单元基本接线图