开关柜设计基础(电气)

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1、 开关柜设计根底电气开关柜设计根底电气产品部产品部-上下压设计室上下压设计室开关柜设计根底电气开关柜设计根底电气一、概述一、概述二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计三、低压开关柜的电气设计三、低压开关柜的电气设计四、母线的选择与应用四、母线的选择与应用五、特殊环境对开关设备的影响五、特殊环境对开关设备的影响一、概述一、概述1 1、开关柜设计的主要内容与根本原如此、开关柜设计的主要内容与根本原如此 开关柜的设计包括结构设计和电气设计两大局部。结构设计是根底，开关柜的设计包括结构设计和电气设计两大局部。结构设计是根底，它具体确定了产品的结构和性能它具体确定了产品的结构和性能(包括机械性

2、能和局部电气性能包括机械性能和局部电气性能)；它；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。操作性能。结构设计与电气设计必须相互配合与协调。1.11.1、开关柜设计的主要内容、开关柜设计的主要内容结构设计包括以下主要内容结构设计包括以下主要内容:1)1)开关柜的外形尺寸和内部空间的整体布局。开关柜的外形尺寸和内部空间的整体布局。2)2)外壳与柜体骨架外壳与柜体骨架:外壳局部包括外壳材料的选择、外壳温升、防护外壳局部包括外壳材料的选择、外壳温升、防护以及外壳各组成局部，

3、如盖板、门、观察窗、通风窗、排气口等的设以及外壳各组成局部，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。计；柜体骨架设计包括型材的选择、连接方式、机械强度等。一、概述一、概述3)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、概述一、概述1.2、开关柜设计的根本原如此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

4、备和控制设备?、/T 9661-1999?低压抽出式成套开关设备?、/T 5877-2002?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，制造本钱过于昂贵。一、概述一、概述2 2、产品部、产品部-上下压设计室工艺流程上

5、下压设计室工艺流程一、概述一、概述产品部输出的设计资料：产品部输出的设计资料：1 1图纸类：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。布置图、结构件图、母排加工图。注：最后两项由结构室下发。注：最后两项由结构室下发。2 2清单类：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。柜

6、清单、制作要求表、标牌清单、母排使用清单、柜体参数表。1 1、高压开关柜设计的根本要求、高压开关柜设计的根本要求1)1)高压开关柜的设计，应使得正常运行、监视和维护工作能平安方高压开关柜的设计，应使得正常运行、监视和维护工作能平安方便地进展。维护工作包括便地进展。维护工作包括:元件的检修、试验、故障的寻找和处元件的检修、试验、故障的寻找和处理。理。2)2)对于额定参数和结构一样而需要替代的元件应能互换。对于额定参数和结构一样而需要替代的元件应能互换。3)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一样，如此应能互换。数

7、和结构一样，如此应能互换。4)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，应考虑到如下因素的影响柜的设计中，应考虑到如下因素的影响: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。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二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计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

8、查。2、高压开关柜的根本结构高压开关柜由柜体和断路器两大局部组成，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二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计A-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二、高

9、压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计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二、高压开关柜的电气设计3 3、高压开关柜的、高压开关柜的“五防设计五防设计3.13.1、“五防的根本内容五防的根本内容“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统的误操作事故有80%80%以上属于五种误操作，即：误分、误合断路器；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；带接地线开关合带负荷操作隔离开关；带电挂接地线或合接地开关；带接地

10、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，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，否如此就会造成严重后果甚至出现事故。为此，高压开关柜应具有否如此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，即五防功能，即:1 1防止误分、误合断路器；防止误分、误合断路器；2 2防止带负荷分、合隔离开关；防止带负荷分、合隔离开关；3 3防止带电误合挂接地开关线；防止带电误合挂接地开关线；二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计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

11、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；否如此，开关柜不得操作。所谓“程序操作是指按电力设备平安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二、高压开关柜的电气设计需讨论确认的事项：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

12、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。而现场在进展设备安装施工时，往往由于电磁锁的辅助电源还未供电，无法操作接地开关，导致柜门无法翻开，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二、高压开关柜的电气设计4 4、柜内主要一次电气元件以、柜内主要一次电气元件以KYN28A-12KYN28A-12为例为例4.1 4.1 电流互感器电流互感器 Current Transformator Current Transformator 简称：简称：CTCT 将大电流转换成标准小电流将大电流转换成标准小电流5A5A、1A1A，供测量

13、、保护用。，供测量、保护用。4.1.1 4.1.1 型号说明型号说明一次绕组型式：一次绕组型式：M-M-母线式、母线式、F-F-贯穿复匝式、贯穿复匝式、Q-Q-线圈式、线圈式、D-D-贯穿单匝式；贯穿单匝式；安装型式：安装型式：A-A-穿墙式、穿墙式、Z-Z-支柱式；支柱式；绝缘型式：绝缘型式：Z-Z-浇注绝缘、浇注绝缘、J-J-树脂浇注、树脂浇注、C-C-瓷绝缘、瓷绝缘、K-K-塑料外壳；塑料外壳；用途：用途：B-B-保护级、保护级、D-D-差动保护用、差动保护用、J-J-接地保护用；接地保护用；结构型式：结构型式：Q QJ J-加强型、加强型、J-J-加大容量、加大容量、W-W-户外式、户

14、外式、G-G-改进型；改进型；二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计举例说明：LZZBJ9-10A L: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二、高压开关柜的电气设计4.1.2 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.

15、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二、高压开关柜的电气设计举例说明：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1

16、5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展选择，一般用VA表示，如：10VA、15VA、20VA等。4.1.5 须知事项：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，危及人身和设备平安；二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计 3接线时要注意极性。电流互感器一、二次侧的极性端子，都用字母明确极性。一次侧用P1、P2表示；二次侧用nS1、nS2n表示线圈绕组序号；4一次侧串联接在线路中。二、

17、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计4.2 电压互感器 Potential Transformer 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二、高压开关柜的电气设计举例说明：JDZ(X)10-3、6、10 J: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二、高压开关柜的电气设计4

18、.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)10/0.1/0.1V-V接法 JDZX10-10：10/3/0.1/3/0.1/3 Y-Y-接法 10/3/0.1/3/0.1/3/0.1/3Y-Y-Y-接法 a单相接法二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计bV-V 接法dY-Y-接法cY-Y 接法二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计4.2.3 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

19、依据二次负荷额定容量进展选择，一般用VA表示，如：30VA、50VA、100VA等。4.2.5 须知事项：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，近于开路状态，当二次侧短路时，其电流很大二次侧阻抗很小将烧毁设备。2电压互感器的二次侧必须有一端接地，防止一、二次侧击穿时，高压窜入二次侧，危及人身和设备平安。二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计3电压互感器接线时，应注意一、二次侧接线端子的极性。以保证测量的准确性。4电压互感器的一、二次侧通常都应装设熔丝作为短路保护。5一次侧并联接在线路中。4.3 零序电流互感器 正常情况下，三相电流矢量和等于零，零序C

20、T二次绕组无信号。当发生接地故障或三相电流不平衡时，三相电流矢量和不等于零，零序CT二次侧输出信号，使保护元件动作，切断电源，到达接地故障保护目的。二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计4.3.1 型号：LXK-80(100、120、200)LX:零序电流互感器 K：开合式 80：内孔直径4.3.2 变比：一次电流/二次电流 二次电流：5A、1A 变比：100/1、100/54.3.3 精度等级 保护级：1级、3级4.4 接地开关在停电检修期间，为了保护操作人员、设备、系统的平安，就会把出线柜通过接地开关对地短路，进展完全放电，这样不会造成由误送电或线路反送电造成的触电事故。二、高压

21、开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计 4.4.1 型号：JN15-12/31.5-口 J：接地开关；N：户内；15：设计序号；31.5：额定短时耐受电流kA；口：相间距离mm。二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计4.5 过电压保护器 用于335kV系统的电动机、变压器、开关、母线等设备的过电压保护，对相间过电压和相对地过电压均能起到可靠的限制作用。4.6 真空断路器 Vacuum circuit breaker 简称VCB4.6.1 型号说明二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计举例说明：VS1-12/1250A-25kA1250A：额定电流；25kA：额定短路开断电

22、流航空插头 绝缘套筒真空泡安装在内部 触臂 梅花触头 手动合闸 手动分闸 手动储能底盘车固定式无 二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计4.7 高压带电显示装置 high voltage presence indicating device 由三个传感器和一个带电显示器经导线连接组成。能将高压带电体带电与否的信号传递到发光或音响元件上，显示或同时闭锁高压开关设备的装置。二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计5 5、高压开关柜设计中应注意的事项、高压开关柜设计中应注意的事项1 1相间及相对地的绝缘距离相间及相对地的绝缘距离注意：当海拔高度超过注意：当海拔高度超过1000m10

23、00m时，应按时，应按GB3906-2006GB3906-2006的要求对绝缘距离的要求对绝缘距离给予修正。但有时受配电室地方的限制，我们所制作开关柜的外形尺给予修正。但有时受配电室地方的限制，我们所制作开关柜的外形尺寸往往不能满足绝缘距离的要求，所以可以采取以下几种方法来解决寸往往不能满足绝缘距离的要求，所以可以采取以下几种方法来解决绝缘问题：绝缘问题：额定电压（kV）带电体相间及相对地的绝缘距离（mm）3.6757.2100121252418040.5300二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计第一，在金属封闭高压开关柜中，采用非金属的绝缘隔板，以此来加强相间或相对地绝缘，到达缩

24、小对绝缘距离的要求。但必须注意10kV时带电裸导体与该绝缘板间应保持不小于30mm，在40.5kV时带电裸导体与该绝缘板间应保持不小于60mm。该方法的缺点是绝缘隔板受使用环境影响很大，存在绝缘老化的问题。第二，使用热缩套管把高压带电导体整个热缩起来，实践中10kV要确保绝缘距离不小于100mm,35kV要确保绝缘距离不小于200mm。缺点是热缩套管同样存在绝缘老化的问题。随时间推移绝缘强度会降低。综上所述，在设计许可的情况下，尽可能地使用空气绝缘来满足绝缘的要求。二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计2爬电距离和爬电比距爬电距离：在两个导电局部之间沿绝缘材料外表的最短距离；爬电比距

25、：设备外绝缘的爬距与其两端承受的最高运行电压对于交流系统，为最高线电压之比，单位为mm/kV。电力系统是供电部门的核心系统，不能有丝毫的马虎，用户往往追求高可靠性，在爬电距离方面对制造厂家提出了十分严格的要求，实践中我们要符合以下条件：二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计对于纯瓷绝缘为：18mm/kV；对于有机绝缘为：20mm/kV。为了满足以上要求我们所采取的措施是，要求配套厂家增大增加绝缘子的伞群，另外在开关柜使用环境较潮湿的场所，为了防止发生凝露，在开关柜中的电缆室、断路器室参加带温控装置的加热器。3对于架空进线、电缆下进下出等方案，中置柜的柜深为1660mm。4当额定电流为

26、630A1600A时，中置柜的柜宽一般为800mm；当额定电流为1600A4000A时，中置柜的柜宽一般为1000mm。5零序电流互感器的孔径选择应考虑一次电缆的规格。6在提元器件请购单时，必须保证其参数和性能要符合二次原理图的要求，如各种元件带的附件是否齐全、辅助触点是否够用、控制电压是否符合要求等等。二、高压开关柜的电气设计二、高压开关柜的电气设计7高压柜内端子总数应控制在200节以内，尽量减少端子排中的空白端子，如下列图：三、低压开关柜的电气设计三、低压开关柜的电气设计1 1、低压开关柜的主回路、低压开关柜的主回路每种型号的低压开关柜，都由受电柜每种型号的低压开关柜，都由受电柜(进线柜进

27、线柜)、计量柜、联络柜、双、计量柜、联络柜、双电源互投柜、馈电柜和电动机控制中心电源互投柜、馈电柜和电动机控制中心(MCC)(MCC)、无功补偿柜等组、无功补偿柜等组成。成。以下以以下以MNSMNS抽出式低压开关柜为例，对低压开关柜的各种主回路进展抽出式低压开关柜为例，对低压开关柜的各种主回路进展归类说明见归类说明见CADCAD图纸图纸2 2、低压开关柜的辅助回路、低压开关柜的辅助回路低压开关柜中的辅助电路主要有断路器操作控制电路、测量低压开关柜中的辅助电路主要有断路器操作控制电路、测量(计量计量)电电路、电动机路、电动机(不可逆和可逆不可逆和可逆)控制电路、双电源互投控制电路等。控制电路、双

28、电源互投控制电路等。3 3、低压开关柜设计中应注意的事项、低压开关柜设计中应注意的事项1 1必须明确系统的进出线方式，如：必须明确系统的进出线方式，如：a a母线上进侧进电缆下母线上进侧进电缆下出；出；b b母线下进电缆下出；母线下进电缆下出；c c电缆下进电缆下出；电缆下进电缆下出；d d电电缆上进电缆上出。缆上进电缆上出。三、低压开关柜的电气设计三、低压开关柜的电气设计2必须明确系统中所有开关柜的排列顺序和操作面方向，搞清楚是靠墙靠墙的开关柜要考虑安装和检修还是离墙安装？3设计时要保证系统图上的外形尺寸和平面布置图上的外形尺寸一致，并考虑各柜的安装空间是否够用？4系统中有母线桥的情况，要考

29、虑母线桥的走向与系统进出线方式有无冲突，并考虑母线桥进出线位置有无困难？5设计时要考虑面板和测控板布局合理，要保证一样容量的回路或其备用回路的互换性。6抽屉内装塑壳断路器时，注意断路器本身带的附件如：分励、辅助、欠压等可能会增加其外形尺寸，有可能无法安装在抽屉内。三、低压开关柜的电气设计三、低压开关柜的电气设计7额定电流在400A630A的电动机直接启动回路，应防止采用抽屉安装。原因：因为电动机启动电流大，频繁启动导致抽屉插接件过热，从而引发故障；因为抽屉柜产品自身的缺陷，抽屉在进展一定次数的插拔后，导致插接件接触不好，容易因插接件发热引发故障。8在材料清单中要特别注意元器件的型号、参数要符合

30、样本和资料上的书写标准；查资料时首先考虑生产厂家的样本，尤其是参数包括外形及安装尺寸。9在提元器件清单时，首先要确认系统图、原理图的设计是否合理；其次要保证其参数和性能要符合二次原理图的要求，如各种元件带的附件是否齐全、时间继电器的触点性质是否符合要求、辅助触点是否够用、控制电压是否符合要求等等。三、低压开关柜的电气设计三、低压开关柜的电气设计四、母排的选择与应用四、母排的选择与应用1 1、母线的分类、母线的分类1 1按其横截面分，可分为矩形、槽形和管形按其横截面分，可分为矩形、槽形和管形(或双或双D D形形)母线母线3 3种。种。a.a.矩形母线矩形母线单片矩形母线具有集肤效应系数小、散热条

31、件好、安装简单、连接方单片矩形母线具有集肤效应系数小、散热条件好、安装简单、连接方便等优点，一般适用于工作电流不超过便等优点，一般适用于工作电流不超过2000A2000A的回路中。的回路中。多片矩形母线集肤效应系数比单片母线的大，所以附加损耗多片矩形母线集肤效应系数比单片母线的大，所以附加损耗 。因此载。因此载流量不是随导体片数增加而成倍增加的，尤其是每相超过三片以上流量不是随导体片数增加而成倍增加的，尤其是每相超过三片以上时，导体的集肤效应系数显著增大。在工程实用中多片矩形母线一时，导体的集肤效应系数显著增大。在工程实用中多片矩形母线一般用于工作电流不超过般用于工作电流不超过4000A400

32、0A的回路中。的回路中。b.b.槽形母线槽形母线槽形母线的电流分布比较均匀，与同截面的矩形导体相比，其优点是槽形母线的电流分布比较均匀，与同截面的矩形导体相比，其优点是散热条件好、机械强度高。载流能力比同截面的矩形导体约大散热条件好、机械强度高。载流能力比同截面的矩形导体约大35%35%，四、母线的选择与应用四、母线的选择与应用因此槽形母线一般用于电流较大、电动力效应要求高的设备中。如：发电机出口开关柜，其额定电流大，一般到达5000A以上。c.管形母线管形母线是空芯导体，集肤效应系数小，防电晕效果好,但连接比较复杂。2按材质分，可分为铜母线、铝母线、铁母线，其中铜母线由于载流量大，抗腐蚀性能

33、和力效应好，应用最广泛。铝质母线在电流小、非沿海和非石化系统也有应用。使用铁母线主要从经济上考虑，应用于PT连接线。3按自然状态可分为硬母线和软母线。软母线主要应用于连接不便可以吸收一些力效应的场所，如断路器内部、电容器等。四、母排的选择与应用四、母排的选择与应用2 2、母线的载流量、母线的载流量2.12.1、载流量的定义、载流量的定义母线的载流量是指母线在规定的条件下能够承载的电流有效值。母线的载流量是指母线在规定的条件下能够承载的电流有效值。“规规定的条件中主要指标是环境温度。定的条件中主要指标是环境温度。2.22.2、影响载流量的因素、影响载流量的因素1 1布置方式布置方式母线立放时载流

34、量比平放时要高一些，一般当母线平放且宽度小于母线立放时载流量比平放时要高一些，一般当母线平放且宽度小于6060时，其载流量为立放时的时，其载流量为立放时的0.950.95倍倍,宽度大于宽度大于6060时其载流量为立时其载流量为立放时的放时的0.920.92倍，这是由于立放时散热性能要比平放时要好的缘故。倍，这是由于立放时散热性能要比平放时要好的缘故。2 2环境温度环境温度3 3母线的材质母线的材质4 4散热条件散热条件四、母排的选择与应用四、母排的选择与应用2.3、载流量表四、母排的选择与应用四、母排的选择与应用四、母排的选择与应用四、母排的选择与应用3 3、母线的热效应和电动力效应、母线的热

35、效应和电动力效应3.13.1、母线的热效应、母线的热效应母线的热效应是指母线在规定的条件下能够承载的因电流流过而产生母线的热效应是指母线在规定的条件下能够承载的因电流流过而产生的热效应。在开关设备和控制设备中指在规定的使用和性能条件下，的热效应。在开关设备和控制设备中指在规定的使用和性能条件下，在规定的时间内在规定的时间内,母线承载的额定短时耐受电流。母线承载的额定短时耐受电流。、根据额定短时耐受电流来确定母线最小截面、根据额定短时耐受电流来确定母线最小截面根据根据GB3906-2006?3.6GB3906-2006?3.640.5kV40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设交流金属封闭开关设

36、备和控制设备备?附录附录D D 中的公式：中的公式：来确定母线的最小截面来确定母线的最小截面积。积。式中：式中：S-S-导体截面，导体截面，mm2mm2；I-I-额定短时耐受电流，额定短时耐受电流，A A；-材质系数，以材质系数，以 表示，并按如下规定取值：表示，并按如下规定取值：铜为铜为1313，铝为，铝为8.58.5，铁为，铁为4.54.5，铅为，铅为2.52.5；tIS212mmKSA四、母排的选择与应用四、母排的选择与应用 t-额定短路持续时间s；-温升K，对于裸导体一般取180，如果时间超过2s，但小于5s，值可在同一公式中增加到215。根据以上公式计算得出：25kA/4s系统铜母线

37、最小截面积S=25000/13*4/215260 mm231.5kA/4s系统铜母线最小截面积S=31500/13*4/215330 mm240kA/4s系统铜母线最小截面积S=40000/13*4/215420 mm2 63kA/4s系统铜母线最小截面积S=63000/13*4/215660 mm2 80kA/4s系统铜母线最小截面积S=80000/13*4/215840 mm2四、母排的选择与应用四、母排的选择与应用根据以上计算结果，得出4s额定短时耐受电流下铜母线的最小规格如下：根据DL404-2007?3.6kV40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备?中5.3条规定，对于中性点直接

38、接地系统，接地回路的短时耐受电流最大值可到达主回路的额定短时耐受电流值；对于中性点非直接接地系统，接地回路的短时耐受电流最大值可到达主回路的额定短时耐受电流的87%。对于335kV系统，一般为中性点非直接接地系统，根据此要求可以计算出各种系统短路容量下的高压开关柜接地四、母排的选择与应用四、母排的选择与应用母线的最小截面积。GB3906-2006?3.640.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备?第节规定：如果接地导体是铜质的，如此在规定的接地故障条件下，当额定短路持续时间为1s时，电流密度不超过200A/mm2；当额定短路持续时间为3s时，电流密度不超过125A/mm2。且其截面不得小于30

39、 mm2。如果接地导体不是铜质的，如此应满足等效的热效应要求。在实际工程中，如果没有特殊要求，建议高压柜的接地母排按照1s的短时耐受电流考虑。四、母排的选择与应用四、母排的选择与应用3.2、母线的电动力效应电动力效应是指短路电流通过平行导体产生的电磁效应。母线受电流的作用力与电流、母线形状、母线间的距离有关。、根据额定峰值耐受电流来确定铜母线的最大跨距即：相邻支撑件之间的最大距离原如此：作用在母线上的作用应力kg/cm2母线允许应力公式：ya10ich1.76js-322WL四、母排的选择与应用四、母排的选择与应用式中：js作用于母线的作用应力，kg/cm2；y母线允许最大应力，MPa；1 M

40、Pa=10 kg/cm2当母线为铜质时取1400，当母线为铝质时取700；L母线支撑间距cm；a相间距离cm；W矩形母线截面系数cm3，又称抗弯矩；ich短路冲击电流kA。根据上式导出：ichaW8921.76ich10*1400amax23WL四、母排的选择与应用四、母排的选择与应用常见的几种母线截面系数如下：其中：b-母线宽度cm，-母线厚度 cm。四、母排的选择与应用四、母排的选择与应用 举例说明：对于额定短时耐受电流40kA，额定峰值耐受电流100kA系统，主母线选用TMY-806厚度相对时，a=30cm(中置柜)，如此：矩形母线截面系数：0.167b2=0.16782 0.6=6.4

41、128cm3母线最大支撑间距：Lmax=892(aW)/ich=892306.4128/100123.7cm=1237mm也就是说，母线厚度相对时，KYN28A-12型产品选用TMY-80*6，理论上距离1237mm以内可不加支撑；3.3、不需进展热效应和电动力效应的情况根据工厂配电设计原如此，如下部位的母线不需进展母线热效应和电动力效应校验：四、母排的选择与应用四、母排的选择与应用(1)采用熔断器保护，连接于熔断器下侧的母线。(2)电压互感器回路内的母线。(3)变压器容量在1250kVA及以下，电压12kV及以下，不致于因故障而损坏母线的部位。主要用于非重要用电场所的母线。(4)不承受热效应

42、和电动力效应的部位，如：避雷器的连接线和封线。4、母线的设计与应用4.1、母线的相序设计1主变架空进、出线柜方案中的母线相序要在技术要求中明确，要考虑到母线是否需要换相；2相邻的两台高压开关柜用于控制一台高压电机正、反转时，柜中出线联络侧母线相序要作调整；四、母排的选择与应用四、母排的选择与应用3在架设对列母线桥的两台开关柜中，有一台柜中的主母线需要调整相序；另外，也可以采用母线桥内换相的方式，如如下图：4对于出口工程的设计，要注意出口国的母线相序的执行标准。如印度高压三相母线A、B、C的颜色标准分别为红色、黄色和蓝色。四、母排的选择与应用四、母排的选择与应用4.2、母线的绝缘方式在开关设备和

43、控制设备中，为实现设备的全绝缘、全工况，减少外部短路事故和防止触电以及防止由于凝露污秽引起的爬电等事故一般在母线外部采用绝缘材料将母线裸露局部包缚。其方法主要有：1热缩护套：可以提高母线间的绝缘水平，但护套有绝缘老化的问题，同时母线的散热条件也会变差，也增加了生产本钱；2冷缩护套：操作简单，无需加热。但本钱高，也有绝缘老化和母线散热条件变差的问题；3硫化喷涂：生产工艺过程较为复杂，当出现碰伤后无法补救，母线的连接处不能作喷涂处理；4SF6气体绝缘：在密封的主母线室和断路器室中充以0.04MPa的SF6气体，可以提高母线间的绝缘性能；主母线在全寿命周期内不用 四、母排的选择与应用四、母排的选择与

44、应用检修和维护，也不受外界环境的影响，平安可靠性高.但生产工艺过程较复杂，是目前GIS充气柜主要的绝缘方式；5加装隔板：当相间或相对地间净距达不到平安距离时，可在相间或与地间加装绝缘隔板。按国标要求，SMC绝缘隔板与带电体的最小距离要求是：10kV开关柜 30mm。4.3、母线应用的须知事项1根据GB3906-2006规定，开关设备和控制设备中母线的载流量最小应比额定电流有10%的裕度。2同等截面积尽量选择母线宽度比较大的型号，如能选择TMY-806的不选择TMY-608的，主要是利于散热。只有当电气间隙满足不了国家标准要求时，才可在保证截面不变的情况下减小母线宽度，如将原选择的TMY-806

45、改为TMY-608。四、母排的选择与应用四、母排的选择与应用3当开关设备和控制设备的运行环境温度比规定温度略高时，要充分考虑母线的载流量裕量是否充足。GB311.1-1997?高压输变电设备的绝缘配合?中规定：高于40时额定绝缘电压应乘以温度校正系数Kt=1+0.0033(T-40)，一般环境温度每增加3,试验电压提高3%；环境温度每增加1,额定电流应减少1.8%。4两段母线之间的联络母线是主母线的一局部，同样隔离手车上的母线也应视为主母线的一局部。5尽量防止两根母线之间没有空气间隙并在一起，应保持不小于母线厚度的间隙。6额定电流在1500A及以上的母线通过套管或母线护套等穿越金属隔板时，周围

46、不应形成闭合磁路。这是由于电流可以在导磁材料产生涡流和磁滞损耗而产生热量。一般情况下，应在所穿越的金属 四、母排的选择与应用四、母排的选择与应用上开切断磁路的防涡流缺口；当额定电流大于1500A时应考虑采用不导磁材料，如：无磁不锈钢板或者硬铝板。五、特殊环境对开关设备的影响五、特殊环境对开关设备的影响1 1、高海拔对开关设备的影响、高海拔对开关设备的影响1 1高海拔地区的主要特征是大气压力和空气密度的降低。在此高海拔地区的主要特征是大气压力和空气密度的降低。在此首先对低气压下的一些物理机理进展简单分析。根据气体状态方式求首先对低气压下的一些物理机理进展简单分析。根据气体状态方式求得空气密度与海

47、拔高度的关系为：得空气密度与海拔高度的关系为：式中：式中：H H 海拔高度为海拔高度为H H 时的空气密度；时的空气密度；0 0 标准状态下空气密度，海平面在摄氏零度气温条件下的标准状态下空气密度，海平面在摄氏零度气温条件下的空气密度是空气密度是1292g/m31292g/m3；H H 海拔高度海拔高度m m；0 0 绝对温度，为绝对温度，为273K273K；空气温度梯度，约为空气温度梯度，约为0.0065K/m0.0065K/m。通过上述方程式，计算出的结果见表通过上述方程式，计算出的结果见表 1 1 4.2600H-1TH五、特殊环境对开关设备的影响五、特殊环境对开关设备的影响从表 1 中

48、可以看出，海拔高度每升高1000m，相对大气压大约降低约12%，空气密度降低约10%，绝对湿度随海拔高度的升高而降低。另外，随着海拔高度的升高，空气温度也在降低，每升高1000m，温度降低6.5K。空气密度降低后对中压电器产品带来的直接影响表现在两个方面；一是空气稀薄后在电场中更容易发生电离，从而导致绝缘性能的下降；二是空气稀薄后对流散热能力下降导致载流体载流能力的下降。五、特殊环境对开关设备的影响五、特殊环境对开关设备的影响2高海拔地区要求对电器产品的工频耐压和雷电冲击耐压进展修正、对空气绝缘距离进展修正、对绝缘件的爬距进展修正、对载流体的载流量进展修正。关于工频耐压和雷电冲击耐压的修正，根

49、据GB/T 20626.1-2006?特殊环境条件高原电工电子产品第1 局部：通用技术要求?中规定，修正系数见下表：五、特殊环境对开关设备的影响五、特殊环境对开关设备的影响关于空气绝缘距离的修正，在DL404中规定每升高1000m，空气绝缘距离增加10%，在GB311.1 和GB50060 中也有类似的规定，在实际使用中可以按上述规定进展修正。实际上空气绝缘距离只是衡量绝缘性能的指标之一，带电体的电场优化同样是决定绝缘性能的一个非常重要的因素。关于爬距的修正，目前国标里对此没有明确的规定，但在实际使用时，高海拔情况下必须对爬距进展修正。通过反复试验验证，发现海拔每升高100m，爬距增加1%。比

50、方额定电压为40.5kV 的绝缘件在二级污秽情况下外表爬距应大于810mm，那么在海拔2000m 时，其外表爬距应大于891mm，依次类推。关于高海拔条件下载流体的降容问题，要考虑每升高1000m 气温降低约6.5K，同时考虑大气密度降低引起的对流散热能力的下降，另外还和设备内的风道设计密切相关，在设计时要综合考虑。五、特殊环境对开关设备的影响五、特殊环境对开关设备的影响2 2、高污秽环境对电气设备的影响、高污秽环境对电气设备的影响高污秽环境下需重点考虑产品设备耐腐蚀、耐潮湿、耐盐雾的问高污秽环境下需重点考虑产品设备耐腐蚀、耐潮湿、耐盐雾的问题，主要表现在两个方面：题，主要表现在两个方面：1

51、1整个电气回路一次、二次和铜排连接的腐蚀；整个电气回路一次、二次和铜排连接的腐蚀；2 2电气元件、结构零件的腐蚀；电气元件、结构零件的腐蚀；针对以上两种不同环境因素对设备造成的影响，高、低压成套开针对以上两种不同环境因素对设备造成的影响，高、低压成套开关设备设计和制造时需注意以下几点：关设备设计和制造时需注意以下几点：1 1电气元件的选型：需选择为高海拔、高污秽环境专门研制电气元件的选型：需选择为高海拔、高污秽环境专门研制的专用电气设备。的专用电气设备。2 2主回路的布置：电气间隙和爬电距离必须按照高海拔的修主回路的布置：电气间隙和爬电距离必须按照高海拔的修正系数进展修正。正系数进展修正。谢谢观看/欢送下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH