開關(guān)柜基礎(chǔ)知識(shí)

開關(guān)柜基礎(chǔ)知識(shí)2012.4.23開關(guān)柜的定義開關(guān)柜的劃分與柜體相關(guān)的元器件開關(guān)柜各類的作用開關(guān)柜各類柜體的型號(hào)開關(guān)柜的定義開關(guān)柜是指按一定的線路方案將一次設(shè)備、二次設(shè)備組裝而成的成套配電裝置，是用來對(duì)線路、設(shè)備實(shí)施控制、保護(hù)的。開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)大體類似，主要分為母線室、斷路器室、二次控制室（儀表室）、饋線室，各室之間一般有鋼板隔離。內(nèi)部元器件包括：母線（匯流排）、斷路器、常規(guī)繼電器、綜合繼電保護(hù)裝置、計(jì)量儀表、隔離刀、指示燈、接地刀等。

開關(guān)柜的劃分從應(yīng)用角度劃分，開關(guān)柜可以分為：（1）進(jìn)線柜：又叫受電柜，是用來從電網(wǎng)上接受電能的設(shè)備（從進(jìn)線到母線），一般安裝有斷路器、CT、PT、隔離刀等元器件。（2）出線柜：也叫饋電柜或配電柜，是用來分配電能的設(shè)備（從母線到各個(gè)出線），一般也安裝有斷路器、CT、PT、隔離刀等元器件。（3）母線聯(lián)絡(luò)柜：也叫母線分?jǐn)喙?，是用來連接兩段母線的設(shè)備（從母線到母線），在單母線分段、雙母線系統(tǒng)中常常要用到母線聯(lián)絡(luò)，以滿足用戶選擇不同運(yùn)行方式的要求或保證故障情況下有選擇的切除負(fù)荷。（4）PT柜：電壓互感器柜，一般是直接裝設(shè)到母線上，以檢測(cè)母線電壓和實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。內(nèi)部主要安裝電壓互感器PT、隔離刀、熔斷器和避雷器等。（5）隔離柜：是用來隔離兩端母線用的或者是隔離受電設(shè)備與供電設(shè)備用的，它可以給運(yùn)行人員提供一個(gè)可見的端點(diǎn)，以方便維護(hù)和檢修作業(yè)。由于隔離柜不具有分?jǐn)?、接通?fù)荷電流的能力，所以在與其配合的斷路器閉合的情況下，不能夠推拉隔離柜的手車。在一般的應(yīng)用中，都需要設(shè)置斷路器輔助接點(diǎn)與隔離手車的聯(lián)鎖，防止運(yùn)行人員的誤操作。（6）電容器柜：也叫補(bǔ)償柜，是用來作改善電網(wǎng)的功率因數(shù)用的，或者說-作無功補(bǔ)償，主要的器件就是并聯(lián)在一起的成組的電容器組、投切控制回路和熔斷器等保護(hù)用電器。一般與進(jìn)線柜并列安裝，可以一臺(tái)或多臺(tái)電容器柜并列運(yùn)行。電容器柜從電網(wǎng)上斷開后，由于電容器組需要一段時(shí)間來完成放電的過程，所以不能直接用手觸摸柜內(nèi)的元器件，尤其是電容器組；在斷電后的一定時(shí)間內(nèi)（根據(jù)電容器組的容量大小而定，如：1分鐘），不允許重新合閘，以免產(chǎn)生過電壓損壞電容器。作自動(dòng)控制功能時(shí)，也要注意合理分配各組電容器組的投切次數(shù)，以免出現(xiàn)一組電容器損壞，而其他組卻很少投切的情況。（7）計(jì)量柜：主要用來作計(jì)量電能用的（千瓦時(shí)），又有高壓、低壓之分，一般安裝有隔離開關(guān)、熔斷器、CT、PT、有功電度表（傳統(tǒng)儀表或數(shù)字電表）、無功電度表、繼電器、以及一些其他的輔助二次設(shè)備（如負(fù)荷監(jiān)控儀等）。（8）GIS柜：又叫封閉式組合電器柜，它是將斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、CT、PT、避雷器、母線等封閉組合在金屬殼體內(nèi)，然后以絕緣性能和滅弧性能良好的氣體（一般用六氟化硫SF6）作為相間和對(duì)地的絕緣措施，適用于高電壓等級(jí)和高容量等級(jí)的電網(wǎng)中，用作受配電及控制。與柜體相關(guān)的元器件（1）斷路器：主要功能就是分?jǐn)嗪徒油娐罚òǚ謹(jǐn)嗪徒油ㄕｋ娏鳌⒎謹(jǐn)喽搪冯娏鳎?。正常工作情況下，斷路器處于合閘狀態(tài)（特殊應(yīng)用除外），接通電路。當(dāng)進(jìn)行自動(dòng)控制或保護(hù)控制操作時(shí)，斷路器可以在綜保裝置控制下進(jìn)行電路的分?jǐn)嗷蚪油ú僮?。斷路器不僅可以通斷正常的負(fù)荷電流，而且能夠承受一定時(shí)間的短路電流（數(shù)倍甚至幾十倍的正常工作電流），并可以分?jǐn)喽搪冯娏鳎谐收暇€路和設(shè)備。由于在分?jǐn)嗪徒油娐返倪^程中，斷路器的動(dòng)觸頭與靜觸頭之間不可避免的要產(chǎn)生電弧。為了保護(hù)觸頭，減少觸頭材料的損耗和可靠分?jǐn)嚯娐?，必須采取措施來盡快熄滅電弧，其中一種就是采用不同的滅弧介質(zhì)填充到斷路器的動(dòng)、靜觸頭間。按滅弧介質(zhì)的不同斷路器可以分為：油斷路器（多油、少油）、六氟化硫（SF6）斷路器、真空斷路器、空氣斷路器等。我們?cè)诠こ讨薪?jīng)常接觸到的高低壓開關(guān)柜里的主要一次設(shè)備就是斷路器。由于斷路器的動(dòng)、靜觸頭一般都是被包在充滿滅弧介質(zhì)的容器中，所以斷路器的分、合狀態(tài)不可以直接判斷，一般是通過斷路器的輔助器件（如分合位指針等）來判別。（2）隔離刀：隔離刀（或稱隔離開關(guān)）由于有明顯的斷口可以識(shí)別接通或分?jǐn)?，主要是用來隔離高壓電源的，以保證線路和設(shè)備的安全檢修，能分?jǐn)嗟碾娏骱苄。ㄒ话阒挥袔讉€(gè)安培）。由于沒有專門的滅弧裝置，所以它不能用來分?jǐn)喙收想娏骱驼９ぷ麟娏?，不允許帶負(fù)荷進(jìn)行分?jǐn)嗖僮?。?）熔斷器：熔斷器是一種簡單的電路保護(hù)電器，其原理是當(dāng)流經(jīng)熔斷器的電流達(dá)到或超過定值一定時(shí)間后，本身的熔體熔化，切斷電路。其動(dòng)作原理簡單，安裝方便，一般不單獨(dú)使用，主要用來配合其他電器使用。主要?jiǎng)幼魈攸c(diǎn)：一是電流要達(dá)到一定值，該值在熔斷器出廠前已經(jīng)做好，無法更改；二是電流達(dá)到一定值后要經(jīng)過一定的時(shí)間，該時(shí)間也是廠家做好的，無法更改，但是類型很多，包括延時(shí)動(dòng)作、快速動(dòng)作、超快速動(dòng)作等；三是動(dòng)作后本體損壞，不能重復(fù)使用，必須更換；熔斷器是否熔斷可以通過熔斷指示器判別，也可通過熔體外觀上判別；常用的保險(xiǎn)絲、保險(xiǎn)管都屬于該類電器范圍。（4）負(fù)荷開關(guān)：負(fù)荷開關(guān)具有簡單的滅弧裝置，滅弧介質(zhì)一般采用空氣，可以接通和分?jǐn)嘁欢ǖ碾娏骱瓦^電流，但是不能分?jǐn)喽搪冯娏?，不能用來切斷短路故障。所以絕對(duì)不允許單純用負(fù)荷開關(guān)來替代斷路器；如果要采用負(fù)荷開關(guān)，必須與前面提到的高壓熔斷器配合使用（實(shí)際上往往用熔斷器和負(fù)荷開關(guān)串聯(lián)使用，用作簡單的過負(fù)荷保護(hù)，以降低工程造價(jià)）。負(fù)荷開關(guān)與隔離刀類似，都有明顯的斷開間隙，可以很容易的判別電路是處于接通還是斷開狀態(tài)（5）PT（TV）/CT（AV）：互感器實(shí)際上就是一種特殊的變壓器，主要用來從電氣上隔離一次回路與控制回路，從而擴(kuò)大二次設(shè)備（儀表、綜保等）的使用范圍。采用PT/CT可以避免一次回路的高電壓/大電流直接進(jìn)入到二次控制設(shè)備（如：儀表、綜保裝置等），也可以防止由于控制設(shè)備故障影響一次回路的運(yùn)行。1、電流互感器（CT、AV）的特點(diǎn)是：一次側(cè)繞組N1粗而少、二次側(cè)繞組N2細(xì)而多，二次側(cè)的額定電流I2一般為5A（根據(jù)N1I1＝N2I2可以近似算出一次側(cè)電流I1，或者根據(jù)一次側(cè)電流I1選擇相應(yīng)變比的電流互感器）。由于CT在工作時(shí)一次繞組和二次繞組都是分別串聯(lián)在一次回路與二次控制回路中的，根據(jù)變壓器的特性U1I1＝U2I2可以得出，二次側(cè)在工作時(shí)的工作電壓，該電壓在開路時(shí)非常大，故CT是絕對(duì)不允許開路的。按照用途來劃分，通?？梢苑譃楸Ｗo(hù)和測(cè)量用CT。測(cè)量CT在一次回路出現(xiàn)短路故障時(shí)，容易飽和，以限制二次電流（二次繞組側(cè)電流I2）過大，達(dá)到保護(hù)綜保裝置的目的；而保護(hù)CT在一次回路出現(xiàn)短路故障時(shí)，不應(yīng)出現(xiàn)保護(hù)現(xiàn)象，以保證綜保裝置可靠動(dòng)作。2．變比：變壓器高壓側(cè)繞組與低壓側(cè)繞組匝數(shù)之比稱為變比，近似可用高壓側(cè)與低壓側(cè)額定電壓之比表示。3、電壓互感器（PT、AV）的特點(diǎn)是：一次繞組匝數(shù)N1多，二次繞組匝數(shù)N2少，相當(dāng)于一個(gè)降壓變壓器（二次側(cè)額定電壓一般為100V）。由于PT在工作時(shí)一次繞組和二次繞組都是分別并聯(lián)在一次回路和二次控制回路電壓線圈的，而由于電壓線圈的阻抗很大，所以PT二次側(cè)的電流非常小，二次繞組近似于空負(fù)荷狀態(tài)；但二次繞組本身的阻抗是很小的，所以如果二次繞組短路，則將會(huì)導(dǎo)致非常大的二次側(cè)電流（N1I1＝N2I2）。故PT的二次繞組絕對(duì)不能夠短路。（6）手車/抽屜：手車和抽屜分別是高壓開關(guān)柜和低壓開關(guān)柜的一部分，分別安裝高壓斷路器和低壓斷路器及其繼電器等元器件。由此劃分出手車式開關(guān)柜（高壓）和抽屜式開關(guān)柜（低壓），他們與固定式開關(guān)柜的功能是基本相同的，主要區(qū)別是方便了維護(hù)和檢修（手車和抽屜都可以通過機(jī)械操作機(jī)構(gòu)搖把來推進(jìn)、拉出）。手車和抽屜一般都有工作（正常運(yùn)行時(shí)）、試驗(yàn)（試投運(yùn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)）和退出（維護(hù)、檢修時(shí)）三種位置狀態(tài)。（7）接地刀：接地刀（也叫接地開關(guān)）主要：一是用來在線路和設(shè)備檢修時(shí)，為確保人員安全進(jìn)行接地用的；二是可以用來人為地造成系統(tǒng)的接地短路，達(dá)到控制保護(hù)的目的。第一個(gè)作用很好理解，不做介紹。第二個(gè)作用是這樣的：接地刀通常是接在降壓變壓器的高壓側(cè)，當(dāng)受電端發(fā)生故障或者變壓器內(nèi)部故障時(shí)，接地刀開關(guān)應(yīng)自動(dòng)閉合，造成接地短路故障，迫使送電端（上端）斷路器迅速動(dòng)作，切斷故障，所以說這是個(gè)人為的接地短路故障，目的就是保證送電端的斷路器能夠快速動(dòng)作。（8）主令電器：主令電器是一種機(jī)械操作的控制電器，對(duì)各種電氣系統(tǒng)發(fā)出控制指令，用于系統(tǒng)內(nèi)各種信號(hào)的轉(zhuǎn)化和傳輸?shù)龋Ｓ玫霓D(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕、旋轉(zhuǎn)開關(guān)、位置開關(guān)以及信號(hào)燈等都屬于主令電器的范圍。（9）接觸器：接觸器是一種用于遠(yuǎn)距離頻繁接通和開斷交直流主電路及大容量控制電路的電器，主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)、照明、電容器組等，分交流接觸器和直流接觸器。與斷路器相比，不同之處在于：動(dòng)作頻率非常高（因此要求其電氣壽命和機(jī)械壽命足夠長）；有較高的的開斷和接通容量，但是一般用在1kV及以下的電壓等級(jí)中，無法與斷路器的幾十千伏、幾百千伏相比。（10）繼電器：繼電器是