整理高压开关柜的二次接线1.docx
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整理高压开关柜的二次接线1
高压开关柜的二次接线
培
训
教
材
上海天正机电（集团）有限公司
前言
电气二次回路，作为一个技术分类来说，理论性和实践性都很强，内容很丰富，对于从事成套产品专业生产的行业来说，它同样是一个重要组成部分，对产品的安全运行，有着十分密切的关系。
为了使从事高压开关柜电气工程设计的年青学员，在理论上有所启发，在二次回路设计过程中有所帮助，为此组织了这次培训，并由本人编写本教材，本人从事本专业工作已五十年，在长期的实践过程中，遇到过各种困难和挫折，也有过不少失败的教训，总结这些教训的过程，也就是知识积累的过程，原将此留给年青的学员，以期待青年学员更快茁壮成长。
本培训教材虽由本人执笔编写，由于课程内容非常丰富，本人水平有限，只能针对从事高压开关柜电气工程设计的学员，提供些力所能及的帮助，收集资料不全，错误和不妥之处在所难免，欢迎学员在学习过程中勇于提问，恳请广大同行多提宝贵意见。
编者：
顾建华
2006年2月
高压开关柜的二次接线
第一节高压开关柜的一次设备和一次系统图
一、什么是一次系统
电力系统中凡是直接参与生产、输送、分配电能的设备及对这些设备进行安全防护的设备都称一次设备。
如发电机、输电线路、变压器、母线、隔离开关、断路器、电流互感器、电压互感器、避雷器等。
将这些设备通过一定的方式连接起来，组成一个完整的系统，称一次系统。
一次系统可由单独设备，如发电厂中的发电机、变压器------也可以由成套装置来组成，如高、低压开关柜。
二、高压开关柜一次系统的组成部分
一次系统内容很广泛，对于高压开关柜而言，仅是电力系统中某一组成部分，高压开关柜按照其不同结构，有很多种不同型式如GG-1A型、KY1型、KY28型、XGN型等，但每一种型号的高压开关柜都包含以下几种不同功能———
1）进线柜：
电能通过控制直接（或通过计量装置），把电能送到主母线。
2）电压互感器柜：
反映一次系统电压参数的设备，有时把防止系统过电压的设备（避雷器）也装入该柜。
3）出线柜：
将系统电能，通过控制设备，直接输送到负载（变压器、电动机、架空线、电容器等）。
4）母联柜：
（分段柜）对于主母线分成两段进行运行的，在段与段之间进行联络的设备。
它由分段控制和分段隔离组成。
5）电容柜：
主要负载设备是电容器，按照用途不同，可分为功率补偿作用的电容柜及吸收系统过电压的电容柜。
6）计量柜：
对系统用电设备的有功电能和无功电能的计量。
7）所用变柜：
直接为变电所提供照明和动力电源。
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三、如何审阅一次系统图———
1电源进线和馈出线的进线方式
开关柜上常规的进出线基本有两种连接方式：
进出线电缆在电缆室连接；进出线由柜顶穿墙套管引出，并与母线桥架相连或者母线桥架再经穿墙套管与架空线连接。
也有少数用户，电缆通过电缆架由柜顶引入，在柜内连接，或者在柜顶连接，另设安全网架。
用户在订货时虽然提供了一次系统图和标准方案，但进出线方式不可能完全表达得十分清楚，用户应该根据现场实际安装要求在技术协议中加以说明为妥，免得到现场安装时发生困难。
2柜体排列平面布置图
柜体排列次序及操作面的位置是制造厂在考虑制作柜内隔板、终端护板母线分段支架等问题时的正确施工依据。
平面布置图要与现场进出线的实际位置相吻合，尤其是要正确表示出柜体的操作面方向，才能使高压柜到达现场后能顺利地进行安装。
往往起先不予重视，设备到达现场后，发觉与现场要求不符合，最后导致返工。
3断路器开断容量的正确选择
在一次系统图上，所选用的断路器，除了表明断路器型号、额定工作电压、额定工作电流外还必须选定断路器的开断容量。
有的用户图纸，断路器开断容量不选定，给制造厂工程设计时带来困难。
因为开断容量的选择要依据系统短路参数来选定，若制造厂不了解系统短路参数是很难作出正确选择的。
还有些用户图纸，不考虑系统短路参数情况，盲目地选择高开断参数，造成不必要的资金浪费。
所以正确的选择开断容量是很重要的，既要保证安全运行，又要考虑到降低产品的投资成本。
4高压电容器组的连接方式
高压电容器组的连接方式，在GB50227—1995《并联电容器装置设计规范》中就明确规定“高压电容器组宜采用单星形接线或双星形接线。
在中性点非直接接地的电网中，星形接线电容器组的中性点不应接地。
”但在有些用户的一次系统图中，电容器组还是采用三角形连接或星形连接的电容器组将中性点接地。
由于三角形连接的电容器组，当发生全击穿短路故障时，容易发生电容
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器组爆炸起火事故。
星形连接的电容器组发生全击穿短路故障时，故障电流会受到健全相电容器组的限制。
因此，高压并联电容器组，不论其容量大小，均应选用单星形或双星形接线方式。
星形连接的电容器组，中性点是否要接地？
鉴于我国目前66KV及以下的配电网均为非直接接地，为防止电容器某相全击穿时，造成系统接地故障，所以应按GB50227—1995规定，在中性点非直接接地的电网中，星形接线电容器组的中性点不应接地。
5所用变压器、高压熔丝的选择
6~10KV工厂企业变配电系统中，所用变容量大多选择30~50KVA，变压器高压侧一般选择熔丝保护。
按常规100KVA以下的变压器，高压侧熔丝可按2~3倍额定电流选择，但由于小容量熔丝的机械强度差，往往难以承受合闸时的涌流冲击而熔断，所以100KVA以下所用变可选用10A熔丝作变压器内部或高压侧出线套管发生短路故障时的保护措施。
所用变过负荷保护应由低压侧低压断路器或熔断器来执行。
6主母线的选择
主母线的材料和规格应在一次系统图上表明。
但有些用户的一次系统图缺少主母线规格，有的以宽代窄。
母线的合理选择，除了能满足长期通过额定工作电流时，其温升在允许范围内；同时当系统发生短路故障时，能经受动热稳定的考验。
该项计算工作，应由设计单位在设计一次系统图时，一并进行。
7高海拔地区元器件的选择
当海拔升高时空气密度降低，散热条件变坏，高压元器件在运行中温升要增加，但空气温度随着海拔高度的增加而相应递减。
因此，高压元器件在高海拔地区使用时其额定电流可保持不变。
但随着海拔的升高，气压也随之降低，空气绝缘强度也在减弱。
当海拔在1000~2000m时，对于6~10KV等级的高压元器件，因其绝缘尚有一定的裕度，在实际运行中未发现由于高海拔影响而造成绝缘击穿事故。
因此当产品使用在1000~2000m时，可按一般产品选用。
当海拔在2000m以上时，要采取措施，如元器件应选用高原型产品，母线采用热缩材料包覆，增加元器件之间的空气间隙等。
由于高原地区交通不便，电气设备的采购、运转、安装以及调试都比平原地区有许多意想不到的困难，所以在订货时必须加以明确。
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8交流操作控制电源容量问题
用户中二次操作电源采用交流220V供电的很普遍。
为保证供电可靠，通常具有双电源切换装置。
两路电源中一路由所用变或其他低压线路经220/220V中间变压器供电，另一路由电压互感器经100/220V升压变压器供电。
对于中间变压器的容量要选择合适。
前者由所用变供电，其容量稍大些无妨；由电压互感器供电，其容量不能选得太大，要考虑到电压互感器的承受能力。
各种电压互感器均有最大极限容量的规定。
有些用户提供的图纸，将升压变压器容量选为1000VA，此时应考虑电压互感器最大极限容量的能力。
如JDZ-10型电压互感器，其最大极限容量为500VA，所以在确定升压变压器容量时，就不能超过500VA。
总之，要按照实际需要和可能来正确选择。
9真空断路器过电压保护
真空断路器具有体积小、重量轻、无污染、寿命长、适应于频繁操作等优点，所以目前在6~10KV系统中被普遍采用。
由于真空断路器分断速度快，会引起很高的操作过电压，对变压器、电动机等负载的主绝缘和匝间绝缘都有很大的危害。
因此，在采用真空断路器的同时，必须采取限制过电压的措施，如负载侧并联阻容吸收装置或并联氧化锌避雷器等，用户提供的设计图纸往往忽略了这一点。
10中置柜电源进线电缆侧不能装设接地闸刀
目前，6~10KV系统中选用KYN-28型中置式开关柜较为普遍。
该开关柜中断路器手车与接地闸刀装有机械连锁装置，只有当断路器手车退出柜体后，接地闸刀才能合上。
但是当电源为电缆下进线方式供电时，上述联锁非但不能起到安全防护作用，反而容易造成带电合接地闸刀的严重事故。
因为接地闸刀只要断路器手车退出柜体后，就可以合闸，所以操作人员如稍不注意，很容易造成操作事故。
对于这种供电方案，应取消接地闸刀，在电缆侧装设高压带电显示器，并在后门装上电磁锁。
当电缆侧有高压电时，电磁锁被闭锁，后门不能打开，并在后门上贴提示性警告语，以保证安全。
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11系统运行方式与一次接线方案的关系
系统运行方式与一次接线方案有密切关系。
例如，有些重要用户要求采用两路电源供电，同时要求具有备用电源自动投切功能（简称BZT装置）。
一次接线通常有两种基本形式，一种是单母线不分段，另一种是单母线分段。
对于单母线不分段，有两路电源进线的，其运行方式可一供一备或互为备用；如要具有BZT功能的，作为备用进线电源侧，必须装设电压互感器以供检测备用电源是否具有足够高的三相电源电压值。
作为工作电源母线侧，必须检测母线三相电压值，确已下降到足够低或全部消失且符合BZT自投条件时，备用电源经延时后投入运行。
对于单母线分段，也有不同的运行方式，如二段分别由二路进线电源供电，母联作备自投；亦可平时由一路电源供电，母联在投运状态不论以何种形式运行，作为备用电源侧，也必须提供检测备用电源三相电压值的设施，当供电母线失电时，备用电源才能自动投入运行。
所以，系统运行方式与一次接线方案有密切关系，用户在订货时必须明确系统运行方式和提供相应的一次系统图。
四、一次系统图———
1、图形符号按GB/T4728（2000年新版）标准的规定进行制图。
（“常用电气图形符号”详见后页）
2、一次系统图上应表明的内容及个别元器件的制图要求和表示方法
（1）电压互感器（1PT，2PT，3PT，4PT）
（2）电流互感器
（3）架空线和电缆线
（4）零序电流互感器
（5）避雷器
3、一次系统图的制图要求（见图1-1）———
图面紧凑而不拥挤，线条粗细有别，文字表达清楚，对于同一元器件，技术特征相同的参数，可在元器件材料表示出，而不同的参数，分别在每台柜表格内表示出。
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五、常用一次元器件简介——一次元器件按照其功能和用途不同可分为三类
1、控制电器——用来控制一次回路中工作电流和故障电流的关合与分断的元器件
（1）高压断路器——它能关合与分断各种负载电流，在事故情况下分断短路故障电流。
在满足某些特定条件下进行自动重合闸，又能充当备用电源自动投入等功能。
（2）高压负荷开关——能在正常条件下，关合与分断负载电流，与高压熔断器配合能分断短路故障电流。
（3）高压隔离开关——用来隔离电源与负载回路的设备，在断开状态时有明显断开点。
此外还能分断较小的负荷电流。
（4）接地开关——负载在断开的情况下，为了确保人身安全，可通过接地开关，将负载侧设备进行接地，以达到保护的目的。
2、测量电器——反映一次电路参数，通过二次回路进行检测保护的元器件。
（1）电流互感器——用来检测一次电路中电流的大小，供计量回路和保护回路用。
（2）电压互感器——用来检测一次电路中电压的大小，提供给计量回路和保护回路用。
（3）高压带电传感器——检测一次电路是否带高压电，将讯号输给高压带电显示器，显示是否带高压电。
3、保护电器——直接对一次元器件实行保护功能的元器件。
（1）避雷器——限制系统中过电压对一次设备的破坏。
（2）电抗器——限制系统中非常态正常工作电流对一次设备的破坏。
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第二节常用一次元器件的选用
一、电流互感器
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