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电气开关柜装配与调试

（第1版）

电气开关柜装配与调试

项目1常见的高低压开关柜及用途

开关柜的定义：

开关柜（又称成套开关或成套配电装置）：

它是以断路器为主的电气设备；是指生产厂家根据电气一次主接线图的要求，将有关的高低压电器（包括控制电器、保护电器、测量电器）以及母线、载流导体、绝缘子等装配在封闭的或敞开的金属柜体内，作为电力系统中接受和分配电能的装置。

开关柜防护要求中的“五防”：

防止误分误合断路器、防止带电分合隔离开关、防止带电合接地开关、防止带接地分合断路器、防止误入带电间隔。

高压开关柜的定义：

高压开关设备：

主要用于发电、输电、配电和电能转换的高压开关以及和控制、测量、保护装置、电气联结（母线）、外壳、支持件等组成的总称。

高压开关柜的分类

1.按断路器安装方式分为移开式（手车式）和固定式

（1）移开式或手车式（用Y表示）：

表示柜内的主要电器元件（如:

断路器）是安装在可抽出的手车上的，由于手车柜有很好的互换性,因此可以大大提高供电的可靠性，常用的手车类型有:

隔离手车、计量手车、断路器手车、PT手车、电容器手车和所用变手车等，如KYN28A-12。

（2）固定式（用G表示）:

表示柜内所有的电器元件（如:

断路器或负荷开关等）均为固定式安装的，固定式开关柜较为简单经济，如XGN2-10、GG-1A等。

2.按安装地点分为户内和户外

（1）用于户内（用N表示）;表示只能在户内安装使用，如：

KYN28A-12等开关柜；

（2）用于户外（用W表示）;表示可以在户外安装使用，如:

XLW等开关柜。

3.按柜体结构可分为金属封闭铠装式开关柜、金属封闭间隔式开关柜﹑金属封闭箱式开关柜和敞开式开关柜四大类

（1）金属封闭铠装式开关柜（用字母K来表示）主要组成部件（例如：

断路器、互感器、母线等）分别装在接地的用金属隔板隔开的隔室中的金属封闭开关设备。

如KYN28A-12型高压开关柜。

（2）金属封闭间隔式开关柜（用字母J来表示）与铠装式金属封闭开关设备相似，其主要电器元件也分别装于单独的隔室内，但具有一个或多个符合一定防护等级的非金属隔板。

如JYN2-12型高压开关柜。

（3）金属封闭箱式开关柜（用字母X来表示）开关柜外壳为金属封闭式的开关设备。

如XGN2-12型高压开关柜。

（4）敞开式开关柜，无保护等级要求，外壳有部分是敞开的开关设备。

如GG-1A（F）型高压开关柜

常见高压开关柜产品：

（1）产品KYN28A-12

KYN28A-12型户内金属铠装抽出式开关设备主要用于发电厂、工矿企事业配电以及电力系统的二次变电站的受电、送电及大型电动机的起动等。

实行控制、保护、实时监控和测量之用。

有完善的五防功能,配用浙开VS1（ZN63A-12）真空断路器，也可配由ABB公司生产的VD4真空断路器、由上海富士电机开关有限分司生产的HS型（ZN82-12）真空断路器、中外合资厦门华电开关有限分司生产的VEP型（ZN96-12）真空断路器，目前在12KV市场上使用量很大。

（2）产品XGN37-12

XGN37－12箱型固定式金属封闭开关设备,是用于3~10kV三相交流50Hz作为单母线和单母线分段系统接受与分配电能的装置，特别适用于频繁操作的场所。

主要用于发电厂、工矿企事业配电以及电力系统的二次变电站的受电,送电及大型电动机的起动等.实行控制、保护、实时监控和测量。

柜体为全组装式结构,有完善的五防功能,配用固定式ZN63A-12（VS1）真空断路器或ABB公司生产的固定式VD4真空断路器。

上隔离用GN30-12型,下隔离用GN19-12型,接地开关用JN15-12W,大电流柜的上隔离开关可用GN25-12型.

（3）产品XGN2-12（Z）

XGN2-12（Z）固定式高压开关柜（简称开关柜）（图3-4外形图）适用于3～10kV三相交流50Hz系统中作为接受与分配电能之用，并具有对电路进行控制、保护和检测等功能。

特别适用于频繁操作的场所，其母线系统为单母线，并可派生出单母线带旁路和双母线结构。

经过多年的改进完善，产品最大额定电流可做到4000A；可在海拔4000m以下正常运行。

本开关柜既可采用ZN28A-12分体式真空断路器，还可配用ZN28D-12、VS1-12、ZN12-12、ZN65-12等整体式真空断路器；隔离开关主要采用旋转式GN30-12（D），大电流柜也可采用GN25-12，GN22-12等隔离开关。

由于该产品电流等级大，母线结构多样，所以在变电站得到广泛应用。

（4）产品GG1A-12（F）

GG1A-12（F）固定式高压开关柜（图5-11结构简图）适用于3～10kV三相交流50Hz系统中作为接受与分配电能之用，并具有对电路进行控制、保护和检测等功能。

适用于频繁操作的场所，其母线系统为单母线及单母线分段。

本柜体为焊接式结构,有完备的机械“五防”功能,经过多年的生产,积累了丰富的技术及运行经验,不断改进柜体断电流可做结构,完善产品性能，现如今柜体最大额定电流可做到4000A,开断电流最大到40kA，本开关柜除了配ZN28A-12型真空断路器外，还可配用VS1-12等机构一体化式真空断路器；隔离开关可采用GN19-12、GN22-12、GN25-12等多种隔离开关。

由于该产品电流等级大，母线结构多样，停电检修操作方便,柜内空间大,所以在许多变电站得到了广泛应用。

（5）HXGN11-12环网柜

HXGN11-12箱型固定式交流金属封闭环网开关设备（以下简称环网柜）（图3-12环网柜外形）内配FN16A-12真空负荷开关及其组合电器。

产品具有满容量开断性能好、转移电流高、可频繁操作、操作力小（电机仅为30W）等特点，受广大用户欢迎。

产品经过7年的生产和不断的改进完善，产品质量稳定、外型美观，销量一直较好。

（6）HXGN26-12环网柜

HXGN26-12（F）箱型SF6交流金属封闭环网开关设备（以下简称环网柜）,是吸收国外先进技术，结合我国供电要求，自行设计、研制成功的。

该产品经型式试验和长期的试运行考核，性能指标达到了IEC298《交流金属封闭开关设备》和GB3906《3-35kV交流金属封闭开关设备》标准，并满足二部要求的可靠的防误操作功能，防护等级达到了IP2X。

本产品具有体积小、重量轻、操作简便、操作力轻、使用安全、维护方便等特点，是城市电网改造和建设需要的新一代高压电器产品。

低压开关柜的定义：

一个或多个低压开关设备和与之相关的控制、测量、信号、保护、调节等设备，由制造厂家负责完成所有内部的电气和机械的连接，用结构部件完整地组装在一起的一种组合体。

低压开关柜的分类：

全型式试验的低压柜（TTA）

按符合标准程度分

部分型式试验的低压柜（PTTA）

全型式试验的低压柜（TTA）：

符合一种确认的型号或系列的低压成套开关设备和控制设备，它与已通过验证认为符合标准（IEC439.1）的定型成套设备相比，不存在可能会影响性能的差异。

部分型式试验的低压柜（PTTA）：

一种低压成套开关设备和控制设备，它既包含通过型式试验的设备，也包括未经型式试验的设备，而后者是从符合有关试验的通过型式试验的设备派生（例如通过计算）出来的。

固定式:

PC或MCC回路

按结构分

抽出式:

PC或MCC回路

配电用:

馈电柜（PCC:

PowerControlCenter）

按用途分控制用:

马达控制柜（MCC:

MotorControlCenter）

补偿用:

如无功功率补偿柜（电容器柜）

低压开关柜的功能和用途：

1、电能分配转换、马达控制、无功功率补偿等之用

2、保护人身防止触电（直接和间接接触）

3、保护设备防止免受外界环境影响

（1）溅水

（2）挤压

（3）振动

（4）电磁波辐射

4、防止动物进入（蛇,鼠,鸟……）

目前市场流行的几种高压成套开关设备和控制设备：

GG—1A、JYN系列、KYN系列、GBC系列等。

（1）GG-1A（F）Z－12高压开关柜使用于3－12KV三相交流50Hz单母线旁路系统作为接受与分配电能的固定式开关设备。

柜内装设真空断路器或真空断路器与操作机构为一体的组合电器，具有灭弧能力强，点寿命和机械寿命长，无火灾和爆炸危险等优点。

特别适用于城乡电网，工矿企业频繁操作，投切电容器组和高层建筑等场合。

该柜具有性能可靠结构简单维护方便，"五防"功能齐全是城乡电网建设中较为理想的高压开关设备。

型号说明：

（2）JYN-35型开关柜系三相交流50、60HZ，额定电压35KV的单母线及母线分段系统的户外成套配电装置。

适用于各电厂、变电站及飞机场、码头、厂矿企业、宾馆及其它商用、民用建筑等户内外供电系统，作接受、分配电能和监测、保护网络之用。

符合标准本产品符合国际标准IWC（国际电工技术委员会）298-90《交流金属封闭开关设备或控制设备》国家标准GBC3906-91《3~35KV交流金属封闭开关设备》。

（3）KYN28-12（GZS1-12）型户内金属铠装抽出式开关柜系3~10KV三相交流50Hz单母线及单母线分段系统的成套配电装置。

主要用于发电厂、中小型发电机送电；工矿企事业配电；电力系统二次变电所受电、送电；大型高压电动机起动等。

实行控制、保护、检测之用。

本开关柜满足IEC298、GB3906等标准要求，可配用ABB公司的VD4真空断路器，也可配用VS1真空断路器。

型号说明：

（4）GBC-40.5手车式高压开关柜系三相交流50Hz单母线户内内成套配电装置，配用ZN12-40.5ZN23-40.5真空断路器，具有体积小，重量轻等特点采用模块式结构，检修极为方便，手车上亦可配各种型式的操作机构。

主要应用于发电厂变电站及工矿企事业等变电场所使用。

目前市场上流行的几种型号低压配电柜：

GCS、GGD、GCK、MNS、等低压配电柜。

（1）GCS型低压抽出式开关柜适用于发电厂、变电所、石油化工部门、厂矿企业、高层建筑等低压配电系统的动力、配电和电机控制中心、电容补偿等的电能转换、分配与控制用。

在大单机容量的发电厂、大规模石化等行业的低压动力控制中心和电机控制中心等电力使用场合时能满足与计算机接口的特殊需要。

型号说明：

（2）GGD型交流低压配电柜适用于发电厂、变电站、厂矿企业等电力用户的交流50HZ，额定工作电压380V，额定工作电流至3150A的配电系数，做为动力、照明及配电设备的电能转换、分配与控制之用。

型号说明：

（3）GCK1、GCL1、GCJ1系列适用于交流50Hz，额定工作电压380V~660V的低压配电系统中，作为受电、馈电、母联、照明、电动机控制及功率补偿之用，它包含动力中心（PC）和电动机控制中心（MCC）之功能，满足工矿企业、高层宾馆、机场、医院等供配电及动力控制之用。

型号说明：

（4）MNS型低压抽出式开关柜适用于三相交流50、60Hz，额定电压660V，额定电流4000A以下的三相四线制及三相五线制电力系统，作为接受电能和分配电能之间。

广泛应用于发电厂、变电所、厂矿企业和高层建筑的动力配电中心PC和电动机控制中心MCC。

本产品符合GB7251、ZBK36001、IEC439-1（1992）标准。

产品的安装应按照配电设备的一般安装方法进行，基础槽钢和采用螺栓固定方式时的螺栓由用户自备，主母线连接时，必须使搭接面贴合、平整、否则松开并柜螺栓再进行调整。

产品的安装与使用：

1、产品的安装应按照配电设备的一般安装方法进行，基础槽钢和采用螺栓固定方式时的螺栓由用户自备，主母线连接时，必须使搭接面贴合、平整、否则松开并柜螺栓再进行调整。

2、产品安装后投入运行前需做检查和试验，检查柜表面复盖材料（如喷塑）有否损伤，柜内是否干燥、整洁；检查柜内是否有异物（如扳手、电焊条），每个螺丝紧固有无松动、碰撞现象，机械联锁是否可靠，动作是否准确；检查开关整定电流、仪表的刻度、互感器的配电与极性是否符合要求。

最后用1000兆欧表测量绝缘电阻值，应不低于1兆欧，用临时电源试送电，电动合分，指示应准确无误。

3、投入运行后应保持日常维护，定期观察母线的发热情况，发现温升偏高或异常声响时应查明原因。

视运行环境因素，每2-5年进行一次清理工作及保养工作。

4、使用注意事项：

（1）MNS系列柜原则上为不靠墙安装，正面操作、双面维修的低压配电柜，若需靠墙安装，应进行特别说明。

柜的维修通道及柜门必须是考核合格的专业人员方可进入及进行操作、检查及维护。

（2）空气断路器、塑壳断路器经过多次分合闸，特别是经过短路分合后，会使触头局部产生碳类物质，使触头电阻增大，应按断路器使用说明书进行维护及检修。

（3）经过安装和检修后，必须严格检查各隔室之间、功能单元之间的隔离状态确已恢复，以确保装置良好的功能分隔性，防止出现故障扩大。

项目2典型开关柜电气图阅读

将若干个回路组合装配成低压开关柜，单线图示意：

低压进线变压器1低压进线变压器2

平面布置示意图：

识图配线

电路图：

是用图形符号并按工作顺序，详细表示电路、设备或成套装置的全部组成和连接关系，而不考虑实际装置的一种简图。

目的是便于详细理解作用原理，分析和计算电路特性。

开关柜中，连接完成主要功能的电路叫主电路，连接完成辅助功能的电路叫辅助回路。

直接起动电路图

接线图

正反转控制电路图

自耦降压起动电路图

星三角起动电路图

项目3开关柜的设计

低压配电柜设计应符合哪些标准?

答：

IEC439—1（低压成套开关设备和控制设备）、GB7251（低压成套开关设备）、ZBK36001（低压抽出式成套开关设备）

开关柜的基本结构：

为保护人身和设备安全，将开关柜独立划分成几个隔室的不同方式：

1、母线室：

包括水平母线室与垂直母线室

2、功能单元室（开关隔室）

3、电缆出线室：

包括电缆室

4、二次设备室

各个隔室分布位置如下图所示：

低压开关柜的主要组成部分及作用：

1、柜体：

开关柜的外壳骨架及内部的安装、支撑件

2、母线：

一种可与几条电路分别连接的低阻抗导体，可分为主母线（水平母线）和配电母线（垂直母线）。

主母线为连接一条或几条配电母线和或进线和出线单元的母线，配电母线为框架单元内的一条母线，它连接在主母线上，并由它向出线单元供电。

母排位置相序对应关系：

相别

漆色

母线安装相互位置

垂直

水平

引下线

A相

黄

上

远

左

B相

绿

中

C相

红

下

近

右

3、功能单元：

完成同一功能的所有电器设备和机械部件（包括进线单元和出线单元）

各个部分组成如下图所示：

开关柜的主要技术参数：

1、额定电流（通常同进线开关大小相同）

2、额定电压/额定绝缘电压（690/1000V）

3、进出线方式（进线方式：

上进线、下进线、侧进线、后进线；出线方式：

前出线（可进行靠墙安装）、后出线（不可进行靠墙安装））

4、额定短时耐受电流（Icw/1s）

5、柜体内部功能区域的划分（隔离方式）

6、外壳防护等级

7、安装地点及方式

8、外形尺寸（同用户现场面积有关）

9、颜色及表面处理

10、接地系统

其中，内部隔离方式分为以下4类：

（1）无内部隔离

（2）母线与功能单元隔离

（3）母线与功能单元隔离（4）母线与功能单元隔离

功能单元之间互相隔离功能单元之间互相隔离

出线端子与功能单元隔离出线端子与功能单元隔离

出线端子之间隔离

防护等级：

外壳、隔板及其他部分防止人体接近带电部分和触及运动部件以及防止外部物体侵入内部设备的保护程度。

防护

等级

简称

定义

IP1X

防止直径大于50mm的物体

1.防止直径大于50mm的固体进入壳内；2.防止人体某一大面积部分（如手）意外触及壳内带电部分或运动部件

IP2X

防止直径大于12.5mm的物体

1.防止直径大于12.5mm的固体进入壳内；2.防止手触及壳内带电部分或运动部件

IP3X

防止直径大于2.5mm的物体

1.防止直径大于2.5mm的固体进入壳内；2.防止厚度（直径）大于2.5mm工具或金属线触及柜内带电部分或运动部件

IP4X

防止直径大于1mm的物体

1.防止直径大于1mm的固体进入壳内；2.防止厚度（直径）大于1mm工具或金属线触及柜内带电部分或运动部件

IP5X

防尘

1.能防止灰尘进入达到影响产品的程度；2.完全防止触及柜内带电部分或运动部件

IP6X

尘密

1.完全防止灰尘进入壳内；2.完全防止触及柜内带电部分或运动部件

项目4典型开关柜的安装

装配目的：

装配对高低压开关柜装配工序及开关柜组装接线进行控制，确保工序质量满足规定要求。

装配设备和工具：

1、设备：

母排加工机、试验变压器、平衡电桥、搪锡炉、台钻等。

2、工具：

螺丝刀、尖嘴钳、剥线钳、压线钳、扳手、钢卷尺、钢直尺、电烙铁、游标卡尺、塞尺、涂层测厚仪，力矩扳手等。

装配规范：

1、在产品装配前，应对下列各项逐一进行检查，做好工艺准备。

（1）整体查看壳体是否符合合同的防护等级要求，见表1。

不符合要求的不得安装。

表1IP防护等级定义

无

≤Ф50mm手背

垂直滴水

≤Ф12.5mm手指

15°

≤Ф2.5mm工具

淋水

≤Ф1.0mm金属线

溅水

防尘,金属线

喷水

尘密

猛喷水

短时浸水

长时浸水

（2）结构应该符合该型号产品结构的要求，产品应有固定的安装孔。

（3）门应能在大于90°角内灵活转动，门在转动过程中不应损坏漆膜，不应使电器元件受到冲击，门锁上后不应有明显的晃动。

检验方法：

手执门锁轻轻推拉，移动量不超过1.5㎜。

（4）门与门及门与框架之间的缝隙检验：

门与门之间的缝隙均匀差小于1000㎜为1.0㎜，大于1000㎜为1.5㎜，门与门框之间平行缝隙均匀差小于1000㎜为1.5㎜，大于1000㎜为2.0㎜。

（5）壳体焊接应牢固，焊缝应光洁均匀，不应有焊穿、裂缝、咬边、溅渣、气孔等现象，焊药皮应清除干净。

（6）壳体表面处理后，漆膜表面应丰满、色彩鲜明、色泽均匀、平整光滑、用肉眼看不到刷痕、皱痕、针孔、起泡、伤痕、斑痕、手印、修整痕迹、露底及沾附的机械杂质等缺陷。

（7）产品上所有电镀件的镀层（包括元器件本身的电镀件的镀层及紧固件）不得有起皮、脱落、发黑、生锈等现象。

2、元器件装配工艺及要求

（1）产品内选择的电器元件和材料，必须符合认证产品要求和顾客图纸的要求，在不影响产品内在质量要求的前提下，可以征得相关批准进行认证规定范围内的代用。

但同批成套产品的同一型号元器件应选择同一厂家。

（2）元器件必须采用取得强制性产品认证的厂家生产的合格产品，非认证产品不得使用。

（3）产品上的所有指示灯和按钮规格颜色应符合原理图或接线图的规定。

（4）所有元器件应按照其制造规定的安装使用条件进行安装使用，其倾斜度不大于5°，必须保证电气的飞弧对操作者及其他元器件不产生危害，手动操作的元器件，操作机构应灵活，无卡阻现象。

（5）所有元器件的安装必须便于操作，馈线，维修，行线。

安装后元器件的铭牌便于观察，无法观察到得，必须重做铭牌粘贴于显眼处。

元器件操作时不受空间的妨碍，不能触及带电体及其它部位。

（6）保证一、二次线的制作和安装距离。

（7）同一批次相同产品的装配应一致。

（8）所有元器件均应牢固的固定在骨架或支架上，每个元器件应标注醒目的符号，使用的符号或代号必须与原理图或接线图一致。

（9）辅助电路导线的端头与元器件连接时，必须穿导线号码管，标号应正确清楚、完善牢固、有永久的附着力，标号必须与接线图标号一致。

（10）满足电器元件产品说明书的要求。

例如，满足散热，飞弧距离，电气间隙和爬电距离等的要求。

低压电器元器件装配后电气间隙和爬电距离应不小于表2规定。

表2电气间隙和爬电距离

额定绝缘电压ui（V）

电气间隙（㎜）

爬电距离（㎜）

63A及以下

大于63A

63A及以下

大于63A

ui≤60

60＜ui≤300

300＜ui≤660

12.5

3、紧固件的使用

（1）元器件的安装一律打孔攻丝（少数经过特批的可以采用铆钉或电动自攻螺丝），特殊情况并螺帽，不得采用电动自攻螺丝。

用以固定元器件及压线紧固螺钉应拧紧，无打滑及损坏镀层涂层现象，并有防松措施，拧紧后螺纹露出螺母或丝扣的固定板长度2～5牙（平垫的弧面朝向螺帽）。

不接线的螺钉也应拧紧。

（2）用以与涂层连接的元器件应采用爪型垫片，以保证与壳体接触良好，符合保护电路连续性的要求。

4、一次绝缘软母线

（1）一次绝缘软母线的选择应满足回路额定电流的要求，其绝缘等级应大于各配电装置的绝缘等级，一般采用黑色铜芯导线或黄，绿，红，蓝等分色线。

（2）软母线在配线时应拉紧挺直，行线应平直齐牢，整齐美观，尽量减少重叠交叉。

（3）软母线可以在硬母线平弯机上进行弯曲,其弯曲半径不得软母线绝缘直径的三倍,但导线线芯和绝缘都不能损坏。

（4）根据铜芯绝缘导线的线芯截面来选择相应的接线鼻，独股线可直接连接，必要时采用双还头压接，可不用接线鼻，4mm2以下的BVR线也可以采用线头搪锡的方法而不采用接线鼻。

（5）根据接线鼻的尺寸，削去导线两头的绝缘层，误差不超过+（1.5～2）㎜。

导线削除绝缘层后，在导线芯表面不得有明显的划痕，以免弯曲时导线断裂，削去绝缘层后，应将线芯表面的污物和氧化层除去，以保证接触良好。

（6）将导线线芯插入接线鼻的圆管中，用压模或冷压钳压接，压接牢固，但线芯与接线鼻接触处，不得有明显的变形，然后进行搪锡。

（7）尽量一个端子压线不超过两根，特殊情况下多根绝缘导线并列在接线鼻铜管中压接时，伸入铜管的裸露部分应尽可能短，绝缘处不整齐度小于1㎜。

导线芯伸出铜管部分长度在1～2㎜之间，且不应有明显的不整齐现象。

（8）软母线在电器元件的接线端连接时，不应使接点受到任何附加应力。

（9）一次软母线一般采用绑扎线进行帮扎固定，特殊情况也可采用缠绕管绕扎，控制屏（柜）则一律采用行线槽固定线束。

（10）绑扎线的每扎距离保持在150㎜左右，拐弯处，尾端可适当加密，但不能再弯曲部分绑扎。

绑扎后，接头应留在不可见部位。

（11）注意事项：

a.导线在穿越金属板孔时，必须在金属板孔上套上大小适宜的保护套，如橡皮圈、U型护条等保证导线外层不磨损。

b.线束应尽量远离发热元件（如电阻母排等），并应避免敷设于发热元件（如电阻，灯泡等）的上方。

5、TYM母排载流量选择。

见表4

表4TYM母排载流量

规格

载流量

规格

载流量

规格

　载流量

15*3

170

2*60*6

1413

3*60*6

1819

20*3

223

2*80*6

1713

3*80*6

2208

25*3

276

2*100*6

2005

3*100*6

2574

30*4

385

2*60*8

1754

3*60*8

2265

40*4

507

2*80*8

2127

3*80*8

2736

40*5

568

2*100*8

2484

3*100*8

3191

50*5

698

2*120*8

2761

3*120*8

3524

50*6

775

2*60*10

207

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