10KV开关柜图解解析.docx

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10KV开关柜图解解析

1、综述

　　10kV开关柜的主要部分包括：

真空断路器、电流互感器、就地安装的微机保护装置、操作回路附件（把手、指示灯、压板等等）、各种位置辅助开关。

其中，断路器与电流互感器安装在开关柜内部，微机保护、附件、电度表安装在继电器室（沿用以前的叫法，其实已经没有继电器了）的面板上，端子排与各种电源空气开关安装在继电器室内部，端子排通过控制电缆或专用插座与断路器机构连接。

　　理解开关柜的二次接线，我们需要找到两份图纸：

综自厂家提供的保护原理图、接线图；开关柜厂家提供的二次原理图、配线图、端子排图、断路器机构原理图。

　　综自厂的图纸是开关柜厂家的设计原始依据，也是我们审核开关柜厂家图纸的依据。

开关厂的原理图一般都是根据综自厂的原理图修改的，再示意性的画出电流、电压、信号量的输入，控制量的输出。



　　2、10kV电缆出线中置柜的二次接线



　　KYN28A（GZS1）中置柜是城区变电站使用最多的10kV开关柜型式，从正面看，它明显分成三部分，最上面是继电器室，中间是断路器室，下面是空室（什么也没有），母线等高压设备安装在背面的柜体内。

如图所示

　　2.1继电器室

　　继电器室的面板上，安装有微机保护装置、操作把手、保护出口压板、指示灯（合位红灯、分位绿灯、储能完成黄灯）；继电器室内，安装有端子排、微机保护控制回路直流电源开关、微机保护工作直流电源、储能电机工作电源开关（直流或交流）。

图8-1-1是早期开关柜的图片，继电器室就是安装电流表和指示灯的位置。

　　2.2断路器室

　　10kV中置柜最常用的断路器是VS1真空断路器，断路器机构内的接线通过专用插座与继电器室的端子排联接。

插头的一段与断路器机构固定连接，另一段是一个专用插头，配套的插座安装在断路器室的右上方，从插座引出线接至继电器室端子排。

为了搞明白二次回路，我们需要对操作过程进行一定的了解。

　　中置柜断路器手车有三个位置：

断开、试验、运行（需要注意的是，断路器手车和断路器是两个概念，断路器手车其实就是断路器和它的座）。

正常运行时，断路器手车在运行位置，断路器在合闸位置，二次线插头与插座联接；手动跳闸后，断路器在分闸状态、手车在运行位置；用专用摇把将断路器手车摇出，至试验位置，可以将二次插头拔下（手车在运行位置时拔不下来）；继续摇，手车退出断路器室，处于断开位置。

　　断开位置：

断路器与一次设备（母线）没有联系，失去操作电源（二次插头已经拔下），断路器处于分闸位置；

　　试验位置：

二次插头可以插在插座上，获得电源。

断路器可以进行合闸、分闸操作，对应指示灯亮；断路器与一次设备没有联系，可以进行各项操作，但是不会对负荷侧有任何影响，所以称为试验位置。

　　运行位置：

断路器与一次设备有联系，合闸后，功率从母线经断路器传至输电线路。

　　中置柜没有传统意义上隔离开关的概念，手车在试验位置时，就相当于传统的隔离开关断开，即断路器与主电路（一次母线）有了明显断开点。

　　图8-1-2、8-1-3所示为VS1真空断路器、GZS开关柜内部剖面。

图8-1-2

图8-1-3

　　图8-1-2中的就是VS1断路器手车，它像个抽屉一样放在开关柜里，紫色框内就是轨道上的滑轮，红色框内是二次接线插头（处于拔下状态），绿色框内是断路器的动触头。

图8-1-3中框内设备与8-1-2相同，二次接线插头处于插上位置。

　　我们选用的模型是：

微机保护选用南瑞RCS-9611A，开关柜选用常熟开关厂KZN1开关柜。

（不同厂家的中置柜有各种各样稀奇古怪的型号）

　　2.3RCS-9611A

　　RCS-9611A是南瑞公司用于小电流接地系统线路的微机保护装置，配置三段式过流、三段式零序过流/小电流接地选线、重合闸。

其电流电压回路如图8-2-1，操作回路如图8-2-2，开入量回路如图8-2-3

　　图8-2-1（点击看大图）图8-2-1中可以看出，需要接入的模拟量是：

母线电压、线路电压（几乎没有10kV线路会装设线路PT）、保护电流（三相，实际工程中10kV线路一般只配置两相CT）、测量电流（两相）、零序电流。

　　图8-2-2（点击看大图）

　　图8-2-2中可以看出，这个操作回路比RCS-941的操作回路简单了很多。

红色框内的设备（把手、压板）并不是RCS-9611的一部分，它们由开关柜厂家提供，安装在继电器室面板上。

　　图8-2-3（点击看大图）

　　图8-2-3为装置的遥信回路。

与110kV电压等级设备的保护装置不同，35/10kV设备的保护、测控是一体化设计，即整合在一个装置中。

对比一下，在RCS-941A中，你肯定找不到测量电流、开关量输入回路，它需要CSI-200E之类的测控装置或常规控制屏与它配合来提供这些功能。

　　2.4KZN1-12-04开关柜

　　10kV线路一次设备主接线如图8-3-1所示，与架空线路相比，少了隔离开关、B相电流互感器，多了零序电流互感器TA。

　　图8-3-1（点击看大图）

　　B相电流互感器的作用：

在一般书上提到都是只装A、C相电流互感器，现在为什么装B相CT呢？

这主要是考虑到小电流接地选线功能。

10kV架空线路，在单相接地时允许继续运行一段时间，但是需要确定是哪条线路接地，以便尽快查线检修，即“选线”。

选线的依据是，该线路的零序电流是否为零。

零序电流为三相电流的矢量和，正常时理论值为零，单相接地时，实测零序电流不为零，即可判断该线路故障，所以，需要配置三相CT来计算零序电流。

对于电缆出线而言，在高压（10kV）电缆上配置了专用的零序电流互感器，不需要再用三相CT之和来计算，所以配置A、C两相CT来实现保护功能即可，这与书上的说法并不矛盾。

　　10kV开关柜二次原理图依照RCS-9611A原理图绘制，主要也分为电流电压回路、操作回路、开关量输入回路。

分别如图8-3-2、8-3-3、8-3-4、8-3-5所示。

　　图8-3-2（点击看大图）

　　图8-3-2为电流回路，包括：

保护、测量、计量、小电流接地选线，保护装置与电度表安装在开关柜上，所有接线均为开关厂接好。

小电流接地选线装置安装在主控室，需要用控制电缆将零序电流L401、N400接至该装置。

　　图8-3-3（点击看大图）

　　图8-3-3为电压回路，包括：

保护电压（兼测量电压）、计量电压，均从柜顶小母线引下来。

保护电压在进入保护装置前，必须经过一个空气开关，如图4QF。

计量电压则不用。

　　图8-3-4（点击看大图）

　　图8-3-4为操作回路，主要包括控制把手、微机操作回路与断路器机构的配合。

图片有点小，请（点击看大图）。

在很多简化画法中，断路器机构的合闸回路往往被画成图8-3-5中的样子：

又“弹簧已储能S1常开”“断路器分闸DL常闭”“合闸线圈HQ”串联组成，或者加上“试验位置SW、运行位置YW常开并联”，以表示“断路器手车只有在试验位置和运行位置时才能合闸”。

实际上，VS1断路器往往配有一个合闸闭锁电磁铁，它有一个手车行程开关（类似于一个继电器）控制，当手车处于试验位置、运行位置以外的位置时，电磁铁失电，其辅助接点断开合闸回路，这属于中置柜的电气闭锁（中置柜的电气闭锁还有许多，比如带电不能打开开关柜后门等）。

　　10kV中置柜具有完善的电气闭锁及机械闭锁功能，在手车处于非试验/运行位置时，机械闭锁功能会自动完成对合闸操作的闭锁，所以不需要再在合闸回路里利用SW、YW进行闭锁。

（试验位置S8、运行位置S9很多时候也被标成SW、YW以便理解）

　　图8-3-6（点击看大图）

　　图8-3-6为开关量输入回路，对中置柜而言，最主要的信号包括：

试验位置（S8常开）、运行位置（S9常开）、地刀合位（QE常开）、弹簧未储能（S1常闭）。

断路器的位置可以不用接入，因为微机保护可以根据自身操作回路的HWJ、TWJ判别。

　　综上所述，对二次设计而言，10kV开关柜是最省事的，只需要将零序电流引出至小电流接地选线装置即可，其余的二次接线都由厂家完成。

　　配线图的看法，在此不再赘述，关键一点就是参照原理图，然后根据两个安装单位的编号互相对照即可。

　　3、XGN开关柜的二次接线

　　XGN开关柜为固定式开关设备，配置真空断路器（固定安装，不象中置柜那样可以利用手车拉出来），有独立的隔离开关，相当于把架空出线间隔的设备集中到一个开关柜里。

　　XGN开关柜没有专门的二次接线插头，所有的二次配线都是通过控制电缆完成的。

除了将开关量输入回路中“试验位置、运行位置”换成“上隔离1G合位、下隔离2G合位”外，它的二次接线与中置柜是一样的。