成套电气设备知识简介.ppt

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1、成套电器技术知识简介,南方电力集团电器有限公司,学习目的,了解成套电器设备基础知识 了解成套电器技术及制造工艺的发展 了解常用高低压开关设备的型号、特点及应用。,南方电力集团电器有限公司,,第一部分：概论,基础知识介绍 成套电器的种类与应用 成套电器的基本技术要求,什么是成套电器? 成套电器即成套开关设备，它是以开关 设备为主体的成套配电装置，即制造厂家根据 用户对一次接线的要求，将各种一次电器元件 以及控制、测量、保护等装置组装在一起而构 成的成套配电装置。 成套电器可分为： 1、低压成套开关设备 2、高压开关柜 3、SF6封闭式组合电器（GIS） 4、预装式变电站,基础知识介绍： 一、开关

2、电器的作用： 开关电器的主要功能是接通和断开电路，具体功能有： 控制、保护、隔离、接地。 1、控制 根据电网或其他电能电路运行需要，把某部分设备 或线路投入或退出运行，即在正常负荷电流条件下，接通或断 开电路。 具有控制作用的开关电器有：断路器、负荷开关、接触器 等。,2、保护 当电力线路或电气设备发生故障时将故障部分 从电网快速切除保证电网中的无故障部分正常运行。 具有保护作用的开关电器有：断路器、熔断器、 负荷开关等。 3、隔离 退出运行或需要进行检修的电力线路及设备从电网 中切除（断开电源）后，还必须可靠地与电源隔离开来，使之 与电源形成一个明显的断口，防止在误操作和过电压情况下接 通电

3、源，以保证设备和检修人员的安全。 具有隔离作用的开关电器有：高压隔离开关、低压刀开等。 4、接地 泄放掉电力线路和电力设备上的残余电荷、使电力 线路和设备保持零电位，以防万一突然来电造成人身安全事故。 具有接地作用的开关电器有：接地开关、接地车、接地隔离 开关、三工位负荷开关等。,二、 开关电器的主要性能参数： 1、额定电压 开关电器在规定的正常使用和性能条件下，能够连 续运行的最高电压。 根据国标GB153-1993的规定我国电网的额定电压 （系统标称电压）等级有0.22KV/0.38KV/0.38KV/0.66KV、 1KV、3KV、6KV、10KV、35KV、66KV、110KV、220

4、KV、500KV等。 按国标GB/T11022的规定，对于额定电压在220KV及 以下的系统中的开关电器，其额定电压为系统电压的1.15 倍有 3.6KV、7.2KV、12KV等。,2、额定绝缘水平 开关电器工作时能够承受高于额定电压的 各种过电压作用，不会导致绝缘损坏。包括工频过 电压、操作过电压、雷电冲击过电压。 可分为相间绝缘、相对地绝缘、开关断口绝缘. 常用绝缘检测手段为耐受电压试验，10KV系统为 42KV、0.38KV系统为2.5KV,3、额定电流 在规定的正常使用条件和性能条件下，开关电器 主回路能够长期承载的电流有效值，即开关电器允许 长期通过的最大工作电流。 如：VS1真空断

5、路器 的额定电流有：630A、1250A、1600A、 2000A、2500A、3150A等。 4、额定短路开断电流 开关电器在规定的条件下能保证正常开断的最大短路电流。 例如：VD4-12 1250A/31.5KA,成套电器的种类与应用,一、低压成套开关设备 按供电系统的要求和使用的场所分： 1、一级配电设备 动力配电中心（PC），俗称低压柜。 2、二级配电设备 动力配电柜和电动机控制中心（MCC）。 3、末级配电设备 照明箱和动力配电箱。 按结构特征和用途分类： 1、固定面板式开关柜 2、封闭式开关柜 如：GGD、GGR等 3、抽出式开关柜 如：GCK、MNS、GCS等 4、动力、照明配电

6、控制箱,二、高压开关柜 按柜体结构可分为： 1、半封闭式高压开关柜 如：GG-1A 2、金属封闭式高压开关柜 按柜内整体结构分： 铠装式高压开关柜 如：KYN、KGN等 间隔式高压开关柜 如：JYN等 箱式高压开关柜 如：XGN等 按主要元件固定的特点分： 1）固定式（G） 2）移开式（Y） 如：KYN28-12 三、 SF6封闭式组合电器（GIS） 四、预装式变电站,成套电器的应用 成套电器广泛应用于发电厂、变电站、工矿 企业、 高层建筑等各种用电场所，作为接受和分配电能以及对 电路进行控制、保护、监测之用。几乎在各种电压等级 的系统中都用到成套电器。 1、在低压配电系统中，变配电站低压配电

7、装置采用低压柜， 生产车间、建筑物等用电集中的场所采用动力配电柜、电 动机控制中心（MCC）和动力照明配电箱。 2、635KV变配电站中采用高压开关柜。 3、110 500KV系统中越来越多地采用GIS。 4、城网以及高层建筑越来越多采用预装式变电站。 例：见附图1 电气主接线方案图,成套电器的基本技术要求 成套电器应具有良好的电气性能、绝缘性能和机械 性能，并且动作灵敏，工作可靠性高，能满足动稳定和 热稳定的要求。此外，应能保证设备操作、维护和检修 的方便，以及保证操作人员的人身安全。 一、标准化 1、低压成套开关设备的有关标准 （1） GB7251-1997低压成套开关设备和控制设备 （等

8、效于IEC439） （2）JB/T9661-1999低压抽出成套设备 （3）JB/T5877-1991低压固定成套设备,2、高压开关柜的有关标准 （1） GB3906-1991335KV交流金属封闭开关设备 （等效于IEC298） （2）DL/T404-1997户内交流高压开关柜订货技术条件 二、外壳防护 成套电器外壳的基本作用是防护和支承。 1、要求具有足够的机械强度和刚度。 2、要求防护等级达到相应的标准。 防护等级代号IP： I： 防固体侵入 例如：IP40或IP4X P：防水侵入,我公司的产品中，低压柜的防护等级一般为：IP30，KYN28中置柜为：IP40，XGN2为：IP20,三、

9、绝缘配合,根据电气设备的使用条件、周围环境和绝缘材料来 确定电气设备的电气间隙和爬电距离。 绝缘配合的“三要素”是：使用条件、使用环境、绝缘材 料的选用。 电气间隙：电器导电部件之间的最短空间距离。 爬电距离：电器中具有电位差的相邻两带电部件之间沿绝 缘体表面的最短距离。,室内配电装置的安全净距(mm),四、开关柜的“五防”,1、防止带负荷分、合隔离开关。 2、防止误分、误合断路器、负荷开关和接触器。 3、防止接地开关处在合闸位置时或带接地线关合断路器、负 荷开关等。 4、防止带电时挂接地线或合接地开关。 5、防止误入带电间隔。 常用的联锁装置可分为两大类： 1、机械类 包括机械联锁装置、程序

10、锁、钥匙合联锁装置等。 2、电气类 包括电气联锁、电磁锁和高压带电显示器装置等。,五、导电回路的发热问题,电接触：两个零件通过机械连接方式互相接触而实现导电 的现象称为电接触现象。 开关柜中的主要电接触包括固定接触和可分接触两种。除了 移开式高压开关柜和抽出式低压开关柜的一次隔离触头是可分 接触外，其他接点均为固定触点。对柜中电接触的要求是： 1、电接触在长期通过额定电流时，温升不超过一定数值；接触 电阻要求稳定。 2、对于一次隔离触头，在短时通过短路电流时，要求电接触不 发生熔焊或触头材料的喷溅等。,六、内部故障,要求成套电器万一在发生内部故障时，首先要保证 人身的安全，其次还要使内部电弧限

11、制在最小的范围内 不致波及附近的其他部分。 防护措施： 1、设立压力释放活门 2、选择合适的电缆室尺寸，避免电缆交叉连接 3、隔室与柜体之间有牢固的密封，母线穿过的位置采用穿 墙套管。,第二部分：低压成套开关设备,低压开关柜的型号 低压开关柜的外形及基本结构 低压开关柜的技术条件 常用成套低压设备的接地方式 低压开关柜的主回路 低压开关柜的辅助回路 几种常用低压柜的技术特点,低压成套开关设备广泛用于发电厂、变电站、工 矿企业以及各类电力用户的低压配电系统中，作为动 力、照明、配电和电动机控制中心、无功补偿等的电 能转换、分配、控制、保护和监测之用。主要有各类 型的屏、柜、箱等。 一、低压开关柜

12、的型号： 我国新系列低压开关柜全型号由6位拼音字母或数字表 示，其含义如下： 1 2 3 4 5 6 第1位：分类代号，即产品名称，P开启式低压开关 柜，G封闭式低压开关柜；,第2位：型式特征，G固定式，C抽出式， H固定和抽出式混合安装； 第3位：用途代号，L（或D）动力用，K控制 用这一位也可以作为统一设计标志，如”S”表示森源电气 系统； 第4位：设计序号； 第5位：主电路方案编号； 第6位：辅助电路方案编号。 例：GCK 表示封闭、抽出式控制柜 GGD 表示封闭、固定式动力柜,二、低压开关柜的外形及基本结构,1、低压柜基本柜体尺寸,三、低压开关柜的技术条件 （一）、正常使用条件 1、周

13、围空气温度不得超过40,不低于5。24小平 均温度不得高于35。最高温度40时,相对湿度不过 50。 2、大气条件为空气清洁，污染等级为3。 3、安装使用地点的海拔不高于2000m。 4、设备安装时与垂直面的倾斜度不超过5。,（二）、低压开关柜的主要技术参数 1、额定工作电压 （1）、主电路 220V,380V,660V （2）、辅助电路 交流110V,220V,直流110V,220V等。 2、额定频率 一般为50Hz 3、额定电流 （1）、水平母线额定电流 630A,800A,1000A,1250A,1600A,2000A,2500A,3150A, 4000A,5000A。 （2）、垂直母线

14、额定电流 400A,630A,800A,1000A, 1600A,2000A。 4、母线额定短时耐受电流（1s） 15KA,30KA,50KA,80KA 100KA。（指柜内母线及主回路的热稳定度）,5、母线额定峰值耐受电流（0.1s）30KA,63KA,105KA,176KA,220KA。（指柜内 母线及主回路的动稳定度） 6、防护等级 IP30,1P40。 7、额定分散系数 在任一时刻主电路通过的电流最大值的总和与该 成套设备所有主电 路额定电流总和的比值。,例：国产GCS低压开关柜的主要技术参数,（三）、导体相序排列与标识,四、常用成套低压设备的接地方式,常用成套低压设备主要是TN-S

15、方式供电系统 TN-S 方式的概念:它是把工作零线 N 和专用保护线 PE 严格分开的供电系统，称作 TN-S 供电系统 接线,特点: 系统正常运行时，专用保护线上没有电流，只是工作零线上有不平衡电流。 PE 线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接零保护是接在专用的保护线 PE 上，安全可靠。 低压成套设备保护导体截面的选择： 通常N线为相线的一半，PE为N线的一半，但必须大于16mm2 。 在特殊的供电场所（如计算机专用电源等）或单相回 路时，N线截面应与相线一样大。,五、低压开关柜的主回路,主回路：用来传输和分配电能的电路，它通过连接导 体连接所需的各种一次设备而构成。又叫一次线路、 主接

16、线、主电路等。 常用低压柜主回路： 1、受电柜主回路（进线） 2、馈电柜回路 3、母联柜回路 4、电动机不可逆控制回路 5、电动机可逆控制回路 6、无功补偿回路 7、双电源切换回路 详见附图3：一次原理图块,六、低压开关柜的辅助回路,辅助回路主要有断路器操作控制回路、测量（计量） 回路、保护回路。 分析简单的原理图 详见附图进线原理图,七、几种常用低压柜的技术特点,1、GGD柜 详见付图GGD柜 总装图,（一）、固定式,（二）、抽屉柜 1、GCK,2、MNS低压柜,课后思考题：,1、能够通断正常负荷电流的开关电器有哪些？ 2、什么是额定短路开断电流？ 3、说出外壳防护等级代号IP，分别代表什么

17、？ 我公司生产的低压柜和KYN28中置柜防护等级各是 多少？ 4、名词解释：电气间隙 ； 爬电距离 5、什么是电接触？对开关柜中电接触的要求是什么？ 6、说出你知道的几种低压柜型号，分别代表什么？ 7、什么是额定分散系数？ 8、说出导体正常排列的相序与标识。 9、试分析低压固定柜与抽屉柜的优缺点。,第三部分：高压开关柜,高压开关柜的型号 常用高压柜技术特点 高低压开关柜在运行中的常见故障 成套电器技术的发展,高压开关柜的型号： 我国新系列低压开关柜全型号由如下格式表示，其 含义如下： 1 2 3 4 5 6 7 8 第1位：高压开关柜，K铠装式，J间隔式，X箱式； 第2位：型式特征，G固定式，

18、Y移开式（用字母Z表示中 置式）； 第3位：安装场所，N户内式，W户外式； 第4位：设计序号； 第5位：额定电压（单位KV），有的在这一位后的括号中说明主开关的类型，如用Z表示真空断路器，F表示负荷开关。 第6位：主回路（一次线）方案编号；,第7位：断路器操动机构：D电磁式，T弹簧式； 第8位：环境代号,TH湿热带，TA干热带，G高 海拔，Q全工况。 例如：KYN28-12（Z）,常用高压柜技术特点,（一）、正常使用条件 1、周围空气温度不得超过40,不低于10。 2、相对湿度日平均值不大于95，月平均值不大于90 3、安装使用地点的海拔不高于1000m。 4、设备安装时与垂直面的倾斜度不超过

19、5。,（二）、例：KYN28高压柜主要技术参数：,（三）、结构 1、外壳 常用高压柜采用敷铝锌钢板或冷轧钢板经CNC机床加 工，并采取多重折边工艺。采用拉铆螺母组装式结构。 2、手车 手车与柜体的绝缘配合，机械联锁安全、可靠、灵活。 手车在柜体内有断开位置、试验位置、和工作位置。各种 手车均采用蜗轮、蜗杆摇动推进、退出，操作轻便灵活。 3、隔室 主要一次电气元件都有独立的隔室，即断路器室、母线 室、电缆室。各隔室间防护等级达到IP2X，每个隔室都有独立 的泄压通道。,4、联锁装置 开关柜内装有安全可靠的联锁装置，满足五防要求。 5、泄压装置 断路器室、母线室和电缆室的上方均设有泄压装置。当 发

20、生内部电弧故障时随着柜内气压升高，柜顶泄压板将自动 打开，排泄气体释放压力，以确保操作人员和开关柜的安全 。 6、带电显示装置 可按用户需求在开关柜前后均装有带电显示装置，防止 误入带电间隔。,7、防止凝露和腐蚀 为了防止高湿度或温度变化产生凝露带来危险，在 手车室和电缆室内分别装设加热器和凝露控制器，防止 凝露和腐蚀。 8、接地装置 柜内有接地母排贯穿并与柜体良好接触，各主要一次元件 都有良好的接地，以确保操作人员触及柜体时的安全。,（四）、联锁 1、移开式高压开关柜的联锁要求 1）、 当断路器、负荷开关或接触器处在分闸位置时，手车 才可以抽出或推入。 2）、 只有当手车处在工作位置、试验位

21、置、断开位置、接地 位置、移开位置时，断路器、负荷开关接触器才可以进 行分、合闸操作。 3）、 只有当接地开关处在分闸位置时，手车才可以进入到工作位置。 4）、 只有手车抽出到试验位置及以后时，接地开关才 许合 闸。,2、固定式高压开关柜的联锁要求 1）、 只有当断路器、负荷开关、接触器处在分闸 位置时，隔离开关才可以进行分、合闸操作。 2）、如果隔离开关本身带接地开关，则要有联锁 保证它们动作的程序性，同时还要考虑它们运动过 程中能否满足绝缘水平的要求。 3）、只有当断路器、负荷开关、接触器两侧的隔离 开关均处于合闸、分闸或接地状态的情况下，断路 器、负荷开关、接触器才可以进行操作。,XGN

22、2箱式固定柜 特点： 1、柜内主要元件都有独立的隔室，室与室之间用接地的金 属钢板分隔，外壳防护等级为IP2X。 2、柜内空间比较宽阔，可安装上、下隔离开关，电缆室空 间大，电缆接线端子安装高度高，可连接多根电缆。 3、开关柜具有完善、安全、可靠的防误装置，完全满足“五 防”闭锁的要求。,KYN28中置式手车柜的优点： 1、手车体积小、重量轻，尺寸容易控制，精度高， 手车互换性好。 2、手车的推进和拉出由丝杆传动，且在专用的导轨上移动 因此操作轻巧，传动精密。 3、手车拉出后由专用的运载车承载，高度可调节，不受地 面高低的影响。 4、手车处在柜中间，柜体下部作为电缆室，空间宽裕操作 方便。 5

23、、电缆室在柜前和柜后可以做成是贯通的，因此可以靠墙 安装。,环网开关柜 特点： 1、体积小、占地面积少，生产加工和安装较为容易。 2、可按用户要求选择安装熔断器、负荷开关、断路器、接 触器、隔离开关等一次元件。 3、标准化、模块化比较成熟。,高低压开关柜在运行中的常见故障,一、影响高压柜安全可靠运行的主要因素及预 防措施： 1、绝缘方面 必须满足电气间隙和爬电比距等要求，绝缘材料性能必 须安全可靠。如采用DMC、SMC等。 2、机械方面 各功能隔室必须封闭，并设置排气通道或泄压通道，以 防止事故蔓延。柜底部必须严密封闭，以防止小动物进入， 防止电缆沟潮气侵入引发短路事故。 所有操作机构、联锁机

24、构必须操作可靠，能经受长期运 行的考验。,3、载流方面 1）、触头接触不良 2）、导体连接不良 3）、加工工艺粗糙 改善措施 ： 1）、母线截面 应满足额定工作电流和动、热稳定的要求。 2）、主母线、分支母线的接头应压花、镀锡（银），以减 少接触电阻，防止发热。 3）、手车柜一次插头插入深度和插头的压紧力必须保证满 足温升的要求。 4）、电流互感器的引线端双螺栓（以上）压紧联接，孔眼 与螺栓之间不应有过大间隙。,二、低压柜常见异常现象及原因分析 1、开关柜内部发生短路 1）母线的支持绝缘件或插入式插头的绝缘底座污秽、受 潮严重或受到机械损伤，由于闪络或放电造成短路。 2）电器元件选择不当，如断

25、路器的分断能力不够。 3）误操作。 4）检修工具遗忘在母线上。 5）小动物造成短路。 2、母线搭接处过热 1）电接触不良。 2）母线连接螺栓拧得过紧或过松。,成套电器技术的发展,一、低压成套开关设备 1、设计手段的提高 三维设计软件的应用，将设计、制造有机结合。 2、内部故障电弧防护能力 主动防护 被动防护 3、加工工艺 柜体普遍采用异型骨架和整体板材成型，采用无 螺母连接。 4、开关设备的智能化,二、高压开关柜 1、柜内开关元件无油化 真空断路器代替少油断路器占主导地位。 2、性能逐步提高 1）、容量 12KV柜：额定电流5000A，额定短路开断电流63KA。 2）、开关柜机械寿命 机械寿命

26、可达24万次，短路开断电流次数可达100次。 3）、体积减小 4）、故障率降低 3、结构特点 1）、组装式结构,2）、绝缘性能 3）、内部故障电弧防护 4、高压开关柜智能化 5、充气柜的发展 我国高低压开关柜的生产情况 开关柜的发展方向：高可靠、免维修、智能化、小型化、 操作方便、外观精美、供货周期短、成本低。,智能化开关电器： 智能化开关电器是将计算机技术、数字 信息处理技术、电力电子技术、传感器技术、网络 技术、通信技术和新型开关制造技术在传统电器上 进行有机融合，使其具备智能化的核心。 开关柜智能化主要体现在： 1、在线状态监测 2、智能化的防误操作系统 3、智能化的二次回路 4、故障记录与分析 5、通信,谢谢,南方电力集团电器有限公司 制作,