中置柜设计文档格式.docx
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Inductivevoltagetransformers
IEC60051
Directactingindicatinganalogueelectricalmeasuringinstrumentsandtheiraccessories
IEC60056
High-voltageswitchgearA.C.circuit-breakers
IEC60255-1989
Electricalrelays
IEC60265-1998
High-voltageswitches-Part1:
Switchesforratedvoltagesabove1kVandlessthan52kV
IEC60269
Low-voltagefuses
IEC60282-1-2002
High-voltagefuses-Part1:
Current-limitingfuses
IEC60298
A.C.metal-enclosedswitchgearandcontrolgearforratedvoltagesabove1kVanduptoandincl.52kV
IEC60445-1999
Basicandsafetyprinciplesforman-machineinterface,markingandidentification-Identificationofequipmentterminalsandofterminationsofcertaindesignatedconductors,includinggeneralrulesforanalphanumericsystem
IEC60470-2000
High-voltagealternatingcurrentcontactorsandcontactor-basedmotor-starters
IEC60473
Dimensionsforpanel-mountedindicatingandrecordingelectricalmeasuringinstruments
IEC60529-2001
Degreesofprotectionprovidedbyenclosures(IPCode)
IEC60688-1992
ElectricalmeasuringtransducersforconvertingA.C.electricalquantitiestoanalogueordigitalsignals
IEC60694-2001
Corrigendum1-Commonspecificationsforhigh-voltageswitchgearandcontrolgearstandards
IEC/TR60932-1988
Additionalrequirementsforenclosedswitchgearandcontrolgearfrom1kVto72.5kVtobeusedinsevereclimaticconditions
IEC60947-2-2003
Low-voltageswitchgearandcontrolgear-Part2:
Circuit-breakers
IEC60186-1987
Voltagetransformers
IEC62052-11-2003
Electricitymeteringequipment(AC)-Generalrequirements,testsandtestconditions-Part11:
Meteringequipment
IEC62053-11-2003
Electricitymeteringequipment(A.C.)-Particularrequirements-Part11:
Electromechanicalmetersforactiveenergy(classes0,5,1and2)
IEC62271-100-2003
High-voltageswitchgearandcontrolgear-Part100:
High-voltagealternating-currentcircuit-breakers
IEC62271-102-2003
High-voltageswitchgearandcontrolgear-Part102:
Alternatingcurrentdisconnectorsandearthingswitches
IEC62271-200-2003
High-voltageswitchgearandcontrolgear-Part200:
A.C.metal-enclosedswitchgearandcontrolgearforratedvoltagesabove1kVanduptoandincluding52kV
以上所列标准并非全部标准,它仅指出了主要标准。
2壳体设计
2.1电气特性
2.1.1根据IEC60529,其最低防护等级如下:
(1)开关柜外部:
IP4X
(2)开关柜内部:
IP2X
2.2.柜体结构
2.2.1常见柜体尺寸:
800mm(宽)x1500mm(深)x2300mm(高)。
800mm(宽)x1600mm(深)x2300mm(高)。
800mm(宽)x1660mm(深)x2300mm(高)。
(架空进出线)
1000mm(宽)x1500mm(深)x2300mm(高)。
1000mm(宽)x1600mm(深)x2300mm(高)。
1000mm(宽)x1660mm(深)x2300mm(高)。
2.2.2柜体布局:
柜体用优质敷铝锌板(≥2㎜),前后门面板用冷轧板,采取多重折边工艺,通过拉铆螺母和高强度的螺栓(8.8级)联接而成。
柜体机械强度高,具有很强的抗腐蚀与抗氧化作用。
开关柜用钢板分隔成手车室、母线室、继电仪表室及电缆室四个独立的隔室,分隔用的钢板具有足够的机械强度,各隔室间的防护等级都达到IP2X,确保了每个室内的元件在发生故障时不影响相邻设备。
任何可移开部件与固定部件的接触,在正常使用条件下,特别是在短路时,不会由于电动力的作用而被意外分开。
手车之底盘有丝杠螺母推进机构,借助丝杠螺母自锁性可使手车可靠地锁定在工作位置,因此,在正常使用条件下,特别是在短路时,不会因为电动力的作用而引起手车窜动事故。
高压开关柜能在最大短路故障时安全运行,并能承受由此引起的电、热效应和机械应力。
高压开关柜应配带防止冷凝的,能自动调节温度的加热器。
并具有良好的通风、散热、防潮功能。
所有的位置开关均要求为可靠耐用的接近开关。
整个开关柜能在绝对安全状况下,在空间和方位设计上做到检修方便,操作自如,易于操作确认、巡视和点检。
柜体在制造上应保证同类型手车的互换性。
开关柜柜内相同部件和元件应具有良好的互换性
2.2.3各部件简介:
(1)面板
关门状态下,即可观察主开关及接地开关的合、分状态;
面板上需装有相应的名牌,以避免断路器与柜体的不匹配;
(2)开关柜电缆室底部单独设立有接地铜排,此排能贯穿相邻各柜,并与柜体良好接触。
接地母排其截面应能承受最大的接地故障电流。
沿开关柜排列方向的接地导体应采用经镀镍处理的铜母线,其截面TMY-50X5。
全部需要接地的设备都应优先通过铜排与此导体连接,并应至少有两个接地端子供其与接地网连接。
接地端子采用M12螺栓。
此接地排供直接接地之元器件使用,同时由于整个柜体用敷铝锌板相拼联,这样使整个柜体都处在良好接地状态之中,确保运行操作人员能触及柜体安全。
(3)手车室
在手车室内需安装特定的导轨,供手车在隔离室内电动或手动滑行。
手车应在开关柜门关闭状态下进行操作。
手车框架由冷轧钢板经弯折及焊接而制成。
根据用途,手车可分为真空断路器手车、电压互感器手车、隔离手车等。
断路器手车在柜内有断开/试验位置和工作位置,每一位置均设有定位闭锁装置,保证手车处于特定位置时才允许进行操作。
移动手车必须满足联锁条件,保证手车移动之前断路器必须先分闸。
断路器手车装有真空灭弧室及相应的操动机构。
手车上的断路器有三相独立的极柱,由装有梅花式触指系统的上下触臂安装在断路器的级柱上,当断路器手车处于工作位置时,通过这些设备,就构成了开关设备主电气回路。
开关设备与手车之间的控制、保护和信号的二次线通过多针航空插头联通。
手车在柜内的位置既能从继电器仪表室面板上的位置指示灯指示,也能从门上的观察窗看到。
断路器的机械操作按钮,分合闸指示器及弹簧储能指示器均设在手车的面板上。
(4)母线室
母线采用优质电解紫铜,同时为了避免由于各种原因而引起的母线间的短路,母线应有消除尖端放电的措施。
相邻开关柜间的母线室用环氧树脂绝缘套管、隔板隔离,这样能够有效地把事故限制在本柜内而不向其它柜蔓延。
各段母线截面按长期允许载流量选择,且应能承受相当于连接在母线上最大等级的断路器关合电流所产生的电动力。
母线或分支母线采用螺栓固定,连接螺栓采用8.8级。
搭接面温升应在允许范围之内。
穿墙套管
(5)电缆室
电缆室需安装电流互感器、接地开关、避雷器。
隔室内还设有特定的电缆连接导体。
电缆室的底板为可拆卸的钢板,并配置相应的电缆固定夹及变径密封圈。
电缆室门上应装设防爆观察窗,应有正确反映接地开关状态的措施。
观察窗位置应便于观察必须监视的组件及关键部位的任意工作位置,观察窗须达到外壳所规定的强度和防护等级。
开关柜底部应带密封板,电缆进线孔应有变径密封措施。
电缆室应设室内照明,在其面板上控制,仪表室设置照明灯。
当开关柜采用电缆进出线时,电缆室有电缆头及零序CT安装及固定的位置。
连接排
(6)控制小室(继电器仪表室)
开关柜控制小室设在柜体前上部,继电器仪表室内可安装继电保护元件、仪表、辅助继电器、信号灯、转换开关、按钮、端子排、带电显示器,以及特殊要求的二次设备。
控制线路敷设在足够空间的线槽内,并有金属盖板,可使二次线与高压室隔离。
在继电器仪表室的顶板上还留有便于施工的小母线穿越孔,仪表室顶盖板可供翻转,便于小母线的安装。
小母线穿越孔
小母线端子
仪表室顶盖板
2.3高压开关柜的结构保证工作人员的安全,且便于运行、维护、检查、监视、检修和试验。
(1)开关柜具有完备的防误操作闭锁功能,是机械无损伤防误装置。
完全满足:
防止误分、合断路器;
防止带负荷推拉手车;
防止接地开关处在闭合位置时关合断路器;
防止在带电时误合接地开关;
防止误入带电隔室等功能。
(2)为了防止在高湿度或温度变化较大的气候环境中产生凝露带来的危害,在开关柜断路器室和电缆室内分别装设加热装置,从而避免了由于凝露的产生而造成绝缘水平的降低。
加热器
(3)在开关柜的手车室、母线室和电缆室的上方均设有泄压窗,各个泄压窗为独立分开的,并且在前柜门装有高压橡胶密封圈。
当发生内部各故障或内部短路故障时,伴随着电弧的出现,开关柜内部气压升高,装设在门上的密封圈把柜前面封闭起来,产生的压力将顶部泄压窗自动冲开,释放压力和排泄气体,从而不会对柜内设备造成损坏,
并确保操作人员的安全。
密封圈
(4)在断路器室内装有手车导轨,供手车在隔室内行进,手车能在“工作、试验和断开”等位置,并具有良好的车、柜滑动接地装置,确保人身及设备的安全。
当断路器手车从断开/试验位置移动到工作位置过程中,上、下活门与手车联动,同时自动打开;
当反方向移动时活门则自动闭合,直至手车退至试验位置而完全覆盖住静触头盒,形成有效隔室,同时由于上、下活门不联动,在检修时可锁定带电侧活门,从而保证检修维护人员不能触及带电体。
活门挂锁孔
活门(闭合位置)
(5)手车能在开关柜门关闭的情况下操作,通过设于门板上的观察窗可以察看到手车在柜内所处的位置,断路器机械位置指示器,弹簧储能状态指示。
(6)可靠的接地
●在开关柜整个宽度延伸方向设有专用的接地铜排,其电流密度在规定的接地故障时不超过200A/mm2,其截面为250mm2,该接地导体设有与接地网相连的固定的连接线端子,并有明显的接地标志。
●开关柜的金属骨架及其安装于柜内的高压电器的金属骨架符合技术条件的接地,并且与专门的接地体连接牢固。
●开关柜门上焊有接地螺杆,通过6mm2的铜编织线与柜体相连,这样保证了整个开关柜接地回路的连续性。
过门接地
●手车室底板有手车摩擦接地接点。
(8)在开关柜的主母线室左侧和电缆室底板上均装有隔磁板,这样就避免了三相电流同时穿越钢板时,由于涡流效应而造成柜内温度的升高,有效的提高了元器件的使用条件,保证了柜内各组件的温升均不超过该组件相应标准的规定,从而使得开关柜具有很大的温升裕度。
电缆室隔磁板
主母线室隔磁板
2.4五防误操作功能
KYN28A-12型开关柜具有完善的联锁装置,确保操作运行人员的安全。
2.4.1机械闭锁:
(1)防止误分、合断路器;
(2)防止带负荷分、合隔离开关或隔离插头;
(3)防止带接地开关(或带接地线)送电;
(4)防止带电合接接地开关(或挂接地线)
(5)防止误入带电隔室。
●断路器手车在试验或工作位置时,断路器才能进行合闸操作,防止误合断路器。
●断路器合闸后,手车无法移动,防止了带负荷推拉断路器手车。
●接地开关只有在分闸位置时,断路器手车才能从试验位置移至工作位置,防止了接地开关处于闭合位置时关合断路器。
●仅当断路器手车处于试验/断开位置时,接地开关才能合闸,防止带电误合接地开关。
●接地开关处于分闸位置时,下门及后门都无法打开,防止误入带电间隔。
●断路器手车在工作位置时,二次插件被锁定,不能拔除。
2.4.2电气闭锁:
KYN28A-12型开关柜设备还配置下列电气联锁功能,以提高联锁的可靠性。
●断路器在分断状态,在该回路上的邻柜隔离手车才能摇动。
●隔离手车在工作位置时,该回路的邻柜断路器才能合闸。
●母线带电时,隔离手车不能拉出推进。
●母线带电时,接地开关不能进行操作。
●柜内下端母线带电时,后门不能打开。
2.4.3隔离措施
2.4.3.1金属封闭式高压开关柜具有防止因本柜故障殃及相邻高压开关柜的隔离措施。
为了改善柜内电场分布,母线采用铜母线,同时主母线采用上、中、下一字形或者品字形排列,同时为了避免由于各种原因而引起的母线间的短路。
相邻开关柜间的采用金属隔板和环氧树脂绝缘套管隔离,这样能够有效地把事故限制在本柜内而不向其它柜蔓延。
2.5电力电缆的连接
2.5.1一台高压开关柜按连接两回电力电缆考虑电缆头的安装位置。
2.5.2高压开关柜电力电缆头隔室满足以下要求:
a)有安装电缆头的指定位置,并已考虑了可靠的固定方法及零部件;
b)电缆头的安装位置及连接方式充分考虑了检修、试验时便于拆线及接线;
c)电力电缆隔室与电缆沟连接处采取封闭措施,以防止小动物进入。
电缆室示意图如下:
可拆卸钢板
2.6隔板和活门
2.6.1主回路带电部分对绝缘隔板、活门的内表面之间,能承受150%额定电压的作用。
2.6.2如果有泄漏电流能经过绝缘件表面的连接途径或经过仅被小的气隙、油隙所隔断的途径,到达绝缘隔板和活门的可触及表面时,此泄漏电流不大于0.5mA。
2.6.3在金属封闭式高压开关柜中,采用非金属制成的隔板加强相间或相对地绝缘时,高压带电裸导体与该绝缘板间保持不小于30mm的空气间隙,绝缘板为阻燃材料制成。
2.6.4隔板:
开关柜内的隔板采用接地的金属钢板,并且使被隔开的各室之间防护等级达到IP2X。
2.6.5活门:
开关柜的活门安装在手车室的后壁上,是由接地的金属钢板制成。
当手车处于试验位置时,活门自动地把带电静触头完全覆盖起来,形成有效隔离。
2.7接地开关
2.7.1接地开关应遵循IEC60129和GB1985-89的要求。
2.7.2接地开关应能承受额定短路电流和额定峰值耐受电流。
2.8互感器
2.8.1电流互感器应遵循IEC60044-1的要求。
电流互感器采用环氧浇注型单相式电流互感器。
2.8.2电压互感器应遵循IEC60044-2、IEC60186的要求电压互感器采用环氧浇注型单相式电压互感器,其额定参数应与开关柜额定参数一致。
电压互感器二次侧线电压为100V。
2.8.3互感器二次侧接地点应通过公共线连接到接地母线上。
2.8.4电流互感器二次线圈应与电流型端子连接。
在需要引至开关柜外的外部引出端子处要提供桥型端子,端子电流不小于20A(500V),并具有隔离板。
2.8.5电流互感器与电流试验端子排相连。
2.8.6互感器二次接线,电流回路用4mm2的铜导线,电压回路及其它回路用2.5mm2的铜导线.
2.8.7电压互感器应配置防止铁磁谐振的消谐器WXZ196B-II。
电流互感器二次侧应考虑开路保护。
3开关柜及主要元器件选型和技术参数
3.1开关柜参数(示例)
1
结构型式
小车式
2
额定电压
kV
12
3
额定频率
Hz
50
4
额定电流
A
4000/1250
5
温升试验
1.1Ir
6
额定工频1min耐受电压
断口
48
对地
42
7
额定雷电冲击耐受电压峰值(1.2/50s)
85
75
8
额定短路开断电流
kA
40/31.5
9
额定短路关合电流
100/80
10
额定短时耐受电流及持续时间
kA/s
40/431.5/4
11
额定峰值耐受电流
辅助和控制回路短时工频耐受电压
13
局部放电
试验电压
1.1×
12/
单个绝缘件
pC
≤3
电压互感器、
≤10
14
供电电源
控制回路
V
DC220
辅助回路
AC220
15
使用寿命
年
≥30
16
防护等级
柜体外壳
IP4X
隔室间
IP2X
17
爬电距离
瓷质材料(对地)
mm
≥216
有机材料(对地)
≥240
18
相间及相对地净距(空气绝缘)
≥125
19
丧失运行连续性类别
—
LSC2
20
绝缘套或流化涂覆
厚度满足相应等级绝缘水平要求,热缩套要求采用优质产品(美国瑞侃、3M或相当)
21
SMC隔板到导体绝缘套或
流化涂覆的最小净距
22
SMC隔板厚度
≥5
23
柜壁厚度
≥2
24
断路器布置型式
手车
25
小车推进机构
手动
26
冷却方式
自冷
27
加热器功率
100W
28
内部电弧允许持续时间
s
0.3
8.2真空断路器
8.2.1真空断路器:
采用厦门ABBVD4—12/(1250A/630A)—25KA,带辅助开关手车底盘。
(7)合闸线圈在合闸装置额定电源电压的80%到110%(直流)范围内应该正确的动作。
(8)分闸线圈在分闸装置额定电源电压的65%(直流),在开关装置不高于额定短路开断电流的操作条件下都应该正确的动作。
(9)当电源电压(直流)等于或小于额定值的30%时,不应脱扣。
(10)相同额定值的断路器应在开关柜装置内具有完全的可互换性。
(11)断路器和母线侧动静触头的镀银层厚度不小于20μm。
-极数三极
-型式真空固封极柱式
-额定电压12kV
-额定电流进线、母联1250A,其它630A
-额定频率50HZ
-额定1min工频耐压42kV
-额定雷电冲击耐压75kV
-额定短路开断电流25kA
-额定短路电流开断次数50次
-额定短时耐受电流25kA
-额定峰值耐受电流63kA
-三相不同期性≤2ms
-机械寿命不小于20000次
-热稳定时间4s
8.2.2断路器操作机构的主要技术参数
机构型式:
弹簧操作机构
操作电源电压:
直流220伏
操作电源电压变动范围:
+10%~-15%
8.3电压互感器参数及技术要求:
电压互感器选用大连北方JDZX9-10产品
a.额定电压比:
10/√3/0.1/√3/0.1/3kV
b.额定准确级组合:
1/3P
c.极性:
减极性
d.额定输出容量(VA):
100/180
e.极限输出600VA;
f.额定绝缘水平:
12/42/75KV
g.表面爬电距离:
250mm
8.4电流互感器参数及技术要求:
电流互感器选用大连北方LZZBJ9-10产品
a.额定电压12KV
0.5/5P15,0.5/5P200.2S/5P20/5P20(具体配置按图纸要求)
d.额定电流比□/1A(具体配置按图纸要求)
e.额定输出容量(VA):
1
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