开关柜规划 2. 中压开关柜的规划与结构 中压开关柜的规划与结构 开关柜的设 计 依据电力体系对开关设备运转中的毛病概率核算：电触摸、绝缘、 机械毛病三个方面引起的 事端份额十分高。因而，在开关柜的规划 与结构中应特别注重。 总的规划准则：金属封闭开关设备的规划应 使得正常的运转、监督和保护作业，包含一般的 相序检测、联接电 缆的接地、电缆毛病的定位、联接电缆或其它设备的电压实验以及消 除风险的 静电荷等均能安全地进行。 关于额外参数和结构相同而需 要替代的元件应能交换。 关于具有可移开部件的金属封闭开关设备， 假如可移开部件的额外参数和结构相同，则应能 交换。 假如可移开 部件具有几种额外参数，且在金属封闭开关设备中是能够交换的，那 么可移开部 件与固定部分的任何组合，都应具有该设备固定部分的 额外绝缘水平。 装在外壳内的元件，除应契合它们各自的规范外， 在金属封闭开关设备的规划中，应考虑到 下列要素的影响： a.外壳 应有满意的机械强度,使得装在外壳内的开关、 操动组织及其他具有 它们本来的机械特 性和电气功用。 b.假如外壳内装有油浸式变压器 等相似元件，当发生毛病时，它不该影响相邻设备，在运转 中应便 于巡视、查看。 下面就从几个方面来别离评论： 3．1 外壳 外壳是 金属封闭开关设备的一部分,在规则的防护等级下,保护内部设备不 受外界的影响,避免人 体和外物挨近带电部分和触及运动部分。 外 壳一般情况下由柜体 （或充气隔室） 门和盖板等组成。 、 外壳必 须是金属的（通风窗、排气口在外） ，具有满意的强度、刚度、稳 定性，不得用网状织造 物或相似的资料制作，外壳有必要满意表 1 所 规则的一种防护等级，有必要满意相应的温升要求，必 须满意相关使 用要求。 -1- 外壳温升要求：为了确保操作者不致被灼伤，关于可 触及的外壳和盖板（包含充气隔室可触 及的部分）的温升，应约束 在人能够耐受的程度。关于设备在正常运转中无需触及的外壳和盖 板， 可恰当添加。 关于不或许触及的外壳的部位，其温升应约束在 外壳内部的绝缘资料的温升不超越容许值。 注：地板的外表虽不是 金属的，也可作为外壳的一部分，但假如有电缆沟连通或电缆进入， 则有必要封闭，且满意表 1 所规则的一种防护等级。 房子的墙面不能 作为外壳的一部分。 1．柜体 柜体是外壳的一部分，应该具有满意 的强度，能支撑、设备有必要的元器件，能接受运送、操 作进程中产 生的振荡； 柜体结构规划应便于设备和保护； 应具有十分好的经济性； 外观漂亮。柜 体一般选用焊接式结构和组装式结构，跟着数控钣金 加工设备在职业的运用，现在更多地选用拼 装式结构。下面就组装 结构说几点领会： （1）在满意强度和运用要求的前提下，要考虑柜 体的资料本钱、加工本钱、设备本钱。 （2）方颈螺栓的运用是确保 柜体组装尺度、确保柜体强度的有用手法 （3）改动零、部件结构设 计、简化组装程序 （4）少用冷拉螺母、铁铆钉，多选用自攻螺钉； 依据强度要求，合理选用规范件的数量和规范 （5）双层折弯的办法 要稳重选用，能够选用其他添加强度的折弯办法（据介绍，ABB 公司 已筛选 双折弯方法） （6）注重折弯方法和受力方向 （7）压力释 放通道规划 因为金属封闭开关设备自身的缺点， 或反常的作业条件， 或误操作等原因，构成外壳内部的 毛病，或许点燃内部电弧。当引 燃内部电弧时，不该伤及人，一起也不该影响相邻的金属封闭开 关 设备的运转。要采纳必要的防护办法，确保人身安全。但最重要的是 应避免上述电弧的发生， 便是假如发生也能够约束它的继续时刻和 结果。 经历证明，外壳内某些部位发生毛病的或许性较其他地方多， 对这些情况应特别注意。 表 A1 毛病发生的部位、原因及下降内部 毛病的或许性或削减其风险的办法 易发生内部故 内部毛病或许产 生的 办法举例 障的部位 原因 规划不妥 挑选适宜的尺度 安置不 当 避免电缆穿插衔接，在现场进行质量查看 电缆室 固体或液体绝 缘的损 在现场进行质量查看和 （或） 绝缘实验， 定 坏 （缺点或丢失） 期查视液面 阻隔开关、 负荷 误操作 加联锁（见 6.7 条）,延时再 分闸;选用贮能 -2- 开关、 接地开关 操作;负荷开关和接地开关具 有关合才干, 制定规程 运用防腐蚀的被覆层和(或)油脂.如有或许 螺钉衔接和触 腐蚀、 设备不妥 则加以封闭.选用恰当的办法,查看装 配质 头 量 互感器 铁磁谐振 选用适宜的电路规划,避免该类电效 应 断路器 保护不良 定时按规则进行修理.制定规程 用遮栏约束人 员挨近;带电部分以绝缘包 作业人员的过错 裹;制定规程 在电场作 用下的老化 出厂实验做部分放电丈量 一切的部位 污染、潮气、灰 尘和小 采纳办法确保到达规则的运用条件(见第 3 动物的进入等 章);选用充气阻隔 防雷保护;适宜的绝缘合作;现场进行绝缘 过电 压 实验 表 A2 约束内部毛病结果的办法 措 施 运用光敏、压敏、 热敏探测器或母线差动保护，加速消除毛病，缩短毛病时刻 选用合 适的熔断器与开关相合作， 以约束毛病电流和毛病继续时刻 遥控 装 设压力开释设备 项 1 2 3 4 号 压力开释设备的规划： （1）由 Q=I Rt 核算短路电流和短路电流继续时刻内发生的热量 （2）开关柜体 积、空气质量已知，由热力学方程核算最高或许发生的温度 （3）根 据气态方程 PV/T=常数，核算或许发生的最高压力 （4）确认压力释 放设备的动作压力，并依据动作压力核算设备的强度，规划敞开面积 和结构尺 寸 KYN58-12 开关柜内部毛病电弧实验数据：电缆室 21.6 kA 0.1S；母线- 开关柜规划 3 特别要注意的是：柜体规划时，既要确保有杰出的通 风条件，又要使毛病时不会连累相邻隔室 2．盖板和门 当盖板和门 是外壳的一部分时， 应由金属制成， 当它们封闭后应具有与外壳一 样的防护等级。 盖板和门不该选用网状织造物、拉制的金属网以及 相似的资料制作。依据需求进入高压隔室的不 同情况，对盖板和门 分红两类： a.对在正常操作和保护时不需求翻开的盖板 （固定盖板） ， 若不运用东西，此类盖板应不能 翻开、拆下或移动； b.对在正常操 作和保护时需求翻开盖板（可移动的盖板、门），翻开或移动此类盖 板时，应 不需求运用东西。为了确保操作者的安全应装设联锁设备。 在铠装式或间隔式金属封闭开关设备中， 其盖板和门仅当该隔室内可 触及的主回路部分不带 电时才干翻开。关于箱式开并设备，也应采 取办法（刺进安全隔板或其他办法）使操作者不会触 及带电部分。 -1- 3．调查窗 调查窗应到达外壳所规则的防护等级。 调查窗应使 用机械强度与外壳附近的通明阻燃资料隐瞒， 并应有满意的电气空隙 或静电屏蔽 等办法避免风险的静电电荷的构成（如在调查窗的内侧 加一适宜的接地织造网）。调查窗安置的 方位，应便于调查内部运 行中的设备。 主回路带电部分与调查窗可触及外表之间的绝缘，应 能耐受住表 2 的对地实验电压。 4．通风窗和排气口 通风窗和排气 口的安置或防护，应使它们具有与外壳相同的防护等级。通风窗能够 运用网状编 织物或相似的资料制作，但应具有满意的机械强度。 通 风窗和排气口的安置， 还应考虑到压力效果下排出的油气和蒸汽不致 危及操作者。 开关柜内空气的流转十分不畅，必要时可规划逼迫风 冷设备和专有风道。 5．充气隔室 金属封闭开关设备的充气隔室可 分为三种： -2- a.可控压力体系； b.封闭压力体系； c.密封压力 体系。 （1）充气隔室的规划 应依据本规范界说的规划温度和规划 压力来规划充气隔室。 充气隔室的规划温度是周围空气温度的上限 加额外电流流过时气体的温升。假如太阳的辐射 有显着影响，也应 予考虑。 外壳的厚度和结构的核算办法可按压力容器规划规则挑选。 外壳的规划压力，至少应是在规划温度下外壳能够呈现的压力的上 限。 还要考虑以下问题： a b c 注： 在隔室的壁或隔板的两头可 能呈现的最高压力差，包含或许选用充气进程的抽真空工艺； 具有 不同运转压力的相邻隔室之间的意外走漏所引起的压力； 发生内部 毛病的或许性。 为了确认外壳在型式实验和出厂实验的压力， 规划 压力的最大值由下式表达： 规划压力最 大值 Mpa（表压）=〔额外 充气压力（表压）+0.1〕×1.3-0.1 （2）充气隔室的密封 阐明充气 隔室选用的是何种压力体系和充气隔室答应的漏气率。 依据用户要 求，需求进入封闭压力体系、可控压力体系的充气隔室，穿越隔板气 体答应的漏 气量也应由制作厂阐明。 最小作业气压超越 0.1Mpa(表 压)的充气隔室,当周围空气为 20℃,压力下降到低于最小作业气 压 时,要给出指示. 充气隔室与充有液体的隔室(例如电缆盒、 电压互感 器)之间的隔板不该有影响到相互间两种 介质的绝缘功用的任何泄 漏。 （3）充气隔室的压力开释 压力开释的规划应使操作者在正常 操作时，因为压力开释出来的气体和蒸气或许遭遭到的危 险是最小 的。 压力开释能够这样规划，亦即便电弧在外壳某些指定的点上燃 烧，被烧穿的孔使所发生的压 力能够被开释。 3．2 隔板与活门 隔 板和活门可所以金属的,也可所以非金属的。隔板和活门应到达表 1 中所规则的一种防护等 级，绝缘活门测得的走漏电流不大于 0.5mA。 -3- 外壳上以及在铠装式和间隔式金属封闭开关设备的隔板上,有供 可移开部件触头进入的开口, 其开口应有牢靠的活门隐瞒,以确保人 身安全。 若具有多组触头,假如需求检修其间一组不带电的静触头时, 则其他组静触头应确认在封闭位 置或刺进安全隔板。 活门的方法和 推动间隔的规划：依据规范，活门有三种不同方法，但咱们常用的只 有两种， 即金属活门和非金属活门。金属活门应接地。 3．3 联锁 “五防”联锁要求： 为了确保牢靠的运转和操作者的安全，金属封 闭开关设备应具有：避免带负荷分、合阻隔开 关（阻隔插头）；防 止误分、误合断路器、负荷开关、触摸器（答应提示性）；避免接地 开关处 在闭合方位时关合断路器、负荷开关等开关；避免在带电时 误合接地开关；避免误入带电隔室等 功用。 结合“五防”联锁的要 求，咱们能够别离对照手车柜和固定柜的具体结构，逐个对号入座， 加深了解。 对联锁的其他要求: a.只有当隔室的元件不带电而且接 地（假如有的话）的情况下，隔室的门、盖板才干敞开， 若设备联 锁不便利答应运用挂锁。 b.若接地开关的短路关合才干小于该回路 的额外动安稳电流时，主张与有关的阻隔开关之间 加装联锁。 c. 关于那些因误操作或许引起损坏， 或用于树立确保检修作业安全的 阻隔断口的主回路元件， 应装设确认设备。 d.若用户需求其他的附 加联锁， 如二次插头与一次插头操作的联锁、 东西车与手车的联锁 等。 e.在规划时， 应优先考虑机械联锁。 3． 4 母线 在配电设备中， 用来衔接各种电气设备、聚集、分配、传输电能的导体，称为母线。 在开关 成套设备中，一般运用的是铜母线/m）和铝母线．母线挑选 母线）按 正常作业负荷和短路负荷挑选，具体地讲，按额外电流，通过正常负 荷电流密度挑选； （2）按体系要求的动、热安稳电流进行校核。下 面给出了几张表格便利母线选 择时参阅： 正常负荷电流密度选取表 -4- 母线 〈250 2.5-4 〈500 2-2.5 〈1250 1.5-2 〈2000 1.2-2 〈3200 1-1.5 〈4000 1-1.2 热安稳电流电流密度选取表 耐受时刻（S） 电流密度 （A/mm2 ）） 1 160 2 112 3 92 4 80 母线的挑选还应充分考虑环 境温度、安置办法、海拔高度、搭接方法、散热条件等要素的影响。 母线的载流量挑选详见企标《母线．母线的摆放 与固定 一般情况下， 开关设备中母线摆放相序按规则履行： A、 B、 C； 上、中、下；远、中、近； 左、中、右。可是，在一些特别的开关 设备中，能够按实践需求进行，如母联和阻隔柜、与母线 桥架、变 压器相连的母线等。 母线上色按 A、B、C，黄、绿、红选取。上色 的意图：添加热辐射才干，进步载流才干（10% 以上） ；防锈或防 氧化；识别相序，避免意外触电。 三相母线在开关设备中，有不同 的安置办法，如三相立放笔直安置、三相立放水平安置、三 相平放 水平安置等，咱们能够从散热、抗弯、设备施工的难度等方面比较其 好坏，并依据不同的 运用要求在实践规划中选取最优计划。 母线固 定一般有两种办法： （1）直接在绝缘子上固定； （2）通过母线金 具在绝缘子上固定。 不论采纳何种办法，都有必要考虑母线的跨距和 母线的弹性问题，确保机械强度，消除母线发热引 起的内应力的影 响。 3．母线搭接 母线搭接总的要求是：具有满意的机械强度；小 而安稳的触摸电阻。母线搭接的三种方法： 螺栓搭接、焊接、铆接。 咱们运用最多的是螺栓搭接。螺栓直接搭接一般不引荐螺杆型搭接， 根 据母线尺度，能够选用单孔板、两孔板、四孔板等方法。具体内 容见规范。 一般情况下，触摸电阻系是由缩短电阻和触摸膜电阻组 成。缩短电阻值十分小，一般不予考 虑；触摸膜电阻是触摸外表， 因为遭到大气、 电弧高温效果而构成的电阻较大的外表膜。 当触摸 压 力增大，外表膜被压碎，构成较小的触摸电阻。触摸电阻能够由下面 公式预算： （包含可动触头 的触摸电阻也可用该公式预算） k × 10 ?3 ? n F 式中 n——决定于触摸方法，对点触摸 n ≈ 0.5；线；高压力下的面触摸 n ≈ 0.8~0.95 RC= k——与接 头资料和触摸面情况等有关的系数,见表 1 -5- F——触摸压力 （kgf） 对固定螺栓搭接，能够按 15X 搭接面积（单位 N）核算 表 1 触头 资料和触摸面情况 银—银 铜—铜 无氧化物 铜（镀锡） 无氧化物 铜（镀锡）—铜（镀锡） 枯燥 铜（镀锡）—铜（镀锡） 涂油 k 0.06 0.08~0.14 0.07~0.1 0.1 0.007 有了以上公式， 结合螺栓紧固时的 受力剖析 （紧固力矩是已知的） 咱们能够来解说一些问题： ， 1） 依据已知的紧固力矩值和不同等级的螺栓强度值， 能够核算出母线 搭接用的螺栓有必要选用 6.8 级以上。 2）选用加大垫圈能够下降接 触电阻。 3） 铜母线搭接外表涂适量导电脂 （膏） 能够下降触摸电阻。 4） 干冲突状态下紧固螺栓的紧固力矩有必要远远大于光滑状态下的力 矩值， 才干确保较小的接 触电阻。 5）咱们现有的主母线搭接方法 （见下图）能够满意运用要求。 100 1 00 有必要澄 清一个概念：回 路电阻的数值是由规划来确认的， 并通过实验验证， 不同的开关设 备 结构规划的回路电阻值不同。 回路电阻的安稳性仅仅衡量产品质量的 一个目标。 3．5 接地 -6-
