详解高压开关柜的内部结构

基本定义

高压开关柜是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用，电压等级在3.6kV~550kV的电器产品，主要包括高压断路器、高压隔离开关与接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器、高压操作机构、高压防爆配电装置和高压开关柜等几大类。高压开关制造业是输变电设备制造业的重要组成部分，在整个电力工业中占有非常重要的地位。有人愿意把高压开关柜叫做高压配电柜，其实是一个东西……

功能：高压开关柜具有架空进出线、电缆进出线、母线联络等功能。

应用：主要适用于发电厂、变电站、电力系统变电所、石油化工、冶金轧钢、轻工纺织、厂矿企业和住宅小区、高层建筑等各种不同场所。

组成：开关柜应满足交流金属封闭开关设备"标准的有关要求，由柜体和断路器二大部分组成，柜体由壳体、电器元件(包括绝缘件)、各种机构、二次端子及连线等组成。

五防：

1、防止带负荷合闸：高压开关柜内的真空断路器小车在试验位置合闸后，小车断路器无法进入工作位置。
 

2、防止带接地线合闸：高压开关柜内的接地刀在合位时，小车断路器无法进合闸。
 

3、防止误入带电间隔：高压开关柜内的真空断路器在合闸工作时，盘柜后门用接地刀上的机械与柜门闭锁。
 

4、防止带电合接地线：高压开关柜内的真空断路器在工作时合闸，合接地刀无法投入。

5、防止带负荷拉刀闸：高压开关柜内的真空断路器在工作合闸运行时，无法退出小车断路器的工作位置。

结构组成

主要由柜体、高压真空断路器、储能机构、小车、接地刀开关和综合保护器等组成。

用某个厂家的高压开关柜做样例给大家展示下内部详细结构

①柜体

用铁板压制成型，为封闭式结构，设有仪表室、小车室、电缆室、母排室等，各室之间用铁板隔离，如图1所示。仪表室安装有综合保护器、电流表、电压表等器件；小车室安装有小车、高压真空断路器；母排室安装三相母排；电缆室用于对外连接动力电缆。

②高压真空断路器

所谓高压真空断路器是将其主触头安装在密闭的真空室内，当触头通断时其电弧无气体助燃，不至烧坏而经久耐用，同时，用绝缘材料做底座，以提高真空开关的绝缘性能，故称高压真空断路器。

③小车机构

将高压真空断路器安装在小车上，随小车运动，当顺时针摇动手柄时，小车进入柜内，载着真空断路器插入高压电路；逆时针摇动手柄时，小车退出柜内，带动真空断路器抽出高压电路，如图2所示。

④储能机构

由一台小电动机驱动弹簧储能，利用弹簧释放动能将真空断路器合闸。
 

⑤接地刀开关

是一种作用于安全联锁的刀开关，当接地刀开关合上时高压柜门才能打开，否则，接地刀开关未合上时，高压柜门不能打开，起到安全联锁保护作用。

⑥综合保护器

是一种微机保护器，由微处理器、显示屏、按键与外围电路所组成。用于取代原始的过流、过压、时间等继电器保护电路。输入信号：电流互感器、电压互感器、零序电流互感器和开关量等信号；可用键盘设置电流值、电压值、速断时间、启动时间等数据；显示屏可显示实时数据并参入控制，执行保护动作。
形式分类

（1）按开关柜的主接线形式，可分为桥式接线开关柜、单母线开关柜、双母线开关柜、单母线分段开关柜、双母线带旁路母线开关柜和单母线分段带旁路母线开关柜。

（2）按断路器的安装方式，可分为固定式开关柜和移开式（手车式）开关柜。

（3）按柜体结构，可分为金属封闭间隔式开关柜、金属封闭铠装式开关柜以及金属封闭箱式固定开关柜。

（4）按断路器手车安装位置的方式，可分为落地式开关柜和中置式开关柜。

（5）按开关柜内部绝缘介质的不同，可分为空气绝缘开关柜和ＳＦ６气体绝缘开关柜。

主要技术参数

1、额定电压、额定电流、额定频率、额定工频耐受电压、额定雷击冲击耐受电压；

2、断路器额定适中开断电流、额定关合峰值电流、额定短时耐受电流、额定峰值耐受电流；

3、接地开关额定关合峰值电额定短时耐受电流、额定峰值耐受电流；

4、操动机构分合闸线圈额定电压、直流电阻、功率，储能电机额定电压、功率；

5、柜体防护等级及符合的国家标准编号。

送电操作程序

1、关闭全部后门及后盖板，并锁好，接地开关处于合位时方可关上后门

2、将接地开关操作手柄插入中门右下侧六角孔内，逆时针旋转，使接地开关处于分闸位置，操作孔处联锁板自动弹回遮住操作孔，柜下门闭锁。

3、推上服务小车使其定位，把小车推入柜内使其在隔离位置定位，手动插上二次插，关上手车室门。

4、将断路器手车摇柄插入摇柄插口，顺时针转动摇柄，约20圈，摇柄明显受阻并伴有咔哒声时取下摇柄，此时手车处于工作位置，二次插被锁定，断路器手车主回路接通，查看相关信号。

5、操作以表板上合，分闸转换开关使断路器合闸送电，同时仪表板上绿灯灭，红灯亮，合闸成功。

停电操作程序

1、操作仪表盘上合，分闸转换开关使断路器处于分闸搁置，同时仪表盘上红灯灭，绿灯亮，分闸成功。

2、将断路器手车摇柄插入摇柄插口，顺时针转动摇柄，约20圈，摇柄明显受阻并伴有咔哒声时取下摇柄，此时手车处于试验位置，二次插锁定解除，打开手车室门，手动脱离二次插，手车主回路断开。

3、推上服务小车使其锁定，拉出手车到服务小车，一开服务小车。

4、观察带电显示器或验电若不带电方可继续操作。

5、将接地开关操作手柄插入中门右下侧六角孔内，顺时针旋转，使接地开关处于合闸位置，确定接地开关确已合闸后，打开柜下门，维修人员方可进入维修，检修。

合闸故障判断和处理

合闸故障可分为电气故障和机械故障。合闸方式有手动和电动两种。手动不能合闸一般是机械故障。手动可以合闸，电动不能合闸是电气故障。

1、保护动作:开关送电前线路有故障保护回路使防跳继电器作用。合闸后开关立即跳闸。即使转换开关还在合闸位置，开关也不会再次合闸连续跳跃。

2、防护故障:现在高压柜内都设置了五防功能，要求开关不在运行位置或试验位置不能合闸。也就是位置开关不闭合，电动不能合闸。这种故障在合闸过程中经常遇到。此时运行位置灯或试验位置灯不亮。将开关手车稍微移动使限位开关闭合即可送电。如果限位开关偏移距离太大，应当进行调整。在JYN型高压柜中位置开关不能向外移时可以加装一个V型片，保证限位开关可靠闭合。

3、电气连锁故障:高压系统中为了系统的可靠运行设置一些电气连锁。例如在两路电源进线的单母线分段系统中，要求两路进线柜和母联柜这三台开关只能合两台。如果三台都闭合将会有反送电的危险。并且短路参数变化，并列运行短路电流增大。连锁电路的形式如图四所示。进线柜连锁电路串连母联柜的常闭接点，要求母联柜分闸状态进线柜可以合闸。

母联柜的连锁电路是分别用两路进线柜的一个常开和一个常闭串连后再并连。这样就可以保证母联柜在两路进线柜有一个合闸另一个分闸时方可送电。在高压柜不能电动合闸时，首先应当考虑是否有电气连锁，不能盲目地用手动合闸。电气连锁故障一般都是操作不当，不能满足合闸要求。例如合母联虽然进线柜是一分一合，但是分闸柜内手车被拉出，插头没有插上。如果连锁电路发生故障，可以用万用表检查故障部位。

利用红、绿灯判断辅助开关故障简单方便，但是不太可靠。可以用万用表检查确定。检修辅助开关的方法是调整固定法兰的角度，调整辅助开关连杆的长度等。

4、控制回路开路故障:在控制回路中控制开关损坏、线路断线等都使合闸线圈不能得电。这时候合闸线圈没有动作的声音。测量线圈两端没有电压。检查方法是用万用表检查开路点。

5、合闸线圈故障:合闸线圈烧毁是短路故障。这时候有异味、冒烟、保险熔短等现象发生。合闸线圈设计为短时工作制，通电时间不能太长。合闸失败后应当及时查找原因，不应该多次反复合闸。特别是CD型电磁操作机构的合闸线圈，由于通过电流较大多次合闸容易烧坏。

在检修高压柜不能合闸的故障时经常使用试送电的方法。这种方法可以排除线路故障(变压器温度、瓦斯故障除外)、电气连锁故障、限位开关故障。故障部位基本可以确定在手车内部。所以在应急处理时可以用试验位置试送电，更换备用手车送电的方法进行处理。这样可以起到事半功倍的效果并且可以减少停电时间。

审核编辑：黄飞