浅谈开关柜技术的升级改造可行性

配电网开关柜是管理配电网供电线路的主要电气设备，10-20KV中压开关柜主要由断路器、各类负荷、隔离开关、熔断器、互感器、二次控制保护装置、母线、计量仪表等部分构成。

开关柜又分为；分室内柜安装和室外柜安装两种安装方式。户内安装不受箱体的体积限制，户外柜应尽量减少体积方便安装。

室内开关柜的柜体积通常比较高大，外壳采用金属封闭式的组合电器柜，由于高压母线采用空气绝缘方式在潮湿环境中极易发生绝缘闪络事故，室内需要安装加热除湿装置，减少因凝露等原因发生的短路事故。

户外开关柜遵循着免维护、高可靠、小型化、集成化、智能化原则，以高技术含量的核心器件和新技术、新工艺、新材料，采用将裸露的电气元件密封在SF6气箱内，适应户外各种恶劣的气候环境。户外开关柜结构紧凑，占地面积小安装简便，特别适用城市的道路狭窄区域安装使用。操作简便、绝缘灭弧能力强、造价低使用效率高等优点，近年得到广泛普及。

一体化开关柜是将4-6回路负荷开关、接地开关、母线等封闭在金属壳体,然后以绝缘性能和灭弧性能良好的气体(一般用六氟化硫SF6)作为绝缘介质，适用于6-40Kv 高电压等级和高容量等级的电网中，用作受配电及控制开关设备。在进出线电缆上预装CT、PT、避雷器元件，集成电操控制器等附件实现电动式操作。

负荷开关柜通常由4-6回路间隔组成。具有SF6气箱母线绝缘、开关触头灭弧装置，可以接通和分断额定的负荷电流，但是不能分断短路电流，但可以用来分断故障的线路。

对手动操作的旧式开关柜进行自动化改造已经成为大势所趋，它不仅有力的推动着电力事业的发展，更为实现智能电网建设奠定基础。

1、户外开关柜升级改造

把旧式手动开关柜改装成智能开关柜的好处主要表现在；能够充分利用设备，延长开关柜的使用寿命周期。对旧设备的改造需要解决的主要技术问题。

（1）. 优化了箱体结构。

采取前后开门增高顶板等新结构、新工艺。解决设备安装和检修的问题。

（2）. 是解决现场PT电压互感器取电,解决了大功率长时间连续供电的问题。

（3）是解决电压采集。用新型的电容式传感器技术实现了电压信息采集，智能装置还能够根据电压的运行功率判断出电流的方向。解决了电力线路的检测信息的不完整技术难题。

（4）.  解决电流采集问题。解决了电功率和故障方向判断的技术问题，运用采集到电流信息，推算出电流的功率角，为电网稳定运行提供了大量的基础数据信息。

（5）. 解决智能终端装置在施工安装困难的问题。原来施工方法是现场零件组装，受户外天气影响和工作场地的限制，给施工带来诸多难题。经过我们的对施工流程的优化后，90%的改装工作量放在了后台进行，把所需的各种元器件都进行提前预置，这样做极大方便了现场施工，也明显提升了改装设备的质量。

（6）是解决电操驱动电路安装问题：电动机控制分合闸的机械传动部分是整个智能开关柜的核心部分，如何能准确驱动电机的转动影响着整个开关柜的安全。我们在电动操作机构上有了创新的技术突破，不仅能够用最可靠的电路进行控制，而且做到了无差错安全控制，提高了操作的安全性。

2、欧玛嘉宝环网柜升级改造案例

欧玛嘉宝 ORMAZABAL 的先进技术组装生产六氟化硫绝缘GAE、GA系列10 kV环网开关柜，是一种可扩展的六氟化硫绝缘10 kV金属封闭开关设备，采用独立单元组合排列的形式，可在任何时间选择增加或更换单元，适合于多种不同的供电模式。

GAE型开关柜具有体积小、运行安全可靠、可扩展、开关操作方便安全、柜体间连接方便、可加入计量单元、电缆连接简易、使用寿命长和免维护等特点，可广泛应用于配电室、户外开闭器、箱式变电站和风力发电厂等场所。    在10 kV电缆网络中作为并联节点的不带开关的T接设备，具有安全性高、适用性广、强耐腐蚀、带电显示、结构灵巧和造型美观等特点。在无须开断控制的前提下，使用电缆分接箱可代替开关柜，实现配电线路的增容。这样不但形式简单，减少占地空间，而且可以节约投资。       

3、欧玛嘉宝开关柜改造要满足以下基本要求

（1）、户外环网柜具备有4-6回路开关，共箱式SF6 气体密封灭弧和绝缘。      （2）、额定电流 630A。电缆连接在电缆头上回路不区分进出线。      （3）、负荷开关只能切断额定负荷电流。      （4）、故障电流经过时可由断路器和熔丝筒进行分断      （5）、开关在合闸状态时应与接地开关具有可靠的机械联锁。      （6）、开关柜在满足电气参数的同时，其整体结构达到了最优化的设计要求。

（7）、电缆桩头带电压传感器，用在面板的带电指示器。

4、开关柜手动时的操作技术特点

开关装置动触头垂直运动具有合闸、分闸、接地三种位置。这种设计消除了开关或断路器与按地开关同时闭锁的可能性。     （1）接地开关具有符合标准规定的短路关合电流。开关柜手动操作具有隔离和分断双重功能。电缆间隔与接地开关、负荷开关（断路器）可实现相互联锁。电气和机械操作机构，位于面板后部，模拟母线能可靠地显示开关的闭合，断开，接地3种位置：　      （2）闭合：动触点由速动操作机构控制，对于负荷开关，除控制动触头运动外，无储能功能。 对于断路器和组合式熔断器负荷开关，当触头闭合同时，操作机构能同时进行贮能。　       （3）断开：开关断开由同一速动操作机构的方向动作实现。断路器和组合式熔断器负荷开关的分断由：按钮操作或故障跳闸实现。　     （4）接地：特殊设计的操作手柄插入操作孔闭合或打开接地触头，供手柄插入的孔洞被挡片锁住，当开关处于 分闸位置时，手柄孔打开；当开关处于闭合位置时，手柄孔被锁住。接地开关与间隔前盖实现联锁，只有在接地开关合闸时才能打开间隔前盖。 （5）开关装置状态指示器：直接安装在操作轴的动触头上，开关装置的状态可由指示器可靠指示。　    （6）  操作手柄：操作手柄为防止往复操作设计，可以防止负荷开关或者接地开关合闸后马上被再次打开。   （7）加锁装置：可以加1，2或3把挂锁，防止误操作，用于闭锁开关或断路器操作轴接地开关操作轴分闸按钮   （8）接地开关闭合位置指示：位于装置的上部，当接地开关闭合时，通过透明罩可以看到并确定接地开关的状态。　     （9）金属箱体由不锈钢材料制成的密封箱体，符合IP67防护等级。安装在各个功能单元上，作内部电缆带电指示，符合IEC-61958技术标准。

5. 环网柜基本电路

（1）线路带电指示器

电容式电压指示器，线路带电时电压指示器显示套管是否带电，其上的插口可用于核相。该系统带有集成的电压指示器（发光二极管）。对于正常的操作环境，带电显示装置是推荐选择。相位识别必须以推鉴的核相器进行。

（2） 手动核相器

核相器显示两个模块间的相位平衡性。要在电容性耦合系统中使用，请遵守IEC1-和／或IEC1的规定。 核相器必须与推荐的电压指示器配合使用。核相器的作用是在线路完成前确认线路连接无误。

（3） 线路故障指示器

当短路电流或零序电流高于预先设定的电流值时，装置面板上的发光二极管会闪烁，同时有一个节点动作，供远方遥信使用。当故障消失，经过设定的延时之后，装置会复位（或通过节点信号输入复位）

6、旧开关柜升级改造

（1）加装电动操作机构

（2）加装一台多回路控制器

安全控制器是配网自动化一体化开关柜的本地安全逻辑控制器。和DTU设备配合连接后实现开关柜的远程操作控制。所以户外型环网柜在加装本控制器后均可实现配网操作自动化。

7、比较手动操作的开关柜增加了系列电子化检测和控制功能

（1）、箱门被打开检测后自动遥信报警

(2)、PT外电的电压检测；

（3）、箱体气压过低时报警后，自动锁定所有回路的分合闸操作；

(4)、蓄电池欠压；

（5）重合闸和开关保护闭锁；

（6）远方、本地操作检测；

（7）分、合闸状态位置检测；

（8）接地刀分合闸检测；

（9）相故障检测；

（10）接地故障检测

8、西门子8DJH8DJ20 开关柜改造案例

西门子8DH10开关柜与西门子8DJ20开关柜都是SF6气体绝缘开关柜，两者的区别是西门子8DH10开关柜带有扩展功能，可以任意扩展，可以带PT柜、计量柜；西门子8DJ20开关柜方案是固定的，无法扩展，多用于户外开闭所，电缆分接箱等无需计量的二次配电系统中。

西门子8DH10开关柜在工厂装配的户内式金属封闭金属铠装开关设备，最高电压至24kV，最大馈线电流至630A，最大线线电流至1250A。

西门子8DJ20开关柜适用于各种变电站-包括在极端恶劣的环境条件下，例如：工业环境，潮湿、多沙或粉尘地区，简易的户外变电站。

（1）、首先把西门子8DH10/8DJ20/8DJH 加装电动操作机构，完成能够用按钮实现电动操作。电机操作靠DC24V电源带动链条或齿轮正反向转动完成分合闸动作。如果采用不带齿轮传动离合器的电动操作时，人工操作时会比没有加装电操前费力。图示加装电动操作机构：

（2）、加装电动安全操作控制器；

然后把每一回路的遥控线，遥信线、遥测线按照图纸设计分别接入电动控制器的相应接点。按照测控点的先后顺序检查每一段的线路是否连接正确。

(3)、把改装好的设备移动到户外的安装地点。安装高压电缆。

(4)、断开接地刀、盖好电缆前盖。完成线路送电