任务描述

图3-8所示为高压配电系统。高压电气设备是指在电力系统中对发电机、变压器、电力线路、断路器等设备的统称。要求能够认识高压开关柜；了解高压开关柜的技术性能；能理解高压开关柜选择及总要求。

图3-8　高压配电系统

任务分析

本任务主要是了解高压电气设备的运行，理解供配电系统的一些主要高压电气设备及其功能、结构特点、型号和规格，掌握高压熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压断路器等电气设备的选择方法。

知识学习

3.3.1 高压熔断器的运行及选择

1.高压熔断器的特点

高压熔断器是人为在电网中设置的薄弱环节，是工厂供电系统中应用广泛的一种保护电器。它串接在保护电路中，当流过其熔体的电流超过一定数值时，熔体自身产生的热量自动将熔体熔断而断开电路，主要是对电路及其设备进行短路或过负荷保护。

高压熔断器结构简单，价格低廉，维护使用方便，不需要任何附属设备，在电压较低的小容量电网中普遍用它代替结构复杂的断路器。

高压熔断器主要由熔体、熔管及触头等组成，为了提高灭弧能力，有的熔体内填有石英砂等灭弧介质。

2.高压熔断器的结构和类型

高压熔断器按限流作用分为限流式熔断器和非限流式熔断器。限流式熔断器是指在短路电流未达到短路电流的冲击值之前就完全熄灭电弧的熔断器；非限流式熔断器是指在熔体熔化后，电弧电流继续存在，直到第一次过零或经过几个周期后电弧才完全熄灭的熔断器。

高压熔断器按安装地点分为户内式和户外式。在6～35 kV高压电路中，广泛采用RN1、RN2、RW4、RW10（F）等形式的熔断器。

3.常见高压熔断器

（1）RN1、RN2系列的结构基本相同，都是瓷熔管内填充石英砂的密封管式熔断器。RN1系列用于高压线路和设备的短路与过载保护，结构尺寸较大；RN2系列只用于电压互感器的短路保护，熔体额定电流一般为0.5 A，结构尺寸较小。其外形结构示意图如图3-9所示。

（2）RW4-10型熔断器的基本结构如图3-10所示。当线路发生短路时，短路电流使熔管熔丝熔断，形成电弧。纤维消弧管由于电弧燃烧分解产生大量气体，使管内压力剧增，并沿管道形成强烈的气流纵向吹弧，使电弧迅速熄灭。熔丝熔断时，熔管的上动触头因失去张力而下翻，在触头弹力和熔管自重作用下，熔管回转跌开，形成明显可见的断开间隙。

图3-9　RN1、RN2系列户内高压管式熔断器的外形结构示意图

1—瓷熔管；2—金属管帽；3—弹性触座；4—熔断指示器；5—接线端子；6—瓷绝缘子；7—底座

图3-10　RW4-10型熔断器的基本结构

1—上接线端子；2—上静触头；3—上动触头；4—管帽；5—操作环；6—熔管；7—铜熔丝； 8—下动触头；9—下静触头；10—下接线端子；11—绝缘子；12—固定安装板

4.高压熔断器的运行

（1）高压熔断器正常运行情况：

① 瓷件无破损、裂纹、闪络、烧伤等情况。

② 各部活动轴应灵活，弹力合适。

③ 安装牢固，安装角度及相间距离正确。

④ 裸带电部分与各部分距离足够。

⑤ 上下引线与接头的连接良好，无松动、过热及烧坏现象。

⑥ 高压熔断器的接触应良好，无发热现象。

⑦ 定期停电检查和调整，一般每1～3年进行1次。

（2）操作跌开式熔断器的注意事项：

① 一般情况下不应带负荷操作，因此，应先切断负荷，再操作跌开式熔断器，以防止事故发生。

② 分断操作时，应先拉断中相，再拉下风相，最后拉剩下一相；合闸时顺序相反，先推上风相，最后推中相。

③ 操作时不得用力过猛，以免熔断器损坏；操作者应戴绝缘手套和护目镜，以确保安全。

5.高压熔断器的选择

高压熔断器没有触头，而且分断短路电流后熔体熔断，故不必校验稳定和热稳定，仅需校验通断能力。

1）保护线路的熔断器的选择

（1）熔断器的额定电压UN.FU应不低于其所在系统的额定电压UN.S，即

（2）熔体额定电流IN.FE不小于线路计算电流IC，即

（3）熔断器额定电流IN.FU不小于熔体的额定电流IN.FE，即

（4）熔断器断流能力校验。

① 对限流式熔断器（如RN1 型户内型熔断器），其额定短路分断电流（有效值）Ics应满足

式中，I″（3）为熔断器安装地点的三相次暂态短路电流的有效值，无限大容量系统中其值等于

。

② 对非限流式熔断器（如RW系列跌开式熔断器），可能断开的短路电流是短路冲击电流，其额定短路分断电流上限值Ics.max应不小于三相短路冲击电流有效值，即

熔断器额定短路分断电流下限值应不大于线路末端两相短路电流，即

2）保护电力变压器（高压侧）的熔断器熔体额定电流的选择

考虑到变压器的正常过负荷能力（20%左右）、变压器低压侧尖峰电流及变压器空载合闸时的励磁涌流，熔断器熔体额定电流IN.FE应满足

式中，为变压器的额定一次电流。

3）保护电压互感器的熔断器熔体额定电流的选择

因为电压互感器二次侧电流很小，故选择RN2型专用熔断器作电压互感器短路保护，其熔体额定电流为0.5 A。

3.3.2 高压隔离开关的运行及选择

1.高压隔离开关的特点

（1）断开后有明显可见的断开间隙，保证了电气维修人员在检修时的安全。

（2）高压隔离开关没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。

（3）可以用来直接通、断一定的小电流。

2.高压隔离开关的类型与结构

1）高压隔离开关分类

按安装地点分为户内式和户外式；按绝缘支柱数目分为单柱式、双柱式、三柱式；按用途分为输配电用、发电机引出线用、变压器中性点接地用、快分用；按断口两侧接地刀情况分为单接地、双接地、不接地；按触头运动方式分为水平旋转式、垂直旋转式、摆动式、插入式；按操作机构分为手动操作、电动操作、气动操作；按极数分为单极、三极。

2）高压隔离开关的结构

（1）户内式高压隔离开关（GN型）。图3-11所示为GN8-10/600型户内式高压隔离开关的结构。其每相导电部分通过一个支柱绝缘子和一个套管绝缘子安装，每相隔离开关中间均有拉杆绝缘子，拉杆绝缘子与安装在底架上的转轴相连，主轴通过拐臂与连杆和操作机构相连。

图3-11　GN8-10／600型户内式高压隔离开关的结构

1—上接线端子；2—静触头；3—闸刀；4—绝缘套管；5—下接线端子；6—框架；7—转轴； 8—拐臂；9—升降瓷瓶；10—支柱瓷瓶

（2）户内式高压隔离开关（GW型）。户内式高压隔离开关的工作条件比较恶劣，绝缘要求较高，应保证在冰雪、雨水、风、灰尘、严寒和酷暑等条件下可靠地工作。同时应具备较高的机械强度，因为高压隔离开关可能在触点结冰时操作，这就要求高压隔离开关触点在操作时有破冰作用。图3-12所示为GW5-35D型户外式高压隔离开关的结构，它由底座、支柱绝缘子、导电回路等部分组成，两绝缘子成V形，交角为50°，借助连杆组成三极联动的隔离开关。底座部分有两个轴承，用以旋转棒式支柱绝缘子，两轴承座间用齿轮啮合，即操作任意一柱，另一柱可随之同步旋转，以达到分断、关合的目的。

图3-12　GW5-35D型户外式高压隔离开关的结构

1—主闸刀；2—接地静触点；3—出线端；4—导电带；5—绝缘子；6—轴承座； 7—伞齿轮；8—接地闸刀

3.高压隔离开关的运行

高压隔离开关配置在主电路上，保证了线路及设备检修时形成明显的断口与带电部分隔离。必须强调，由于高压隔离开关没有灭弧装置及开断能力，所以不管合闸还是分闸操作，都应在不带负荷或负荷在高压隔离开关允许的操作范围之内时才能进行。为此，操作隔离开关时，必须遵守倒闸操作顺序，即送电时，先合母线侧隔离开关，然后合线路侧隔离开关，最后合断路器；停电操作与上述过程相反。

高压隔离开关都配有手力操动机构，一般采用CS6-1型。操作时要先拔出定位销，分、合闸动作要果断、迅速，终止时不可用力过猛，操作完毕一定要用定位销销住，并目测其动触头位置是否符合要求。

如果发生了带负荷分闸或合闸的误操作，则应冷静地避免可能发生的另一种反方向的误操作，即已发现带负荷误合闸后，不得再立即拉开；当发现带负荷分闸时，若已拉开，则不得再合上（若拉开一点，发觉有火花产生，可立即合上）。

对运行中的隔离开关应进行巡视。在有人值班的配电所中应每班一次；在无人值班的配电所中，每周至少一次。

日常巡视的内容主要是观察有关的电流表，其运行电流应在正常范围内；其次根据隔离开关的结构，检查其导电部分接触良好，无过热变色，绝缘部分应完好，以及无闪络放电痕迹；传动部分应无异常（无扭曲变形、销轴脱落等）。

4.高压隔离开关的选择

高压隔离开关的额定电压不得低于装设地点电路的额定电压或者最低电压；其额定电流则不得小于通过它的计算电流。高压隔离开关选型参考见表3-4。

表3-4　高压隔离开关选型参考

3.3.3 高压负荷开关的运行及选择

1.高压负荷开关的特点

高压负荷开关（QL）具有简单的灭弧装置，因此能通断一定的负荷电流和过负荷电流，但不能断开短路电流。因此，它必须与高压熔断器串联使用，借助熔断器来实现短路保护，切断短路故障。高压负荷开关可以装设热脱扣器用于过负荷保护。负荷开关断开后，与隔离开关一样，有明显可见的断开间隙，因此它也具有隔离电源、保证安全检修的功用。

2.高压负荷开关的类型与结构

高压负荷开关按安装地点不同分为户内式和户外式两种；按灭弧方式的不同分为固体产气式、压气式、油浸式、真空式和SF6式等。

图3-13所示为FN3-10RT型高压负荷开关的外形结构，其上端绝缘子实际上是一个气压式灭弧装置，它不仅起绝缘子的作用，而且内部是一个气缸，装有由操动机构主轴传动的活塞，分闸时，喷出的压缩空气从喷嘴往外吹弧，加上断路弹簧，使电弧迅速拉长，再加上电流回路的电磁吹弧作用，使电弧迅速熄灭。

负荷开关一般配用CS2型等手动操作机构进行操作。图3-14所示为CS2型手动操作机构的外形及其与FN3型负荷开关配合的一种安装方式。

总体来说，负荷开关的断流灭弧能力是有限的，只能分断一定的负荷电流和过负荷电流，因此负荷开关不能配以短路保护装置来自动跳闸。高压负荷开关装有热脱口器，在过负荷情况下可自动跳闸。

图3-13　FN3-10RT型高压负荷开关的外形结构

1—主轴；2—上绝缘子兼气缸；3—连杆；4—下绝缘子；5—框架；6—热脱扣器；7—RN1型高压熔断器；8—下触座； 9—闸刀；10—弧动触头；11—绝缘喷嘴（内有弧静触头）；12—主静触头；13—上触座；14—断路弹簧；15—绝缘拉杆

图3-14　CS2型手动操作机构的外形及其与FN3型负荷开关配合的一种安装方式

（a）外形；（b）安装方式
1—操作手柄；2—操作机构外壳；3—分闸指示牌（掉牌）；4—脱扣器盒； 5—分闸铁芯；6—辅助开关（联动触头）；7—传动连杆；8—负荷开关

高压负荷开关断开后，与隔离开关一样具有明显的断开间隙，因此也可以用来隔离电源，以保证安全检修。高压负荷开关的安装、操作和检修与高压隔离开关相似。

3.高压隔离开关的运行

（1）负荷开关在出厂前均经过严格装配、调整并试验，所以一般情况下，其内部不需要再拆卸或重新调整。

（2）投入运行前，绝缘子应擦拭干净，各传动部分应涂润滑油。

（3）进行几次空载分、合闸的操作，触头系统和操作机构均无任何呆滞、卡死现象。

（4）接地处的接触表面要处理打光，保证良好接触。

（5）母线固定螺栓要拧紧，同时负荷开关的连接母线要配置合适，不应使负荷开关受到来自母线的机械应力。

（6）负荷开关只能开断和关合一定的负荷电流，一般不允许在短路情况下操作。

（7）负荷开关的操作一般比较频繁，注意并预防紧固零件在多次操作后松动，当总的操作次数达到规定限度时，必须检修。

（8）当负荷开关与熔断器组合使用时，高压熔件的选择应考虑在故障电流大于负荷开关的开断能力时，必须保证熔件先熔断，然后负荷开关才能分闸。

（9）产气式负荷开关在检修以后，要按规定调整行程和闸刀张开角度。

（10）对油负荷开关，要经常检查其油面，缺油时要及时注油，以预防操作时引起爆炸，为了安全应将这种油浸式负荷开关的外壳可靠接地。

4.高压负荷开关的选择

1）按电压和电流选择

高压负荷开关的额定电压不得低于装设地点电路的额定电压或最低电压，其额定电流则不得小于通过它的计算电流。

2）断流能力的校验

高压负荷开关能带负荷操作，但不能切断短路电流，因此其断流能力应按切断最大可能流过负荷电流来校验，满足的条件为

式中，IOC为负荷开关的最大分断电流；IOLmax为负荷开关所在电路的最大可能的过负荷电流，可取为（1.5～3）I30，I30为电路计算电流。

3.3.4 高压断路器的运行及选择

1.高压断路器的特点

高压断路器（QF）是供电系统中一种重要的开关电器，是一种专用于断开或接通电路的开关设备，它有完善的灭弧装置。因此，不仅能通断正常负荷电流，而且能接通和承受一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障部分。

2.高压断路器的结构和类型

高压断路器种类繁多，按其采用的灭弧介质分为压缩空气断路器、油断路器、SF6断路器及真空断路器等。其中，压缩空气断路器的性能较差，运行中故障较高，国内已不再生产；油断路器也正逐步被SF6断路器和真空断路器所取代；SF6断路器主要用于频繁操作及有易燃易爆危险的场所，特别是用作全封闭式组合电器。应用最广的是SF6断路器和真空断路器。

1）SF6断路器

SF6断路器是利用SF6气体作为灭弧和绝缘介质的一种断路器。SF6气体具有良好的绝缘性能和灭弧性能。与传统的油断路器和压缩空气断路器相比，SF6断路器具有尺寸小、质量轻、开断电流大、噪声小、检修周期长等优点。

SF6断路器的结构，按其灭弧方式可分为双压式和单压式两类。双压式具有两个气压系统，压力低的作为绝缘，压力高的作为灭弧；单压式只有一个气压系统，灭弧时，SF6气流靠压气活塞产生。单压式的结构简单，LN1、LN2型断路器均为单压式。

图3-15所示为LN3-10型户内式SF6断路器的外形结构，其灭弧室的结构和工作示意图如图3-16所示。

图3-15　LN3-10型户内式SF6断路器的外形结构(www.daowen.com)

1—上接线端子；2—绝缘筒（内有气缸和触头）；3—下接线端子； 4—操动机构箱；5—小车；6—断路弹簧

由图3-16所示SF6断路器的灭弧室结构可以看出，断路器的静触头和灭弧室的压气活塞是相对固定不动的。分闸时，装有动触头和绝缘喷嘴的气缸由断路器操作机构通过连杆带动，离开静触头造成气缸与活塞的相对运动，压缩SF6气体，使之通过喷嘴吹弧，从而使电弧迅速熄灭。SF6断路器配用CD10型电磁操作机构或C77型弹簧操作机构，如图3-17和图3-18所示。

图3-16　SF6断路器灭弧室的结构和工作示意图

1—静触头；2—绝缘喷嘴；3—动触头；4—气缸；5—压气活塞（固定）；6—电弧

图3-17　CD10型电磁操作机构

（a）外形图；（b）剖面图
1—外壳；2—跳闸线圈；3—手动跳闸按钮（跳闸铁芯）；4—合闸线圈；5—合闸操作手柄； 6—缓冲底座；7—接线端子排；8—辅助开关；9—分合指示器

图3-18　CD10型电磁操作机构的传动原理示意图

（a）分闸时；（b）合闸时
1—高压断路器；2—断路弹簧；3—跳闸线圈；4—合闸线圈；5—L形搭钩； 6—连杆；7—辅助开关；8—操动机构主轴

2）真空断路器

真空断路器是利用真空气压（10-2～10-6Pa）灭弧的一种断路器，其触头装在真空灭弧室内。由于真空中不存在气体游离的问题，所以这种断路器的触头断开时很难产生电弧。但是在感性电路中，灭弧速度过快，瞬间切断电流将使电流变化率很大，从而使电路出现过电压，对电力系统很不利，因此要求在触头断开时产生一点电弧，称之为真空电弧，它能在电流第一次过零时熄灭。这样，燃弧时间很短（至多半个周期），又不致产生很高的过电压。

真空断路器的灭弧室结构如图3-19所示。真空灭弧室的中部有一对圆盘状的触头。在触头刚分离时，由于高电场发射和热电发射而使触头间发生电弧。电弧温度很高，可使触头表面产生金属蒸气。

图3-19　真空断路器的灭弧室结构

1—静触头；2—动触头；3—屏蔽罩；4—波纹管； 5—与外壳封接的金属法兰盘；6—波纹管屏蔽罩；7—玻壳

随着触头的分开和电弧电流的减小，触头间的金属蒸气也逐渐减小。当电弧电流过零时，电弧暂时熄灭，触头周围的金属离子迅速扩散，凝聚在四周的屏蔽罩上，以致在电流过零后几微秒的极短时间内，触头间隙实际上又恢复了原有的高真空度。因此，当电流过零后虽然很快加上高电压，触头间隙也不会再次击穿，也就是说，真空电弧在第一次过零时就能完全熄灭。

下面重点介绍ZN63A-12（VS1-12）型真空断路器。

（1）主要用途和使用范围。

ZN63A-12型户内交流高压真空断路器是三相交流50 Hz、额定电压12 kV的户内高压开关设备，主要用于工矿企业、发电厂及变电所等场合，作为电气设施的控制和保护之用，并可投切各种不同性质的负荷，尤其适用于需要频繁操作的场所。其可用于中置式开关柜、固定式开关柜及无油化改造等场合，并可与国外同类型产品方便地实现互换，是一种性能优越的新型真空断路器。其额定短路开断电流为16～50 kA，额定电流为630～3 150 A。

（2）结构特点。

ZN63A-12型真空断路器的结构简图如图3-20所示。真空断路器总体结构是专用弹簧操动机构和真空灭弧室部件前后布置，组成统一整体的形式。这种一体化的布局形式可使弹簧操动机构的操作性能与真空开关密切配合，并可减少不必要的中间传动环节，降低能耗和噪声。它配用中间封接式陶瓷真空灭弧室，采用铜铬触头材料和杯状纵磁场触头结构。

触头具有电磨损速率小、电寿命长、耐用水平高、介质绝缘强度稳定且弧后恢复迅速、载流水平低、开断能力强等优点。

图3-20　ZN63A-12型真空断路器的结构简图

1—机箱；2—面板；3—合闸弹簧；4—合闸挚子；5—链轮传动机构；6—凸轮机构； 7—齿轮传动机构；8—输入拐臂；9—四杆传动机构；10—储能电动机；11—操作绝缘子； 12—触头压力弹簧；13—软连接；14—下部接线端子；15—下支架；16—动触头； 17—静触头；18—真空灭弧室；19—上部接线端子；20—上支架；21—绝缘筒

真空断路器的核心部件是真空灭弧室，它纵向安装在一个椭圆形管状绝缘筒内，绝缘筒具有高爬电比距结构（爬电比距指电力设备外绝缘的爬电距离与设备最高工作电压有效值之比，单位为mm/kV），由环氧树脂经APG工艺浇注或SMC材料压制而成。这种安装方式可减少粉尘等在真空灭弧室表面的积聚，同时防止真空灭弧室受到损坏，并且可确保在湿热及严重污染环境下，也可对电压效应呈现出高阻态。

（3）灭弧原理。

真空灭弧室是以真空作为灭弧和绝缘介质的电真空器件。由于高度的真空具有极高的绝缘强度，因而真空断路器只需很小的触头开距就能满足绝缘要求。

当真空灭弧室的动、静触头在操动机构的作用下带电分离时，在触头间隙中会产生真空电弧。同时，电弧电流流经具有特殊结构的触头时，在触头间隙中会产生纵向磁场，促使真空电弧保持为扩散型，并均匀地分布在触头表面燃烧，维持较低的电弧电压。在导通的电流自然过零时，残留的离子、电子及金属蒸气将迅速复合或凝聚在触头表面和屏蔽罩上，使灭弧室断口的介质绝缘强度很快地以高于恢复电压上升速率的速度恢复，在回路电流过零后，不再被重新击穿，从而电弧熄灭达到开断电流的目的。

3.高压断路器的运行

（1）断路器经检修恢复运行，操作前应检查检修中的安全装置是否全部拆除，防误闭锁装置是否正常工作。

（2）长期停运的断路器在正式执行操作前应通过远程控制方式进行试操作2～3次，无异常后方能按操作票拟定的方式操作。

（3）操作前应检查控制回路、控制电源或液压回路是否正常，储能机构已储能，继电保护和自动装置已按规定投入，即具备运行操作条件。

（4）操作中应同时监视有关电压、电流、功率等表的指示及红绿灯的变化，操作把手不宜返回太快。

（5）装有重合闸装置的断路器，正常操作分闸前，应先停用重合闸。

（6）当液压机构正在打压时，不得操作断路器。

（7）当断路器故障跳闸与规定允许次数只差1次时，应将重合闸装置停用，如已达到规定次数，应立即安排检修，不应再将其投入运行。

（8）正常运行的断路器操作时应注意检查油断路器的油位是否正常，SF6断路器的气体压力是否在规定的范围内。

（9）电磁机构在合闸操作前，检查合闸母线电压、控制母线电压均在合格范围；操作机构箱门关好，栅栏门关好并上锁，脱扣部件均在复归位置；SF6断路器压力正常；液压机构压力正常。

（10）断路器运行中，由于某种原因造成油断路器严重缺油，SF6断路器气体压力异常，严禁对断路器进行停、送电操作，应立即断开故障断路器的控制（操作）电源，及时采取措施，将故障断路器退出运行。

（11）断路器动作分闸后，运行人员应立即记录故障发生时间，停止音响信号，并立即进行事故巡视检查，判断断路器本身有无故障。

（12）运行人员在断路器运行中发现任何不正常现象（如漏油、渗油、油位指示器油位过低、液压机构异常、SF6气压下降或有异响、分合闸指示不正确等）时，应及时予以消除。不能及时消除的报告上级领导并记入相应运行记录簿和设备缺陷记录簿。

（13）运行人员若发现设备有威胁电网安全运行且不停电难以消除的缺陷，应向值班调度员汇报，及时申请停电处理并报告上级领导。

4.高压断路器的主要技术参数与选择

1）高压断路器的主要技术参数

（1）额定电压（UN）。断路器的额定电压为它在运行中能长期承受的系统最高电压。我国目前采用的额定电压标准有3.6 kV、7.2 kV、12 kV、24 kV、40.5 kV、72.5 kV、126 kV、252 kV、363 kV、550 kV、800 kV等。

（2）额定电流（IN）。断路器的额定电流指断路器能够持续通过的最大电流。设备在此电流下长期工作时，其各部温升不得超过有关标准的规定。一般额定电流的等级为400 A、600 A、1 000 A、1 250 A、1 500 A、2 000 A、3 000 A。

（3）额定短路开断电流（IOC）。额定短路开断电流指断路器在额定电压下能可靠开断的最大短路电流。它是表明断路器开断能力的一个重要参数，单位为kA。

（4）额定开断容量（SOC）。额定开断容量也是表征断路器开断能力的一个参数，其单位为MV·A。对于三相断路器，额定开断容量为

（5）热稳定电流（IK）。热稳定电流描述的是断路器承受短路电流热效应的能力。它是指在规定的时间（国家标准规定的时间是2 s）内，断路器在合闸位置能够承载的最大电流，数值上等于断路器的额定短路开断电流。

（6）动稳定电流（IP）。动稳定电流是指断路器在合闸位置或闭合瞬间，允许通过电流的最大值，又称极限通过电流。它反映了断路器允许短时通过电流的大小，反映了断路器承受短路电流电动力效应的能力。

（7）合闸时间。合闸时间是指从断路器合闸回路接到合闸命令开始，到所有极的触头都接通的时间。合闸时间又称固有合闸时间，一般为0.2 s。

（8）分闸时间。分闸时间是指从断路器分闸回路接到分闸命令开始，到所有极的触头都分离的时间。分闸时间又称固有分闸时间，一般不大于0.06 s。断路器的实际开断时间等于固有分闸时间加上灭弧时间。

（9）电弧持续时间。电弧持续时间是指从断路器某极触头首先起弧到各极均灭弧的时间，又称燃弧时间。

2）高压断路器的选择

（1）按电压和电流选择。高压断路器的额定电压不得低于装设地点电路的额定电压或最低电压，其额定电流则不得小于通过它们的计算电流。

（2）断流能力要求。高压断路器可分断短路电流，其断流能力应满足的条件为

式中，IOC、SOC分别为断路器的最大开断电流和断流容量；分别为断路器安装地点的三相短路电流周期分量有效值和三相短路容量。

3.3.5 高压配电装置的运行及选择

1.高压配电装置的特点

高压配电装置就是按照一定的线路方案将相应的一次、二次设备组装在一起的配电装置。高压配电装置又称高压开关柜，是除进出线外，完全被金属外壳包住的开关设备，在供配电系统中用于受电或配电的控制、保护和监察测量。高压开关柜按照电压及用途分成不同形式。

2.高压配电装置的结构

高压开关柜分为半封闭式高压开关柜、金属封闭式高压开关柜和绝缘封闭式高压开关柜。3～35 kV高压配电装置目前多选用金属封闭式高压开关柜，金属封闭式高压开关柜又分为铠装式、间隔式和箱式三种类型。

金属封闭式开关柜仍然以空气绝缘为主，有固定式和移出式两种。固定式开关柜结构简单，易于制造，相对成本较低，但尺寸偏大不便于检修维护；移出式开关柜采用组装结构，产品尺寸精度高，外形美观且手车小型化，主开关可移至柜外，手车可互换（缩短停电时间），检修维护方便。

我国近年来生产的高压开关柜都是“五防”型的。所谓“五防”是指防止误分、合断路器，防止带负荷分、合隔离开关，防止带电挂地线，防止带地线合闸，防止误入带电间隔。

“五防”柜从电气和机械联锁上采取的措施，实现了高压安全操作程序化，防止了误操作，提高了安全性和可靠性。

1）固定式高压开关柜

固定式高压开关柜由于比较经济，在一般中小型企业中被广泛使用。但故障时需要停电检修，且停电时间长，检修人员要进入带电间隔，检修好方可供电。GG-1A（F）-07S型固定式高压开关柜的结构如图3-21所示。

2）手车式（移出式）高压开关柜

手车式高压开关柜的主要电气设备（如断路器等）是装在手车上的，这些设备需要检修时，可将故障手车拉出，然后推入同类备用手车，即可恢复供电。因此，手车式开关柜检修安全、供电可靠性高，但价格较高。GC-10（F）型手车式高压开关柜的外形结构如图3-22所示。

3）间隔式开关柜

间隔式开关柜由固定式壳体和手车两部分组成。JYN3-10型间隔式开关柜的结构如图3-23所示。

图3-21　GG-1A（F）- 07S型固定式高压开关柜的结构

1—母线；2—母线侧隔离开关；3—少油断路器；4—电流互感器；5—线路侧隔离开关； 6—电缆头；7—下检修门；8—端子箱门；9—操作板；10—断路器的手力操动机构； 11—隔离开关操作手柄；12—仪表继电器屏；13—上检修门；14，15—观察窗

图3-22　GC-10（F）型手车式高压开关柜的外形结构

1—仪表屏；2—手车室；3—上插头；4—下插头；5—断路器手车

图3-23　JYN3-10型间隔式开关柜的结构

1—线路铭牌；2—主母线室；3—主母线；4—盖板；5—吊环；6—继电器；7—小母线室； 8—电能表；9—二次仪表门；10—二次仪表室；11—接线端子；12—手车门；13—手车室； 14—门锁；15—手车；16—接地主母线；17—接地开关；18—电缆；19—电缆室； 20—电流互感器；21—下静触头；22—上静触头；23—触电盒； 24—一次接线方案；25—观察窗

壳体用钢板和绝缘板分隔成手车室、母线室、电缆室和继电器及仪表室四个部分，壳体的前上部位是继电器及仪表室，下门内是手车室及断路器的排气通道，门上装有观察窗，底部左下侧为二次电缆进线孔，后上部为主母线室，下封板与接地开关有联锁，仪表板上面装有电压指示灯，当母线带电时灯亮，表示不能拆卸上封板。

4）箱式开关柜

图3-24所示为XGN3-10型箱式开关柜的结构。柜内分为断路器室、母线室、电缆室和继电器室，室与室之间用钢板隔开。断路器室在柜体下部，断路器的传动由拉杆和操动机构连接，断路器上接线端子与电流互感器连接，电流互感器与上隔离开关的接线端子连接，断路器下接线端子与下隔离开关的接线端子连接，断路器室还设有压力通道。开关柜为双面维护，前面检修断路器室的二次元件，维护操作机构、机械联锁及传动部分，检修断路器；后面维护主母线和电缆终端。在断路器室和电缆室内均装有照明灯。前方的下部设有与柜宽方向平行的接地铜母线。

图3-24　XGN3-10型箱式开关柜的结构

1—母线室；2—压力释放通道；3—仪表室；4—组合开关室；5—手力操动及联锁机构； 6—主开关室；7—电磁或弹簧机构；8—接地母线；9—电缆室

5）铠装式开关柜

图3-25所示为KGN-10型铠装式开关柜的结构。柜内以接地金属隔板分成母线室、断路器室、电缆室、操作机构室、继电器室及压力释放通道。

图3-25　KGN-10型铠装式开关柜的结构

1—断路器室；2—母线室；3—继电器室；4—操作机构室；5—电缆室

母线室在柜体后上部，带接地开关的隔离开关也装在这里，以便于和主母线进行电气连接。断路器室在柜体后下部，断路器传动机构通过上下拉缸和水平轴在电缆室与操作机构连接，并设压力释放通道，断路器灭弧时，气体可经过排气道将压力释放。

继电器室在柜体前上方，室内的安装板和端子排架可装各种继电器。门上可安装指示仪表、信号开关、操作开关等。

操作机构在柜前下部，内装操作机构、合闸接触器、熔断器及联锁板等机构，其门上装有主母线带电指示灯。

6）高压环网柜

高压环网柜是为了适应高压环形供电的要求而设计的一种专用开关柜。环网柜一般用于10 kV环网供电、双电源供电和终端供电系统，也可用于箱式变电所的供电。高压环网柜主要采用负荷开关加熔断器的组合方式，由负荷开关实现正常的通断操作，而短路保护则由具有高分断能力的熔断器完成。当熔断器熔断并切除短路故障后，联锁装置会自动打开负荷开关。与采用断路器相比，这种负荷开关加熔断器的组合方式，当发生短路时的动作时间较短，且体积和质量都明显减少，价格也便宜很多，因而更为经济合理。对供电给较大容量变压器（如1 250 kV·A及以上）的环网柜，可改用断路器，并装设继电保护装置。环网柜在我国城市10 kV电网改造和小型变配电所中得到了广泛的应用。

新型的环网柜将负荷开关、隔离开关、接地开关的功能合并为一个三位置开关，它兼有导通、隔离和接地的三种功能，操作方便，并且减小了环网柜的体积。

3.高压配电装置的运行

（1）操作人员要持有特种岗位操作证（高压进网证），且高压操作必须由2人进行，1人操作，1人监护。

（2）操作人员必须了解高压开关柜的状态和工作内容，熟悉所操作的高压开关柜的性能及操作方法，操作时要做好安全组织措施和安全技术措施，雷电时禁止倒闸操作。

（3）严禁对高压环网柜进行操作。

（4）对SF6开关柜操作前应先检查SF6的压力表指示是否在正常范围内（不低于5个大气压）。

（5）所使用的工具必须达到安全使用标准，操作前应检查绝缘手套、绝缘鞋、操作杆，如果有受潮、断裂、破损现象以及绝缘等级低于所要操作的电压，则禁止操作。

（6）严格按照操作顺序进行操作，停电顺序如下：

① 断开变压器低压侧所有负荷并记录。

② 断开高压变压器并确认机械闭锁装置已到位。

③ 合上接地刀闸，确认机械闭锁装置已到位。

④ 对变压器高、低压侧必须进行验电，确保已无电。

（7）送电操作顺序如下：

① 确认变压器低压侧所有负荷都处于断开状态。

② 断开接地刀闸，确认机械闭锁装置已断开。

③ 合上高压开关并确认机械闭锁装置已断开。

④ 合上变压器低压侧上一步操作中记录的断开的负荷。

（8）停电后应在高压开关柜上悬挂警示牌并上锁。

4.高压配电装置的选择

选用高压开关柜时，要根据使用环境决定选用户内型还是户外型，根据开关柜数量的多少和对可靠性的要求，确定使用固定式还是手车式。固定式开关柜价格便宜些，但灵活性不如手车式。

对可靠性要求不过高，开关柜台数又较少的变电所，尽量选用固定式开关柜，以降低投资。要结合高压接线设计确定开关柜的一次方案，开关柜的一次方案可查阅相关电气手册。结合控制、计量、保护、信号等方面的要求，选择或自行设计二次接线。选定开关柜后，柜中主要部件要按使用条件（海拔高度、环境温度、相对湿度、日照、风速、日温差等）及短路情况进行校验。选定操作机构时，要结合变电所操作电源情况而定。有直流操作电源（硅整流、蓄电池等）处尽量采用电磁操作机构。

小型变电所采用手动操作机构比较简便，但开关柜的断流量要减弱很多。订购高压开关柜时应向厂家提供以下资料：

（1）高压开关柜型号、一次线路方案编号、变电所二次接线图及配用的操作机构。

（2）高压开关柜平面布置图。

（3）高压开关柜二次接线图和端子图，如选定二次接线标准图集中方案时，应注明方案号及控制回路电压。

（4）订货时要说明是否需要柜中的可变设备，并注明电流互感器的变比。

（5）如需要采用非标的一次、二次线路方案或委托生产厂家设计，可同厂家协商。

任务检查

按表3-5对任务完成情况进行检查记录。

表3-5　任务完成情况检查记录表