摘要：探讨了 KYN28-12Z 型中置式开关柜实现不同电气功能的结构设计。 关键词：开关柜；电气功能；结构；设计 1 前言 高压开关柜按主元件(断路器、互感器等)的安装方式分类有两种形式：固定式和移开式。移开式开关柜把主元件安装在一个可移开的手车上，维修、更换主元件时，可以把备用的通用手车投入运行。手车拉出柜体后，维修、更换主元件，不影响电气主回路的正常运行。因此，移开式开关柜具有停电时间短，供电可靠性高的优点。 中置式开关柜属于移开式开关柜，因手车处在开关柜高度方向的中间位置而得名。除了落地手车式开关柜的特点外，中置式开关柜还具有以下优点： (1)手车体积小，重量轻，空间尺寸也比较小，因此尺寸容易控制，精度高，手车互换性好； (2)手车推进和拉出由丝杆传动，且在专用导轨上移动，因此操作轻巧，传动精密； (3)手车拉出后由专用服务车承载，且服务车高度可以根据地面和导轨的高度调节，因此手车进出不受地面高低和平整度的影响； (4)由于手车处在柜体中间位置，柜体下部空间均可作为电缆室，因此柜体安装以及电缆连接的空间宽裕，操作方便； (5)由于电缆室在柜前和柜后是贯通的，因此中置式开关柜可以靠墙安装。但是，KYN28-12Z 型中置式开关柜作为一种新型的移开式开关柜，也有其不足，下面就此型开关柜实现电气功能要求的结构分别探讨如下。 2 双手车：CB 车+PT车 KYN28-12Z 型中置式开关柜虽然体积小巧，操作轻便。但因手车体积有限，其上不能装配太多的主元件。在实现某些电气方案时，往往一台柜子不能满足要求，常需两台柜子才能实现。这无疑给用户增加了投资费用。 如图1(a)的电气方案，若把断路器 (CB)安装到手车上，因手车体积太小，高压熔断器(FU)和电压互感器(PT)就不能安装在手车上了，只能安装于柜内；如果也要把 FU、PT 安装在手车上，只能用两台开关柜来实现。 注意到开关柜下部电缆室的空间有余，通过对中置式开关柜的结构分析，设想在柜前下部再设计一个手车，即上下手车。上手车安装 CB，下手车安装 FU 和 PT。这样，一台柜子可实现图1(a)的电气功能，其结构示意图见图1(b)。 目前，用户在实现某个电气功能时，要求设备投资越少越好，即开关柜数量要尽可能地少。因此，上述方案的实现，对投资费用有限的用户(如房地产的配电设备项目等)，具有很现实的意义。 3 专用二次电源手车 图1(a)的电气方案一般用于进线柜，CB 作为进线保护断路器，PT作为二次电源的降压变压器(变比为 10 kV/100 V)，再通过控制变压器(变比为100 V/220 V)升压到220 V。这里存在两个问题：(1)PT作为测量元件，精度较高，但容量有限(普通电压互感器极限输出容量为300～500 VA)，实际上二次电源对精度要求可适当放宽， 但容量应足够 (一般需 1 kVA以上)。(2)如果系统出现短路故障(如图2，在出线柜 CB 出线侧短路)，一次母线电压必然降低，从而引起二次电源电压下降甚至失压。本来此时保护应可靠动作，断路器应正常跳闸，但因二次电源降压或失压，使保护不能可靠动作，断路器不能正常跳闸，这是十分危险的。 针对上述两个问题，可以采取以下措施：(1)设计专门的二次电源变压器，变比为 10 kV/220 V，容量为 12 kVA，精度可按变压器的标准规定要求考虑；断路器(进线和出线)配置低电压脱扣器。短路故障时，一次降压引起二次电源电压下降，低电压脱扣器动作，断路器跳闸，故障切除；(2)设计二次电源补给装置(原理简图见图3)。正常情况下，大容量电容器由二次电源充电完成。一旦二次电源出现低电压或失压，低电压继电器动作切换，把电容器的能量释放给二次系统，维持故障时的二次电源，使保护可靠动作，断路器跳闸，故障切除。 目前常采用第一个方案，但断路器必须具有低电压脱扣功能(有的断路器没有此功能)。国外公司应用第二个方案较多，国内用户因对国产大容量电容器的质量存在怀疑而不常采用。 4 +中置式计量柜 电力部门对高压计量柜有特殊的要求，如 PT、CT 和计量表计均应安装在手车上且应铅封于一个柜门内。目的是为了防止盗电，又便于抄表和校验。中置式开关柜因手车体积较小，PT、CT 不能都安装于手车上，因此有些制造厂把 PT 安装在手车上，而 CT 只能安装于开关柜内了。这样造成的后果是：PT 手车拉出后退出运行，电度表不计费了，但主回路仍通，供电正常，这反而给盗电提供了方便。 设计的计量手车把 PT、CT 和计量表计(电度表、失压计时仪)等均安装在手车上，且仍然为中置式结构，独立运行于手车隔室内，柜门加铅封锁(结构见图4)。 5 单柜实现“母联+母线升”方案 如图5(a)的电气方案，常需两台开关柜才能实现，即一台母联柜加一台母线提升柜。设计在一台柜体内实现上述方案，其结构见图5(b)。该柜体设有两段母线，在柜体内一前一后。母线 A 为常规母线，母线 B 是为了使邻柜母线转换到常规位置而设立的。邻柜的母线转换示意图见图6。考虑到母线 B 占据了电缆室上部的压力释放通道，柜体深度需增加约200 mm。 “五防”机械联锁有两种形式：一种是“主动式”，另一种是“被动式”。例如“防止带负荷推拉手车”，主动式机械联锁应该是：断路器在合闸时，机械上应保证手车不能推拉，即使实施推拉，也推拉不动；而被动式机械联锁是另一种情况：即断路器合闸时，只要手车摇手柄摇动一点点(此时主回路动静触头之间实际上还没有相对位移)，断路器即分闸。也就是说，手车总是可以推拉的，只是一推拉，断路器就分闸。显然，被动式机械联锁方式会使断路器误分闸。因此，希望采用主动式机械联锁方式。 KYN28-12Z 型中置式开关柜的“五防”机械联锁装置既可靠又简单。但在实现“防止误入带电间隔”功能时，存在不够全面的地方。如：只有在接地刀合闸后，电缆室门才可以开启，这一点能满足要求；但在门开启后防止接地刀分闸这一点，结构上不能保证。接地刀分闸了，而门又是开启的，这存在安全隐患。有的制造厂在接地刀操作孔处加小门，并挂锁，以防无关人员操作。这是一个办法，但不够完美。 下面介绍一种“防止误入带电间隔”的机械联锁装置(见图7)，能实现只有在接地刀合闸后，电缆室门才能打开，以及只有在电缆室门关闭后，接地刀才能分闸的功能。 当开关柜退出运行时，只有在接地刀合闸后，联锁件脱离了对门的限制，门才可以打开；一旦门打开，由于弹簧5的作用，档板3遮住了接地刀的操作孔，因此无法操作接地刀使其分闸；只有在门关闭到位后，顶杆1克服弹簧5的拉力，顶开档板3，使其离开接地刀操作孔的位置，此时才可以操作接地刀并使其分闸。 某厂改进设计的 ZSS 中置式开关柜应用了上述功能结构的设计，并在实际运行中得到了验证，达到了良好的效果。
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