高压成套配电装置的内部结构

高压成套配电装置的内部结构

关键词：结构、闭锁、五防

培训说明：基本概念、组成部分、闭锁原理

以型号为KYN28-12KV高压开关柜内部结构图为例，介绍各部件的安装位置、组成、连接以及闭锁作用。

高压成套配电装置基本概念

高压成套配电装置：它是由制造厂成套供应的设备，运抵现场后组装而成的高压配电装置。它将电气主电路分成若干个单元，每个单元即一条回路，将每个单元的断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器，以及保护、控制、测量等设备集中装配在一个整体柜内（通常称为一面或一个高压开关柜），有多个高压开关柜在发电厂、变电所或配电所安装后组成的电力装置称为成套配电装置。

高压成套配电装置分类

分类：高压成套配电装置按其特点分为金属封闭式、金属封闭铠装式、金属封闭箱式和SF6封闭组合电器等等；按断路器的安装方式分为固定式和手车式；按安装地点分为户外式和户内式；按柜体结构形式分为开启式和封闭式。

高压开关柜投入运行先决条件

1、必须具有“五防”连锁功能

2、满足生产负荷的正常、故障情况下安全运行

3、技术参数与生产负荷相匹配。

4、满足国家高压开关设计标准。

“五防”具体内容

所谓“五防”是指：1、防止误分、误合短路器；

2、防止带负荷拉、合隔离开关；

3、防止带电挂（合）接地线（接地开关）；

4、防止带接地线（接地开关）合断路器（隔离开关）；

5、防止误入带电间隔

高压开关柜内部结构（以KYN28-12KV为例）

按柜体的功能单元：1)主母线室2)断路器室3)电缆室4)继电器和仪表室5)柜顶小母线室6)二次端子室

按柜内电器元件：1. 柜内常用一次电器元件(主回路设备)常见的有如下设备：1.1电流互感器

1.2电压互感器1.3接地开关[如:JN15-12] 1.4避雷器(阻容吸收器)1.5隔离开关1.6高压断路

器1.7高压接触器1.8高压熔断器1.9变压器 1.10高压带电显示器1.11绝缘件[如:穿墙套管、触头盒、绝缘子、绝缘热缩(冷缩)护套] 1.12主母线和分支母线 1.13负荷开关等等

2. 柜内常用的主要二次元件(又称二次设备或辅助设备，是指对一次设备进行监察、控

制、测量、调整和保护的低压设备),常见的有如下设备:

继电器，电度表，电流表，电压表，功率表，功率因数表，频率表，熔断器，空气开关，转换开关，信号灯，电阻，按钮，微机综合保护装置等等。

高压开关柜闭锁原理

1.机械联锁联锁方法简单、可靠、直接、有效,一般用于高压开关柜断路器-隔离开关-接地开

关-柜门之间的联锁,应优先采用。但柜与柜之间的联锁很难实现。

2.电气联锁联锁方法容易实现,联锁功能可以做的很完善,但如果辅助开关、继电器等电器接

点切换不灵或粘连则会造成联锁功能丧失或紊乱。这种联锁方法一般作为机械联锁的辅助手段,实现双重联锁。

3.电磁锁联锁方法简单、有效,但有一定局限性,一般用于柜门闭锁。万能解锁钥匙必须严格管

理和慎用。

4.微机闭锁软件设计完善,防误功能齐全,但成本较高。

5.机械程序锁联锁方法简单、可靠、直接、有效,特别适合多台柜之间的联锁。

6.带电显示装置仅作为提示性装置。

高压开关柜的机械连锁应用

高压开关柜安装机械程序锁是一种强制性闭锁措施,程序锁的设置应根据高压开关柜的整体方案进行合理配置、组合不但要实现安全、可靠、合理、简单的联锁功能,而且要使操作人员易于识别、操作简便、杜绝误操作。

（1）推进机构与断路器连锁 1.1当断路器处于合闸状态时，断路器操动机构输出大轴的拐臂阻挡连锁杆向上运动，阻止连锁钥匙转动，移动小车失败，只有断开断路器改变小车的状态，使小车可以运动。1.2当移动小车未进入定位位置或推进摇把未及时拔出时，小车也无法有移动状态转变为定位状态，同时，小车的机构连锁通过断路器内的机械连锁，挡住断路器的合闸机构，电动、手动合闸均无法进行。

（2）小车与接地开关连锁 2.1将小车由试验位置的定位状态转变为移动状态时，如接地开关处于合闸状态或摇把还没有取下，机械闭锁将阻止小车状态的变化。2.2小车进入移动状态后，机构连锁立即将接地开关的操作摇把插口封闭，必须等到小车回到试验位置并定位后才能进行。

高压开关柜电气连锁应用

1、为防止隔离小车在断路器合闸的情况下推拉，在隔离小车的前柜下门上装有电磁锁，电

磁锁通过挡板把连锁钥匙插入口挡住，使小车无法改变状态。只有电磁锁有电源（其电源由断路器的动合辅助触点控制）时，才能打开连锁操作隔离小车的推进机构。

2、负荷侧电缆头如带电，接地开关分合线圈通过带电显示装置线圈形成电气闭锁，拒绝合接

地开关。

高压开关柜“五防”试验内容

现状态“手车试验位置，接地刀合位”

1、手车由试验位置摇至工作位置。（因接地刀合位，不能操作）

2、拉开接地刀，合上开关，将手车由试验位置摇至工作位置。（由于机械闭锁，无法摇入）

3、断开开关，将手车摇至工作位置合接地刀。（由于机械闭锁，无法摇入）

4、合上开关，手车摇至试验位置。（转动操作转换开关辅助接点导致开关在合位不能操作）

5、开关断开，手车摇至试验位置

高压开关柜操作注意事项

关键词：实际位置、检查、确认

培训说明：主要对以上内容进行小结，在操作高压开关柜前须确认：1、安全措施是否全部拆除

2、检查断路器、隔离开关、接地开关的实际位置（方法：a、开关柜各种指示b、操动机构

的实际位置c、主控室控制屏实际位置d、后台微机的实际位置e、操动机构储能位置）3、操作中应同时监视有关电压、电流、功率等表计的指示及红绿灯的变化。4、操作后，再次确认。

高压设备巡视检查、维护要点

关键词：温度、声音、气味、变色、渗油

培训说明：根据高压设备正常、故障运行情况下的不同，制定本车间的现场运行规程，便于操作、维修人员的安全、正确维护、处理。

由于时间受限，以电力变压器、TV、TA、高压断路器、操作机构为例。

高压设备巡视检查要点

电力变压器正常巡视检查内容：

A.变压器的油温和温度计应正常，储油柜的油位应与温度相对应，各部位无渗油、漏油；

B.套管油位应正常，套管外部无破损裂纹、无严重油污、无放电痕迹及其它异常现象;

C.变压器音响正常；

D.各冷却器手感温度应相近，风扇、油泵、水泵运转正常，油流继电器工作正常；

E.水冷却器的油压应大于水压(制造厂另有规定者除外)；

F.吸湿器完好，吸附剂干燥；

G.引线接头、电缆、母线应无发热迹象；

H.压力释放器、安全气道及防爆膜应完好无损；

I.有载分接开关的分接位置及电源指示应正常；

J.气体继电器内应无气体；

K.各控制箱和二次端子箱应关严，无受潮；

L.干式变压器的外部表面应无积污；

M.变压器室的门、窗、照明应完好，房屋不漏水，温度正常；

N.现场规程中根据变压器的结构特点补充检查的其他项目。

高压设备巡视检查、维护要点

电力变压器异常运行和常见故障分析：

1、变压器声音出现异常的情况

a. 电网发生单相接地或产生谐振过电压时，变压器的声音较平常尖锐;

b. 当有大容量的动力设备起动时，负荷变化较大，使变压器声音增大。如变压器带有电弧

炉、可控硅整流器等负荷时，由于有谐波分量，所以变压器内瞬间会发出“哇哇”声或“咯咯”

间歇声;

c. 过负荷使变压器发出很高而且沉重的“嗡嗡”声;

d. 个别零件松动如铁芯的穿芯螺丝夹得不紧或有遗漏零件在铁芯上，变压器发出强烈而不

均匀的“噪音”或有“锤击”和“吹风”之声;

e. 变压器内部接触不良，或绝缘有击穿，变压器发出“噼啪”或“吱吱”声，且此声音随距离

故障点远近而变化;

f. 系统短路或接地时，通过很大的短路电流，使变压器发出“噼啪”噪音，严重时将会有巨大

轰鸣声;

g. 系统发生铁磁谐振时，变压器发生粗细不匀的噪音。

2 、在正常负荷和正常冷却方式下，变压器出现油温不断升高的情况

a. 由于涡流或夹紧铁芯用的穿芯螺丝绝缘损坏都会使变压器的油温升高。而穿芯螺丝绝缘

破坏后，使穿芯螺丝与硅钢片间的绝缘破坏，这时有很大的电流通过穿芯螺丝，使螺丝发热，也会造成变压器的油温升高。

b. 绕组局部层间或匝间的短路，内部接点有故障，接触电阻加大，二次线路上有大电阻短

路等等，也会造成变压器的油温升高。

高压设备巡视检查、维护要点

3 、变压器绝缘油颜色出现显著变化的情况

绝缘油在运行时可能与空气接触，并逐渐吸收空气中的水份，从而降低绝缘性能。同时绝缘油也可能吸收、溶解大量空气，由于油经常在较高温度下运行，油与空气中的氧接触，生成各种氧化物，并且这些氧化物呈酸性，变压器内部的金属、绝缘材料受到腐蚀，增加油的介质损耗，随之降低绝缘强度，引起变压器内闪络，容易造成绕组与外壳的击穿。

4 、油枕或防爆管出现喷油的情况

当二次系统突然短路，而保护系统未动作，或内部有短路故障，而出气孔和防爆管堵塞等，内部的高温和高热会使变压器油突然喷出，喷出后使油面降低，有可能引起瓦斯保护动作。

高压设备巡视检查、维护要点

电压互感器正常巡视检查内容：

1）瓷瓶是否清洁，有无裂纹、缺损和放电现象。

2）电压互感器油面是否正常，有无严重渗、漏油现象。

3）呼吸器内部的吸湿剂是否潮解。

4）接线头是否过热，电缆和导线是否腐蚀和损伤，熔断器是否完好，二次回路内有无短路现象。

5）有无强烈的振动和异声异味。

6）当线路接地时，供接地监视用的电压互感器声音是否正常，有无异味。

高压设备巡视检查、维护要点

电压互感器本体异常运行:

1、异常现象

（1）本体有过热现象。

（2）内部有放电声和不正常的噪声。

（3）有渗漏油现象。

（4）互感器内发出臭味或冒烟。

2、异常处理

（1）立即将有关情况汇报所属调度和有关领导，并申请停电处理。

（2）根据现场的实际情况，决定是否切换或退出故障电压互感器的运行。

（3）首先停用该母线上可能误动保护（距离、低频、失压）的跳闸压板。

（4）拉开故障电压互感器隔离开关，做好安全措施后（挂接地线），检修或更换。

高压设备巡视检查、维护要点

电压互感器二次熔丝熔断（或快速小开关跳一相）

1、故障现象如下。

（1）熔断相相电压及线电压严重下降，有功、无功表指示降低，电能表走慢。

（2）会引起主变压器故障母线回路断线闭锁装置动作，电容器的电压回路断线光示牌亮。

2、处理方法如下。

（1）向调度汇报。用电压表切换开关切换相电压或线电压，以区别哪相熔丝熔断。

（2）停用该母线上的可能误动跳闸保护的连接片（如距离保护、低频率、失压）。

（3）检查有无继电保护人员在电压互感器二次回路工作，误碰引起断路，或有短路情况。

必须注意，电压互感器二次熔丝熔断后，电压互感器二次回路绝对不能并列或联络运行。

高压设备巡视检查、维护要点

电压互感器高压一次熔丝熔断

1、故障现象如下

（1）熔断相相电压降低或接近于0,完好相相电压不变或稍有降低，断路相切换至好相时线电压可能下降（实际运行在似断非断时），电压互感器有功、无功功率表指示降低，电能表走慢。

（2）主变压器故障母线“电压回路断线”。电容器“电压回路断线”（保护接母线电压互感器）、“母线接地”及“掉牌未复归”告警。

（3）检查高压熔丝时，可能有吱吱声。

2、处理方法如下

（1）向调度汇报。可用电压切换开关切换相电压或线电压，以判别哪相故障。

（2）停用该母线上可能误动保护（距离、低频、失压）的跳闸压板。

（3）拉开电压互感器隔离开关，做好安全措施后，更换相同规格的高压熔丝。试运不成功，连续发生熔断时，可能为互感器内部故障。应汇报调度，并查明原因。

（4）检查是否为电压互感器内部故障时，可在停用后手摸高压熔丝外壳绝缘子部分以查明是否为内部过热，也可用摇表摇测绝缘电阻加以判断。确认为互感器内部故障时，应汇报工区及调度。

高压设备巡视检查、维护要点

电压互感器本体着火的处理

当互感器着火时，应立即断开有关电源，将故障电压互感器隔离，再汇报所属调度，选用干式灭火器或砂子灭火。

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电流互感器正常巡视检查内容：

1、各部件接点无松动现象.

2、有无异昧、异常声音.

3、二次侧无开路现象,接地良好.

4、瓷件部分清洁完整无损伤和放电现象.

5、充油互感器油面正常无渗漏油现象.

6、定期清扫保持清洁.

高压设备巡视检查、维护要点

电流互感器本体故障现象：

（1）内部发出异声、过热，并伴有冒烟及焦臭味。

（2）严重漏油，瓷质损坏或有放电现象。

（3）喷油着火或流胶现象。

（4）金属膨胀器的伸长明显超过环境温度时的规定值。

有上述情况之一时，应立即停用处理。

电流互感器二次回路断线（开路）的处理

1、异常现象

（1）电流表指示降为零，有功、无功表的指示降低或有摆动，电度表转慢或停转。

（2）差动断线光字牌示警。

（3）电流互感器发出异常响声或发热、冒烟或二次端子线头放电、打火等。

（4）继电保护装置拒动、或误动（此现象只在断路器发生误跳闸或拒跳闸引起越级跳闸后，查故障时发现）。

2、异常处理

（1）立即将故障现象报告所属调度。

（2）根据现象判断是属于测量回路还是保护回路的电流互感器开路。处理前应考虑停用可能引起误动的保护。

（3）凡检查电流互感器二次回路的工作，须站在绝缘垫上，注意人身安全，使用合格的绝缘工具进行。

（4）电流互感器二次回路开路引起着火时，应先切断电源后，可用干燥石棉布或干式灭火器进行灭火。

高压设备巡视检查、维护要点

高压断路器正常巡视检查内容

1．断路器分合闸指示与机构的机械位置指示、主控室的电气指示相一致；

2．瓷瓶部分应清洁完好，无破损裂纹，流胶或放电闪络痕迹，无严重积灰；

3．引线接头接触良好，无过热发黑及松脱现象；

4．机构箱内各元件运行正常，工作状态良好，无异音、异味、烧坏、破损、变形、松动等现象，各开关投入位置正确，远方/就地开关应位于“远方”位置；继电器工作正常、无异常现象；5．六氟化硫断路器本体气体压力是否正常，受气温影响时是否在正常范围内，无泄漏现象；6．油断路器（1）液压操作机构压力指示正常，油箱油位正常，管道连接固定良好，阀门、油管无渗漏油、锈蚀现象，油泵启动正常（无频繁启动现象）;

7. 弹簧操作机构，打压电机启动正常（无频繁启动现象）。当断路器在运行状态，储能电动

机的电源应在闭合位置；当断路器在分闸备用状态时，合闸弹簧应储能,储能电动机、行程开关接点无卡住、变形，分、合闸线圈无冒烟、异味。

高压设备巡视检查、维护要点

高压断路器异常运行和事故处理

由于断路器和配用的机构种类繁多，结构各不相同，操作功的能源不同，操动机构就不同，限于篇幅，不能把每种断路器及其操动机构一一叙述。这里只能阐述常用断路器的常见故障，着重叙述运行中发生的异常和故障处理，大多数故障是由操动机构和断路器控制回路的元件件故障而发生的。因此，必须掌握各类操动机构(电磁式、液压式、弹簧式)的断路器的控制回路图，联系现场实际就容易进行判断与处理。

断路器拒绝合闸的故障判断与处理:

发生“拒合”情况，基本上是在合闸操作和重合闸过程中，拒合的原因主要有两方面，一是电气方面故障，二是机械方面故障。寻找断路器拒合的原因及处理方法，一般可分为以下三步:

第一步：用控制开关再重新合闸一次，目的检查上一次拒合闸是否因操作不当引起的。

第二步：检查拒合原因与故障部位是否由电气回路一般故障引起，其方法如下:

(1) 检查合闸控制回路，如绿灯亮，可将控制开关扳至“合闸”位置，如绿灯闪光，合闸

电流表指示剧增，合闸铁芯动作，但仍不能合闸时，说明是机械性故障。若合闸铁芯不动作，则表示是合闸回路不通的电气故障。

(2) 若绿灯不亮(灯泡如良好)，则应检查合闸控制电源是否正常，合闸控制熔丝是否断

开，合闸熔断器接触是否良好。合闸接触器触点是否正常(如电磁机构)；对于液压机构、弹簧机构应检查合闸线圈带电与否等电气回路断开或接触不良故障。

第三步：如果电气回路正常，断路器仍不能合闸，则说明机械方面故障。当一时不能排除时，应汇报调度，必要时可以旁路断路器代送电。同时报告工段(区)，将拒合断路器停用，待检查处理。

高压设备巡视检查、维护要点

断路器拒绝合闸的处理: 1．电气方面故障

1）若合闸操作前，绿灯指示灯不亮，应检查指示灯泡和灯具是否良好，或控制回路是否断开及操作电压是否过低。

2) 如合闸操作前绿灯亮，不能合闸，则应检查合闸控制回路是否断开(或防跳继电器常闭触点

接触不良，或控制开关触点未接通。

(3) 当操作合闸后，红灯不亮，绿灯闪光，且事故喇叭响，说明操作手柄位置和断路器位置不

对应，断路器未合上，其主要原因如下：

1) 合闸回路熔断器的熔丝熔断或接触不良，

2) 合闸接触器未动作；

3) 合闸线圈发生故障

(4) 当操作断路器合闸后，绿灯熄灭，红灯亮，但瞬间红灯又灭，绿灯闪光，事故喇叭响，说

明断路器合上后又自动跳闸，其原因可能是断路器合在故障线路上造成保护动作跳闸。

(5) 操作手柄返回过早。

(6) 合闸操作时，断路器出现“跳跃”现象，多屑断路器由于多次分、合闸动作使常闭辅助触点

打开过早，但有时合闸次数多，合闸线圈过热，也会产生“跳跃”现象，或防跳继电器常闭触点粘通所致。

(7) SF6断路器气体压力过低，密度继电器闭锁了操作回路。

2．机械方面故障

1）传动机构连杆松动脱落。

2) 合闸铁芯卡涩。

3) 断路器分闸后机构未复归到预合位置。

4) 跳闸机构脱扣。

5) 液压机构压力低于规定值，合闸回路被闭锁。如压力降为零时，应先对断路器机构采取“防

慢分”措施和进行停用处理，禁止人为起动油泵打压。

6) 液压机构合闸电磁铁动作电压太高，使一级合闸阀打不开。

7) 弹簧操动机构合闸弹簧未储能，或未储足(检查牵引杆位置)，或分闸连杆未复归，分闸锁扣

未钩。

8) 分闸四连杆机构调整未越过死点，而不能保持合。

9) 机构卡死，连接部分轴销脱落，使机构空合。

高压设备巡视检查、维护要点

断路器运行中发生拒绝跳闸的判别运行中断路器的“拒跳”对系统安全运行威胁很大，一旦某一单元发生故障，断路器拒动，将会造成上一级断路器跳闸，称“越级跳闸”，甚至有时会造成系统解列，扩大事故范围。因此，“拒跳”比“拒合”带来的危害性更大。对“拒跳”断路器的判别处理方法如下:

(一)断路器拒跳特征：根据保护动作信号掉牌、位置指示灯、表计指示值变化等事故现象，判

定属断路器“拒跳”事故特征为:

(1) 表计指示明显变化，电流表值剧增，电压表值大为降低，功率表指示晃动。

(2) 继电保护动作，光字牌亮，信号掉牌，显示某种保护动作，确定该断路器“拒跳”引

起越级跳闸时，则应立即用控制开关拉开故障线路断路器。合上越级跳闸的断路器，再报告调度。

(3) 主变压器发出大负载沉重嗡嗡异常响声，表示故障断路器仍处在合闸位置(即“拒跳)。

高压设备巡视检查、维护要点

(二)断路器拒跳处理：

对运行中断路器“拒跳”故障引起主变压器过载处理情况有以下两点:

(1) 当尚未判明具体故障断路器之前，若主变压器电源低压侧电压显著降低，电源断路

器电流表值碰足，则故障在低压侧，应先拉开主变压器低压侧断路器，以防烧坏主变压器。

(2) 对“拒跳”断路器的寻找。若查明各分路断路器继电保护未动作(可能保护同时拒掉

牌)，逐一试合上各分路的断路器送电，如又再重复上述“拒跳”现象，则判明刚合上该分路断路器即为“拒跳”故障断路器，应立即手动拉开，停用检查处理，同时报告调度，将该分路是否倒闸改用旁路(或母联)断路器代送电。