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【電氣分享】圖文精解10kV開關柜二次接線

江蘇宏鵬電氣2020-05-21 10:39:41

一、綜述


10kV開關柜的主要部分包括:真空斷路器、電流互感器、就地安裝的微機保護裝置、操作回路附件(把手、指示燈、壓板等等)、各種位置輔助開關。其中,斷路器與電流互感器安裝在開關柜內部,微機保護、附件、電度表安裝在繼電器室(沿用以前的叫法,其實已經沒有繼電器了)的面板上,端子排與各種電源空氣開關安裝在繼電器室內部,端子排通過控制電纜或專用插座與斷路器機構連接。?


▲圖1-1


理解開關柜的二次接線,我們需要找到兩份圖紙:綜自廠家提供的保護原理圖、接線圖;開關柜廠家提供的二次原理圖、配線圖、端子排圖、斷路器機構原理圖。?


綜自廠的圖紙是開關柜廠家的設計原始依據,也是我們審核開關柜廠家圖紙的依據。開關廠的原理圖一般都是根據綜自廠的原理圖修改的,再示意性的畫出電流、電壓、信號量的輸入,控制量的輸出。?




二、10kV電纜出線中置柜的二次接線




KYN28A(GZS1)中置柜是城區變電站使用最多的10kV開關柜型式,從正面看,它明顯分成三部分,最上面是繼電器室,中間是斷路器室,下面是空室(什么也沒有),母線等高壓設備安裝在背面的柜體內。如圖2-1所示。

▲圖2-1




1繼電器室




繼電器室的面板上,安裝有微機保護裝置、操作把手、保護出口壓板、指示燈(合位紅燈、分位綠燈、儲能完成黃燈);繼電器室內,安裝有端子排、微機保護控制回路直流電源開關、微機保護工作直流電源、儲能電機工作電源開關(直流或交流)。圖2-1是早期開關柜的圖片,繼電器室就是安裝電流表和指示燈的位置。



斷路器室



10kV中置柜最常用的斷路器是VS1真空斷路器,斷路器機構內的接線通過專用插座與繼電器室的端子排聯接。插頭的一段與斷路器機構固定連接,另一段是一個專用插頭,配套的插座安裝在斷路器室的右上方,從插座引出線接至繼電器室端子排。為了搞明白二次回路,我們需要對操作過程進行一定的了解。?


中置柜斷路器手車有三個位置:斷開、試驗、運行(需要注意的是,斷路器手車和斷路器是兩個概念,斷路器手車其實就是斷路器和它的座)。正常運行時,斷路器手車在運行位置,斷路器在合閘位置,二次線插頭與插座聯接;手動跳閘后,斷路器在分閘狀態、手車在運行位置;用專用搖把將斷路器手車搖出,至試驗位置,可以將二次插頭拔下(手車在運行位置時拔不下來);繼續搖,手車退出斷路器室,處于斷開位置。?


  • 斷開位置:斷路器與一次設備(母線)沒有聯系,失去操作電源(二次插頭已經拔下),斷路器處于分閘位置;

  • 試驗位置:二次插頭可以插在插座上,獲得電源。斷路器可以進行合閘、分閘操作,對應指示燈亮;斷路器與一次設備沒有聯系,可以進行各項操作,但是不會對負荷側有任何影響,所以稱為試驗位置。?

  • 運行位置:斷路器與一次設備有聯系,合閘后,功率從母線經斷路器傳至輸電線路。?


中置柜沒有傳統意義上隔離開關的概念,手車在試驗位置時,就相當于傳統的隔離開關斷開,即斷路器與主電路(一次母線)有了明顯斷開點。?


圖2-2、圖2-3所示為VS1真空斷路器、GZS開關柜內部剖面。

▲圖2-2

▲圖2-3


圖2-2中的就是VS1斷路器手車,它像個抽屜一樣放在開關柜里,紫色框內就是軌道上的滑輪,紅色框內是二次接線插頭(處于拔下狀態),綠色框內是斷路器的動觸頭。圖2-3中框內設備與圖2-2相同,二次接線插頭處于插上位置。


我們選用的模型是:微機保護選用南瑞RCS-9611A,開關柜選用常熟開關廠KZN1開關柜。(不同廠家的中置柜有各種各樣稀奇古怪的型號 )




3RCS-9611A




RCS-9611A是南瑞公司用于小電流接地系統線路的微機保護裝置,配置三段式過流、三段式零序過流/小電流接地選線、重合閘。其電流電壓回路如圖2-4,操作回路如圖2-5,開入量回路如圖2-6。


▲圖2-4


圖2-4中可以看出,需要接入的模擬量是:母線電壓、線路電壓(幾乎沒有10kV線路會裝設線路PT)、保護電流(三相,實際工程中10kV線路一般只配置兩相CT)、測量電流(兩相)、零序電流。

▲圖2-5


圖2-5中可以看出,這個操作回路比RCS-941的操作回路簡單了很多。紅色框內的設備(把手、壓板)并不是RCS-9611的一部分,它們由開關柜廠家提供,安裝在繼電器室面板上。

▲圖2-6


圖2-6為裝置的遙信回路。與110kV電壓等級設備的保護裝置不同,35/10kV設備的保護、測控是一體化設計,即整合在一個裝置中。對比一下,在RCS-941A中,你肯定找不到測量電流、開關量輸入回路,它需要CSI-200E之類的測控裝置或常規控制屏與它配合來提供這些功能。




4KZN1-12-04開關柜




10kV線路一次設備主接線如圖2-7所示,與架空線路相比,少了隔離開關、B相電流互感器,多了零序電流互感器TA。

▲圖2-7


B相電流互感器的作用:在一般書上提到都是只裝A、C相電流互感器,現在為什么裝B相CT呢?這主要是考慮到小電流接地選線功能。10kV架空線路,在單相接地時允許繼續運行一段時間,但是需要確定是哪條線路接地,以便盡快查線檢修,即“選線”。選線的依據是,該線路的零序電流是否為零。零序電流為三相電流的矢量和,正常時理論值為零,單相接地時,實測零序電流不為零,即可判斷該線路故障,所以,需要配置三相CT來計算零序電流。對于電纜出線而言,在高壓(10kV)電纜上配置了專用的零序電流互感器,不需要再用三相CT之和來計算,所以配置A、C兩相CT來實現保護功能即可,這與書上的說法并不矛盾。


10kV開關柜二次原理圖依照RCS-9611A原理圖繪制,主要也分為電流回路、電壓回路、操作回路、開關量輸入回路。分別如圖2-8、2-9、2-10、2-11、2-12所示。

▲圖2-8


圖2-8為電流回路,包括:保護、測量、計量、小電流接地選線,保護裝置與電度表安裝在開關柜上,所有接線均為開關廠接好。小電流接地選線裝置安裝在主控室,需要用控制電纜將零序電流L401、N400接至該裝置。

▲圖2-9


圖2-9為電壓回路,包括:保護電壓(兼測量電壓)、計量電壓,均從柜頂小母線引下來。保護電壓在進入保護裝置前,必須經過一個空氣開關,如圖4QF。計量電壓則不用。

▲圖2-10


圖2-10為操作回路,主要包括控制把手、微機操作回路與斷路器機構的配合。圖片有點小,請(點擊看大圖)。在很多簡化畫法中,斷路器機構的合閘回路往往被畫成圖2-11中的樣子:又“彈簧已儲能S1常開”“斷路器分閘DL常閉”“合閘線圈HQ”串聯組成,或者加上“試驗位置SW、運行位置YW常開并聯”,以表示“斷路器手車只有在試驗位置和運行位置時才能合閘”。實際上,VS1斷路器往往配有一個合閘閉鎖電磁鐵,它有一個手車行程開關(類似于一個繼電器)控制,當手車處于試驗位置、運行位置以外的位置時,電磁鐵失電,其輔助接點斷開合閘回路,這屬于中置柜的電氣閉鎖(中置柜的電氣閉鎖還有許多,比如帶電不能打開開關柜后門等)。?


10kV中置柜具有完善的電氣閉鎖及機械閉鎖功能,在手車處于非試驗/運行位置時,機械閉鎖功能會自動完成對合閘操作的閉鎖,所以不需要再在合閘回路里利用SW、YW進行閉鎖。(試驗位置S8、運行位置S9很多時候也被標成SW、YW以便理解)

▲圖2-11

▲圖2-12


圖2-12為開關量輸入回路,對中置柜而言,最主要的信號包括:試驗位置(S8常開)、運行位置(S9常開)、地刀合位(QE常開)、彈簧未儲能(S1常閉)。斷路器的位置可以不用接入,因為微機保護可以根據自身操作回路的HWJ、TWJ判別。?


綜上所述,對二次設計而言,10kV開關柜是最省事的,只需要將零序電流引出至小電流接地選線裝置即可,其余的二次接線都由廠家完成。


配線圖的看法,在此不再贅述,關鍵一點就是參照原理圖,然后根據兩個安裝單位的編號互相對照即可。?




三、XGN開關柜的二次接線




XGN開關柜為固定式開關設備,配置真空斷路器(固定安裝,不象中置柜那樣可以利用手車拉出來),有獨立的隔離開關,相當于把架空出線間隔的設備集中到一個開關柜里。

?

XGN開關柜沒有專門的二次接線插頭,所有的二次配線都是通過控制電纜完成的。除了將開關量輸入回路中“試驗位置、運行位置”換成“上隔離1G合位、下隔離2G合位”外,它的二次接線與中置柜是一樣的。

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