高压开关柜二次保护装置分析

摘要：高压开关柜的安全，涉及设计、制造、安装、设备选型、运维检修、反措执行等各方面因素，从设计方面应提高保护装置，从而维持其正常运行，降低和预防故障。高压开关柜的设计，从系统的概况、接线方式、开关柜的结构设计、一次元件的设计、二次元件的设计进行了 系统的分析，具体地阐述了一个项目从输入到输出的整个过程，以及在设计过程中需要注意的问题。

关键词：高压开关柜；二次保护；装置 引言

在电力系统中，高压开关柜是非常重要的电气设备之一，随着社会及工业生产的不断发展，电力需求不断增加，高压开关柜被广泛地 应用于供配电系统中。高压开关柜用于 3 ～ 35kV 电力系统，作接受、分配电能及控制之用。由于开关柜具有结构紧凑、维护安全、可靠性 高的优点，所以在电力系统使用较多。开关柜设计的系统化、智能化、 模块化，会对开关柜的发展起到一定的推动作用。

现如今人们可以顺利地使用电力能源就是因为电力设备的建立， 其中在电力系统中高压开关柜是使用范围最大的设备设施。高压开关柜的主要内容是保证电力系统的正常运行，因此对高压开关柜进行良好的设计是保障其设备安全稳定运行的重要目标。而且保证其高压开关柜进行良好的设计，不仅可以保障我国电力能源的正常使用，也是 我国电力行业快速发展的重要前提。

1高压开关柜接线方式

在高压开关柜的电力系统中经常使用的接线方法有 4 种，分别是双电源、母线、旁路母线和单电源等方法，进一步保障高压开关柜系 统正常运行。单电源方式，如果电源侧出现故障，系统不能及时恢复 供电，对于该系统而言，一方面要求电源进线有很高的可靠性，另一 方面，该系统属于不是很重要的系统，即使电源侧出现故障，也不会 对负载侧造成多大损失；双电源方式，一段母线有两个电源进线、一 个工作电源、一个备用电源，两电源之间通过电气闭锁，可实现自动 和手动投切，如果工作电源出现故障，备用电源会马上投入，可实现 连续供电。旁路母线方式，一台负载由一个出线送电，如果该出线发 生故障，则通过“倒旁”，利用旁路母线的出线给该负载送电，以提 高运行的可靠性。小母线方式，是控制电源、储能电源、信号电源、 保护装置电源、保护交流电压、交流电源等共用的汇集线，一般放在 保护盘和开关柜柜顶，用铜棒、铝排或电缆连接，起到汇集、分配电 能的作用。采用小母线接线最大的优点是可节约二次电缆，但缺点是 易造成电压二次回路短路、开路及失压故障，导致大范围保护交流电 压及控制回路直流电源消失，影响整个变电站相关保护的运行。而没 有二次电压，所有的保护装置都将“瘫痪”，对变电站的安全运行构 成极大威胁。 2高压开关柜设计 2.1高压开关柜结构

结构方面，现在的开关柜大多为组装式结构。组装式更容易实现结构、方案的变化，只要更换很少的几个零部件，就是一个不同的方案， 35kV 以下的开关柜一般有 5 个小室，即断路器室、母线室、电缆室、仪表室、小母线室，各个小室之间既相互独立又紧密联系。一次元件在结构中的布置，既要安全合理，又要讲求经济效益。

组装式是高压开关柜经常使用的安装结构，在安装高压开关柜时其结构和组装方案都非常简单，可以按照其高压开关柜的实际组装现状对一些细小的零部件进行改进，实现想要达成的目标，使高压开关 柜的安装更加便利。而且在其进行一次元件设置时，不仅要保证高压 开关柜的安全性和可靠性，还应该提高其经济效益。 2.2高压开关柜中一次元件的设计

一次方案在结构上是否能实现，做工程设计时，首先要考虑一次元件在结构中的布置与安装，这里主要包括断路器、电流互感器、电压互感器、零序互感器、接地开关、避雷器、熔断器、电容器、变压器、 接触器等，既要考虑一次元件安装时的结构强度，又要考虑其所能承受的动、热稳定值，同时满足绝缘距离及工频耐压的要求，如 6kV 开关柜的空气绝缘距离是 100mm、工频耐压为 32kV，10kV 开关柜的空气绝缘距离是 125mm、工频耐压为 42kV，35kV 开关柜的空气绝缘距离是 300mm、工频耐压为 95kV。

其中，高压开关柜中互感器的设计。在高压开关柜中电流互感器 二次绕组设计其中重要的一点是一定要进行接地，因为其绕组中的绝 缘遭到损害时，可以通过其高压电流导入地面，维持其二次绕组的低 电流，保证工作人员的人身安全。并且其二次绕组的电流互感器不能 开路，确保一次电流不会成为励磁电流，接地可引发其精密电流互感 器铁芯过度饱满，使其千伏的电压过高，导致精密电流互感器铁芯的 温度严重超高，使其铁芯烧坏。在电流互感器中具备多种形式，如贯 穿式、支柱式和母线式等，应按照电气元器件的设置情况和其现在运 行的母线连接形式进行合理化的选择。

高压开关柜中真空断路器的设计。高压开关柜中断路器主要是可 以起到开关器件的作用。而且在高压开关柜正常运行的状态体系，断 路器是对断开回路的负荷电流进行接收。如果发生故障问题，断路器 会和继电保护装置互相协作，将发生故障的电流及时断开，避免重

大 故障问题的发生，并保证其断路器具备安全的防跳性能，进一步实现 对电气回路的控制。 2.3高压开关柜中二次元件的设计 2.3.1开关柜仪表室面板布置

仪表室面板布置总的原则是：监视、观察、操作和调试方便，运行安全可靠；外观整齐、美观。面板上设备之间的距离应满足设备安装及接线的要求，确定各设备之间的距离，一定要了解设备与导线之间的连接方法、装配工艺及设备运行状态。面板布置应在满足试验、检修、运行、监视、方便的前提下，适当紧凑，以节约二次导线且用屏较少。设计面板开孔与元件布置时，还应考虑布置在面板上的元件是否与继电器室的端子排或相关元件发生碰撞，并进行必要的干涉检查。开关柜仪表室面板布置同时要符合产品工艺要求，一般来说将测量仪表、调节、检查工作较少的元件布置在面板的上部，而将信号继电器、指示灯等信号系统的元件及综合保护装置等调试工作量较大的元件布置在面板的中部，操作设备则布置在它们的下方，仪表元件靠上布置，是为了显示直观，如电流表、电压表、综合保护装置、带电显示装置、以及多功能电度表等；操作元件靠下布置，是为了便于操作， 如远方/ 就地切换开关、合分闸开关、储能开关以及智能操控装置等。 2.3.2高压开关柜中控制回路的设计

在高压开关柜中常用的控制回路有储能、合闸和跳闸三种，剩下 的控制回路都是在这些常用的回路中开展的。在储能回路中符合断路 器合闸时用到的电力能源是它的主要作用，而合闸回路不仅能手动合 闸，还能进行电动合闸。并且断路器出现故障问题时，跳闸回路既可 以预防合闸情况发生，还可以使用与之相关的几种防跳闸形式预防跳 闸现象发生，如运用综合保护装置、断路器和防跳继电器等系统设备 进行防跳保护措施。

结束语

采用由变频器构成的调速风机可以实现风机的平稳起动，大大降 低了工频起动时对电网的冲击，延长了设备的使用寿命；同时也降低 了起动时的负压冲击，减少设备的故障率；使用过程中也能较好的跟 踪设定目标，为提高除尘效率创造了条件。此外，该系统在节能方面 也创造了很好的效果。高压开关柜是电力系统中必备的一种电力设备， 因此要不断积累经验对其进行优质的设计，进一步完决在应用高压开 关柜过程中发现的故障问题，有效地提供优质的电力能源，提升人们 日常生活的质量水平，促进供电行业的快速发展。 参考文献

[1]万玉辉 . 浅析高压开关柜故障及防治措施 [J]. 电工文摘 / 设备检修,2016,22:42-45. [2]罗卫洪 . 大浅谈高压开关柜的设计与应用 [J]. 中国高新技术企业,2017,6:39-40.