淺談開關柜技術的升級改造可行性

配電網開關柜是管理配電網供電線路的主要電氣設備，10-20KV中壓開關柜主要由斷路器、各類負荷、隔離開關、熔斷器、互感器、二次控制保護裝置、母線、計量儀表等部分構成。

開關柜又分為；分室內柜安裝和室外柜安裝兩種安裝方式。戶內安裝不受箱體的體積限制，戶外柜應盡量減少體積方便安裝。

室內開關柜的柜體積通常比較高大，外殼采用金屬封閉式的組合電器柜，由于高壓母線采用空氣絕緣方式在潮濕環(huán)境中極易發(fā)生絕緣閃絡事故，室內需要安裝加熱除濕裝置，減少因凝露等原因發(fā)生的短路事故。

戶外開關柜遵循著免維護、高可靠、小型化、集成化、智能化原則，以高技術含量的核心器件和新技術、新工藝、新材料，采用將裸露的電氣元件密封在SF6氣箱內，適應戶外各種惡劣的氣候環(huán)境。戶外開關柜結構緊湊，占地面積小安裝簡便，特別適用城市的道路狹窄區(qū)域安裝使用。操作簡便、絕緣滅弧能力強、造價低使用效率高等優(yōu)點，近年得到廣泛普及。

一體化開關柜是將4-6回路負荷開關、接地開關、母線等封閉在金屬殼體,然后以絕緣性能和滅弧性能良好的氣體(一般用六氟化硫SF6)作為絕緣介質，適用于6-40Kv 高電壓等級和高容量等級的電網中，用作受配電及控制開關設備。在進出線電纜上預裝CT、PT、避雷器元件，集成電操控制器等附件實現電動式操作。

負荷開關柜通常由4-6回路間隔組成。具有SF6氣箱母線絕緣、開關觸頭滅弧裝置，可以接通和分斷額定的負荷電流，但是不能分斷短路電流，但可以用來分斷故障的線路。

對手動操作的舊式開關柜進行自動化改造已經成為大勢所趨，它不僅有力的推動著電力事業(yè)的發(fā)展，更為實現智能電網建設奠定基礎。

1、戶外開關柜升級改造

把舊式手動開關柜改裝成智能開關柜的好處主要表現在；能夠充分利用設備，延長開關柜的使用壽命周期。對舊設備的改造需要解決的主要技術問題。

（1）. 優(yōu)化了箱體結構。

采取前后開門增高頂板等新結構、新工藝。解決設備安裝和檢修的問題。

（2）. 是解決現場PT電壓互感器取電,解決了大功率長時間連續(xù)供電的問題。

（3）是解決電壓采集。用新型的電容式傳感器技術實現了電壓信息采集，智能裝置還能夠根據電壓的運行功率判斷出電流的方向。解決了電力線路的檢測信息的不完整技術難題。

（4）. 解決電流采集問題。解決了電功率和故障方向判斷的技術問題，運用采集到電流信息，推算出電流的功率角，為電網穩(wěn)定運行提供了大量的基礎數據信息。

（5）. 解決智能終端裝置在施工安裝困難的問題。原來施工方法是現場零件組裝，受戶外天氣影響和工作場地的限制，給施工帶來諸多難題。經過我們的對施工流程的優(yōu)化后，90%的改裝工作量放在了后臺進行，把所需的各種元器件都進行提前預置，這樣做極大方便了現場施工，也明顯提升了改裝設備的質量。

（6）是解決電操驅動電路安裝問題：電動機控制分合閘的機械傳動部分是整個智能開關柜的核心部分，如何能準確驅動電機的轉動影響著整個開關柜的安全。我們在電動操作機構上有了創(chuàng)新的技術突破，不僅能夠用最可靠的電路進行控制，而且做到了無差錯安全控制，提高了操作的安全性。

2、歐瑪嘉寶環(huán)網柜升級改造案例

歐瑪嘉寶 ORMAZABAL 的先進技術組裝生產六氟化硫絕緣GAE、GA系列10 kV環(huán)網開關柜，是一種可擴展的六氟化硫絕緣10 kV金屬封閉開關設備，采用獨立單元組合排列的形式，可在任何時間選擇增加或更換單元，適合于多種不同的供電模式。

GAE型開關柜具有體積小、運行安全可靠、可擴展、開關操作方便安全、柜體間連接方便、可加入計量單元、電纜連接簡易、使用壽命長和免維護等特點，可廣泛應用于配電室、戶外開閉器、箱式變電站和風力發(fā)電廠等場所。 在10 kV電纜網絡中作為并聯(lián)節(jié)點的不帶開關的T接設備，具有安全性高、適用性廣、強耐腐蝕、帶電顯示、結構靈巧和造型美觀等特點。在無須開斷控制的前提下，使用電纜分接箱可代替開關柜，實現配電線路的增容。這樣不但形式簡單，減少占地空間，而且可以節(jié)約投資。

3、歐瑪嘉寶開關柜改造要滿足以下基本要求

（1）、戶外環(huán)網柜具備有4-6回路開關，共箱式SF6 氣體密封滅弧和絕緣。 （2）、額定電流 630A。電纜連接在電纜頭上回路不區(qū)分進出線。 （3）、負荷開關只能切斷額定負荷電流。 （4）、故障電流經過時可由斷路器和熔絲筒進行分斷 （5）、開關在合閘狀態(tài)時應與接地開關具有可靠的機械聯(lián)鎖。 （6）、開關柜在滿足電氣參數的同時，其整體結構達到了最優(yōu)化的設計要求。

（7）、電纜樁頭帶電壓傳感器，用在面板的帶電指示器。

4、開關柜手動時的操作技術特點

開關裝置動觸頭垂直運動具有合閘、分閘、接地三種位置。這種設計消除了開關或斷路器與按地開關同時閉鎖的可能性。 （1）接地開關具有符合標準規(guī)定的短路關合電流。開關柜手動操作具有隔離和分斷雙重功能。電纜間隔與接地開關、負荷開關（斷路器）可實現相互聯(lián)鎖。電氣和機械操作機構，位于面板后部，模擬母線能可靠地顯示開關的閉合，斷開，接地3種位置： （2）閉合：動觸點由速動操作機構控制，對于負荷開關，除控制動觸頭運動外，無儲能功能。對于斷路器和組合式熔斷器負荷開關，當觸頭閉合同時，操作機構能同時進行貯能。 （3）斷開：開關斷開由同一速動操作機構的方向動作實現。斷路器和組合式熔斷器負荷開關的分斷由：按鈕操作或故障跳閘實現。 （4）接地：特殊設計的操作手柄插入操作孔閉合或打開接地觸頭，供手柄插入的孔洞被擋片鎖住，當開關處于分閘位置時，手柄孔打開；當開關處于閉合位置時，手柄孔被鎖住。接地開關與間隔前蓋實現聯(lián)鎖，只有在接地開關合閘時才能打開間隔前蓋。（5）開關裝置狀態(tài)指示器：直接安裝在操作軸的動觸頭上，開關裝置的狀態(tài)可由指示器可靠指示。 （6） 操作手柄：操作手柄為防止往復操作設計，可以防止負荷開關或者接地開關合閘后馬上被再次打開。 （7）加鎖裝置：可以加1，2或3把掛鎖，防止誤操作，用于閉鎖開關或斷路器操作軸接地開關操作軸分閘按鈕 （8）接地開關閉合位置指示：位于裝置的上部，當接地開關閉合時，通過透明罩可以看到并確定接地開關的狀態(tài)。 （9）金屬箱體由不銹鋼材料制成的密封箱體，符合IP67防護等級。安裝在各個功能單元上，作內部電纜帶電指示，符合IEC-61958技術標準。

5. 環(huán)網柜基本電路

（1）線路帶電指示器

電容式電壓指示器，線路帶電時電壓指示器顯示套管是否帶電，其上的插口可用于核相。該系統(tǒng)帶有集成的電壓指示器（發(fā)光二極管）。對于正常的操作環(huán)境，帶電顯示裝置是推薦選擇。相位識別必須以推鑒的核相器進行。

（2）手動核相器

核相器顯示兩個模塊間的相位平衡性。要在電容性耦合系統(tǒng)中使用，請遵守IEC1-和／或IEC1的規(guī)定。核相器必須與推薦的電壓指示器配合使用。核相器的作用是在線路完成前確認線路連接無誤。

（3）線路故障指示器

當短路電流或零序電流高于預先設定的電流值時，裝置面板上的發(fā)光二極管會閃爍，同時有一個節(jié)點動作，供遠方遙信使用。當故障消失，經過設定的延時之后，裝置會復位（或通過節(jié)點信號輸入復位）

6、舊開關柜升級改造

（1）加裝電動操作機構

（2）加裝一臺多回路控制器

安全控制器是配網自動化一體化開關柜的本地安全邏輯控制器。和DTU設備配合連接后實現開關柜的遠程操作控制。所以戶外型環(huán)網柜在加裝本控制器后均可實現配網操作自動化。

7、比較手動操作的開關柜增加了系列電子化檢測和控制功能

（1）、箱門被打開檢測后自動遙信報警

(2)、PT外電的電壓檢測；

（3）、箱體氣壓過低時報警后，自動鎖定所有回路的分合閘操作；

(4)、蓄電池欠壓；

（5）重合閘和開關保護閉鎖；

（6）遠方、本地操作檢測；

（7）分、合閘狀態(tài)位置檢測；

（8）接地刀分合閘檢測；

（9）相故障檢測；

（10）接地故障檢測

8、西門子8DJH8DJ20 開關柜改造案例

西門子8DH10開關柜與西門子8DJ20開關柜都是SF6氣體絕緣開關柜，兩者的區(qū)別是西門子8DH10開關柜帶有擴展功能，可以任意擴展，可以帶PT柜、計量柜；西門子8DJ20開關柜方案是固定的，無法擴展，多用于戶外開閉所，電纜分接箱等無需計量的二次配電系統(tǒng)中。

西門子8DH10開關柜在工廠裝配的戶內式金屬封閉金屬鎧裝開關設備，最高電壓至24kV，最大饋線電流至630A，最大線線電流至1250A。

西門子8DJ20開關柜適用于各種變電站-包括在極端惡劣的環(huán)境條件下，例如：工業(yè)環(huán)境，潮濕、多沙或粉塵地區(qū)，簡易的戶外變電站。

（1）、首先把西門子8DH10/8DJ20/8DJH 加裝電動操作機構，完成能夠用按鈕實現電動操作。電機操作靠DC24V電源帶動鏈條或齒輪正反向轉動完成分合閘動作。如果采用不帶齒輪傳動離合器的電動操作時，人工操作時會比沒有加裝電操前費力。圖示加裝電動操作機構：

（2）、加裝電動安全操作控制器；

然后把每一回路的遙控線，遙信線、遙測線按照圖紙設計分別接入電動控制器的相應接點。按照測控點的先后順序檢查每一段的線路是否連接正確。

(3)、把改裝好的設備移動到戶外的安裝地點。安裝高壓電纜。

(4)、斷開接地刀、蓋好電纜前蓋。完成線路送電