徐红卫

上海宝临电气集团有限公司

1 KYN28A-12高压柜结构介绍

目前，我国电力系统中使用的KYN28A-12高压柜的结构主要是组装式的结构,柜体装配形式可为铆钉或铆螺母或其他，柜体主框架（包括顶盖、底板、侧板）材质为敷铝锌板，前后门板材质为冷轧钢板，表面作喷塑处理，大电流柜体部分可采用防止涡流的非导磁材料。主框架及门板的板材厚度为2 mm，尺寸允许偏差满足GB/T 708《冷轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》的B 级精度要求。柜体外壳防护等级达到IP4X 及以上。

此结构之所以得到广泛应用的原因是其具有安装过程较为简单、方便操作以及灵活性较强的特点，在安装过程中可以根据实际安装情况对高压柜中的小部件进行调整,使其能够满足安装的要求。KYN28A-12 高压柜由电缆室、仪表室、断路器室、母线室以及小母线室构成，详见图1-1。隔室之间的防护等级达到IP2X 及以上。

图1-1 KYN28A-12 高压柜构成

电缆室是连接电缆的重要场所，同样也是安装电气元件的场所，需要安装的电气元件主要有互感器、接地开关和一些防雷装置等；仪表室是安装二次元件的重要场所，二次元件的正确安装对KYN28A-12 高压柜的功能有着重要的影响；断路器室是断路器运行的重要场所，经常使用的断路器包括固定式和手车式两种, 这两种断路器各有优缺点，使用人员需要根据实际情况选择合适的断路器，从而使KYN28A-12 高压柜能够正常进行工作；母线室是安装母线的重要场所，母线室内安装的母线需要有较高的动能及热能，而小母电室安装的母线没有明确的要求,只是安装一些较为简单的母线。

12 kV 手车式开关柜典型结构方案共计有7大类典型结构方案、12 小类典型结构方案。其中7 大类典型结构方案包括架空进线柜、电缆进线柜、电缆出线柜、分段柜、隔离柜、PT 柜、所用变压器柜。其中架空进线柜含4 小类结构方案，电缆进线柜、PT 柜各含2 小类结构方案，电缆出线柜、分段柜、隔离柜、所用变压器柜各1 类结构方案。方案汇总见表1-1。

表1-1 12 kV 手车式开关柜设计方案参数汇总表

2 技术参数和性能要求

2.1 额定参数

根据额定电流、额定短路开断电流确定以下6 个参数序列(见表2-1），以满足配网需要和变电站对12 kV 开关柜的技术要求。

表2-1 KYN28A-12 高压柜技术参数

2.2 主要元件的要求

1）真空断路器应符合GB、DL、SD、IEC 和制造厂所在国的有关标准。真空泡及弹簧操作机构等主要部件应为国内先进或原装进口。真空断路器统一采用弹簧操作机构与断路器本体一体化中置式结构，断路器底盘车接地方式可采用底盘车两侧鸭嘴触片与开关柜铜铁导轨摩擦接触方式，如图2-1 所示。

图2-1 底盘车两侧鸭嘴触片与开关柜铜铁导轨摩擦接触方式

2）手车室防护板处需要印刷“工作位置”“试验位置”标识，用以表示手车的行进位置。

3）断路器手车应灵活轻便, 当断路器处于“试验”位置时,手车应自动与接地母线相连接(接地母线一般不小于50×5 铜母线)。

4）把大电流按规定/比例变成小电流的电气设备,称为电流互感器。统一采用干式电磁式环氧浇注结构。穿芯式电流互感器柜间穿排孔需作封堵，以满足防护等级要求，电流互感器二次的电流一般多为5 A 或1 A, 以供给电流测量装置和继电保护装置的电流线圈电流。电流互感器的布置便于维护、调试和检修。

5）电压互感器是用来测量电网高电压的特殊变压器,统一采用干式电磁式环氧浇注式全绝缘结构的电压互感器，它能将高电压按一定比例转换为较低的电压后,再连接到仪表上去测量。电压互感器无论原边电压是多少伏, 而副边电压一般均规定为100 V, 以供给测量装置和继电保护装置的电压线圈所需要的电压；电压互感器一般为三相式接线；每个电压互感器,都应提供三个一次侧熔断器。10 kV 为中性点不接地系统, 为了防止铁磁谐振过电压，该系统中的电压互感器采取二次开口三角形加微机消谐的方式。在10 kV 电网中, 通常采用三只单相三绕组电压互感器或者一只三相五柱式电压互感器的接线形式。必须指出, 不能用三相三柱式电压互感器做这种测量。

6）所用变压器

所用变压器统一采用环氧浇注干式变压器。所用变压器的主要参数应按照表2-2 的规定。

表2-2 所用变压器的主要参数

7）避雷器

统一采用硅橡胶外套复合绝缘形式的结构。避雷器的主要参数应按照表2-3 的规定。

表2-3 避雷器的主要参数

8）加热器和温湿度控制器

应安装手动长投和温控自动各一组。手动长投在电缆室、手车室各50 W。

温控由自动温控器控制，电缆室、手车室各100 W，如相对湿度≥75%启动，相对湿度≤65%断开；温度≤5 ℃启动，温度≥15 ℃断开等。

加热器采用硅胶外套，防止人员烫伤。

加热器的安装位置应尽量远离一、二次元件及二次导线，防止绝缘老化。

2.3 一般应具有的功能

为了使运行人员在馈线断路器手车拉出的情况下, 测量电动机的绝缘电阻,在开关柜后部电缆室的部位设一个可开启的柜门。该门的操作应符合“五防”要求。

作为建议，提出方案如下：开启后门的钥匙固定在断路器手车内, 只有当手车拉出后, 操作人员才能取出钥匙开启后门(注：后门在开启位置时, 钥匙不能抽出) 。当后门关闭, 由运行人员抽出钥匙并插回手车上的固定锁孔后,断路器手车方能推入柜内, 恢复工作状态（这套连锁方案俗称：程序锁）。

手车室要求：手车室内要安装有特定的导轨，可轻巧地推进或抽出手车；在静触头前端装有活门机构，手车从试验位置移至工作位置过程中活门自动打开，当手车从工作位置移至试验位置时，活门自动关闭；手车室内有隔离位置、试验位置及工作位置，且每一位置均设有定位装置；手车应能在柜门关闭时操作；观察窗玻璃应具备防爆要求，柜门关闭时柜体防护等级应能达到IP4X。

电缆室的要求：电缆室内应有足够的空间，能够安装电流互感器、过电压保护器、接地开关及零序电流互感器，并能使10 kV 电缆头安装在电缆室内；接地母排截面积应能承受柜体热稳定电流的要求；连接电缆的柜底配置非导磁金属封板。

母线室的要求：主母线采用铜母线。母线的搭接及其紧固件的选用符合GBJ 149-90 的要求。

继电器室的要求：要留有布置二次设备的足够空间。

零序电流互感器按下列条件选择：根据国标相关规定执行,主要参数为XX/1A, 10P5, 10～15 VA；有的需要把零序电流互感器的两根线反接, 而且安装时要考虑装设电缆的方便。

每一个工程现场一定要有转运小车用于保证在现场对断路器手车、电压互感器手车、隔离手车等进行检修时, 把这些手车从柜内抽出时放在转运小车上。一般情况下,如果现场高压开关柜不超过5 面时,通常配一台转运小车,如果现场的屏比较多,需要用多台小车运转,才能满足现场有大量的检修时转运。

进线柜的进线方式，是从柜底电缆进线或是在屏柜顶上架空进线，需要与用户进行沟通, 如果是在柜底电缆进线，柜深做成1 500 mm 即可，但如果是柜顶上架空进线,需要柜深1 660 mm,否则柜内的铜排难以布置。在工程施工时经常有设计员把高压柜的柜深填错, 应为1 660 mm, 而填成1 500 mm, 使柜体返工,与其连接的母线桥尺寸也需返工重新制作；另外，当高压柜屏中电流较大时，内部元器件尺寸会较大，这时要注意把屏宽由原来的800 mm 宽改成1 000 mm 宽,一定需要记住高压接地开关要填1 000 mm 宽。如果是在柜底电缆进线, 因为电流互感器是正向放置,下口接进线端,这时需要把电流互感器的两个二次端反着接线，电气回路才是正确的。带手车的航空插头芯数要填正确；带手车的航空插头芯数对接线一定要在每一个上接一根线，如果上面两个接线时，航空插头就会接不上。在与手车配套的静触头时也要注意, ABB 的VD4 的触头比国内常规用的小, VD4-12 1250A 31.5 KA 抽出式，相间距210 mm,极距205 mm，适用于KYN28A-12的800 mm 宽柜，所用的静触头为ф 35＊72；而国产的VS1-12 1250A 31.5 kA 抽出式，相间距210 mm，极距275 mm ,适用于KYN28A-12 的800 mm 宽柜,所用的静触头为ф 49＊82。如果不注意很容易弄错。

在高压柜上应用我厂自己生产的一些保护装置时，要注意有的产品有其特殊性。PT 保护装置ARV-851、ARV-851A、SR-196 在工程设计时，为了实现后台遥控PT 并列、解列功能，将装置逻辑插件的C21、C20 端子(PT 并列信号) 作为并列状态的指示, 接入主板普通开入量中。调试人员在后台RTU 遥信状态中将该开入量遥信点按遥控断路器方式组遥控,就可以通过外部真实并列状态的接入实现遥控。

综保装置：当外部开入量由光隔模块转接引入装置主板时,装置电源与光隔模块电源要分开,即各自采用独立的空开供电。高压柜的储能电机回路要求采用独立的空开供电。直流微断开关各厂家+、-极性定义不同, 设计时需要注意。高压柜内部继电器室空间很小,如果控制回路很复杂, 选中间继电器时不拟选JZ7 类型的继电器,尺寸过大, 继电器室内放不下, 拟改成小型中间继电器。在设计时,需考虑继电器尺寸,在设计中可以避免元器件太满而继电器室太小放不下的情况。摇门的开摇门一般开成网状门,这样在小室内方便安装元器件,仪表门有状态指示器时,需要开走线孔,一般小母线为15节, 但有时小母线特别多,小母线为20 节, 要把小母线室加高。

3 关注工程中的特殊要求

3.1 壳体防护等级

主要关注现场的工作条件是否恶劣,是否有粉尘、霉雾等,在化工厂一般存在此类情况,如果有这些情况存在,就需要加大防护等级。母排是否需要加热缩套管，如果加热缩套管可以增强安全系数。随屏是否需供备品备件(特别是一些经常容易损坏的元件如熔断器芯子等, 信号灯和按钮接点等)，以备现场不时之需。母线桥制作方式，建议要和现场核对尺寸, 以免按图纸制作，而现场位置发生更改时, 母线桥与屏之间不配套。小母线提供紫铜棒还是铜导线,尤其是现场已经有屏,而现在是进行现场改造,涉及与现场拼柜,一定要关注此类问题。

3.2 KYN28A-12 高压柜结构设计过程中的问题

1）元器件之间的距离存在问题

元器件之间必须保持一定的安全距离,如果元器件之间的距离比较近,经常会出现线路短路的情况, 甚至会导致电力系统不能正常运行, 为了减少此类问题的发生, KYN28A-12 高压柜结构设计人员需要严格按照相关标准规定进行设计, 我国电力法规规定,在1 km 之内的元器件之间的距离必须超过125 mm,在1 km 之上的元器件之间的距离需要以实际情况为依据作进一步的调整。我国有的配电室的面积比较小, 不能实现元器件之间距离的要求,针对此类情况可以将KYN28A-12 高压柜的尺寸进行缩小, 因此需要使用团装模塑料或超级镀膜绝缘板来增加相间和相对地的绝缘距离。如果采用绝缘板来增大带电体的电气间隙,绝缘板会因为长时间使用出现绝缘性能降低的现象,为了有效控制此类现象,需要定期对绝缘板进行检查、检测,及时发现问题及时进行解决。

2）两个相邻导体之间的距离存在问题

沿绝缘表面测得的两个导电零部件之间距离称为爬电距离,我国电力相关规定中对单位电压下绝缘子表面的爬电距离有明确的要求, 要求纯瓷绝缘材质的爬电比距为20 mm/kV。有机绝缘材质的爬电比距为18 mm/kV，但是在KYN28A-12 高压柜结构设计中很难实现规定的要求,为了解决这个问题,电元件的厂家会采取增高和增多裙边的方法,从而使绝缘件的爬电距离符合要求。

3）海拔修正

海拔高于1 km 处的开关设备，其外绝缘在标准参考大气条件下的绝缘水平是将适用场所要求的绝缘耐受电压乘以海拔修正系数Ka。修正系数Ka 可按下式计算。

式中：H——设备安装地点的海拔高度，单位m。

a——指数，取值为1（适用雷电冲击、空气间隙和短时工频耐受电压）；取值为0.9 适用纵绝缘操作冲击电压）；取值为0.75（适用相对地操作冲击电压）。

4）五防连锁过程存在问题

五防连锁主要由防止断路器误分误合、防止人进入带电的间隔室、防止带电进行接地开关的操作、防止带负荷进行隔离开关的分离操作和防止设有临时接地线构成。现阶段,在KYN28A-12 高压柜结构设计主要涉及了机械连锁和机械程序锁等，机械连锁实现了KYN28A-12 高压柜中的所有部件的联系,根据操作程序的要求进行实际操作。机械连锁的可靠性非常高,在相关设备工作中,如果不是人为进行破坏将会始终处于正常工作的状态。五防连锁的结构有一定的复杂性,并且涉及技术较多，对工艺的要求也比较高, 相对而言，机械程序锁操作起来非常简单,但是因为其存在万能钥匙会出现很多问题,因此设计人员在设计过程中需要根据实际情况选择合适的方法。

5）防护等级

防护等级是KYN28A-12 高压柜设计过程中较为重要的内容,只有防护等级达到相关规定的要求,才能发挥其保护作用,防护等级不宜过低或者过高,过高会加大投入的成本,并且KYN28A-12 高压柜的散热性能也会降低,在设置防护等级时应该根据具体情况而定。

4 结束语

本文对KYN28A-12 高压柜设计方案和结构设计进行了详细地分析和研究,通过对高压柜进行深入地分析并且给出了一些有效的解决措施,使电能得到合理、科学地使用。希望我国电力部门可以根据自身存在的问题借鉴上述措施进行改进和完善,使电力系统能够正常、稳定地运行。