3.6 成套配电装置

成套配电装置是由制造厂制造的各种开关柜组合而成，是成套供应的设备。开关柜（又称为成套开关或成套配电装置）是以断路器为主的电气设备，是指生产厂家根据电气一次主接线图的要求，将有关的高低压电器（包括控制电器、保护电器、测量电器）以及母线、载流导体和绝缘子等装配在封闭的或敞开的金属柜体内，作为电力系统中接受和分配电能的装置。成套配电装置是变配电站中重要元件之一。在接收和分配电能过程中，成套配电装置起着重要的作用：①在电力系统正常工作状态时，起着接收和分配电能的作用。②在系统故障时，起着保护、切断故障、迅速恢复正常运行的作用。

3.6.1 高压开关柜

1. “五防”的功能

高压开关柜应用在3～35kV系统。我国生产的高压开关柜都是“五防型”的。开关柜要求中的五防是指：①防止误分、误合断路器。②防止带负荷分合隔离开关（或防止带负荷将手车拉出或推进）。③防止带电合接地刀闸。④防止带接地分合断路器。⑤防止进入带电的开关柜内部。“五防”柜从电气和机械联锁上采取了措施，实现了高压安全操作程序化，防止了误操作，提高了安全性和可靠性。

2. 高压开关柜分类

按断路器安装方式分为移开式（手车式）和固定式。

1）移开式或手车式（用Y表示）。表示柜内的主要电器元件（如：断路器）是安装在可抽出的手车上的，由于手车柜有很好的互换性，因此可以大大提高供电的可靠性，常用的手车类型有：隔离手车、计量手车、断路器手车、PT手车、电容器手车和站用变手车等，如KYN28A-12。

2）固定式（用G表示）。表示柜内所有的电器元件（如：断路器或负荷开关等）均为固定式安装的，固定式开关柜较为简单经济，如XGN2-10、GG-1A等。

按柜体结构可分为金属封闭铠装式开关柜、金属封闭间隔式开关柜、金属封闭箱式开关柜和敞开式开关柜4大类。

金属封闭铠装式开关柜（用字母K来表示）主要组成部件（例如：断路器、互感器、母线等）分别装在接地的用金属隔板隔开的隔室中，如KYN28A-12型高压开关柜。

金属封闭间隔式开关柜（用字母J来表示）与铠装式金属封闭开关设备相似，其主要电器元件也分别装于单独的隔室内，但具有一个或多个符合一定防护等级的非金属隔板，如JYN2-12型高压开关柜。

金属封闭箱式开关柜（用字母X来表示）开关柜外壳为金属封闭式的开关设备，如XGN2-12型高压开关柜。

敞开式开关柜，无保护等级要求，外壳有部分是敞开的开关设备，如GG-1A（F）型高压开关柜。

3. 金属铠装中置式高压开关柜

（1）中置式开关柜的结构

中置式开关柜其小车断路器导轨至于中间隔层，断路器隔离插头中心线对中问题易保证，精度高，互换性强。KYN28-12铠装中置式金属封闭开关设备适用于3.6～12kV三相交流50Hz电网，作为接收和分配电能，并对电路实行控制、监测和保护之用，可用于单母线、单母线分段系统或双母线系统。图3-39为KYN28-12开关柜的外形和基本结构剖面图。KYN28-12开关柜有4个隔室，A：母线室；B：断路器室；C：电缆室；D：低压小室（仪表、继电保护）。

（2）开关柜的操作

开关柜所有的操作都在开关柜的门关闭时进行。断路器的手动机构如图3-40所示。

1）断路器手车的操作。

● 手动将手车从试验/隔离位置插入到运行位置。

① 将控制线插头（即二次插头）插入控制线插座。②确认断路器处于分闸位置（若未分闸就分闸）。③将手柄插入到丝杆机构的插口中。④顺时针方向转动曲柄，直到转不动为止（约20转）。⑤这时手车处于运行位置。⑥观察位置指示器。⑦拔出手柄，其间不应转动，以免手车位置外移，开关不到位，而影响指示与控制。

注意：手车不允许停留在运行位置和试验/隔离位置之间的任何中间位置。

● 手动将手车从运行位置移到试验/隔离位置。

按上述进入运行位置的操作，倒序操作。观察位置指示器。

● 将手车从试验/隔离位置移到维修小车上。

①打开断路器室的门。②拔起控制线插头，将其锁定在存放位置（就在手车上）。③将维修小车推到开关柜正面，通过小车高度调节器调整工作台的高度，让其定位销对准柜前的定位孔之后，再将小车往前一推，使定位销顺利插入定位孔，维修小车通过锁键与开关柜锁定。④向内侧压滑动把手，解除手车与开关柜的联锁，将手车拉到维修小车上。⑤松开滑动把手，将手车锁定在工作台上。⑥操作锁键释放杠杆，将维修小车从开关柜移开。

● 将手车从维修小车上移到开关柜内（试验/隔离位置）。

按将手车从试验/隔离位置移到维修小车上的操作顺序，倒序操作。

2）断路器的操作。

弹簧储能。对配有储能电动机的断路器，储能自动完成。若储能电动机损坏，则应手动储能。对配有手动储能机构的断路器，将储能杠杆插入插口，反复上下运动，直至指示出已能储能状况（约25次）。达到储能状况时，储能机构自动脱扣，储能杠杆的进一步运动就无效。

断路器的分闸和合闸。操作就地或远方控制按钮，观察开关分合闸状态指示器，断路器每操作一个循环，操作次数计数器就自动加1。运行中的断路器在一般情况下，不能由人直接进行断路器的合、分闸操作。

3）接地开关的操作。接地开关有一个快速合闸机构，仅当手车处于试验/隔离位置时，接地开关才能操作。开关柜门关闭且当闭锁状态解除后，才允许关合接地开关。

手动分闸和合闸。操作步骤如下：

➢将滑板压至接地开关操作孔底部。如果接地开关处于合闸位置，它已处于此位置，插入接地开关操作杆。

➢顺时针方向转动曲柄，关合接地开关；反时针方向转动曲柄，断开接地开关。转动角度约为180°，转动时动作应连贯。

➢观察接地开关的机械/电气的位置指示。

➢取下曲柄，接地开关关合时，滑板保留在打开位置。

4）电缆室门的操作。电缆室门若装有机械或电气强制闭锁装置，仅当接地开关合闸时，电缆室门才允许被打开，且只有关闭电缆门后，接地开关才允许被分闸。操作步骤如下：

➢将断路器手车移至试验位置或移出柜外。

➢操作接地开关至合闸位置。

➢用专用钥匙松开电缆室门锁，打开电缆室门。

➢完成检修后，关闭电缆室门。

➢操作接地开关至分闸位置。

➢将断路手车推至试验或工作位置。

5）电气/机械的指示/监控。开关柜运行时，应观察二次区域内的所有的运行数据和状态指示，警惕任何异常情况。

4. 间隔式开关柜

间隔式开关柜由固定式壳体和手车两部分组成，如图3-41所示，JYN2-10型开关柜。

壳体用钢板和绝缘板分隔成手车室、母线室、电缆室和继电器及仪表室4个部分。壳体的前上部位是继电器、仪表室，下门内是手车室及断路器的排气通道，门上装有观察窗，底部左下侧为二次电缆进线孔，后上部为主母线室，下封板与接地开关有联锁，仪表板上面装有电压指示灯，当母线带电时灯亮，表示不能拆卸上封板。

手车用钢板制成，底部装有4只滚轮，可以沿水平方向移动，还装有接地触点导向装置，脚踏锁定机构及手车杠杆推进机构的扣擎，手车分为断路器手车、电压互感器手车、电流互感器手车、避雷器手车、所用变压器手车、隔离开关手车及接地手车7种。

5. 箱式开关柜

图3-42所示为XGN2-10型开关柜。柜内分为断路器室、母线室、电缆室和继电器室，室与室之间用钢板隔开。

断路器室在柜体下部，断路器的传动由拉杆和操动机构联挂，断路器上接线端子与电流互感器连接，电流互感器与上隔离开关的接线端子连接，断路器下接线端子与下隔离开关的接线端子连接，断路器室还设有压力通道。开关柜为双面维护，前面检修断路器室的二次元件，维护操作机构，机械联锁及传动部分，检修断路器。后面维护主母线和电缆终端。在断路器室和电缆室均装有照明灯。前方的下部设有和柜宽方向平行的接地铜母线。

3.6.2 低压成套配电装置

低压成套配电装置包括电压等级1kV以下的开关柜、动力配电柜、照明箱、控制屏（台）、直流配电屏及补偿成套装置。这些设备作为动力、照明配电及补偿之用。低压抽出式开关柜如图3-43所示。

1. GCS型低压抽出式开关柜

GCS型低压抽出式开关柜适用于发、供电等行业，作为三相交流频率为50（60）Hz、额定工作电压为380（660）V、额定电流为4000A及以下的发、供电系统中的配电、电动机集中控制、电抗器限流、无功功率补偿。

开关柜构架采用全拼装和部分焊接两种结构形式。装置严格区分的各功能单元室、母线室、电缆室；各相同单元室互换性强；各抽屉面板有合、断、试验、抽出等位置的明显标识。母线系统全部选用TMY-T2系列硬铜排，采取柜后平置式排列的布局，以提高母线的动稳定、热稳定能力和改善接触面的温升；电缆室内的电缆与抽屉出线的连接采用专用连接件，简化了安装工艺过程，提高了母线连接的可靠性。

2. MNS型低压开关柜

MNS型低压开关柜适用于交流50（60）Hz，额定工作电压为660V及以下的系统，用于发电、输电、配电、电能转换和电能消耗设备的控制。

MNS型低压抽出式开关柜是由模块化组件组装而成的组合型抽出式低压开关柜（以下简称为装置）。该设备的基本框架为组合装配式结构，由基本柜架，再按方案变化需要，加上相应的门、封板、隔板、安装支架以及母线、功能单元等零部件组装成一台完整的装置。可组合成受电柜、母联柜、动力配电中心（PC）、抽出式电动机控制中心和小电流的动力配电中心（抽出式MCC）、可移动式电动机控制中心和小电流动力配电中心（可移式MCC）。

动力配电中心（PC）柜内割分成4个隔室：母线隔室、功能单元隔室、电缆隔室、控制回路隔室。隔室之间用钢板分隔。

抽出式电动机控制中心和小电流的动力配电中心（MCC）柜内分成3个隔室，即柜体上部或后部的母线隔室、柜体前部的功能单元隔室、柜体后部或柜前右部的电缆隔室。母线隔室与功能单元隔室之间用阻燃型发泡塑料制成的功能板分隔。

抽屉单元有可靠的机械联锁装置，通过操作手柄控制，具有明显的准确合闸、试验、抽出和隔离等位置，如图3-44所示。8E/4为在8E（200mm）高度空间组装4个抽屉单元。8E/2为在8E高度空间组装2个抽屉单元。E=25mm。

3. 低压开关柜的主要电器元件

1）电源及馈线单元断路器主选AH系列。也可选用其他性能更先进的或进口M系列、F系列。AH型断路器具有性能好、结构紧凑、重量较轻、系列性强的特点。价格相对较低，维护使用方便，各项性能指标能满足本装置的要求。

2）抽屉单元（电动机控制单元、部分馈电单元）断路器主选CM1、TG、TM30系列塑壳断路器，部分选用NZM-100A系列。这些开关均有性能好、结构紧凑、短飞弧或无飞弧、技术经济指标高的特点，能满足本装置的要求。

3）隔离开关及熔断器式隔离开关选Q系列。该系列可靠性高、分断能力强，并可以实现机械联锁。

4）熔断器主选NT系列。

5）交流接触器选用B系列、LC1-D系列。

3.6.3 全封闭组合电器（GIS）

将SF₆断路器和其他高压电器元件（除主变压器外），按照所需要的电气主接线安装在充有一定压力的SF₆气体金属壳体内所组成的一套变电站设备称为气体绝缘变电站，有时也可称为气体绝缘开关设备或全封闭组合电器（简称为GIS）。

GIS一般包括断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、进出线套管或电缆连接头等元件。

1. GIS结构性能特点

1）由于采用SF₆气体作为绝缘介质，导电体与金属地电位壳体之间的绝缘距离大大缩小，因此GIS的占地面积和安装空间只有相同电压等级常规电器的百分之几到百分之二十左右。电压等级越高，占地面积比例越小。

2）全部电器元件都被封闭在接地的金属壳体内，带电体不暴露在空气中，运行中不受自然条件的影响，其可靠性和安全性比常规电器好得多。

3）SF₆气体是不燃不爆的惰性气体，所以GIS属防爆设备，适合在城市中心地区和其他防爆场所安装使用。

4）只要产品的制造和安装调试质量得到保证，在使用过程中除了断路器需定期维修外，其他元件几乎无需检修，因而维修工作量和年运行费用大为降低。

5）GIS设备结构比较复杂，要求设计制造安装调试水平高。GIS价格也比较贵，变电站建设一次性投资大。但选用GIS后，变电站的土建费用和年运行费用很低，因而从总体效益讲，选用GIS有很大的优越性。

2. GIS的母线筒结构

1）全三相共体式结构。三相母线、三相断路器和其他电器元件都采用共箱筒体。三相共箱式结构的体积和占地面积小、消耗钢材少、加工工作量小，但其技术要求高。额定电压越高，制造难度越大。

2）不完全三相共体式结构。母线采用三相共箱式，而断路器和其他电器元件采用分箱式。

3）全分箱式结构。包括母线在内的所有电器元件都采用分箱式筒体。

在GIS内部各电器元件的气室间设置使气体互不相通的密封气隔。设置气隔有以下好处：可以将不同SF₆气体压力的各电器元件分隔开；特殊要求的元件（如避雷器等）可以单独设立一个气隔；在检修时可以减少停电范围；可以减少检修时SF₆气体的回收和充放气工作量；有利于安装和扩建工作。

3. GIS断路器的布置

GIS断路器按布置方式可分为立式和卧式；断路器开断装置因断口数量不同有2～3个灭弧室（一个断口对应一个灭弧室）以及相应的开断装配；GIS断路器操动机构基本为液压操动机构、压缩空气操动机构和弹簧操动机构。

4. GIS的出线方式

GIS的出线方式主要有以下3种：

1）架空线引出方式。在母线筒出线端装设充气（SF₆）套管。

2）电缆引出方式。在母线筒出线端直接与电缆头组合。

3）母线筒出线端直接与主变压器对接。此时连接套管一侧充有SF₆气体，另一侧则有变压器油。

5. 126-GLKA型GIS

126-GLKA型GIS有额定电压为126kV、252kV、363kV和550kV的系列产品。

126kV产品，其断路器及其他电器元件均采用三相共箱式结构；252kV产品的母线为三相共箱式，而断路器等则采用分箱式构造；363～550kV产品为全分箱式结构。

每一间隔单元配有就地控制柜，在就地控制柜上可对本间隔单元所有设备进行控制，也可通过切换开关切换到主控室的集控屏上进行控制。

断路器配用气动操动机构，采用集中供气的压缩空气系统，压缩空气系统一次压力为3MPa，经减压阀降压至1.5MPa后供气到操动机构。

该型号GIS装用的断路器型号为126-SFMT-320C，其灭弧室和瓷柱式SFMT型SF₆断路器的完全相同。所有三相灭弧室装在同一的金属筒体内，并用绝缘件分隔开，以减少邻相间的影响。126-SFMT型断路器的结构如图3-45所示。断路器气室的SF₆气体额定压力为0.5MPa，比其他电器元件气室高0.1MPa。