爱华网教学目标：了解成套配电装置的种类和特点； 了解常见低压配电柜的基本结构和使用特点； 了解高压套成套配电装置的种类、常见高压开关柜的基本组成和特点； 掌握高压开关柜的“五防”功能； 熟悉SF6组合电器的结构特点和应用特点。重点：高低压配电柜的种类和特点、“五防”、 SF6组合电器的特点。难点：成套配电装置的内部结构。
一、成套配电装置的特点 成套配电装置：由制造厂预先按主接线的要求，将每一回电路的电气设备（如断路器、隔离开关、互感器等）装配在封闭或半封闭的金属柜中，构成单元电路分柜，安装时，按主接线方式，将各单元分柜（又称间隔）组合起来构成的配电装置。 成套配电装置的特点： （1）有金属外壳（柜体）的保护，电气设备和载流导体不易积灰，便于维护，特别处在污秽地区更为突出。 （2）易于实现系列化、标准化，具有装配质量好、速度快，运行可靠性高的特点。其结构紧凑、布置合理、缩小了体积和占地面积，降低了造价。 （3）电器安装、线路敷设与变配电室的施工分开进行，缩短了基建时间。
二、成套配电装置的分类： 按柜体结构特点分为：开启式和封闭式 按元件固定的特点分为：固定式和手车式 按其母线套数分为：单母线和双母线 按其电压等级分为：高压开关柜和低压开关柜
三、低压成套配电装置 低压成套配电装置：在电压为1000V及以下电网中用来接受和分配电能的成套配电设备。按结构可分为配电屏（盘、柜）和配电箱；按控制层次可分为配电总盘、分盘和动力、照明配电箱。 低压配电屏：又称配电柜或开关柜，是将低压电路中的开关电器、测量仪表、保护装置和辅助设备等，按照一定的接线方案安装在金属柜内，用来接受和分配电能的成套配电设备。 低压配电屏分为固定式和手车式（又称抽屉式）低压开关柜两大类为主。
1.PGL型交流低压配电屏
型号的含义：P－低压开启式；G－元件固定安装、固定接线；L－动力用。 配电屏的柜架采用薄钢板和角钢焊制而成，可前后开启，双面进行维护；屏前有门，屏面上方有仪表板，为可开启的小门，仪表板上装设有测量指示仪表；中部面板上设有闸刀开关的操作手柄和控制按钮等；下部屏门内有继电器、二次端子和电能表；屏后柜体构架上方放置低压母线，并设有母线防护罩，防止上方坠落的金属物造成母线短路事故；屏内装有低压开关、闸刀开关、熔断器及有关表计；中性母线装置于屏的下方绝缘子上；保护接地点焊接在下方的柜架上，仪表门有接地点与壳体相连，构成完整、良好的接地保护电路；组合屏的屏间装有钢制隔板，可限制故障范围；屏内外均涂有防护漆，始端屏和终端屏的左右两侧装有防护侧板。
PGL型交流低压配电屏结构示意图1-母线及绝缘框；2-闸刀开关；3-低压断路器；4-电流互感器；5-电缆头；6-继电器 PGL系列低压配电屏的结构设计比较合理、电路配置安全、防护性能好、分断能力为30kA。主电路和辅助电路均采用标准化方案，主电路方案有41种。按用途可分为：电源进线、受电、备用电源架空受电或电缆受电、联络馈电、刀熔开关馈电、熔断器馈电、断路器馈电和照明等八种。 2.GGD型固定式低压配电屏 型号的含义：G－交流低压配电柜；G－电器元件固定安装、固定接线；D－电力用柜。
柜架采用8MF冷弯型钢局部焊接组装而成，构架上有安装孔，可适应各种元器件装配；柜门采用整体单门或不对称双门结构，柜体后面采用对称式双门结构。柜门周边均加有橡胶密封条，可防止与柜体直接碰撞，防护等级为IP30，柜门采用镀锌转轴式铰链与构架相连，安装、拆卸方便；柜体上部有一个小门，用于安装各类仪表、指示灯、控制开关等；柜体的下部、后上部和顶部均有不同数量的散热槽孔，当柜内电器元件发热后，热量上升，通过上端槽孔排出，而冷风不断地由下端槽孔补充进柜，使密封的柜体自下而上形成一个自然的通风道，达到散热的目的；主母线列在柜的上部后方，采用的ZMJ母线夹是用高阻热合金材料热塑成型，机械强度高，绝缘性能好，长期允许温度可达120℃，并设计成积木组合式，安装使用十分方便；刀开关的操作机构为万向节式的旋转机构，手柄可以拆卸，操作方向为左右旋转式，操作方便，增强了安全性；配电柜的零部件按模块原理设计，外形尺寸及开孔尺寸均按基本模数E＝20mm变化，柜内安装件均镀锌防锈钝化处理；柜内的安装件与柜体构架间用接地滚花螺钉连接，构成完整的接地保护电路；柜体采用聚脂桔形烘漆喷涂，消除旋光，附着加强。
GGD型交流低压配电柜
GGD型交流低压配电屏外形示意图 GGD型交流低压配电柜具有分断能力高，动热稳定性好，电气方案灵活、组合方便、防护等级高等特点，GGD型配电柜按其分断能力的大小可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。最大分断能力分别为15kA、30kA、50kA。主电路设计方案有126种，可以满足各方面的需要。 3.GCS低压抽屉式开关柜 型号含义：G－封闭式开关柜；C－抽出式；S－森源电气系统。 装置的构架采用CMF型钢拼装和部分焊接两种结构形式，构架上有安装孔；开关柜前面的门上装有仪表、控制按钮和空气自动开关操作手柄。开关柜的功能室严格分开，功能相对独立，分为功能单元室、母线室和电缆室，电缆室内为二次线和端子排；功能室由抽屉组成，主要低压设备均安装在抽屉内；一个抽屉为一个独立功能单元，装置的每个柜内可以配置11个一单元抽屉或22个二分之一单元的抽屉，抽屉具有抽出式和固定式，可以任意组合、选用；功能单元的抽屉可以方便的实现互换，若回路发生故障时，可立即换上备用的抽屉，迅速恢复供电；抽屉进出线采用片式接插件，抽屉与电缆室的转接采用背板式结构的转接件或棒式结构的转接件；抽屉面板有合、断、试验、抽出等位置的明显标志。抽屉设有机械联锁装置，可防误操作。 GCS 型低压抽出式开关柜
GCS型低压抽屉式开关柜示意图（a）受电、联络柜；（b）PC柜；（c）MCC柜 GCS开关柜密封性能好，可靠性高，占地面积小，但钢材消耗较多，价格较高。它具有分断、接通能力高，动热稳定性好，电气方案灵活，组合方便，系列性、实用性强，结构新颖，防护等级高等特点，它将逐步取代固定式低压配电屏。
4.MNS低压抽出式开关柜 型号含义：M－标准模件；N－低压；S－开关配电设备。 MNS型开关柜可分为动力配电中心柜（PC）和电动机控制中心柜（MCC）两种类型。 动力配电中心柜（PC）采用ME、F、M、AH等系列断路器，柜内划分成四个隔室。水平母线隔室在柜的后部；功能单元隔室在柜前上部或柜前左边；电缆隔室在柜前下部或柜前右边；控制回路隔室在柜前上部。水平母线隔室与功能单元隔室、电缆隔室之间用三聚氰胺酚醛夹心板或钢板分隔；控制回路隔室与功能单元隔室之间用阻燃型聚胺脂发泡塑料模制罩壳分隔；左边的功能单元隔室与右边的电缆隔室之间用钢板分隔。 电动机控制中心柜（MCC）由大小抽屉组装而成，各回路主开关采用高分断塑壳断路器或旋转式带熔断器的负荷开关。柜内分成三个隔离室，即柜后部的水平母线隔室，柜前部左边的功能单元隔室，柜前部右边的电缆隔室。水平母线隔室与功能单元隔室之间用阻燃发泡塑料制成的功能臂分隔，电缆隔室与水平母线隔室、功能单元隔室之间用钢板分隔。 MNSQH 型低压抽出式开关柜
MCC低压抽出式开关柜（a）PC柜示意图；（b）抽出式MCC示意图四、高压成套配电装置 高压成套配电装置：以断路器为主体，将检测仪表、保护设备和辅助设备按一定主接线要求都装在封闭或半封闭的柜中，也称为高压开关柜。 1. 高压开关柜的种类 高压开关柜按结构形式可分为固定式和手车式两种。其中手车柜又可分为铠装型和间隔型，而铠装型按手车的位置可分为落地式和中置式。 固定式高压开关柜：断路器安装位置固定，各功能区相通而且敞开，结构简单。断路器室体积小，断路器维修不便，采用母线和线路的隔离开关作为断路器检修的隔离措施。 手车式高压开关柜：高压断路器安装于可移动手车上，断路器两侧使用一次插头与固定的母线侧、线路侧静插头构成导电回路；检修时采用插头式的触头隔离，断路器手车可移出柜外检修。同类型断路器手车具有通用性，可使用备用断路器手车代替检修的断路器手车，以减少停电时间。手车式高压开关柜的各个功能区是采用金属封闭或者采用绝缘板的方式封闭，有一定的限制故障扩大的能力。 高压开关柜的“五防”功能：即防止误分、误合断路器；防止带负荷分、合隔离开关或带负荷推入、拉出金属封闭式开关柜的手车隔离插头；防止带电挂接地线或合接地开关；防止带接地线或接地开关合闸；防止误入带电间隔，以保证可靠的运行和操作人员的安全。 2.高压开关柜的型号 高压开关柜型号的二个系列的表示方法： 1 2 3 4 5 1：G表示高压开关柜； 2：F表示封闭型； 3：代表型式，C－手车式，G－固定式； 4：代表额定电压（kV）或设计序号； 5：F表示防误型。 1 2 3 4 1：表示高压开关柜，J－间隔型，K－铠装型； 2：代表类别，Y－移开式，G－固定式； 3：N表示户内式； 4：代表额定电压，kV。 举例：KGN－10型号含义为：表示金属封闭铠装户内10kV的固定式开关柜。GFC－10型号含义为：表示手车式封闭型的10kV高压开关柜。 3.高压开关柜的结构类型 （1）KGN－10型固定式开关柜 柜体骨架由角钢或钢板弯制焊接而成，柜内用接地的金属隔板分成母线室、断路器室、电缆室、操动机构室、继电器室及压力释放通道。
母线室在柜体后上部，母线呈三角形排列，带接地刀闸的隔离开关也装在本室。 断路器室在柜体后下部，断路器传动部分通过上下拉杆和水平轴在电缆室与操动机构连接。 电缆室在柜体的下部中间，除作电缆连接外，还装有带接地刀闸的隔离开关。 操动机构室在柜体前下部，内装操动机构、合闸接触器、熔断器及联锁板等，机构不外露，其门上装有主母线带电指示氖灯显示器。 继电器室在柜体前部上方，室内的安装板和端子排支架，可装各种继电器。门上可安装指示仪表、信号元件、操动开关等。 KGN－10型固定式开关柜为双面维护，前面维护检修二次部分、操动机构及其传动部分、程序锁及机械联锁、电缆和下隔离开关等；后面维护检修主母线、上隔离开关及断路器。后门上有观察窗，后壁装有照明灯，以便观察断路器的油面及运行情况。
KGN－10型开关柜结构图1－断路器室；2－母线室；3－继电器室 （2）XGN2－10型固定式开关柜
屏体由钢板和角铁焊成。由断路器室、母线室、电缆室和仪表室等部分构成。 断路器室在柜体的下部。断路器由拉杆与操作机构连接。断路器下引接与电流互感器相连，电流互感器和隔离开关连接。 母线室在柜体后上部，母线呈“品”字形排列。 电缆室在柜体下部的后方，电缆固定在支架上。 仪表室在柜体前上部，便于运行人员观察。 断路器操动机构装在面板左边位置，其上方为隔离开关的操作及联锁机构。 XGN2－10型固定式开关柜外观图
XGN2-10型高压开关柜（a）外形图；（b）结构示意图1－母线室；2－压力释放通道；3－仪表室；4－组合开关；5－手动操作及联锁机构；
6－主开关室；7－电磁弹簧结构；8－电缆室；9－接地母线 （3）KYN1－12型铠装开关柜 KYN1－12型铠装开关柜为全封闭型结构，由继电器室、手车室、母线室和电缆室4个部分组成。各部分用钢板分隔，螺栓连接，具有架空进出线、电缆进出线及左右联络的功能。
手车是由角钢和钢板焊接而成，分为断路器手车、电压互感器避雷器手车、电容器避雷器手车、所用变压器手车、隔离手车及接地手车等。断路器根据需要可配少油或真空断路器。相间采用绝缘隔板，电磁操动机构采用CD10，弹簧操动机构采用CT8。手车上的面板就是柜门，门上部有观察窗及照明灯，能清楚地观看断路器的油位指示。门正中的模拟接线旁有手车位置指示旋钮，同时具有把手车锁定在工作位置、试验位置及断开位置的功能。旁边有按钮及分合闸位置指示孔，能清楚反映断路器的工作状态。手车底部装有接地触头及5个轮子，其中4个滚轮能沿手车柜内的导轨进出，当抽出柜后，另一附加转向小轮能使手车灵活转动。手车在试验位置可使用推进装置使手车均匀插入或抽出。该产品还具有手车可互换及防止不同类型“手车”误入其他柜内的措施。 继电仪表室底部用4组减震器与柜体连成一体，前门可装设仪表、信号灯、信号继电器、操作开关等。小门装电度表或继电器，室内活动板上装有继电器，布置合理、维修方便，二次电缆沿手车室左侧壁自底部引至仪表继电器室。 KYN1－12型铠装开关柜外观图
KYN1－12开关柜结构及外形（mm）
1－仪表室；2－次套管；3－观察窗；4－推进机构；5－手车位置指示及锁定旋钮；
6－紧急分闸旋钮；7－模拟母线牌；8－标牌；9－接地开关；10－电流互感器；11－母线室；12－排气窗；13－绝缘隔板；14－断路器；15－接地开关手柄；16－电磁式弹簧机构；17－手车；18－电缆头；19－厂标牌
（4）KYN28A－12型中置式开关柜
KYN28A－12型手车式开关柜整体是由柜体和中置式可抽出部分（即手车）两大部分组成。开关柜由母线室、断路器手车室、电缆室和继电器仪表室组成。可实现单面维护。
手车室及手车是开头柜的主体部分，采用中置式形式，小车体积小，检修维护方便。手车在柜体内有断开位置、试验位置和工作位置三个状态。开关设备内装有安全可靠的联锁装置，满足五防的要求。
母线室封闭在开关室后上部，不易落入灰尘和引起短路，出现电弧时，能有效将事故限制在隔室内而不向其它柜蔓延。由于开关设备采用中置式，电缆室空间较大。电流互感器、接地开关装在隔室后壁上。避雷器装设在隔室后下部。继电器仪表室内装设继电保护元件、仪表、带电检查指示器，以及特殊要求的二次设备。
KYN28A－12型中置式开关柜外观图
KYN28A-12型中置式高压开关柜A－母线室；B－手车式断路器；C－电缆室；D－继电器仪表室l－外壳；2－分支小母线；3－母线套管；4－主母线；5－静触头装置；
6－静触头盒；7－电流互感器；8－接地开关；9－电缆；10－避雷器；11－接地主母线；12－装卸式隔板；13－隔板；14－次插头；
15－断路器手车；16－加热装置；17－可抽出式水平隔板；
18－接地开关操动机构；19－板底；20－泄压装置；21－控制小线槽
（5）HXGN－12ZF（R）型环网柜 HXGN－12ZF（R）型箱式（固定式）金属封闭环网开关柜。采用空气绝缘，外壳采用钢板或镀铝锌板经双折边组合而成，结构紧凑。柜内由钢板分隔成负荷开关室、母线室和仪表室。 环网柜上部为母线室、中下部为负荷开关室，仪表室位于母线室前面，室内可装设电压表、电流表、切换开关等元件及二次回路端子。柜后有两处压力释放孔，能够最大限度地保障人身安全和运行设备的可靠。 主开关采用真空负荷开关及负荷开关—熔断器组合，可正装亦可侧装，并有接地开关和隔离开关，弹簧操作机构既可电动也可手动，熔断器组合电器方案可代替造价昂贵，体积庞大的断路器柜。一次与二次可以完全隔离，其安全性好；主母线室与负荷开关室用接地金属板隔开；在负荷开关动静触头断口间设有接地的金属活门；柜体、负荷开关、金属活门之间设有可靠的机构联锁。 HXGN-12ZF(R)型箱式(固定式)金属封闭环网开关设备外观图
HXGN环网柜结构图1－盖板；2－前门；3－仪表门；操作面板；5－母线套管；6－主母线；7－真空负荷开关；8－熔断器；9－传感器；10－电缆；11插板 三、SF6组合电器 六氟化硫组合电器：又称为气体绝缘全封闭组合电器（Gas－Insulator Switchgear），简称GIS。它将断路器、隔离开关、母线、接地开关、互感器、出线套管或电缆终端头等分别装在各自密封间中，集中组成一个整体外壳，充以（3.039～5.065）×105Pa（3～5大气压）的六氟化硫气体作为绝缘介质。外壳可用钢板或铝板制成，形成封闭外壳，保护活动部件不受外界物质侵蚀。 SF6全封闭组合器由各个独立的标准元件组成，各标准元件制成独立气室，再辅以一些过渡元件，便可适应不同形式主接线的要求，组成成套配电装置。主要用于110kV及以上，占地面积较小、高海拔、高烈度地震区及外界环境较恶劣的地区。 1.GIS的主要特点 GIS的主要优点： 可靠性高，不会受到外界环境的影响。安全性高，不会产生火灾，不存在触电的危险。占地面积小，各电气设备之间、设备对地之间的最小安全净距小。安装、维护方便，工期大大缩短。检修周期长，维护方便，维护工作量小。 GIS的主要缺点： 密封性能要求高，对加工的精度有严格的要求。金属耗费量大，价格较昂贵。故障后危害较大，检修时有毒气体（SF6气体与水发生化学反应后产生）会对检修人员造成伤害。 2.GIS的种类 根据充气外壳的结构形状，GIS可分为圆筒形和柜形两大类。圆筒形依据主回路配置方式还可分为单相一壳型（即分相型）、部分三相一壳型（又称主母线三相共筒型）、全三相一壳型和复合三相一壳型四种；柜形又称C－GIS，俗称充气柜，依据柜体结构和元件间是否隔离可分为箱型和铠装型两种。 按绝缘介质可分为全SF6气体绝缘型（F－GIS）和部分气体绝缘型（H－GIS）两类。ZF7A-126GIS组合电器ZF9-252GIS组合电器 3.GIS结构示例 断路器和母线筒的结构型式对布置影响最大。对于户内式全封闭组合电器，若选用水平布置的断路器，则将母线筒布置在下面，断路器布置最上面；若断路器选用垂直断口时，则断路器一般落地布置在侧面，如图12－17所示。对于户外SF6全封闭组合电器，断路器一般布置在下部，母线布置在上部，用支架托起。
六氟化硫全封闭组合电器总体结构1—操作装置；2—断路器；3—绝缘隔板；4—导体；5—插入实指形触头；6，12—隔离开关；7、11—接地开关；8—电缆接线端头；9—电缆；10—电流互感器；13—母线； GIS根据主接线分为若干个间隔。每个间隔可再划分为若干气室或气隔。气室划分应考虑以下因素： （1）断路器的额定气压常高于其它元件，应将它和其它气室分开。 （2）要便于运行、维护和检修。当发生故障需要检修时，应尽可能将停电范围限制在一组母线和一回线的区域，须注意：主母线和备用母线气室应分开；主母线和主母线侧的隔离开关气室应分开；当间隔数较多时，应将主母线分为若干个气室；通常将电压互感器和避雷器单独设气室；电缆终端应单独设立气室，可通过阀门与其它元件相联。 （3）要合理确定气室的容积。一般气室容积的上限是由气体回收装置的容量决定的，下限则主要取决于内部电弧故障时的压力升高，不能造成外壳爆炸。 （4）有电弧分解物产生的元件与不产生电弧分解物的元件分开。 我国西北电网的750kV工程选用简化GIS装置，简化GIS是指包括母线、串内元件（包括CB、DS、ES、CT等）以及进出线DS、ES、FES等元件在内的SF6气体绝缘金属封闭开关设备。进出线侧LA、CVT、阻波器等设备为常规敞开式设备。750kV出线上的电抗器回路中的设备也采用常规敞开式设备，包括DS、LA等。 750kV GIS设备布置选用断路器一字形布置（直列式布置）方案。一字形布置方案纵向尺寸小，与主变压器、330kV配电装置的配合较好，工艺流程合理。750kV配电装置间隔宽度取45m，主变构架高27m，750kV出线门型架高度取32m。设备纵向尺寸根据检修要求、导线受力等情况确定。
简化GIS三维模型图
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