电气开关设备

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KDM 电气开关设备

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电气开关设备

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电气开关设备 – 权威常见问题解答指南

开关设备是一种用于控制、保护和隔离所连接电气设备的电气设备。

开关设备既可用于切断设备电源以允许工作,也可用于清除下游故障。

让我们进一步熟悉此类设备。

电气开关设备

开关设备系统有哪些常见类型?

对于开关设备系统来说,有大量的分类方法。

然而,最常见的是根据开关设备的电压进行分类:低压、中压和高压开关设备。

其他来源根据应用地点提供开关设备系统的分类。

在这种情况下,可以命名室外和室内开关设备。

绝大多数户外开关设备也根据其 知识产权NEMA 评级.

还有一些不同类型的开关设备系统不能放在某个组中,例如 SF6 开关设备、GIS 开关设备等。

最后,我们可以按结构类型将开关设备分为几组:

  1. 工业。该开关设备必须保护设备免受制造和工业场所固有的高负荷影响。
  2. 公用设施。该开关设备用于公用设施输配电区域。
  3. 海洋.该类设备用于海上运输的电力系统。
  4. 抽出式元件。无需太多工具和麻烦,即可轻松从系统中移除该开关设备。
  5. 固定元件。一些开关设备用紧固件和其他固定元件螺栓固定,因此您需要某些工具来安装/卸载它们。
  6. 带电前端。带电前端是指电缆和端子暴露的开关设备。例如,电缆可能在末端剥去外皮,然后插入瓷套管的吊环端子中。
  7. 前端不通电。前端不通电是指开关设备中电缆和载流部件被封装在模制橡胶部件内。这些部件通常由套管井、负荷断路插件和负荷断路弯头组成。
  8. 开放式。开放式开关柜采用大气作为接地的主要绝缘路径的方式制造。它几乎没有外壳,以确保空气的自由流通。
  9. 金属封闭型(ME)。这是一种四周和顶部均用金属板完全封闭的开关设备。
  10. 金属包覆 (MC)。这是一种更昂贵的金属封闭开关设备,具有以下特点:主开关和断路装置为可拆卸式;接地的金属屏障将隔间分开并封闭所有主要电路和部件;机械联锁;绝缘母线导体等。
  11. 耐电弧。此类开关设备旨在将电弧能量通过室外的管道/通风口向上引导至设备外部,远离设备操作员。
  12. 中冶集团 (包含电机控制中心的开关设备)

我们将讨论上述类型的开关柜的大部分内容请参阅本常见问题解答中的后续内容。

封闭式开关柜

开关柜的主要部件有哪些?

无论我们正在研究哪种开关设备,它都包含两种类型的组件:导电组件(如开关、断路器、保险丝)和避雷器。

后者用于传导或中断电力的流动。

断路器是每个开关设备的另一个重要部件。

需要中断故障电流。

断路器断开电路时电弧的熄灭需要精心设计。

开关设备内可使用其他类别的电路保护装置:

  1. 电子保险丝 (为电路提供过流保护的电气安全装置)。
  2. ESD 保护和二极管阵列(这些设备用于保护电子设备免受极快速的电压瞬变(例如雷击和静电放电)的影响)。
  3. 保险丝座、保险丝夹和保险丝块(基本上,它是一种用于容纳或嵌套保险丝和开关设备机构其他部件的设备)。
  4. 气体放电管(需要通过所含的等离子气体来消散电压瞬变。气体放电管或简称 GDS 具有高绝缘电阻以及低电容和泄漏,以维持设备的正常运行)。
  5. 功率晶闸管(是一种固态元件,可作为控制电压流动的开关。它们非常坚固,可用于涉及高电压和电流的应用)。
  6. 保护晶闸管(用于过压保护的元件)。
  7. 电气母线 (需要在配电盘内导电)。
  8. 变压器(用于将交流电从一种电压转换为另一种电压)。
  9. 可复位保险丝(与电子保险丝一样,可复位保险丝用于保护系统免受电子电路过流故障的影响)。

断路器

开关柜中使用哪种断路器?

开关柜中使用的断路器有以下几种类型:

# 1.油断路器

当系统发生故障时,油断路器就会沿着电弧路径喷射出一股油流。

当油开始蒸发时,它会释放氢气。

这会导致电弧周围产生氢泡,从而防止电流达到周期零交叉点后电弧再次引发。

这种断路器是最古老的类型之一。

# 2.空气断路器

空气断路器可能以两种不同的方式起作用。

一些空气断路器使用压缩空气来确保系统不会发生故障,而另一些则使用电弧本身的磁力来拉长电弧。

随着电弧长度的增加,可用电压将会扩散到整个电弧上,最终,拉长的电弧将会耗尽。

在其他空气断路器中,触点可以快速摆动到小的密封腔中,导致空气吹灭电弧。

空气断路器通常能够非常快速地终止所有电流。

# 3.气体断路器

在绝大多数情况下, 气体断路器 利用磁场拉伸电弧,然后依靠气体的介电强度来熄灭电弧。

这种气体也能冷却电弧。

与其他类型相比,其优点包括运行噪音更低、不排放热气,以及维护成本相当低。

# 4.混合断路器

混合型开关设备是一种使用传统空气绝缘开关设备(AIS)和气体绝缘开关设备(GIS)技术组件的开关设备。

它具有紧凑和模块化的设计,将几种不同的功能放在一个模块中。

# 5.真空断路器

带有真空断路器的断路器具有最小的电弧特性(因为除了接触材料之外没有任何东西可以电离),所以当电弧被拉伸少量时就会熄灭。

接近零电流时,电弧不够热,无法维持等离子体,电流停止。

这样的间隙可以承受随后电压的上升。

与其他类型不同,真空断路器本质上不适合中断直流 (DC) 故障。

真空断路器不适合分断高直流电压的原因是,直流电压根本没有“电流零点”时期。

等离子弧可以通过继续气化接触材料来自我供给。

# 6.二氧化碳(CO2)断路器

使用二氧化碳作为绝缘和灭弧介质的断路器的工作原理与气体断路器相同。

使用二氧化碳代替其他气体(例如SF6)的原因很简单:它对周围环境的影响较小。

开关柜内表面

如何有效地使用开关设备实现电网自动化?

开关设备是任何有效自动化电网系统的关键部件。

它保证了安全的电源供应,以及对运行系统的完全控制。

通过连接短路和接地故障方向指示器来发出此类故障信号,可以快速定位故障。

我们不要忘记,这种自动化系统可以进行远程控制。

电网的部分区域可以快速恢复,损坏半径可以最小化。

一个很好的例子 带开关设备的自动化电力系统 几乎可以在任何现代发电站找到。

此外,此类系统也经常用于制造工厂和其他需要大量电力消耗的设施。 

开关柜的主要运行要求是什么?

就开关设备而言,由于此类设备的应用领域不同,操作要求可能会有很大差异。

您可以看到下表作为开关设备的安装和运行要求所需参数和决定因素的示例。

手术台

开关柜保护用什么?

为了保护开关设备免受环境危害,人们使用了各种外壳。

说到这样的外壳,可以使用不同的保护标准,如 NEMA 和 IP。

低压、中压和高压开关柜有什么区别?

电压水平由不同地区的电力供应决定。

600 V 及以下的电压称为低压,而 600 V - 69 kV 的电压称为中压。

最后,69 kV-230 kV 的电压称为高压,230 kV-1.100 kV 的电压称为特高压,1.100 kV 也称为超高压。

因此,低压、中压和高压开关设备仅随其运行的电压制度而变化。

区别很简单:低电压对设备和人体健康造成的风险要小得多,而高电压会产生强烈的电弧,必须通过配电板来控制。

不要误会:低电压也会造成严重损坏,因此无论如何都必须使用开关设备和其他防护设备。

什么是 HT 和 LT 开关设备?

LT(低压)与低压相同,而HT 指高压。

这两个缩写在印度都很常用。

SF6开关设备

什么是SF6/无SF6开关设备?

六氟化硫断路器在保护继电器跳闸时切断电流,从而保护发电站和配电系统。

六氟化硫断路器不使用油、空气和其他物质,而是使用六氟化硫 (SF6) 气体来冷却和熄灭电弧。

与其他开关设备类型相比,其优势包括:

  • 降低运行噪音;
  • 不排放热气体;
  • 维护成本相对较低。

SF6断路器广泛应用于800kV及以下电压等级的电网和35kV及以下电压等级的配电系统。

六氟化硫断路器可以用作户外空气绝缘变电站的独立设备,也可以组合到允许在高压下紧凑安装的气体绝缘开关设备中。

RMU 和开关柜有什么区别?

众所周知,开关设备是一种用于接通和断开高压电路的设备。

一个 环网柜 (RMU)是一种开关设备。

RMU 通常用于低压变电站,例如 11kV。

不同变电站的环网主单元连接在一起形成环网,并包含将变电站中的变压器或其他设备连接到环网的开关。

环形系统的好处是每个变电站都由两个不同的位置供电,因此如果一条电缆出现故障,变电站仍可从另一个方向供电。

环网柜

如何绘制所需开关设备的图纸?

在绘制未来开关设备图纸时,必须弄清楚它将在什么样的系统中工作。

实际上,工程师会绘制出将使用此类开关设备的整个系统的图纸。

当您了解整个系统时,您就可以决定哪种开关设备更适合。

开关设备的图纸包括外壳(如果需要)和内表面。

此外,还需要计算系统内部积累的所有力。

如果您不熟悉开关设备操作的技术方面,建议使用 KDM 服务 制作正确的图纸。

如果您想了解有关电气系统规划的更多信息,请阅读 跟随指南.

什么是直流/交流开关设备?

如果将直流 (DC) 源连接到电路中,则源的极性是固定的。

因此,电子的流动只发生在一个方向上。

因此,电流只朝一个方向流动(与电子的方向相反)。

如果将交流 (AC) 源连接到电路中,则电源的极性会不断变化,从而导致电子流动方向的变化,进而导致电流的变化。

因此,交流和直流开关设备可以在这种电流条件下运行。 

什么是耐电弧开关柜?

耐电弧开关设备是一种电气设备,需要将电弧能量通过管道/通风口向上转移到设备外。

这种设备有通风阀,在电弧故障压力下会打开,将过热气体和电弧闪光能量向上引导出开关设备。

不用说,这有助于提高安全性,并防止对相邻设备造成损坏。

非耐电弧开关柜 不能提供相同级别的安全性。

例如,考虑将大型低压电源断路器放入或移出开关设备。

耐电弧设计允许在设备门完全关闭的情况下完成此任务,如果发生电弧故障则设计为重新定向能量。

非耐电弧设计不能提供相同的保护,在这种情况下,工人与设备的互动会增加暴露于电弧闪光危险的可能性。

耐电弧开关设备适用于低压和中压系统。

如何监测开关设备的状况?

需要定期监测开关设备的状况。

这样做,您就可以避免仅通过查看温度水平、电流泄漏等而导致将来发生故障。

为了监控开关设备的状况,可以使用手动程序或特殊设备。 

开关柜的预期寿命是多少?

开关设备的外壳、母线和其他重要部件的使用寿命为 15 至 30 年,但这不是强制性要求。

然而,使用 50 年或更老的开关设备仍然运行良好并不罕见。

什么是 AIS/GIS/HGIS 开关设备?

空气绝缘开关设备(AIS)采用空气作为绝缘物质。

此类系统通常使用的电压范围为11KV至36KV(中压)。

它在电力系统中起着控制和保护作用。

空气绝缘开关设备的主要电路元件均安装在充气隔室内。

GIS 实际上是相同的东西,但不是使用纯空气,而是使用某种气体(例如 SF6)。

地理信息系统 是一种高压配电装置,它兼有气体绝缘开关设备和空气绝缘开关设备的优点。

断路器、隔离开关、电流互感器等主要部件均内置于金属外壳内

壳分裂相。

通过出线套管与敞开式母线、电压互感器、避雷器连接。

此形式为混合型电压分配装置。

开关柜和配电板有什么区别?

配电板和开关设备是电气科学中的常用术语,但其含义常常被混淆。

尽管这两个组件都需要管理流向电路的电流以确保保护,但它们的功能却有所不同。

为了更好地了解开关设备的用途、设计和结构以及 配电板,下面列出了一些基本区别:

# 1. 硬件组件的变化

开关设备由低压、中压和高压电路所需的开关设备组成。

它由保险丝、避雷器、断路器、隔离器、继电器和断路装置等调节电流的部件组成。

配电板是一种面板,在它的后端或前端,或两端安装有总线、开关、保护和电气控制装置。

# 2. 不同用途

开关设备用于接通和供电给工业、家庭、商业和配电系统设置的变压器、电动机、输电线路、发电机和电网。

其目的是为负载提供和控制电力,同时保护负载。

开关设备还可用于识别故障情况,并通过断开和隔离电路来切断电源。

配电板用于将电力分配至多个来源并将其传输至各个负载、变压器、配电板和控制设备。

# 3. 电压差异

开关设备系统可设计用于处理低压和高压容量。

另一方面,配电盘的设计承受电压不超过 600 伏。

# 4. 安全功能

开关设备具有自动功能,并可选择在紧急情况下进行手动控制。

根据安装开关设备的设施类型,开关设备可以放置在带有金属外壳和机柜的室内或室外环境中。

配电盘还可以配有金属或木质外壳以及一个仪表来显示各个电路消耗的电量。

如何清洁电气开关设备?

不用说,有大量的清洁方法可用于各种电气设备。

我们挑选了其中最有效的

# 1. 清洁刷和地毯

清洁布有利于处理开关柜的内部。

但是,不要忘记要格外小心。

如果一些纤维松散,它们可能会造成进一步的污染并对系统造成额外的损坏。

因此,您必须使用专门用于清洁绝缘子和开关设备的特殊抹布。

请记住,这种布料不应含有污染物和粘合剂。

此外,清洁抹布可能会损坏开关设备的精密细小部件。

# 2. 清洁剂

开关柜手推车中发现的污染物通常具有粘性,因此可能需要使用溶剂才能正确清除它们。

您应该非常小心地选择溶剂,并确保这种解决方案具有以下特点:

  1. 容易拆卸。
  2. 不易燃。
  3. 对被清洁的材料呈惰性。
  4. 不会干扰开关设备的电气/机械功能。
  5. 容易干燥。
  6. 环保、无毒。

# 3.工业吸尘器

工业真空吸尘器非常适合清洁开关设备。

但是,您应该寻找具有以下特点的清洁剂:

  1. 轻柔吸力。
  2. 非金属部件和外壳接头。
  3. 其接收软管的设计应确保在意外撞击或摩擦时不会损坏绝缘层。

不建议在室内使用空气清洁方法,因为这会进一步扩散污染,并可能将其推至变电站开关设备的精密电气部件。

即使采用传统的拖地方式,也应该使用化学药剂来限制污染物通过空气的传播。

# 4.高压空气

这是一种相当危险的方法,需要经过特殊培训并严格遵守安全规定。

需要配备防毒面具和其他个人防护设备,以及执行此程序的训练有素的工作人员。

空气压力应在安全规定规定的范围内,且空气应清洁。

水蒸气的存在可能会使情况复杂化,空气应该尽可能干燥。

空气中即使最轻微的污染也可能严重损坏开关设备的内部和电气绝缘。

# 5.喷砂

在涂漆或重新涂漆之前,可以使用喷砂清洁电气设备的坚固部件(例如外部硬盘架和门)。

喷砂是一种特殊的技术:它需要适当的监督和充分的培训。

不正确的喷砂程序总是会导致人员和财产损失。

应特别小心,因为污染物或粘附物的涂层可能含有有毒和不可生物降解的物质,例如塑料、石棉或氧化铅涂料。

# 6. 小型绝缘子清洁

用于开关设备连接器的绝缘体也会定期清洁。

清洗适用于瓷绝缘子,但对于复合材料绝缘子应始终避免清洗。

使用湿巾轻轻擦拭就足以清洁绝缘体。

开关柜外壳

电气开关设备的HS编码是什么?

电气开关设备及其零件根据协调制度 (HS) 代码 8536 进行分类。

如何测试开关设备系统?

KDM 专家对开关设备系统进行多个阶段的测试和检查,以确保电气设备的质量。

# 1. 一般目视和机械检查

应检查开关设备是否正确固定、对准、接地以及所需的间隙。

检查开关设备或配电板的物理、电气和机械状况,包括其锚固、对准、接地和所需的间隙。

在进行验收测试时,验证设备铭牌数据是否与项目图纸和规格相符。

这一点很重要,因为配电盘是为特定应用而设计和额定的,除非得到制造商的明确批准,否则不得用于其他用途。

设备应保持清洁,并拆除隔间内运输的所有运输支架、松散部件和文件

对于初步验收,请验证保险丝和/或断路器的尺寸、类型和保护设置是否与项目图纸和协调研究相符。

配备微处理器通信包的断路器应使用正确的数字地址进行编程。

所有仪器变压器的电流和电压比也应与项目图纸相符。

# 2. 水分和电晕检查

如果开关设备中出现电晕,通常发生在高压母线与其相邻绝缘层之间或两个相邻绝缘构件之间的薄空气间隙中。

进行维护检查时,检查是否有潮湿或电晕的迹象。

在室外组件上,应检查屋顶或墙壁接缝是否有泄漏迹象,并且任何泄漏的接缝都应用防风雨填缝剂密封。

可以通过泄漏缝附近和下方的表面上的锈迹或水印来识别长期泄漏。

应检查组装底座是否有可能让水流入内部的开口,任何此类开口都应填塞或灌浆。

应密封较大的开口,以防止啮齿动物入侵。

# 3. 线路及螺栓连接检查

应检查螺栓电气连接是否具有高电阻。

为此,可以使用低电阻欧姆表、校准的扭矩扳手或红外扫描。

连接松动可能会导致设备故障并导致更高的能耗。

使用低电阻欧姆表时,调查与类似螺栓连接处的偏差值,偏差值应超过最低值的 50%。

螺栓扭矩水平应遵循制造商公布的数据。

# 4. 一般接线检查

控制线松动可能会导致系统彻底失效。

如果连接不良导致过热并失去完整性,其他关键功能(如电气充电和断路器重新闭合)可能会受到抑制。

检查所有接线连接是否紧固,以及接线是否牢固,以防止在运动部件的日常操作过程中造成损坏,特别是在拆除抽屉式断路器或打开和关闭隔间门时。

轻轻拉动控制线以确保连接紧密,或使用螺丝刀轻轻验证连接的扭矩。

红外扫描对于查找控制电路中的松动电线也非常有效。

# 5.运动部件及联锁检查

确认电气和机械联锁系统的操作和顺序正确。

尝试关闭锁定打开的设备并尝试打开锁定关闭的设备。

通过与联锁方案中包含的所有设备进行密钥交换来测试密钥联锁系统。

所有这些系统对于操作员和设备的安全都至关重要。

# 6.润滑检查

适当的润滑检查可以保证移动载流部件和滑动表面平稳运行。

进行维护测试时,这包括铰链、锁和闩锁。

# 7. 绝缘子和隔离层检查

漏电起痕是一种由绝缘体上的电应力引起的放电现象。

这种应力可能发生在相间或相地之间。

在绝缘表面可以观察到跟踪现象。

检查屏障和百叶窗组件是否正确安装和操作。

此外,确保通风口畅通且过滤器安装到位。

# 8. 螺栓连接电气试验

使用低电阻欧姆表通过螺栓电连接进行电阻测量。

测量线路和负载总线端到端的电阻,以及每个配电部分的电阻。

验证双源开关设备母线在断路器处是否正确。

# 9. 介电耐压试验

建议使用交流 HIPOT 测试仪来对断路器进行介电耐压测试。

对每个母线段、每个相对地(未接受测试的相接地)进行介电耐压测试,使用符合制造商公布数据的测试电压。

施加测试电压一分钟。

如果在整个电压施加时间结束时没有观察到任何损坏或绝缘故障的迹象,则认为试件通过了测试。

# 10. 控制线路电气测试

对控制线路相对于地面进行绝缘电阻测试。

对额定电压为 300 伏的电缆施加 500 伏直流电,对额定电压为 600 伏的电缆施加 1000 伏直流电,各持续一分钟。

在施加测试电压之前,隔离这些组件并使用欧姆表检查电路。

控制线路的最小绝缘电阻值应与先前获得的结果相当,但不小于 2 兆欧姆。

对于维护和初始验收来说,此项测试都是可选的。

# 11. 断路器和开关测试

必须对断路器进行测试和维护,以确保在电气故障期间正常运行。

断路器和开关的检查/测试程序超出了本指南的范围,因为每种类型和电压等级都有自己的程序。

在适用的情况下,断路器的测试通常包括:

  1. 视觉和机械检查。
  2. 绝缘电阻。
  3. 介电耐受性。
  4. 接触电阻和极点电阻。
  5. 电气操作。
  6. 真空完整性。
  7. 功率和耗散因数。

如何安装电气开关设备?

在安装之前,您需要为其创建正确的基础。

无论是室内还是室外、混凝土板还是桩,地基都必须具有光滑水平的表面。

请按照以下步骤正确安装开关设备:

  1. 使用卷尺测量要安装开关设备的地板并画出其轮廓。
  2. 在墙上标记开关设备后面的位置的孔。在墙上钻直径为 ½ 英寸的孔。将电缆套管插入每个孔中,并将电缆套管敲入孔中。
  3. 将锚固支架放到下部框架单元上;拧紧螺栓,但不要完全拧紧。
  4. 用毡尖记号笔在地板上标记地脚螺栓的位置。使用电钻在地板上钻出地脚螺栓孔。将地脚螺栓插入孔中,并用套筒扳手拧紧地脚螺栓。
  5. 将下部框架放置到地板上。
  6. 在每个锚栓上安装一个螺母。
  7. 将电源线连接到开关柜,该开关柜将放置在下部框架的顶部。将电源线穿入下部框架,并用电缆夹将其固定到电缆支架上
  8. 取下开关柜上的塑料盖和所有捆扎带。断开传感器电缆与传感器电缆连接器的连接。
  9. 使用小型起重机,用服务手推车将柜体抬到位,将螺栓插入螺栓孔,将开关柜固定到下部框架。使用套筒扳手将每个螺栓完全拧紧,完成所有接线和电缆连接,一切就绪。

确保在开关设备前留出足够的空间,以便可以打开门来拉出断路器和变压器。

在哪里可以找到电气开关设备制造的标准?

请访问 下一页 熟悉开关设备操作的国际标准。

KDM 可以生产哪些类型的开关设备?

KDM Steel 能够生产几乎所有可以想象到的开关设备类型。

您可以访问以下网站查看可用的 KDM 开关设备的完整列表 本页.

https://youtu.be/xTvLrMmLllU

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