浅谈高压开关柜二次回路设计

浅谈高压开关柜二次回路设计

徐宁

(西电宝鸡电气有限公司陕西宝鸡721000)

摘要：高压开关柜广泛应用在变电站、工矿企业、居民小区配电室等场所，其二次回路的设计是否正确合理，安装是否可靠，对开关柜的安全运行有着十分密切的关系。通过对高压开关柜二次回路工程验收及运行中发现的问题进行分析，发现一些二次回路的缺陷，在安装调试阶段要花费很大的精力去整改，甚至会遗留先天性缺陷，而这些问题可以在制造阶段通过优化设计而避免。

关键词：高压开关柜；二次回路设计

引言：随着我国经济的快速发展，作为基础的电力工业也得到了长期快速的发展。作为电力建设中的重要设备之一，高压开关柜市场需求量很大，同时也对高压开关设备提出了更高的要求。基于此，在接下来的文章中，将围绕高压开关柜二次回路设计方面展开详细分析。

一、我国高压开关柜的发展现状简析

（一）智能化方面

智能技术在于将数字技术，在线监测技术，网络技术和通讯技术应用于高压开关柜中。如ABB公司采用REF542plus智能型控制保护单元，使开关柜智能化，操作“傻瓜化”。而我国的高压开关目前还达不到这样的先进水平。

（二）小型化的差距

国外在绝缘间距和工频耐压等各方面的要求比中国国内低。例如ABB公司在开关柜小型化做了相当的研究。采用了复合绝缘和小型化真空灭弧室，使柜的体积大大减小。

（三）加工工艺方面的差距

国外一些先进的生产厂家，都有先进的加工设备和加工所用的模具，而我们国家引进的数控加工设备与国外没有大的差异，而生产用的模具差异就大了，再加上员工的培训方面的差距，使得开关柜的整体精度就大大降低了。造成以上差距的主要原因是创新能力不足，创新体制不畅，科研经费不足。针对这些原因，我们国家出台了一些政策，鼓励国内生产厂家加大科技投入力度，引进先进技术，经过消化吸收，并在此基础上进行创新；深化与研究院所的技术合作，从事核心技术的研究，以摆脱核心对外方的依赖；增强企业的技术实力，加强对企业技术人员的培养，鼓励技术人员多学习国外最新技术，形成学习型组织，改善企业技术人员的待遇和工作环境，留住这些人才。

二、电压互感器常见问题及优化措施

（一）电压互感器相关反措执行

常见问题：电压互感器二次绕组不得短路，二次绕组必须一点接地。为防止电压二次回路短路时损坏电压互感器，一般在电压二次回路装设空开，常见的问题是空开不满足级差配合关系，空开和保险混用。对于变电站而言，高低压侧电压互感器二次回路接地点一般设置在控制室公用屏，常见的问题是开关柜和主控室同时接地，造成电压回路两点接地。解决措施：电压互感器二次回路装设空开，且PT柜空开和出线开关柜空开必须满足级差配合关系。一般PT柜二次空开使用单相6A的空开，且配置OFF接点，将接点接入综自系统，在PT柜空开跳开后发告警信号；出线间隔保护电压回路可使用三相1A的空开，计量电压回路不再安装空开。电压二次回路接地点应根据开关柜的应用场合确定，变电站开关柜一般接地点设置在控制室，开关柜不设置接地点，而单独安装在配电室的开关柜，则需要在开关柜设置电压回路接地点。

（二）电压切换回路

常见问题：为保证一、二次电压同步，电压二次回路中串入PT隔离开关位置节点，由于PT隔离开关位置节点数量不够，一般采用重动继电器，有些开关柜在设计时选用交流继电器，一旦站用电源失电，将造成电压二次回路断电。解决措施：重动继电器一般采用直流继电器，直流电源取自PT柜控制电源。

三、控制、信号回路常见问题及优化措施

（一）控制回路常见问题及优化措施

常见问题：开关柜控制回路常见的问题是断路器防跳回路及闭锁回路设置不合理。断路器防跳就是防止断路器在合闸过程中，发生连续跳闸、合闸的跳跃现象。部分断路器无防跳回路，远控操作时可以用保护装置防跳回路，而在就地操作时无防跳功能，或者断路器防跳和保护装置防跳回路同时存在，相互影响。开关小车在进车时进行合闸，相当于用开关触头去接通电气回路，此时将产生电弧，严重时会烧伤设备，部分开关柜没有设置闭锁回路，仅靠操作人员判断设备是否操作到位，存在一定的安全隐患。优化措施：开关柜断路器应选用带防跳功能得产品，保护装置跳位监视TWJ-单独接断路器常闭接点，优先选用断路器防跳回路，现场对防跳回路进行试验，确保断路器防跳回路正常、可靠。开关柜应合理设置电气闭锁回路，在设备操作不到位或操作错误时闭锁相关回路，从技术上减少设备隐患，提高反措能力。

（二）信号回路常见问题及解决措施

常见问题：开关柜信号回路常见问题主要有信号设置不全，给运行维护带来一定的困难，信号接入错误，使保护装置频繁告警。遥信设置不全，如保护装置失电和交换机故障都会报装置通信异常，无法快速分析判断设备异常原因；就地信号不全，给操作带来一定的困难，如断路器小车的工作位置没有设置就地指示灯，无法判断操作后的位置，如果操作不到位，断路器无法合闸，造成运行人员误判断。保护装置预定义遥信接入普通信号，造成装置运行时告警，如闭锁重合闸、弹簧未储能、远方位置等厂家预定义的遥信，一旦接入开关位置等普通遥信，装置正常运行时产生告警信息。解决措施：信号回路的设置应满足实际运行操作需求，设备操作后的位置判断必须设置就地信号，装置断电告警信息必须接入公用测控，防止装置失电或交换机故障时通信中断。

四、电流回路常见问题及优化措施

（一）电流互感器二次回路反措执行存在问题及优化措施

常见问题：电流互感器二次绕组不得开路，二次绕组必须一点接地。常见的问题是由于配件、材料选型及接线问题造成二次回路开路，部分绕组失去接地点等问题。优化措施：在防止电流互感器二次绕组开路方面，一是电流回路一般采用试验端子，检修时需要打开连片，接线端子必须使用质量较好的试验端子；二是所有电流互感器二次绕组都接到开关柜端子排，便于带负荷进行回路相量测试，备用绕组不宜在互感器接线盒端子处短接；三是由于开关柜内配线一般采用多股软铜线，接线压接线鼻子，互感器侧及保护装置背板接线端子采用圆形端子，不采用叉形端子，防止螺丝松动时二次线脱落。在二次绕组一点接地方面，一是每个开关柜设置专用的接地铜排，确保接地点良好；二是每一组二次绕组用4平方毫米黄绿接地线单独接到开关柜专用的接地铜排上，不得将多个接地点短接后用一根接地线接到接地铜排上，防止短接线接触不良，造成部分二次绕组失去接地点。

（二）电流互感器变比调整存在的问题及优化措施

常见问题：继电保护对电流互感器的要求为故障情况下不饱和，能正确反应一次电流的大小；而计量对电流互感器的要求为故障情况下饱和，正常情况二次电流不能太小，以保证计量精度要求。解决措施：为兼顾保护和计量需求，电流互感器计量绕组一般带中间抽头，有两个变比。在设计时因注意将电流互感器绕组所有端子都接到端子排，改变电流互感器变比只需调整端子排接线，而不需要打开开关柜后柜门，在电流互感器本体二次接线端子处调整接线[2]。

结论：

简而言之，高压开关柜二次回路的设计对开关柜后期运行维护起着关键性作用，只有加强二次回路设计，从制造环节入手，提高产品质量和适应性，才能在工程验收及运行中不出问题，保障设备及电网安全稳定运行。

参考文献：

[1]李建基.高压开关发展评述.电气时代.2015年第十一期P26-30

[2]朱学贵,王毅,罗礼全等.永磁机构的研究与发展.高电压技术.2016年第五期，P372