ZG-DG6KV中压开关柜实训设备

1、设备运行环境条件
设计和运行条件
1.1系统概况：
系统标称电压：6kV
中性点接地方式：低电阻接地
1.2本工程为6kV开关柜辅助系统提供的电源如下：
交流电源供电电压380/220V；
直流电源供电电压220V（动力）、110V（控制）。

2、设备标准和规范
提供的设备和配套件要符合以下标准：
GB156 《标准电压》
GB311 《高压输变电设备的绝缘配合》
GB11022 《高压开关设备通用技术条件》
GB1984 《交流高压断路器》
GB2706 《交流高压电器动热稳定试验方法》
GB763 《交流高压电器在长期工作时的发热》
GB5582 《高压电力设备外绝缘污秽等级》
GB2900 《电工名词术语》
GB1985 《交流高压隔离开关和接地开关》
GB1408 《固体绝缘材料工频电气强度的试验方法》
GB3309 《高压开关设备常温下的机械试验》
GB3804 《3-63KV交流高压负荷开关》
GB7354 《局部放电测量》
GB14808 《交流高压接触器》
IEC420 《高压交流负荷开关-熔断器的组合电器》
SD/T318 《高压开关柜闭锁装置技术条件》
DL/T402 《交流高压断路器订货技术条件》
DL/T486 《交流高压隔离开关订货技术条件》
DL/T539 《户内交流高压开关柜和元部件凝露及污秽试验技术条件》
DL/T593 《高压开关设备的共用订货技术条件》
GB/T13540 《抗地震性能试验》
DL/404 《户内交流高压开关柜订货技术条件》
以上标准均执行应用版本。
3、技术要求
3.1 技术要求
3.1.1 名称： 金属铠装式6千伏开关柜
3.1.2 型式： 中置式
3.1.3 柜型号： _KYN28-12_
3.1.4 柜内设备型号：
真空断路器：
断路器的操动机构： 弹簧或永磁操动机构。
电流互感器： LZZBJ系列 。
电压互感器： 上海一互。
电压互感器回路熔断器： 
F-C回路：高压熔断器： 
高压交流接触器：天正 
高压交流接触器的操动机构： 永磁或弹簧 。
馈线回路配零序电流互感器： 上海一互。
接地开关：真空断路器柜。
F-C回路柜。
操作过电压限制：应配备限制过电压装置，以防止操作过电压，限制过电压装置选用三相组合式电压保护器，带有微机智能放电记录仪。
3.2 参数
3.2.2 柜内主要设备其它参数
(1) 断路器
额定开断短路电流： 50kA
短路关合电流： 63kA
动稳定电流：63kA
热稳定电流：50 kA /4s
开断直流分量： ≥40%（本数值为根据断路器固有分闸时间50ms计算所得， 终值需根据投标方产品的固有分闸时间重新确定）
操作循环： 分-0.3s-合分-180s-合分 
机械荷载： 静荷载≤ 100 公斤、动荷载（向下）≤ 150 公斤
合闸时间： ≤75ms，
分闸时间： ≤50ms，
(2) 断路器操动机构的主要技术参数
机构形式：弹簧或永磁操作机构
操作电源电压： 110VDC
操作电源电压变动范围：75-115%； 
辅助开关常闭接点8个，常开接点8个。
真空断路器机械寿命：不小于30000次，要求提交检测报告。
额定短路电流开断次数：不小于30次
(3) 电压互感器
额定电压比： 见附图
高工作电压：7.2kV
额定容量：0.5级50VA， 3级200VA。
(4) 电流互感器
额定电流比： 见附图
准确度等级： 0.5，5P20
热稳定：进线柜：50kA/4s
真空断路器馈线柜：50kA/1s
F-C回路馈线柜：50kA/1s
动稳定：125kA
注：由于各生产厂家CT动热稳定值不同，本规范书附图中各回路CT变比小于200/1A时暂均按200/1A标注， 终数值在施工图阶段与卖方配合确定。
(5) 熔断器
额定电压：7.2kV
额定电流：按63A，
额定 开断电流有效值：50kA
(6) 接触器
额定电压：7.2kV
额定电流：400A
额定开断电流：4kA
额定关合电流：4kA
极限开断电流：由厂家提供
额定短时耐受电流：4kA（4s）
半波内允许通过 电流（峰值）：50kA
(7) 真空接触器操动机构的主要技术参数
机构形式： 
操作电源电压：110VDC
操作电源电压变动范围：75-115%；
合闸线圈电流： 2 A；
分闸线圈电流： 2 A；
辅助开关常闭接点8个，常开接点8个。
3.3 一般技术要求
3.3.1 高压开关柜的结构应保证工作人员的安全，且便于运行、维护、检查、监视、检修和试验
3.3.2 高压开关柜中各组件及其支持绝缘子（即纯瓷及有机绝缘件）的外绝缘爬电比距应满足有关标准要求。
3.3.3 高压开关柜应满足工程相应严酷度等级条件下的附加要求，要求见DL/T404
3.3.4 对组（部）件要求
3.3.2.1 同型产品内额定值和结构相同的组件应能互换。
3.3.2.2 装于开关柜上的各组件应符合它们各自的技术标准。
3.3.5 铭牌
3.3.5.1 铭牌应符合GB3906等有关标准的要求。铭牌应用中文书写，至少应包括以下内容：
1) 制造厂名称和商标；
2) 型号，名称和出厂序号；
3) 使用参数
4) 设计等级；
5) 防护等级
6) 出厂日期
3.3.5.2 高压开关柜内安装的高压电器组件等均应具有耐久而清晰的铭牌。
3.3.5.3 高压开关柜内安装的高压电器组件（含连接导体）额定值不一致时，柜上的铭牌应按 小值标定。
3.3.6 导体间净距和内部故障
3.3.6.1 单纯以空气作为绝缘介质时，柜内导体的相间与对地净距应符合以下要求： 
1) 导体至接地间净距：125mm
2) 不同相的导体之间的净距：125mm
3) 导体至无孔遮拦间净距： 125mm
3.3.6.2 高压开关柜应能防止因本身缺陷，异常或误操作导致的内电弧伤及工作人员。能限制电弧的燃烧时间和防止某一柜故障引起相邻柜故障（如火烧联营）
2.3.6.3 高压开关柜应有防止内部过压和压力释放措施并应防止压力释放装置伤及工作人员。
2.4 防误功能
高压开关柜应具备防止误分、误合断路器，防止带负荷分、合隔离开关或隔离插头，防止接地开关合上时（或带接地线）送电，防止带电合接地开关（或挂接地线），防止误入带电隔室，防止在打开柜门的情况下操作等六防功能
3.5 高压开关柜结构
3.5 .1 开关柜的柜体为全组装式结构，断路器置于开关柜中部或中下部，开关柜的防护等级为IP41。
3.5 .2 开关柜有坚固的框架，采用覆铝锌钢板或冷轧钢板喷塑覆盖框架结构，使开关柜密封性能良好。所有部件有足够的强度，应能承受运输、安装和地震及运行时短路所引起的作用力而不致损坏。
3.5 .3 设备的布置应保证安全可靠，并留有足够的空间，各小室均铠装隔离接地，防护等级为IP41。开关柜两侧的结构、母线和控制线槽等要利于扩建。
3.5.4 开关柜内断路器小室的结构正面应提供铰链门，在开关的背面应有可拆卸的板或铰链门，门上设窥视孔。
3.5.5 开关柜内的控制、保护设备应牢固，便于设备的调试和维修。
3.5.6 开关柜内断路器的推进、抽出应灵活方便，相同用途的断路器应可完全互换。
3.5.7 开关柜应有可靠的机械或电气防误操作的功能，即具备"六防"功能。
3.5.8 开关柜内设照明，照明灯的开关应与开关柜门连锁，照明电压为24 V，单相，2线。提供的电源为：交流220V。
3.5.9 删除
3.5.10 开关柜应有良好的通风条件，如通风设有百叶窗或其他通风口时，要有防止漏水或防小动物进入的措施。
3.5.11 开关柜断路器辅助接点应与主触头同步，闭合应可靠牢固，断开应有足够的距离。 
3.5.12 开关柜投标方应提供便于起吊的吊环。
3.6 断路器及其操动机构
3.6.1 断路器的开断能力应以开断电流表示。断路器开断短路电流的直流分量应不小于40%，投标时提供试验报告。
3.6.2 断路器应有可靠的电气防跳回路。
3.6.3 断路器的操动机构，在任何状态都可以电气和机械跳闸。
3.6.4 电气操作的断路器，均应有就地跳、合闸的操作设施（无需打开断路器小室的门就可操作）。当断路器在就地试验和断开位置时，能够关门操作，断路器的远方操作回路被闭锁。
3.6.5 断路器柜一次插头表面镀银，当一次插头闭合稍许偏移，不应增加其接触电阻。真空断路器应考虑防过电压措施。 
3.6.6 所有操动机构和辅助开关的接线除有特殊要求外，均采用相同接线，以保证断路器的互换性。断路器的辅助接点为8常开、8常闭
3.7 熔断器-真空接触器回路（F-C回路）
3.7.1 开关柜内装断相保护装置，在断相情况下，立即使本回路接触器分闸，断相保护动作后，应闭锁合闸回路。
3.7.2 F-C回路开关柜为单柜中置式，相同回路的F-C手车应做到可以互换使用。
3.7.3 F-C手车在开关柜内的工作位置或试验位置时应满足对手车的各项电气要求。
3.7.4 限流特性：在预期短路电流（方均根值）为50kA时，经熔断器限流后的短路电流值，应不超过允许半波峰值电流50kA。
3.7.5 动作特性：以时间轴为常数，熔断电流误差不大于10%，短路电流在10kA以上时，动作时间不大于0.01秒，热效应值I2t≤107A2s。
3.7.6 熔断器在360°间以内任何方位安装，都不应影响其熔断特性。
3.7.7 由熔断器与接触器组成的回路（以下简称F-C回路）开关柜，必须保证在电气参数及机构等诸方面配合协调并满足要求。
3.7.8 F-C手车上，熔断器应便于抽出更换。动静触头具有足够的强度，并保证抽插准确到位。
额定操作电压下可靠合闸。 --110 额定操作电压下不分闸；在85 额定操作电压下可靠分闸，在小于30 --115 3.7.9 F-C回路的操作电压和控制电压均为直流110V，在75
3.7.10 F-C回路中接触器应为机械保持型，即合闸后由机构闭锁，待接触器跳闸线圈励磁后才跳闸。对于熔断器断相，应具有电气、机械保护和指示。
3.7.11 F-C回路中接触器除自身控制回路所需辅助接点外，应至少附有8常开，8常闭的辅助接点引至开关柜接线端子供外部联锁用。
3.7.12 F-C回路应有可靠的电气防跳回路。
3.8 主母线及分支母线
厂用母线按长期允许载流量选择，且应能承受相当于连接在母线上 等级的断路器关合电流所产生的电动力。
母线及分支母线均为绝缘母线（采用进口绝缘热缩套管），由开关柜厂成套供货。母线或分支线为焊接或螺栓固定。
所有母线应满足以下要求：
3.8.1 所有用螺栓固定的母线导体接头均采用镀银压花。在长期使用期间，从标准环境温度到额定满负荷温度，固定螺栓的初始接触压力值不应降低。每个连接点不应小于四个螺栓。
3.8.2 主母线支承和绝缘应有低的吸湿性能，在设备使用期间，不应降低机械和介质强度。
3.8.3 母线应有标明相别的颜色，A、B、C相分别为黄、绿、红色。母线相间、相对地空气净距不小于125mm。
3.9 接地母线
开关柜内应成套配置接地母线，接地母线应能承受断路器的瞬时及短时额定电流而不超过额定温升。接地母线应符合以下要求。 
3.9.1 与接地母线连接的螺栓接头、搭接头和分支接头用焊接或用螺栓连接。
3.9.2 接地母线与开关柜列相同，每列开关柜接地母线至少应在两端适当位置预留与接地网相连的接地端子用螺栓。
3.10 电流互感器
3.10.1 电流互感器的技术数据应满足设计要求,应选用国内成熟产品。当继电保护有特殊要求，如厂用电源的差动保护用电流互感器与变压器低压侧的电流互感器特性要求一致时，投标方应予满足并不另加费用。
3.10.2 电流互感器二次线圈按设计要求在端子排上进行连接，除有特殊要求外，二次侧接地均在本柜的端子排接地，接地导线分别接到开关柜的接地母线上。电流互感器端子用试验型端子。 
带差动保护的电动机间隔应考虑电动机一次启动时CT饱和倍数对差动保护的影响，防止一次启动时由于CT饱和而影响电机启动。
电流互感器的额定二次电流为1A，额定二次容量是20VA。卖方需提供CT的10%误差曲线。
3.10.3 零序电流互感器按下列条件选择：
(1) 由二次电流及保护灵敏度确定一次回路动作电流。
(2) 零序互感器变比：100/5A，准确级：10P10。
按图供应零序电流互感器并安装在柜内，要考虑装设电缆的方便。 
3.10.4 电流互感器的布置便于维护、调试和检修。
3.11 电压互感器
3.11.1 电压互感器为三相式接线、电压比见附图。
3.11.2 电压互感器安装在手车上。电压互感器有限流型的一次熔断器，其容许遮断电流不小于断路器的容许开断电流。
3.11.3 6kV为中性点低电阻接地系统。
3.11.4 电压互感器二次侧空气开关不应装在高压小间内，而装在仪表小间内。
3.11.5 每个电压互感器，投标方应提供三个一次侧熔断器。
3.12 开关柜内主要二次元件配置原则
3.12.1 微机综合保护装置
微机综合保护装置按国电南思设备。
3.12.1.1电动机微机保护测控装置
1）保护功能：电流速断保护、过电流保护、接地保护、过负荷保护、低电压保护、启动保护、过热保护、堵转保护等，所有保护种类可灵活地取舍，定值整定方便。
2）测量功能：遥信量开入采集，装置内部遥信，事故遥信；遥测量：三相电压、三相电流、有功、无功、功率因数、频率，零序电流、电能计量等；对于正反转电机回路，综合测控单元在正向及逆向运行时均不应误动，功率不因为正向或逆向运行而发生计量错误。支持2路冗余以太网或2路冗余Profibus通讯接口（设计联络会确定），支持2路4~20mA模拟量输出。
3）微机差动保护功能：实现大容量电动机的纵差保护。
包括电动机差动速断保护、分相比率差动保护，断线闭锁差动并报警等功能。高速现场总线通讯口。对于差动两侧CT电缆长度引起的不平衡，差动单元应具有内部调整措施。
3.12.1.2 低压变压器微机保护测控装置
1）保护功能：高压侧电流速断保护、高压侧过电流保护、高压侧过负荷保护、高压侧接地保护、瓦斯及温度等非电量保护。
2）测量功能：遥信量开入采集，装置内部遥信，事故遥信；遥测量：三相电压、三相电流、有功、无功、功率因数、频率，电能计量、零序电流等；支持2路冗余以太网或2路冗余Profibus通讯接口（设计联络会确定），支持2路4~20mA模拟量输出。
3）低压变压器微机差动保护功能：差动单元实现容量大于等于2MVA的变压器的纵差保护。包括变压器差动速断保护、分相比率差动保护，断线闭锁差动并报警等功能。高速现场总线通讯口。对于差动回路两侧CT引线长度相差较大引起的不平衡电流，应采取措施防止保护误动。
3.12.1.3 馈线或分段微机综合保护
1） 保护功能：电流速断保护、过电流保护、接地保护、过负荷保护、后加速保护。
2） 测量功能：遥信量开入采集，装置内部遥信，事故遥信；遥测量：三相电压、三相电流、有功、无功、功率因数、频率、电能计量，零序电流等；至少一个高速现场总线通讯口。
3.12.1.4 结构、外观及其他
装置为嵌入式。装置机箱采取必要的防静电及防电磁 干扰的措施。机箱的不带电金属部分 在电气上连成一体,并可靠接地。机箱满足发热元器件的通风散热要求。
3.12.1.5 试验
保护装置的试验方法符合DL/T671-1999中的有关要求。
保护装置进行出厂试验和型式试验,试验项目符合DL/T671-1999中的有关要求。
3.12.2 电弧光母线保护装置
6kV高压开关柜应装设原装进口电弧光母线保护装置，以避免母线故障时产生的电弧光对设备及人员造成的严重伤害。
电弧光母线保护装置应具备如下基本功能： 
A．电弧光母线保护装置的主、辅单元都应具备母线故障定位指示功能，应能准确的判别弧光发生的具体位置，以便于事故的及时处理和分析。即每个开关柜的母线室（或断路器室）都必须安装独立的弧光传感器，不得使用易折断的光纤产品。
B．电弧光母线保护装置必须具备内部故障代码指示功能，并对整个装置系统（包括辅助单元、传感器及连接线）具有完善的实时（24小时）在线自检功能，当内部故障发生时能发出告警指示，以确保装置的可靠工作；
C．为防止误动作，电弧光母线保护装置不得使用光电式跳闸接点，应使用符合国家标准的继电器式跳闸接点。
3.12.3 小电流接地选线装置和消谐装置
每段母线（中性点不接地）配置一套微机小电流接地选线装置和一套微机消谐装置。
3.12.4 测量和计量设备
6kV每一进馈线、变压器和电动机回路和PT回路内装有电流和电压变送器，输出4~20mA信号至DCS。
6kV每一进馈线、变压器和电动机回路装设电子式悬挂式多功能电度表，电度量应可通过通讯口远传至上位机并可在当地显示。电度表应满足精度0.5级和《电测量及电能计量装置设计技术规程》要求。
3.12.5 开关柜前门上应设有开关状态显示器，开关状态显示器按功能由以下5个模块组成：
a. 电源板。该板上设有开关电源装置。 
b. 输入板。该板主要功能是接收外部传来的信息，如断路器，手车，储能开关，接地开关的位置信号、电压传感器的电压信号、温湿度传感器的模拟信号等并将诸信号经光电隔离后送入控制板。
c. 控制板。该板是整个装置的核心部分，设有中心处理单元。将输入板传来的各种信号进行判断、处理后分别送入显示板和输出板。
d. 显示板。该板上布置了所有的发光指示元件。该板主要功能是接收控制板来的命令使相应的发光指示元件动作。
e. 输出板。该板主要功能是接收控制板传来的处理后的信息，对控制对象送出执行命令。如闭锁命令、告警信号、起动加热器或风机等。 
开关状态显示器应是模块化叠加设计，每一模块的功能明确，取消板与板之间、板与壳体之间的所有连接导线，代之以性能可靠的接插件，无抗干扰性能差可能发生误动的隐患，能经受高电压的冲击。开关状态显示器应通过国家继电器检测中心的国家规定各项严酷的电磁兼容试验和各种电气性能试验。
3.12.6 PT柜需配置微机型PT测控装置。
3.12.7 开关柜内装设电流互感器过电压保护器，用于电流互感器二次侧由于各种异常引起的过电压保护该装置具备快速动作性。要求检测到电流互感器二次绕组产生过电压起到将其二次侧短路的全部时间不大于7mS，使得电压在起始上升的过程中就被可靠地抑制在安全电压之下。还应具有优良的电磁兼容性，需通过国家继电器检测中心规定的各项电磁兼容试验。装置接线采用模块插件式、能记录开路次数。并具有检测报告和挂网运行报告及同类机组的良好业绩。
3.12.8 大电流温度在线监测装置
由于6kV开关柜设备运行经常出现高温过热现象，开关柜需设置温度在线监测装置。主要对6kV开关触头和开关柜内6kV电缆头温度进行实时监测。要求在线监测装置采用低功耗设计和无线隔离技术，具有隔离彻底、安装方便、抗干扰能力强、工作可靠等特点，对各个设备的测温部位的温度值进行集中监控，上位机管理系统（接入厂用电监测系统的上位机）主要功能包括主监控中心、参数设置、温度数据查询、告警以及温度值实时曲线和历史曲线。上位机把采集到的温度数据经过软件处理进行长期保存、图形化显示和打印。
大电流温度在线监测装置的安装，不应影响开关柜各种电气性能，特别是对开关柜的绝缘性能应无任何影响。设备的发射装置不须使用电池，而是通过换能器就地获取能量供发射装置使用，可持续不间断工作。装置需通过的电磁兼容试验和型式试验，装置精度高（达到±2℃）、抗干扰能力强，性能稳定可靠。
3.12.9 开关柜必须符合五防要求：防止误分合断路器、接触器；防止带负荷抽出小车；防止带地刀送电；防止带电合接地刀；防止误入带电间隔。
为了实现6kV厂用电系统的系统防误、整体闭锁，完善厂用电系统的五防功能，开关柜采用FORTRESS机械程序锁的强制性机械闭锁方式，在开关柜下列部位安装FORTRESS机械程序锁，程序锁应具有操作简便、安全可靠的特点。
（1）6kV电源进线柜：在柜内断路器小车上或柜内挡板处安装一把动力锁,用于闭锁断路器主触头进行合分操作；
（2）6kV干式变馈线开关柜：在柜内断路器（或F-C回路小车）或柜内挡板处安装一把动力锁, 用于闭锁断路器（或F-C回路小车）主触头进行合分操作；另在接地开关处安装一套动力锁,用于将接地开关在回路检修工况下锁定在合闸状态；
（3）6kV母联柜：在柜内断路器小车上或柜内挡板处安装一套动力锁,用于闭锁断路器主触头进行合分操作。
（4）6kV母线PT柜：在接地小车上安装动力锁,及在PT柜的外面板上安装钥匙交换盒， 用于闭锁母线接地操作。
3.12.10 开关柜内应配置交流小空开，直流小空开，以及中间继电器、按钮和控制转换开关，元件 终选择由招标人在技术协议阶段确定。
3.12.11 开关柜内端子排采用成都瑞联。
3.12.12 将柜内微机保护测控装置的通讯口引到端子排上。
3.13.13 提供用于现场施工接线的6kV开关柜二次端子排接线图。
3.12.14 实际供货设备的型号和参数以设计院施工图为准。
3.13 表计、继电器和控制、信号设备的安装接线要求如下：
3.13.1 所有设备接地线应承受电气耐压的试验标准及拉合振动试验。如用静态装置时，还应做抗干扰试验。
3.13.2 所有设备应在长期工作电压下运行，不致发热或影响寿命和功能，直流母线电压要求变化范围为±15%。
3.13.3 继电器的布置应考虑防震，当小门打开或关闭时，继电器不误动作。
3.13.4 当测量仪表及继电器保护装置盘面上的二次回路接线以插头与高压开关柜中其他二次回路相连接时,其插头及插座必须接触可靠,并有锁紧设施。表计、控制、信号和保护回路的连接用铜线， 小截面不小于3.5 mm2。电流互感器二次侧引到端子的连线用铜线， 小截面不小于4.0mm2。所有导线均应牢固地夹紧，设备端子均有标字牌。对外引接电缆的端子均通过端子排，端子排中交、直流回路间、跳闸回路、合闸回路、电流回路、电压回路的端子间均应有空端子隔离。供电流互感器用的端子排应设计成短接型，并具有隔离板。静态装置和强电二次回路的导线应尽量分开在不同导线槽内引接。每排留有20%的备用端子。每个端子排只接一根导线，内部连线可以接两根导线。导线均选用交联聚乙烯绝缘，电压不小于500V的铜绞线。
3.13.5 对于分开运输或开关柜的相间联线（如小母线联系电缆），要求互相联系的安装部分的接线接在一个柜的端子排上。当开关柜组装时，再与其他柜连接。
3.13.6 控制和表计开关分别采用相同外形与手把的通用关合开关，相同用途的开关把手操作方向一致。通用组合开关的额定电压不小于500V，持续电流不小于10A，如果在招标方提供的接线内没有具体的断开电流的要求，投标方提供适用于接线要求的开关即可。
3.13.7 柜间的小母线、照明电源、加热器等，安装在便于操作的位置。
3.13.8 柜内易发热的元件，如电阻等，应有隔热措施。