KYN28-12Z 型中置式開關(guān)柜實(shí)現(xiàn)不同電氣功能
的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1 前言
高壓開關(guān)柜按主元件(斷路器、互感器等)的安裝方式分類有兩種形式：固定
式和移開式。移開式開關(guān)柜把主元件安裝在一個(gè)可移開的手車上，維修、更換主
元件時(shí)，可以把備用的通用手車投入運(yùn)行。手車?yán)龉耋w后，維修、更換主元件，
不影響電氣主回路的正常運(yùn)行。因此，移開式開關(guān)柜具有停電時(shí)間短，供電可靠
性高的優(yōu)點(diǎn)。
中置式開關(guān)柜屬于移開式開關(guān)柜，因手車處在開關(guān)柜高度方向的中間位置而
得名。除了落地手車式開關(guān)柜的特點(diǎn)外，中置式開關(guān)柜還具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)手車體積小，重量輕，空間尺寸也比較小，因此尺寸容易控制，精度高，手
車互換性好；
(2)手車推進(jìn)和拉出由絲桿傳動(dòng)，且在專用導(dǎo)軌上移動(dòng)，因此操作輕巧，傳動(dòng)精
密；
(3)手車?yán)龊笥蓪Ｓ梅?wù)車承載，且服務(wù)車高度可以根據(jù)地面和導(dǎo)軌的高度調(diào)
節(jié)，因此手車進(jìn)出不受地面高低和平整度的影響；
(4)由于手車處在柜體中間位置，柜體下部空間均可作為電纜室，因此柜體安裝
以及電纜連接的空間寬裕，操作方便；
(5)由于電纜室在柜前和柜后是貫通的，因此中置式開關(guān)柜可以靠墻安裝。但是，
KYN28-12Z 型中置式開關(guān)柜作為一種新型的移開式開關(guān)柜，也有其不足，下面
就此型開關(guān)柜實(shí)現(xiàn)電氣功能要求的結(jié)構(gòu)分別探討如下。
2 雙手車：QF 車+PT車
KYN28-12Z 型中置式開關(guān)柜雖然體積小巧，操作輕便。但因手車體積有限，
其上不能裝配太多的主元件。在實(shí)現(xiàn)某些電氣方案時(shí)，往往一臺(tái)柜子不能滿足要
求，常需兩臺(tái)柜子才能實(shí)現(xiàn)。這無(wú)疑給用戶增加了投資費(fèi)用。
如圖1(a)的電氣方案，若把斷路器 (QF) 安裝到手車上，因手車體積太小，
高壓熔斷器(FU)和電壓互感器(PT)就不能安裝在手車上了，只能安裝于柜內(nèi)；如
果也要把 FU、PT 安裝在手車上，只能用兩臺(tái)開關(guān)柜來(lái)實(shí)現(xiàn)。
注意到開關(guān)柜下部電纜室的空間有余，通過(guò)對(duì)中置式開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)分析，設(shè)
想在柜前下部再設(shè)計(jì)一個(gè)手車，即上下手車。上手車安裝 QF，下手車安裝 FU 和
PT。這樣，一臺(tái)柜子可實(shí)現(xiàn)圖1(a)的電氣功能，其結(jié)構(gòu)示意圖見圖 1(b)。目前，用戶在實(shí)現(xiàn)某個(gè)電氣功能時(shí)，要求設(shè)備投資越少越好，即開關(guān)柜數(shù)量
要盡可能地少。因此，上述方案的實(shí)現(xiàn)，對(duì)投資費(fèi)用有限的用戶(如房地產(chǎn)的配
電設(shè)備項(xiàng)目等)，具有很現(xiàn)實(shí)的意義。
3 專用二次電源手車
圖1(a)的電氣方案一般用于進(jìn)線柜，QF 作為進(jìn)線保護(hù)斷路器，PT 作為二次
電源的降壓變壓器(變比為 10 kV/100 V)，再通過(guò)控制變壓器(變比為100 V/220 V)
升壓到 220 V。這里存在兩個(gè)問(wèn)題：(1)PT 作為測(cè)量元件，精度較高，但容量有
限(普通電壓互感器極限輸出容量為300～500 VA)，實(shí)際上二次電源對(duì)精度要求
可適當(dāng)放寬， 但容量應(yīng)足夠 (一般需 1 kVA 以上)。(2)如果系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障(如
圖 2，在出線柜 QF 出線側(cè)短路)，一次母線電壓必然降低，從而引起二次電源
電壓下降甚至失壓。本來(lái)此時(shí)保護(hù)應(yīng)可靠動(dòng)作，斷路器應(yīng)正常跳閘，但因二次電
源降壓或失壓，使保護(hù)不能可靠動(dòng)作，斷路器不能正常跳閘，這是十分危險(xiǎn)的。
針對(duì)上述兩個(gè)問(wèn)題，可以采取以下措施：(1)設(shè)計(jì)專門的二次電源變壓器，
變比為 10 kV/220 V，容量為 1、2 kVA，精度可按變壓器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求考慮；
斷路器(進(jìn)線和出線)配置低電壓脫扣器。短路故障時(shí)，一次降壓引起二次電源電
壓下降，低電壓脫扣器動(dòng)作，斷路器跳閘，故障切除；(2)設(shè)計(jì)二次電源補(bǔ)給裝
置(原理簡(jiǎn)圖見圖 3)。正常情況下，大容量電容器由二次電源充電完成。一旦二次電源出現(xiàn)低電壓或失壓，低電壓繼電器動(dòng)作切換，把電容器的能量釋放給二次
系統(tǒng)，維持故障時(shí)的二次電源，使保護(hù)可靠動(dòng)作，斷路器跳閘，故障切除。
目前常采用第一個(gè)方案，但斷路器必須具有低電壓脫扣功能(有的斷路器沒(méi)
有此功能)。國(guó)外公司應(yīng)用第二個(gè)方案較多，國(guó)內(nèi)用戶因?qū)?guó)產(chǎn)大容量電容器的
質(zhì)量存在懷疑而不常采用。
4 +中置式計(jì)量柜
電力部門對(duì)高壓計(jì)量柜有特殊的要求，如 PT、CT 和計(jì)量表計(jì)均應(yīng)安裝在
手車上且應(yīng)鉛封于一個(gè)柜門內(nèi)。目的是為了防止盜電，又便于抄表和校驗(yàn)。中置
式開關(guān)柜因手車體積較小，PT、CT 不能都安裝于手車上，因此有些制造廠把 PT
安裝在手車上，而 CT 只能安裝于開關(guān)柜內(nèi)了。這樣造成的后果是：PT 手車?yán)?br/>出后退出運(yùn)行，電度表不計(jì)費(fèi)了，但主回路仍通，供電正常，這反而給盜電提供
了方便。
設(shè)計(jì)的計(jì)量手車把 PT、CT 和計(jì)量表計(jì)(電度表、失壓計(jì)時(shí)儀)等均安裝在手
車上，且仍然為中置式結(jié)構(gòu)，獨(dú)立運(yùn)行于手車隔室內(nèi)，柜門加鉛封鎖(結(jié)構(gòu)見圖
4)。
5 單柜實(shí)現(xiàn)“母聯(lián)+母線升”方案
如圖5(a)的電氣方案，常需兩臺(tái)開關(guān)柜才能實(shí)現(xiàn)，即一臺(tái)母聯(lián)柜加一臺(tái)母線提升柜。設(shè)計(jì)在一臺(tái)柜體內(nèi)實(shí)現(xiàn)上述方案，其結(jié)構(gòu)見圖5(b)。該柜體設(shè)有兩段母
線，在柜體內(nèi)一前一后。母線 A 為常規(guī)母線，母線 B 是為了使鄰柜母線轉(zhuǎn)換
到常規(guī)位置而設(shè)立的。鄰柜的母線轉(zhuǎn)換示意圖見圖 6。考慮到母線 B 占據(jù)了電
纜室上部的壓力釋放通道，柜體深度需增加約200 mm。
“五防”機(jī)械聯(lián)鎖有兩種形式：一種是“主動(dòng)式”，另一種是“被動(dòng)式”。例
如“防止帶負(fù)荷推拉手車”，主動(dòng)式機(jī)械聯(lián)鎖應(yīng)該是：斷路器在合閘時(shí)，機(jī)械上
應(yīng)保證手車不能推拉，即使實(shí)施推拉，也推拉不動(dòng)；而被動(dòng)式機(jī)械聯(lián)鎖是另一種
情況：即斷路器合閘時(shí)，只要手車搖手柄搖動(dòng)一點(diǎn)點(diǎn)(此時(shí)主回路動(dòng)靜觸頭之間
實(shí)際上還沒(méi)有相對(duì)位移)，斷路器即分閘。也就是說(shuō)，手車總是可以推拉的，只
是一推拉，斷路器就分閘。顯然，被動(dòng)式機(jī)械聯(lián)鎖方式會(huì)使斷路器誤分閘。因此，
希望采用主動(dòng)式機(jī)械聯(lián)鎖方式。
KYN28-12Z 型中置式開關(guān)柜的“五防”機(jī)械聯(lián)鎖裝置既可靠又簡(jiǎn)單。但在
實(shí)現(xiàn)“防止誤入帶電間隔”功能時(shí)，存在不夠全面的地方。如：只有在接地刀合
閘后，電纜室門才可以開啟，這一點(diǎn)能滿足要求；但在門開啟后防止接地刀分閘這一點(diǎn)，結(jié)構(gòu)上不能保證。接地刀分閘了，而門又是開啟的，這存在安全隱患。
有的制造廠在接地刀操作孔處加小門，并掛鎖，以防無(wú)關(guān)人員操作。這是一個(gè)辦
法，但不夠完美。
下面介紹一種“防止誤入帶電間隔”的機(jī)械聯(lián)鎖裝置(見圖 7)，能實(shí)現(xiàn)只有
在接地刀合閘后，電纜室門才能打開，以及只有在電纜室門關(guān)閉后，接地刀才能
分閘的功能。
當(dāng)開關(guān)柜退出運(yùn)行時(shí)，只有在接地刀合閘后，聯(lián)鎖件脫離了對(duì)門的限制，門
才可以打開；一旦門打開，由于彈簧5的作用，檔板3遮住了接地刀的操作孔，
因此無(wú)法操作接地刀使其分閘；只有在門關(guān)閉到位后，頂桿1克服彈簧5的拉力，
頂開檔板3，使其離開接地刀操作孔的位置，此時(shí)才可以操作接地刀并使其分閘。
某廠改進(jìn)設(shè)計(jì)的 ZSS 中置式開關(guān)柜應(yīng)用了上述功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并在實(shí)際
運(yùn)行中得到了驗(yàn)證，達(dá)到了良好的效果。