高 壓 開 關(guān) 柜 與 斷 路 器 及 其 操 動 機 構(gòu) 選 擇

開關(guān)柜與斷路器及其操動機構(gòu)選型是變配電站一次單線系統(tǒng)圖設(shè)計的主要內(nèi)容之一，應(yīng)在單線系統(tǒng)圖及說明表中表示清楚開關(guān)柜的型號、規(guī)格與一次接線編號。

1 開關(guān)柜選擇

1.1 開關(guān)柜有半封閉、金屬封閉以及絕緣封閉式三種。根據(jù)電壓等級與環(huán)境條件來選擇。
1.2 6～35kV變配電站多數(shù)選用金屬封閉式，金屬封閉式又分為鎧裝、間隔與箱式三種。金屬封閉式以空氣絕緣為主，斷路器安裝方式分為固定式與移出式（手車柜）。固定式結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但尺寸偏大、不便于維護。移出式（手車柜）為組裝結(jié)構(gòu)、外形美觀、尺寸小、五防措施好、便于維護，但成本高。環(huán)網(wǎng)負荷開關(guān)柜具有尺寸小、便于維護、成本低，但采用高壓熔斷器保護，保護功能簡單，一般用于環(huán)網(wǎng)式供電與箱式變電站。
1.3 110kV及其以下電壓等級都有成套高壓開關(guān)柜，電力系統(tǒng)城市電網(wǎng)和工業(yè)與民用建筑變配電站大都為戶內(nèi)式。電力系統(tǒng)農(nóng)村電網(wǎng)變配電站大多數(shù)采用戶外式。
1.4 高壓開關(guān)柜應(yīng)具備五防措施。五防措施包括：防止帶負荷拉合隔離刀閘（含手車），防止誤合斷路器（帶接地線合閘等），防止帶電掛接地線，防止帶接地線合隔離刀閘（含手車），防止誤入帶電間隔。
移出式（手車柜）開關(guān)柜沒有上下隔離刀閘，五防措施好。將手車位置連鎖觸點接入合閘回路，可保證只有車車完全推倒位或處于實驗位置時，才能進行合分閘。處于合閘位置時，手車無法拉出；拉出后接地刀閘處于合位時，車車無法推入，通過機械連鎖直接閉鎖。
固定柜五防措施通過機械與電氣閉鎖來實現(xiàn)。機械閉鎖包括機械直接閉鎖、紅綠翻牌、程序鎖、鑰匙盒與三功能控制開關(guān)。電氣閉鎖包括電磁鎖、機械電磁式閉鎖裝置與微機防誤閉鎖裝置。微機防誤閉鎖裝置主要用于電力系統(tǒng)變配電站。

2 斷路器設(shè)計選擇

油斷路器已經(jīng)淘汰。目前主要有真空斷路器與六氟化硫斷路器兩種。六氟化硫斷路器用于35kV及以上電壓等級的變配電站。負荷開關(guān)加高壓容斷器主要用于環(huán)網(wǎng)柜、箱式變電站等保護要求不高的小型變電站。
工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊詳細的介紹了斷路器選擇的基本要求。斷路器除根據(jù)電壓等級與環(huán)境條件來選擇外，還要根據(jù)額定電流、額定短路關(guān)合電流（遮斷電流）來選擇，并進行動熱穩(wěn)定校驗。額定電流及額定短路關(guān)合電流（遮斷電流）要根據(jù)變配電站計算負荷與短路電流來選擇。備用進線的額定電流要根據(jù)供電部門允許的最大備用容量來選擇，也可與主進線選用同一種規(guī)格的斷路器。繼電保護要求不同時，備用進線電流互感器變比需要單獨來選擇。
真空斷路器滅弧速度快，操作時容易引起操作過電壓，一次系統(tǒng)設(shè)計時注意設(shè)計過電壓吸收裝置。進線柜與遠距離出線柜應(yīng)設(shè)計避雷器來防止外部雷擊與操作過電壓。高壓電動機與電容器出線柜應(yīng)設(shè)計過電壓吸收裝置。種類有MY31G與MYG系列氧化鋅壓敏電阻器，Y1C2－7.2/15型過電壓限制器與Y25CD系列保護旋轉(zhuǎn)電機用串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器。一般不宜選用與進線同一型號的防止外部雷擊過電壓的避雷器。這一點對高壓電動機出線與高壓電容器出線回路尤為重要。
過電壓吸收裝置在操作過電壓超過規(guī)定電壓時才擊穿，由于擊穿時間短，不會影響變配電站綜合自動化裝置的正常運行，因為變配電站綜合自動化裝置具有自復位功能，抗干擾能力也比較強。但過電壓吸收裝置的質(zhì)量必須可靠，投運前必須進行檢測，如果其泄露電流過大，干擾長期存在，也會對變配電站綜合自動化裝置的正常運行造成影響。

3 操動機構(gòu)選擇

3.1操動機構(gòu)的種類
高壓斷路器的操動機構(gòu)主要有電磁操作、彈簧儲能與永磁操動機構(gòu)三種。彈簧儲能操動機構(gòu)應(yīng)用比較多。電磁操動機構(gòu)合閘電流大，已較少采用。永磁操動機構(gòu)合分閘電流小、儲能時間短、機械故障率低，可替代電磁操動機構(gòu)用于高壓電機等需要頻繁操作的開關(guān)柜。永磁操動機構(gòu)是近年來開發(fā)的新產(chǎn)品，隨著其價格逐步降低應(yīng)用會越來越廣泛。
3.2電磁操動機構(gòu)
電磁操動機構(gòu)是利用電磁鐵通電后的電磁力進行合閘，利用分閘線圈進行分閘。電磁鐵合閘電流一般在150A左右，因此需要的合閘電源容量比較大，電磁操動機構(gòu)只有直流操作，直流屏蓄電池安時數(shù)一般在150AH以上。電磁操動機構(gòu)體積大，開關(guān)柜內(nèi)應(yīng)有與其配套的直流接觸器，合分閘電源應(yīng)采用大容量的熔斷器來保護，所以只能用于固定柜。
電磁操動機構(gòu)可直接用于重合閘，對于電動機等頻繁操作的變配電站選用電磁操動機構(gòu)比較多，設(shè)計時必須設(shè)計防跳。在沒有電源時可以利用杠桿與按鈕進行手動合分閘。
3.3彈簧儲能操動機構(gòu)
彈簧儲能操動機構(gòu)是利用小型電動機將合分閘時需要的能量儲存在彈簧中，合閘電磁鐵線圈通電后推開頂桿，利用彈簧儲存的能量將斷路器合上，并使跳閘頂桿到位。跳閘時跳閘電磁鐵線圈通電，將跳閘頂桿推開利用彈簧儲存的能量完成跳閘。
彈簧儲能操動機構(gòu)操作電壓有直流220V與110V以及交流220V三種。直流操作應(yīng)優(yōu)先選用110V電壓。
彈簧儲能操動機構(gòu)電動機的功率只有幾百瓦，儲能時需要的電流很小。合分閘線圈電流也很小，一般都在5安以內(nèi)，而且是短時與瞬時工作。直流操作時直流屏蓄電池容量可選20～38安時，交流操作時需要UPS不間斷電源時，其容量選1～3kVA 。電動機一般為小型直流電機，自帶整流橋，所以彈簧儲能機構(gòu)分直流與交流兩種，設(shè)計比較方便。
彈簧儲能操動機構(gòu)儲能時間為10秒左右，分完閘之后再次合閘前還要儲能。如果儲能電源開關(guān)長期處于合閘狀態(tài)時，就可以實現(xiàn)自動儲能，當儲能電源開關(guān)分完閘后就打到分開位置，分閘后不能自動儲能，就不能再合閘，此時可以不設(shè)計防跳回路。當儲完能之后控制開關(guān)長期處于合上位置時可以自動儲能，此時就需要設(shè)計防跳。有些型號的彈簧儲能操動機構(gòu)內(nèi)部有防跳功能，也不需要再設(shè)計防跳，選用的彈簧儲能操動機構(gòu)內(nèi)部無防跳功能時，就需要設(shè)計防跳。
為滿足自動重合閘需要，有自動重合閘時，應(yīng)選用有重合閘功能的彈簧儲能操動機構(gòu)，設(shè)計時應(yīng)注意。在沒有電源時可以利用拉桿手動儲能進行合閘，也可以進行手動分閘。
3.4永磁操動機構(gòu)
永磁操動機構(gòu)是利用存儲于大容量電容器中的能量給特殊設(shè)計的電磁鐵通以脈沖電流進行合分閘，電容器充電電流很小，其輔助電源容量也很小，一般不到1A，合分閘電流一般只有幾十毫安，所以直流屏蓄電池安時數(shù)一般選10～20AH就可以了。
由于防跳繼電器電流線圈啟動電流最小為0.5～5A，永磁操動機構(gòu)分閘電流只有幾十毫安，無法起動防跳繼電器， 設(shè)計必須注明要求永磁操作機構(gòu)帶防跳功能。
永磁操動機構(gòu)機構(gòu)沒有人工手動合分閘功能，為了保證在操作電源消失后仍能進行分閘，永磁操動機構(gòu)機構(gòu)留有緊急分閘端子，外加瞬時動作閉合信號于端子上就可以進行緊急分閘，此信號瞬時電流為40A，目前可以采用小型低壓斷路器，但合上后應(yīng)馬上分開。
永磁操動機構(gòu)操作電壓也有直流220V與110V以及交流220V三種。直流操作應(yīng)優(yōu)先選用110V電壓。