KYN450智能開關(guān)柜：12KV雙層開關(guān)柜

當(dāng)前，由于隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，土地已顯得日益重要，在寸土萬(wàn)金的城市中，如果使變電設(shè)備的體積變小，則可以節(jié)省大量建筑投資，雙層柜的使用等于一臺(tái)柜包含兩個(gè)回路，原來(lái)需要兩臺(tái)柜的面積，在保證供電要求的情況下，可以節(jié)省將近一半的土地和建筑面積，相比采用氣體絕緣開關(guān)設(shè)備（C-GIS），其設(shè)備成本并沒(méi)有增加，故使用雙層柜的經(jīng)濟(jì)效益是可觀的。國(guó)外雙層柜的使用比較普遍，如歐美及日本等地區(qū)，甚至有些甚至一個(gè)柜體達(dá)到三個(gè)回路，進(jìn)一步降低了成本。

       近年來(lái)，由于國(guó)內(nèi)開關(guān)制造業(yè)迅速發(fā)展，部分廠家已開始生產(chǎn)雙層柜，但由于柜體大小有限，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用上還存在不足。雙層柜的設(shè)計(jì)要求合理的布置元器件，以滿足一次方案、滿足絕緣的要求，同時(shí)要求方便安裝、維修、具有較好的人機(jī)關(guān)系，但從保障人身安全來(lái)說(shuō)，滿足內(nèi)部故障是最為主要的，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，由于金屬封閉開關(guān)設(shè)備本身的缺陷或異常的工作條件或誤操作等原因造成外殼內(nèi)部的故障，可能引燃內(nèi)部電弧，當(dāng)引燃內(nèi)部電弧時(shí)，不應(yīng)傷及人，同時(shí)，也不應(yīng)影響相鄰的金屬封閉開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行，要采取必要的保護(hù)措施，保證人身安全。設(shè)置必要的泄壓通道有利于保障人身安全，同時(shí)，在出現(xiàn)故障時(shí)，能夠限制電弧的持續(xù)時(shí)間，減少損失。一般需要滿足1s,25kA的內(nèi)部故障要求。

       國(guó)內(nèi)產(chǎn)品主要結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖一，是在國(guó)內(nèi)技術(shù)比較成熟的中置式開關(guān)柜基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，采用小型化斷路器手車，元器件與中置柜通用，該柜型采用手車分別布置在柜體前部的中下層，這樣采用中置柜的轉(zhuǎn)運(yùn)手車，較為方便手車的進(jìn)出、維修操作，兩個(gè)回路儀表室一體，也可左右分割成兩個(gè)儀表室，但相對(duì)來(lái)說(shuō)，體積較小，元器件布置、接線顯得擁擠。主母線也未能與同類型的其它柜體一致，如并柜還需要轉(zhuǎn)接柜。為了實(shí)現(xiàn)雙回路布置，該柜型并沒(méi)有對(duì)下部結(jié)構(gòu)及母線室進(jìn)行防內(nèi)部故障方面的設(shè)計(jì)，未設(shè)置任何壓力釋放通道，這樣是很不安全的，萬(wàn)一下部手車室或下部電纜室出現(xiàn)內(nèi)部故障燃弧，必然造成巨大破壞影響柜體其它部分導(dǎo)致事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

圖二是某公司產(chǎn)品，其主母線同其它開關(guān)柜位置一致，可以方便的和大電流開關(guān)柜、F-C柜等并柜，不需要其它轉(zhuǎn)接柜，由于其主母線采用環(huán)氧樹脂硫化涂敷工藝絕緣，故其相間及距地距離相當(dāng)小，母線室也較國(guó)產(chǎn)柜型要小，同時(shí)，其手車采用最上、最下部布置，儀表室位于柜體中部，上下兩個(gè)回路儀表室單獨(dú)布置，不易造成接線錯(cuò)誤，各功能隔室均采設(shè)有壓力釋放通道，壓力釋放通道位于柜體右側(cè)，與接地開關(guān)操作機(jī)構(gòu)在一側(cè)，該柜型是按照0.1s 25kA內(nèi)部故障要求設(shè)計(jì)，在柜寬840mm的開關(guān)柜里，壓力釋放通道橫截面積一般在100mmX200mm左右，柜頂部壓力釋放板是采用不完全固定方式，一邊通過(guò)螺栓固定，另一邊螺栓固定在開有缺口的槽孔上，螺栓固定端開有一排長(zhǎng)腰孔形成薄弱點(diǎn)，便于壓力迅速上升時(shí)開啟。而一般來(lái)說(shuō)，0.1s是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，能量在很短時(shí)間迅速聚集，一般在10ms時(shí)達(dá)到較大壓力，在設(shè)備內(nèi)部、后面、上面以及各面上造成大量熱氣的聚集，這些氣體對(duì)操作者構(gòu)成了主要威脅，同時(shí)，熱量會(huì)燒穿鋼制外殼。所以設(shè)備承受內(nèi)部故障的持續(xù)時(shí)間應(yīng)足夠長(zhǎng)，滿足1s的試驗(yàn)是必要的。

該柜型的另一個(gè)不足之處是上部手車高度過(guò)高，必須通過(guò)升降車實(shí)現(xiàn)推進(jìn)、拉出維修的操作，不是十分方便，同時(shí)手車過(guò)高，手車搖進(jìn)搖出操作不方便，人機(jī)關(guān)系差。

圖三是日本東芝公司設(shè)計(jì)的一款雙層柜，上部手車室和電纜室均可通過(guò)頂蓋板泄壓，

下部手車室通過(guò)手車室下部連通于整排柜體的通道并最終通過(guò)邊柜側(cè)面泄壓通道釋放壓力，母線室泄壓通過(guò)一排柜體連接并通過(guò)邊柜側(cè)面泄壓通道釋放壓力，該柜體可以滿足0.2s 40kA的內(nèi)部燃弧故障要求，但該柜體有以下幾點(diǎn)不滿足國(guó)內(nèi)用戶的要求：

首先，國(guó)家對(duì)高壓開關(guān)柜間（或隔式間）的隔離有如下規(guī)定，金屬封閉式高壓開關(guān)柜必須有防止因本柜組件故障殃及相鄰高壓開關(guān)柜的措施；也就是說(shuō)，母線室必須通過(guò)隔板分隔，避免由于本柜故障影響相鄰柜體，造成火燒聯(lián)營(yíng)的事故。

其次，上下兩個(gè)回路的電纜室應(yīng)該分隔，作為兩個(gè)回路，要滿足分別檢修的要求，而不分隔，不利于檢修；

第三，儀表及二次接線布置于柜體兩側(cè)，手車室設(shè)有下翻式門，即可使一次回路完全分離，又可作為手車進(jìn)出的導(dǎo)軌，但手車進(jìn)出會(huì)對(duì)儀表造成不便，國(guó)內(nèi)用戶難以接受。

第四，接地開關(guān)裝于電流互感器之前，從計(jì)量保護(hù)的角度來(lái)說(shuō)，不能滿足當(dāng)前較多使用的微機(jī)保護(hù)要求。

圖四是綜合考慮以上因素設(shè)計(jì)的雙層柜，該柜的一大特點(diǎn)就是保證了每個(gè)隔室均有獨(dú)立的壓力釋放通道，即在一排柜的情況下，手車室下部、電纜室下部、母線室后部均相連通為壓力釋放通道，在邊柜通過(guò)兩側(cè)泄壓蓋板釋放能量，但設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證不要在底板上布置過(guò)多的元件，同時(shí)手車的前部底板也需留有空間泄壓。該柜上部手車相對(duì)位置并不高，僅為1200mm左右，方便操作及現(xiàn)場(chǎng)觀察、維護(hù)，同時(shí)，上部接地開關(guān)通過(guò)拐臂形式操作，操作位置也較低。主母線位置與其它柜型基本一致，可以保證不需要轉(zhuǎn)接柜實(shí)現(xiàn)主母排連接，儀表室分別位于兩個(gè)手車室的上部，保證了元件布置布線的相對(duì)獨(dú)立性。該柜型的不足有幾點(diǎn)：

1. 設(shè)計(jì)一次方案時(shí)應(yīng)考慮保證

相同柜型柜體相鄰并在一邊，保證下部泄壓通道連續(xù)并通過(guò)邊柜側(cè)板泄壓。

2.下部泄壓通道，進(jìn)一步減少了柜體其它元件的空間，同時(shí)儀表室也進(jìn)一步減少，如二次元件較多，需要加高柜體來(lái)滿足要求。

 以上只是對(duì)雙層柜設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單分析，需要根據(jù)所配斷路器大小、母線結(jié)構(gòu)等具體設(shè)計(jì)，但重要一點(diǎn)是必須保證滿足內(nèi)部故障要求、保障人身安全。