XGN3512培训教材.docx
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XGN3512培训教材
XGN35-12箱型固定式户内交流金属封闭开关设备
（即SF6环网柜）
XGNF-12全密封（SF6）气体绝缘环网单元
培训教材
天水长城开关厂
—研究所
二零零三年四月二日
一.概述
XGN35-12箱型固定式户内交流金属封闭开关设备俗称“SF6环网柜”，是长开厂在借鉴国外先进技术的基础上，结合多年的产品设计与制造经验，所开发的具有高可靠性、免维护、可任意组合和扩展的新一代环网配电用开关设备。
该产品系三相交流、50Hz的中压电力开关设备，适用于3~12kV的配电系统，尤其是一些气候条件比较恶劣的地区，例如：
工业环境、潮湿和有沙尘、灰尘的地方、简易的户外变电站等。
还可用于紧凑型箱式变电站、小型变压器变电站（如：
风力发电站）、车库和地下室变电站等对开关设备的外形尺寸和外观有特殊要求的区域。
XGN35-12型开关设备的使用条件满足GB11022标准的有关规定。
1.产品型号说明
﹡XGN35-12箱型固定式户内交流金属封闭开关设备
XGN35-12（F）/T630-25
额定短时耐受电流（kA）
额定电流（A）
弹簧机构
负荷开关
额定电压（kV）
设计序号
户内
固定
箱型
XGN35-12（F.R）/T125-31.5
额定短时耐受电流（kA）
额定电流（A）
弹簧机构
负荷开关+熔断器=组合电器
额定电压（kV）
设计序号
户内
固定
箱型
﹡XGN35-12型开关设备所配FLN43-12户内高压交流负荷开关
FLN43-12D/T630-25
额定短时耐受电流（kA）
额定电流（A）
弹簧机构
接地触头
额定电压（kV）
设计序号
户内
SF6气体绝缘
负荷开关
2.产品性能特点
a.产品设计遵循GB11022、GB3906、GB3804、GB16926以及IEC298、IEC420、IEC265等标准；
b.主回路在柜内采用“后、中、前”的纵向布置方式；
c.主母线、负荷开关、电缆分别置于相互独立的金属隔室内；
d.主要带电部件均置于密闭气室中，气室为不锈钢焊接密封；
e.气室中以SF6气体为绝缘介质，主母线为空气绝缘；
f.熔断器在气室外部，不仅易于更换而且具有良好的散热效果；
g.气室密封性能良好，年泄漏率≤0.1%；
h.气室的后部设有压力释放装置，短路故障时释放出的气体沿泄压通道排出；
i.核心元件—三工位负荷开关可实现“关合—隔离—接地”三种功能；
j.“关合—隔离—接地”三种功能同轴操作，无须联锁，并可有效防止误接地；
k.电缆室联锁简单有效，防止带电时进入电缆室；
l.所有操作均在柜门关闭状态下进行；
m.柜门上有观察窗可随时观测气室内部气体压力；
n.抗苛刻环境条件能力较强，能有效防止潮气、污染或腐蚀性气体与蒸汽、尘土以及小动物等的入侵，实现运行免维护；
o.安装方便、易于扩展，可任意组合；
p.操作简单，性能安全、可靠；
q.高度为1800mm，体积小、重量轻，便于安装和运输；
3.技术参数
序号
名称
单位
负荷开关柜
组合电器柜
1
额定电压
kV
12
12
2
额定电流
A
630
125
3
额定电缆充电开断电流
A
10
—
4
额定闭环开断电流
A
630
—
5
额定有功负载开断电流
A
630
—
6
额定短时耐受电流（2S）
kA
25
—
7
额定峰值耐受电流
kA
63
—
8
额定短路开断电流
kA
—
31.5*
9
额定短路关合电流
kA
63
80*
10
1min额定工频耐受电压
相间及对地
kV
42
42
11
隔离断口间
kV
49
49
12
额定雷电冲击耐受电压
相间及对地
kV
75
75
13
隔离断口间
kV
85
85
14
零表压5min工频耐受电压
kV
32
32
15
额定转移电流
A
—
2300
16
额定交接电流
A
—
2000
17
SF6气体额定压力（20℃表压）
MPa
0.05
0.05
17
气体年泄露率
%
≤0.1
≤0.1
18
机械寿命
次
5000
5000/2000@
注：
带“*”的数值受限于高压熔断器；带“@”的数值为组合电器中熔断器下口接地开关的参数。
二.结构特性
1.XGN35-12型开关柜
1.1.柜体结构
XGN35-12箱型固定式户内交流金属封闭开关设备的主回路采用“后、中、前”布置（见图1和图2），柜体选用耐腐蚀材料敷铝锌板加工组装而成，柜体强度高、外形美观，防护等级可达到IP3X。
该产品的盖板和门也由金属材料制成，且关闭时具有与外壳相同的防护等级。
图1负荷开关柜
1.上门板；2.上出线；3.负荷开关气室；
4.压力释放装置；5.机构箱面板；6.下出线；
7.熔断器；8.下门板；9.仪表室；10.机构箱；11.弹簧/储能机构；12.电缆室；13.接地开关；
图2组合电器柜
1.上门板；2.上出线；3.负荷开关气室；
4.压力释放装置；5.机构箱面板；6.下出线；
7.馈线端子；8.下门板；9.仪表室；
10.机构箱；11.弹簧机构；12.电缆室；
1.2.结构特点
XGN35-12型开关柜柜体为全封闭式结构，可根据用户要求在厂内组合或现场组合安装。
所配负荷开关FLN43-12是一种全焊接密封、用SF6气体绝缘的开关设备，在充气室内装有三工位开关，实现“关合—隔离—接地”三位一体的功能；负荷开关的出线套管焊接于不锈钢气室上，三工位开关通过焊接波纹管与操作机构连接。
由于主要带电部件密封在气室中，所以具有良好的抗苛刻环境能力，可防潮气、污染、腐蚀性气体与蒸气、尘土以及小动物的进入。
该产品的主母线采用硫化绝缘；其主母线、负荷开关、电缆分别置于独立的金属隔室内；柜门上有观察窗可随时观测气室内部气体压力；气室的后部设有压力释放装置，使故障电流下产生的气体通过泄压通道排出，对操作者的危险降至最小。
与以往产品相比XGN35-12性能更加安全、可靠，并具有体积小、重量轻、操作简便、安装维护方便、便于扩展、具有接地良好的金属外壳、终生无须保养等特点，并且适用于较频繁操作的场所等比较苛刻的工作条件。
1.3.熔断器组件
XGN35-12型开关设备的HV.HRC高压熔断器组件安装在电缆室中，呈“后—中—前”布置（见图1），通常在变压器馈线柜中用作变压器短路保护。
气室底部下出线套管上装有熔断器上支座，接地开关的绝缘子上固定有熔断器下支座；上下支座内均装有弹簧卡子，用来固定熔断器。
熔断器两端均可接地，安装在其下口的接地开关与三工位负荷开关中的接地“开关”同时动作，使熔断器安全隔离。
每只熔断器上支座内都装有一个触发机构与脱扣装置相连，在熔断器熔断时，顶针撞击脱扣装置使负荷开关跳闸（见图3）；还可按用户需要在操作机构的右侧板上选装并联分励脱扣器，与熔断器配合使用（见图4）。
图3熔断器脱扣装置简图
1.脱扣拉杆；2.传动轴；3.绝缘拉杆；
4.触发联板；5.熔断器上支座；
图4并联脱扣装置简图
1.锁扣板；2.脱扣弯板；3.脱扣线圈；4.铁芯；
5.机构右侧板；6.右锁扣；7.左锁扣；
1.4.熔断器撞击脱扣及储能装置
弹簧/储能操动机构的开关操作与弹簧操动机构一样，其装有熔断器脱扣储能装置，可以在HVHRC熔断器熔断或并联释放装置动作时使负荷开关跳闸。
1.5.接地装置
在电缆室内设有截面积不小于200mm2接地铜母排，贯穿相邻各柜，并与柜体和负荷开关接触良好，此接地母排供直接接地之电器元件使用，同时由于整个柜体用敷铝锌板制造，这样使整个柜体都处于良好接地状态之中，确保运行操作人员触及柜体安全。
1.6.挂锁
在负荷开关联锁板（见图8的项6）上，提供有加挂挂锁装置的锁孔，可加挂三个挂锁，以便负荷开关在不同的使用场合被分别锁定在“接通—隔离—接地”三个位置。
双电源供电时可通过此方式实现两台进线柜之间互锁。
1.7.安装调试
*安装前的检查
本产品开箱后，应检查柜体是否有损坏、变形；负荷开关绝缘件有无破裂；气压是否达到产品要求；产品铭牌、合格证书是否与订货单相符；装箱清单是否与实物相符，并检查各紧固螺丝是否松动，如松动应进行紧固，然后清理绝缘件表面灰尘污垢。
*安装
本产品左侧板上开有六个并柜孔、在右侧板上铆有六个M8螺母、在底板上有4个φ12的安装孔，用M8螺栓将左右两柜连接并紧，然后用4个M12的螺栓穿过底板将柜体与地基框架连接起来，使柜体与地基成为一体。
并柜完成后，用M12螺栓（紧固扭距40N·m）将母线通过穿墙套管接到进线套管上，将电缆从电缆沟通过底板上电缆孔及电缆护套用M12的螺栓连接在电缆馈线端子上。
*功能测试
安装完成后，进行产品调试。
柜体所配FLN43-12D/T630-25户内交流高压负荷开关在气室封口前已调试到各项参数均符合技术条件的要求，封口后其终生免调试及维护。
只需要按使用说明书测试各种功能动作是否正常，如有异常或运输过程中的损坏，需要专业技术人员或经过专门培训者进行处理，严禁非正常使用。
2.FLN43-12型负荷开关
2.1.结构特点
FLN43-12负荷开关是一种多功能旋转三工位开关（见图5），体积小而兼备隔离开关与防闭合接地开关的功能；由于不能同时闭合负荷开关和接地开关，因此无须特殊联锁装置。
FLN43-12的弹簧操动机构带动焊于气室正面板上的一个气密贯穿件上下摆动，运动传递至密闭气室内的操作装置，通过操作装置换向使上下摆动转为旋转运动而操作三工位开关。
三工位开关每处于一个位置，都有开关位置指示器显示其相应位置。
弹簧操动机构的操作可采用手动、电动两种操作方式供用户选择；可实现远程控制。
开关主要部件均在密闭气室内（见图6），绝缘设计裕度较大：
当用作负荷开关及防闭合接地开关时至少可以关合额定短路闭合电流4次而不被损坏；当用作隔离开关时，可开断额定电流100次；气室在零表压下仍具有50次的开断能力。
FLN43-12负荷开关安装在柜体轨道上，容易安装和扩展，无须进行现场的SF6充气工作。
负荷开关外壳由不锈钢板采用专门的焊接工艺焊接而成，避免通常橡胶密封长期使用老化、磨损造成漏气情况，具有良好的气密性和可靠性，年泄漏率≤0.1%，可保证正常运行30年。
1.动触头
2.灭弧室；
3.静触头；
4.开关转轴；
5.触头盒。
关合位置隔离位置接地位置
图5三工位开关动作原理
1.机构箱；
2.上出线；
3.密闭气室；
4.压力释放装置；
5.下出现。
图6负荷开关简图
2.2.安装调试
FLN43-12D/T630-25户内交流高压负荷开关主要部件均在密闭气室内。
安装在柜体轨道上，容易安装和扩展，无须进行现场的SF6充气工作。
负荷开关机构箱与柜体用螺栓将两者之间连成一个整体。
负荷开关安装在柜体的左右轨道上（见图7），采用插入式结构，轨道上装有压板以固定负荷开关，限制负荷开关上下跳动，六个M6螺栓用以联接柜体与负荷开关机构箱，限制负荷开关在柜体内前后窜动；在负荷开关下套管上，装有电缆馈线端子，使电缆联接简单方便。
1.
左侧板；
2.轨道紧固螺钉；
3.压板；
4.轨道；
5.气室；
6.气室安装轨道；
7.右侧板。
图7负荷开关的安装
2.3检查维护
检查合分指示位置是否正确、操动机构动作是否正常、紧固连接是否有松动、回路电阻和绝缘参数是否符合技术要求,如有异常或运输过程中的损坏，需要专业技术人员或经过专门培训者进行处理，严禁非正常使用。
三.操作及使用规程
产品使用前应仔细阅读使用说明书，并由经过专门培训的专职人员严格按操作程序进行操作，才能确保操作者安全。
如有异常情况应及时请专业技术人员处理。
否则，极易造成误操作，导致系统故障、设备损坏甚至人员伤害。
1.柜门操作
XGN35-12的柜体有前门板和后盖板，后盖板用螺栓和柜体联为一体；要打开后盖板时，卸掉螺栓即可打开。
前门分为上门板、机构箱面板、下门板，采用合页结构固定在柜体左侧臂上，门板右边带有挂钩用以和柜体相联。
*上门板：
上门板装有门锁，用柜门钥匙使锁旋转90°即可打开或锁上门锁。
*机构箱面板（中门板）：
在机构箱上有两个M6螺栓，设备正常运行和操作时不得随意打开中门板；在主母线带电的情况下，禁止打开机构箱面板，否则联锁失效，会危及设备及人身安全。
*下门板：
下门板与三工位开关之间设有联锁，只有在“接地”位置时，下门板才能打开或关闭；在“隔离”或“接通”位置，下门板不允许打开，否则操作者进入带电间隔是有危险的。
“接地”位置时，用手按下中门板上的联锁板，下门板向上提10mm，使门板右边挂钩与柜体挂钩孔脱开，可打开下门板。
2.三工位开关操作及闭锁
2.1.XGN35-12可以同时兼备以下几种操作方式
*手动操作：
使用可卸出手柄沿垂直方向上下运动，进行“合—分—接地”操作。
*电动操作：
通过“合/分”闸按钮操纵电机使机构动作，实现“合—分—接地”功能；可以远距离遥控控制负荷开关（但不能控制接地开关）。
*分励脱扣器分闸。
*熔断器撞击脱扣分闸。
2.2.开关联锁
*在机构箱面板上设有操作孔，上孔插入操作手柄操作接地开关，下孔插入操作手柄操作负荷开关；三工位开关通过操作孔上的挂锁锁定在任一位置，以保证运行的可靠性，并能有效防止误操作。
*只有在三工位开关处于“接地”位置时，才可打开或关闭下门板。
1.上门门锁；
2.中门限位螺钉；
3.负荷开关分合按钮；
4.接地开关联锁板；
5.开关合分位置显示；
6.负荷开关联锁板；
7.下门板联锁；
8.气压观察窗；
9.带电显示装置；
10.下门板把手。
图8柜体门板布置图
3.操作程序
3.1.当三工位开关处于“隔离”位置时，既可合负荷开关，又可合接地开关（见图9—a），其操作程序为：
*合负荷开关（可电动）：
打开负荷开关联锁板（见图8中序6）→插入操作手柄→向下操作弹簧机构—负荷开关关合；
*合接地开关：
打开接地开关联锁板（见图8中序4）→插入操作手柄→向上操作弹簧机构—接地开关关合；
3.2.当三工位开关处于“接通”位置时，只能分负荷开关（见图9—b），其操作程序为：
*分负荷开关（可电动）：
打开负荷开关联锁板（见图8中序6）→插入操作手柄→向上操作弹簧机构—负荷开关分；
3.3.当三工位开关处于“接地”位置时，只能分接地开关（见图9—c），其操作程序为：
*分接地开关：
打开接地开关联锁板（见图8中序4）→插入操作手柄→向下操作弹簧机构—接地开关分；
3.4.熔断器撞击脱扣分闸后储能和复位操作
*熔断器撞击脱扣装置弹簧能量被释放，因此首先要对其进行储能和复位操作，此时三工位开关为“隔离”位置，但弹簧机构手动操作手柄仍在合闸位置（见图9—d），在此位置插入操作手柄向上操作时三工位开关并不动作，只是使熔断器撞击脱扣装置弹簧再次储能，然后就恢复正常操作次序，这一过程只能由手动操作完成。
3.5.熔断器熔断撞击脱扣分闸后更换熔断器具体操作步骤为：
*打开负荷开关联锁板（见图8中序6）→插入操作手柄→向上操作弹簧机构使之储能→拔出操作手柄→打开接地开关联锁板（见图8中序4）→插入操作手柄→向上操作弹簧机构（合接地开关）→拔出操作手柄→向下按下门联锁板（见图8中序7）→向上提下门板并打开→更换熔断器→关闭下门板后→打开接地开关联锁板（见图8中序4）→插入操作手柄→向下操作弹簧机构（分接地开关）→拔出操作手柄→打开负荷开关联锁板（见图8中序6）→插入操作手柄→向下操作弹簧机构（合负荷开关）→拔出操作手柄。
a隔离位置b接通位置c接地位置d隔离位置（脱扣器操作）
图9开关状态显示与操作手柄位置
1.模拟母线；2.开关位置指示；3.机构箱面板；4.机构操作手柄
4.负荷开关使用导则
用户没有特殊要求时，负荷开关一般具有“接通”、“隔离”、“接地”三工位。
用于进线回路合接地开关时首先确认进线电缆是否带电，只有进线不带电时（上一级电源停电）才能合接地开关，打开柜门安全检修。
只能开断额定电流630A，不能开断短路电流，但具有耐受或关合25kA/63kA短路电流的能力。
在耐受或关合短路电流后，应检查开关特性是否正常（如绝缘、回路电阻、机械操作、气体压力），并作详细记录以确定能否继续使用。
5.组合电器使用导则
额定电流和转移电流由负荷开关开断，一次侧短路电流由熔断器开断，由脱扣机构与撞击器分工协调，开断额定电流至短路电流之间的任何电流。
当过载电流低于开断电流时，负荷开关在过电流继电保护指令下开断、可保护熔断器，从而减少熔断器更换；而低于额定转移电流的故障电流，首开相由熔断器开断再触发负荷开关分闸，后两相可能由负荷开关开断。
5.1.熔断器的选配原则：
a能够有效地保护变压器；
b能够承受一定的过载能力；
c符合组合电器的要求（撞击器能量为中型、时间—电流特性等）；
d充分考虑环境状况（如温度）；
e按照熔断器有关标准在柜内根据环境温度降容使用；
f熔断器最大额定电流125A。
g10kV保护变压器用熔断器参照下表选择：
变压器容量
kVA
100-160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
熔断器额定电流A
16
20
25
31.5
40
50
63
80
10
112/100
125
5.2.熔断器的更换
当熔断器开断短路电流时，熔断器一相、两相或全部熔断，熔断器顶针触发脱扣机构使负荷开关分闸，这时就需要全部更换熔断器。
更换熔断器时，必须操动相应的三工位开关使变压器和熔断器的可触及端隔离并接地，然后用手安全更换。
*拆卸熔断器
程序为：
熔断器熔断后使负荷开关分闸，要更换熔断器，必须使上下接地开关关合，打开电缆室门板，就可以更换熔断器。
熔断器是通过上下支座上的卡子安装的，不需任何工具就可以更换。
用手拉熔断器的上端，就可以从上支座的卡子中拉出熔断器，然后从下支座的卡子中拔除熔断器。
*安装熔断器
程序为：
使熔断器顶针端朝上，把下端插入下支座的卡子中，上端推入上支座的卡子中，就完成了熔断器的安装。
*熔断器更换注意事项
更换熔断器时用力要均匀，不得使冲击力，以免损伤气室套管绝缘子。
6.电动操作与二次控制
电动操作通过电器闭锁来实现开关的可靠合分。
机构箱面板上有控制负荷开关合、分的操作按钮，接地开关只能手动。
用户选择电动方式操作负荷开关，使用交流220V电源时，二次控制原理图如“图10”所示。
如果用户还有其它特殊要求可查阅详细工程资料。
图10二次控制原理图→
四.维护方法及注意事项
1.
正常运行的负荷开关应定期检查气压是否在正常使用范围内，清除绝缘件表面及母线上灰尘。
SF6气体20℃时气室额定充气气压0.05Mpa，最高气压0.06Mpa，最低气压0.04Mpa，由于压力表显示和气体压力都会随温度的变化而变化，用户可参照“图11”所示温度—压力变化曲线：
2.定期检查母线搭接和电缆搭接头是否正常；
3.带电显示装置是否正常发光。
4.注意事项：
*负荷开关和接地开关的操作，都必须在关门状态下进行操作即关门操作。
*操动机构和机械传动系统有故障时，将严重影响本产品的性能，故弹簧操动机构和机械传动系统的维护工作必须由专业人员进行。
*防爆片位于气室后部，严禁用手摸或任何物体撞击，否则其爆破参数将产生变化，爆破片未到爆破压力而提前爆破，使气室内的SF6气体释放，开关无法使用。
*气室严禁用钻头钻气室及损坏气室焊道，否则将会有气体泄漏，对人身造成伤害和污染环境。
*气室上套管及柜内绝缘子严禁用硬物撞击及大力冲击，否则将影响其绝缘和气密性。
*安装和使用时严禁用坚硬的物体（如工具）撞击熔断器外壳。
*现场进行绝缘试验时，带电显示抽取装置必须将其接地孔中插入二次插头短接，并可靠接地后才能进行（见图12），否则带电装置显示氖灯可能会损坏而无法使用。
1.带电显示装置面板；2.氖灯；3.接地孔；4.电显安装孔
图12带电显示装置
五.订货要求
用户订货时应提供以下资料：
1.一次线路系统图，其中应包括：
*进线电源的短路容量，额定电压，额定电流；
*各出线回路的额定电流；
*主要电器元件的型号、规格；
*柜体排列图和布置尺寸。
2.二次接线图，其中应包括：
*各操作信号保护回路的额定电压；
*电器元件汇总表（包含各电器元件的型号及规格）。
3.备器备件的数量。
4.用户的特殊要求。
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