10kV高压柜柜型分类构造和技术性能参数介绍

来源：公众号工程设计交流

在电力系统中，10kV高压开关柜（常称为高压柜或开关柜）是电力系统中变电站、开闭所、工矿企业配电的核心设备，承担着分配电能、控制电路通断以及保护线路和设备的关键作用。其框型（结构型式）分类和构造是其关键特性，其性能的优劣直接影响到电力系统运行的稳定性与安全性。下面将对10kV高压柜的框型分类及构造进行详细介绍。

一、10kV高压柜的分类

10kV高压柜 关键结构特点 一般要求 ：所有带电部分封闭在接地的金属外壳内。不同功能的带电部分被分成独立的隔室，通过金属隔板或绝缘隔板隔离。 要求具备 完善的机械和电气联锁，确保操作顺序正确。移开式柜 应 特有活门（挡板）机构，隔离静触头。 配有 泄压装置 和 必备的安全措施，应对内部故障电弧。 必须具备 “五防”功能， 这也是开关柜 设计、制造和验收的核心要求。理解10kV高压柜的框型分类及其内部构造（母线室、断路器室/手车室、电缆室、继电器室、泄压通道），对于正确选型、安全操作和维护至关重要。

（ 一） 按照柜体结构 分 类

按照柜体结构，10kV高压柜主要可分为以下四大类：

（ 1 ）金属封闭铠装式开关柜（用字母K表示）

此类开关柜的主要组成部件，如断路器、互感器、母线等，分别安装在接地且用金属隔板隔开的隔室内，形成金属封闭开关设备。常见的 有 KYN28A-12型开关柜。

（ 2 ）金属封闭间隔式开关柜（用字母J表示）

与铠装式金属封闭开关设备类似，金属封闭间隔式开关柜的主要电器元件也分别装于单独的隔室内，但具有一个或多个符合一定防护等级的非金属隔板。这些非金属隔板在保证各元件相对独立的同时，也能在一定程度上起到绝缘和防护作用。不过相较于铠装式开关柜，其整体防护性能稍弱。  

（ 3 ）金属封闭箱式开关柜（用字母X表示）

这类开关柜的外壳为金属封闭式，内部空间相对紧凑。它将所有的电器元件封闭在一个金属箱体内，对环境的适应性较强，能有效防尘、防水，减少外界环境对内部元件的侵蚀。但由于内部空间有限，在元件的布局和维护方面可能存在一定的局限性。

（ 4 ）敞开式开关柜

敞开式开关柜无防护等级，外壳有部分是敞开的。这种开关柜结构简单，成本较低，便于观察和维护内部元件。然而，其安全性较差，容易受到外界环境和人员误操作的影响，在现代电力系统中应用 已经很少 。

（ 二） 按断路器安装方式 分类

10kV高压柜按断路器安装方式，可分为移开式（手车式 /抽出式 ）和固定式 两大类：

（ 1） 移开式（手车式，用Y表示）

柜内的主要电器元件，如断路器，安装在可抽出的手车 （ 或叫底盘车、小车） 上。手车可以在运行位置（工作位置）、试验位置和检修位置（抽出位置/断开位置）之间移动。手车与柜体之间有完善的机械联锁和电气联锁，防止误操作（如带负荷拉手车、接地开关合闸时推入手车等） 。

手车式开关柜具有很好的互换性，当某个元件出现故障时，可以快速将手车抽出，换上备用手车。 比如 断路器故障时，可在不断开主母线电源的情况下（母线侧隔离触头已断开），仅将该断路器手车摇至“试验位置”或完全抽出到“检修位置”进行检修或更换，大大缩短停电时间 。

常见代表：KYN系列（国内最主流，如KYN28A-12(Z)），JYN系列（较老型号），Unigear ZS1（ABB），8DJH/8DH10(Siemens)等 ； 是目前10kV系统的主流选择。

（ 2） 固定式（用G表示）  

柜内所有电器元件，如断路器或负荷开关等，均为固定安装。柜体尺寸相对较小，占地面积小。运行可靠性高（无移动部件导致的机械故障风险）。适用对成本敏感、供电可靠性要求相对较低、或作为环网单元、终端用户的配电场所（如小型开闭所、分支箱、工矿企业配电室）。

常见代表：HXGN系列环网柜（负荷开关+熔断器组合）、XGN系列固定式开关柜（配固定式断路器如VS1固定式）。像XGN2-12高压开关柜、GG-1A高压开关柜等都属于固定式开关柜。

（ 三） 按柜体结构分类

主要针对环网应用 而言， 按柜体结构 可分为半封闭、全封闭式两 类 ：

（ 1） 半封闭式（共箱式）环网柜

多个功能单元（通常是负荷开关单元）的带电部分（开关、母线）共用一个金属封闭外壳（SF6气体绝缘或空气绝缘）。各功能单元之间通常有金属隔板，但母线是共箱的。结构紧凑，尺寸小，成本较低，防尘防潮性能较好（尤其SF6型）。 但是， 某一单元内部故障可能影响相邻单元 ； 扩展性相对受限。

常见代表：许多SF6气体绝缘环网柜（如施耐德的RM6/SM6，ABB的SafeRing/SafePlus，国产HXGN15-12(SF6)）， 以及 部分空气绝缘环网柜 亦属此类 。

（ 2） 全封闭式（单元式）环网柜

每个功能单元都具有自己独立的、全封闭的金属隔室。母线通常也分段隔离。安全性更高，故障被严格限制在单个隔室内，不会蔓延；扩展性好，模块化设计，易于增加或更换单元。常见代表：高端的空气绝缘环网柜（如施耐德的PIX，ABB的UniGear 550），部分固体绝缘环网柜（SIS） 等 。

（ 四） 按主要开关元件 配置 分类  

按主要开关元件 配置，高压柜可分为环网柜、断路器柜、中置柜等三大 类 ：

（ 1） 环网柜(Ring Main Unit-RMU)

框型多 采用 固定式（HXGN系列）或紧凑型单元式/共箱式。主要配置负荷开关或负荷开关-熔断器组合电器，用于环网供电的节点。通常具有2-6路进出线，不具备开断短路电流的能力（熔断器组合除外）。

（ 2） 断路器柜

框型主流 采用的 是移开式（KYN系列），也有固定式（XGN系列配固定断路器）。核心元件是真空断路器（或SF6断路器），具备开断和关合正常负荷电流及短路故障电流的能力。

（ 3） 中置柜(Centre-break Withdrawable):

常见代表KYN28A-12(Z)是国内最最经典和广泛应用的中置式手车柜。几乎成为中置柜的代名词。 中置柜， 这是移开式柜的一种特定结构形式。其断路器手车安装在柜体中部高度。手车的推进/推出操作机构（丝杆或链条）通常设计在柜体前面板中部。

二、典型构造 和技术性能参数

下面，以某公司的几种类型的10kV高压柜为例，介绍相关典型构造和技术性能参数。

（一）交流金属封闭环网开关设备

1.基本条件

交流金属封闭环网开关设备(以下简称环网柜)，适用于交流50Hz/12kV中，作为电能的接收和分配之用。环网柜是以空气为绝缘介质的，主要配装12/630A型真空负荷开关，主要方案有进线柜和出线柜等。各项技术性能指标，须全部达到IEC298和GB3906标准。柜体经数控机床加工后铆接而成，防护等级达到IP4X，并有可靠的机械联锁和防误操作功能。产品具有体积小、重量轻、外形美观、操作简便、长寿命，高参数、无污染、少维护等极具显著的特点。柜样式如下图：  

2.主要技术参数

3.结构特点及工作原理

（1）进线柜方案

柜内主回路有一台12D/T630-25型真空负荷开关，它配装有隔离刀、酌情还配装接地刀所组成，三者共装在一个机架上，并互有联锁。因此可实现接通母线、隔离、接地三个工位的操作，柜内可灵活配装CT、PT等元件。配有与接地开关联锁的绝缘防护隔板，柜内各开关与隔板及柜门间采用机械联锁，并达到“五防”要求，柜体外壳防护等级为IP4X。  

（2）出线柜方案

柜内主回路有一台12DR/T125-31.5型六氟化硫负荷开关和带撞击器的熔断器(有隔离开关的作用)及接地刀所组成，也可实现三工位操作，柜内还可灵活配装CT/PT和ZNO避雷器等元件。配有与接地开关联锁的绝缘防护隔板，柜内各开关与隔板及柜门间采用机械联锁，并达到“五防”要求，柜体外壳防护等级为IP4X。

4.吊运、安装、调试和熔断器的更换

5.正确使用规则

开关柜的操作使用，务必严格按照下列步骤操作，否则容易造成损害。

(1)负荷开关的操作顺序

(2)停电操作顺序

(3)送电操作顺序

6.故障处理

环网柜在工作过程中，如果出现紧因件松动，机械部分润滑不良，真空灭弧室真空度下降等故障，在停电后采用紧固，加润滑剂、打耐压等方法来检查和消除以上故障。维修与修理正确步骤，如下：

（1）开箱后，应对所有绝缘件进行检查，对确已受潮的元件，应将其拆下，放入70-80”C的烘箱内，烘48小时后，取出装上重新调试。

（2）产品储放期间，如发现受潮或腐蚀，应立即进行清理，清理后做好防护处理。  

（3）运行中的环网柜应进行定期维修检查。检查项包括有：真空灭弧室的真空度，触头磨损情况，机械紧固件是否松动，开距超程等机械电气参数，操作转动是否灵活，联锁是否可靠，所有零部件，特别是绝缘件是否清洁。

（4）每年要开展一次例行检查和清洁工作，并且负荷开关每动作2000次后也应立即对环网柜进行全面检查和调试。

（二）环保型中压环网开关设备

1.产品特点

环保型中压环网开关设备，该设备由负荷开关单元、负荷开关熔断器组合电器单元、真空断路器单元、母线进线单元等模块组成，可以将各种模块通过专用的母线连接件，实现多样化的单元组合，最大限度的满足各个地方复杂多样的配电设计方案。馈线接线容量大，适合多种接线系统。开关设备的充气壳体，采用高品质的厚2.5mm不锈钢板通过激光焊接而成，保证气箱密闭可靠性，充气壳体的防护等级达到IP67；气箱装有防爆膜片，能有效防止气压过高时对人和设备造成的损害；将全部导电部件封闭在气箱当中，使其具备免维护(或少维护)的功能，同时还能符合体积小型化要求。开关采用三工位(隔离+接地)+真空灭弧室，该结构是目前技术最成熟的配置方式，特别适合目前电网运行维护需求。环保型中压环网开关设备的绝缘介质，是零级干燥空气或符合GB/T8979-2008的99.99%纯N2，气体的泄露对外界环境不会造成任何影响。环保型中压环网开关设备的操作面板，具有完善的五防机械连锁功能，所有的连锁功能都在内部已配置好。柜样式如下图：  

2.主要技术参数

注：以上参数满足国家电网公司、南方电网公司及江苏省电力公司12KV环网开关设备中性点经消弧线圈接地或不接地系统技术规范，全面兼容不同的中性点接地方式。  

3.柜体外形及安装

（三）全密封全绝缘充气式环网开关设备

1.基本条件

全密封全绝缘充气式环网开关设备，是SF6气体绝缘的金属共箱式封闭开关设备，该设备由负荷开关单元、负荷开关熔断器组合电器单元、真空断路器单元、母线进线单元等模块组成。馈线接线容量大，适合多种接线系统。柜样式和外形，如下图示：

2.主要技术参数  

3.产品特点

全密封全绝缘充气式环网开关设备，装配有一体化三工位负荷开关，断路器采用负荷开关替代隔离开关，一次侧全密闭设计提供意外接触的保护，满足五防要求的机械联锁，带电显示器可提供进出线路带电指示。全密闭设计，所有10KV开关及母线带电体均密封在3mm不锈钢板焊接成的气箱中；配硅橡胶电缆插头，实现电缆头全绝缘全密封从而不受灰尘、潮湿、小动物等外界环境影响。弹簧储能操作机构，可人工或电动操作；永磁机构可选配置。面板模拟线图提供开关位置指示。柜体用镀锌板制作，表面静电喷涂，增强抗腐蚀性能。压力表监视箱体内SF6气体安全压力范围。免维护，高度可靠，使用寿命可达30年。多种进线方式，可实现左、右、上或前进线；多种组合方式，各单元之间可实现任意组合；采用绝缘母线，可实现前后并柜或左右并柜。  

（四）固体绝缘全密封金属环网开关设备

1.基本特点

SF6气体对大气温暖化影响已经高度引起重视，固体环网柜取消了SF6气体，对环境和人身无任何污染和伤害。固体绝缘全密封金属环网开关设备，是一种全绝缘、全密封、免维护的固体绝缘真空开关设备。所有高压带电部分均用绝缘性能优良的环氧树脂材料浇注成型，将真空灭弧室、主导电回路、绝缘支撑等有机结合为一整体，功能单元通过全绝缘固体汇流母线连接。由于该产品具有全绝缘、全密封、全屏蔽的优点，所以也适用于高海拔、高温、湿热、严寒、污染严重等环境恶劣的地区使用。无需考虑SF6气体低温运行问题，无需考虑高原大气压对绝缘性能的影响。固体绝缘全密封金属环网开关本体安全防护等级IP67，控制回路室采用特殊处理确保强风沙地区长期运行。既能进行分散控制，又能方便集中控制。柜样式及外形，如下图示：

2.主要技术参数  

（五）户内铠装移开式交流金属封闭开关设备

户内铠装移开式交流金属封闭开关设备，是3.6-12千伏三相交流50Hz单母线及单母线分段系统的成套配电装置。柜样式及外形，如下图示：  

户内铠装移开式交流金属封闭开关设备，主要用于发电厂，中小型发电机送电、工矿企事业配电以及电业系统的二次变电所的受电、送电及大型高压电动机起动等。实行控制保护、监测之用，开关设备满足IEC298、GB3906等标准要求，具有防止带负荷推拉断路器手车、防止误分合断路器、防止接地开关处在闭合位置时关合断路器、防止误入带电室、防止在带电时误合接地开关的联锁功能。实为一种性能优越的配电装置。主要技术参数：