美标38kV开关柜

1.     引言 

北美地区由于其标准、使用习惯的差异，使用的中压开关柜与IEC、GB标准的产品有很大不同。因而需要理解IEEE标准，按照IEEE标准设计生产开关柜。

美标开关产品的主要标准

IEEE C37.20.2  交流1000V以上金属铠装式开关设备

C37.04交流高压断路器标准额定结构

C37.06 交流高压断路器推荐等级

C37.20.7 金属封闭开关设备内部故障试验

C37.11 电气控制要求

C37.55 金属铠装开关柜一致性试验规程

2.     北美开关柜的基本要求

2.1.    产品参数要求

额定电压及绝缘要求见表1

表1  额定电压及绝缘水平

额定电流(A)：  1200、2000、3000、4000； 额定频率： 60Hz

额定短路电流耐受时间：  2s

额定峰值耐受电流：  2.6倍有效值

2.2.    使用环境

使用温度： 最低-30 ^O C  最高 40 ^O C

海拔高度： 不超过3300英尺（1000米）

防护等级： 室内NEMA250 1类（IP20），户外 3R类(IP24)

3.     开关柜结构

3.1.   15kV 美标开关柜主流产品的宽度是36英寸，即914mm 宽度的双层断路器开关柜， 开关柜有户内和户外式，户外式又分为有维护走廊和无维护走廊两种。 美标开关柜需要满足燃弧要求的大约占40%，随着安全要求加强以及一些工业客户的要求，抗燃弧需求在不断的增加。 对于非燃弧柜，控制、仪表等设备安装在断路器室门上，对于燃弧柜，仪表等安装在中间单独隔室内。

38kV开关柜则以单层为主，也有断路器、电压互感器双层结构。小型化38kV真空断路器，可以满足双层结构，多数是落地式结构，宽度有42英寸1066mm(150kV BIL)、48英寸1219mm(170kV BIL)、60英寸1524mm(200kV BIL)。

电流互感器安装在一次触头 盒上，便于维护、更换，每相上下触头盒可以各安装两个CT，每相共可以安装4个CT。

 

下图美标38kV开关柜触头盒，低压穿心式电流互感器安装在触头盒前部手车室内，这种套管只有采用电容等压屏蔽设计才能满足绝缘和小直径的要求，电流互感器工频耐受电压3kV，冲击耐压10kV，内径只有190mm，无法满足80kV绝缘耐压要求，通过接地屏蔽，实现了功能要求，满足了绝缘性能，尺寸小，安装方便。

美标开关柜采用专用的验电、接地手车作为检验回路是否带电，以及回路安全接地的手段，因此不使用接地开关。

3.2.    产品特征要求

3.2.1. 结构设计要求

所有带电体封闭在接地的金属隔室内，自动活门，主回路母线导体和连接全部绝缘，断路器隔室门可以作为继电器安装板。

手车驱动辅助触点TOC，固定安装在隔室内部的辅助开关，用来提供断路器在工作位置时的位置信号，TOC/NO当断路器不在工作位置时，辅助开关在常开位置，TOC/NC当断路器在工作位置时辅助开关处于闭合位置。

机构驱动辅助触点MOC，固定安装在隔室内部的辅助开关，用来提供断路器在分、合闸位置时的位置信号，MOC/NO当断路器在分闸位置时，辅助开关在常开位置，MOC/NC当断路器在合闸位置时辅助开关处于闭合位置。

 

3.2.2. 机械联锁

应提供继续联锁保证正确的操作顺序：

a.      断路器在合闸状态不能摇进摇出

b.     断路器在没有完全咬合或与带电体有足够的安全距离不能合闸

c.      只有二次回路断开，才可以接近或隔离电压互感器熔断器

d.     保持操作人员意外接触弹簧储能机构的释能危害

a)       当断路器机构储能时，联锁应阻止断路器安全从隔室中抽出；

b)      断路器合闸时，联锁应阻止断路器从隔室中抽出

c)       断路器抽出时操作机构自动释能，应提供电气联锁保证断路器不会再次自动储能；

d)      断路器储能状态不能被摇进到工作位置。

3.3.    开关设备还应符合下列要求

l   金属封闭结构或绝缘材料封闭型机构；

l   断路器应是抽出式结构或具有等效措施，在母排带电情况下，能安全地将断路器断开

l   抽出式断路器不论在工作位置还是断开位置，应有机械锁定机构，在断路器抽出状态下，带电静触头被自动覆盖；

l   应提供足够数量的接地和短路设备，以保证电路安全地进线维修工作；

l   电缆入口应有能防止漏水沿着电缆开关柜内部的措施；

l   仪表、开关、指示灯、按钮、操作手柄等应有标明其用途和操作位置的耐久铭牌。

 

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4.     美标开关柜的试验及认可

美标开关柜需要通过如下试验，并通过UL认证，以38kV 1200A 40kA为例，开关柜试验项目如下。

 

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5. 结语

随着中国电气制造业的快速发展，中国 开关柜产量已供大于求，IEC标准和GB标准接近，因此出口到IEC产品国家相对容易，在满足参数要求的情况下可以被客户接受。北美电气产品相对陈旧，问题很多，但市场巨大，由于北美地区IEEE标准和GB 标准差异很大，需要按IEEE标准设计产品才能够销售到北美市场及一些采用美标产品的国家、地区如菲律宾、中东及南美地区，国内有些美资如通用汽车、英伟达等企业也采用美标产品。