高壓開關(guān)柜的電氣設(shè)計畢業(yè)論文

1、××大學(xué)畢業(yè)論文2021年12月1日學(xué) 士 學(xué) 位 論 文作者:請輸入作者 35kv開關(guān)柜的設(shè)計與優(yōu)化請輸入學(xué)校名稱指導(dǎo)教師：請輸入指導(dǎo)教師專業(yè)名稱：請輸入專業(yè) 不明覺厲呀親0 摘要1abstract1第一章 緒 論21.1 概述21.2高壓開關(guān)柜的類型21.3 高壓開關(guān)柜的主要技術(shù)參數(shù)31.4 高壓開關(guān)柜的技術(shù)發(fā)展41.5 本課題的主要任務(wù)5第2章 高壓開關(guān)柜一次接線設(shè)計62.1 開關(guān)柜的總體結(jié)構(gòu)（以中置式真空斷路器柜為例）62.1.1基本要求62.1.2主回路方案的確定72.2 真空斷路器柜72.2.1 一次接線72.2.2 一次電器元件的選擇82.2.3 母線的選擇與

2、布置102.3計量柜142.3.1電能計量柜的基本要求參數(shù)142.3.2 電能計量柜的基本技術(shù)要求142.3.3 一次接線162.3.4 一次電器元件的選擇162.4 f-c柜182.4.1 一次接線192.4.2 一次電器元件的選擇20第3章 高壓開關(guān)柜二次接線設(shè)計233.1 真空斷路器柜二次電路設(shè)計233.1.1 操動機構(gòu)253.1.2 二次電路設(shè)計273.1.3 二次元件的選擇273.2真空斷路器柜二次電路安裝接線圖設(shè)計283.3 計量柜二次電路設(shè)計29第4章 高壓開關(guān)柜微機型綜合測量/保護裝置304.1 微機測量304.2 微機保護304.2.1 微機保護的硬件314.2.2 微機保護

3、的軟件35××大學(xué)畢業(yè)論文 摘要 成套配電裝置又叫成套配電柜，也是以開關(guān)為主的成套電器，故也俗稱開關(guān)柜。它用于配電系統(tǒng)，作為接受與分配電能之用。據(jù)電壓高低，它可分為高壓開關(guān)柜和低壓開關(guān)柜兩大類：按裝置地點的不同，又分戶外式與戶內(nèi)（10 kv 及以下的多采用戶內(nèi)式）；按開關(guān)電器是否可以移動，又可分為固定式和手車式?？梢?，高壓開關(guān)柜是成套配電設(shè)備的一種，是有由制造廠成套供應(yīng)的高壓配電裝置。在這種封閉或半封閉的柜中可裝設(shè)各種高壓電器、測量儀表、保護電器和控制開關(guān)等等。通常一個柜就構(gòu)成一個單元回路，所以一個柜也就成為一個間隔。使用時可按設(shè)計的主回路方案，選用適合各種電路間隔的開關(guān)柜

4、，然后使可組成整個高壓配電裝置。也具有占地少、安裝使用及維護檢修方便，適于大量生產(chǎn)等特點，故應(yīng)用很廣泛。關(guān)鍵詞：配電柜 設(shè)計29 abstract complete sets of power distribution equipment and complete sets of power distribution cabinets, also is give priority to in order to switch the complete sets of electrical appliances, it is also commonly known as switchgear. i

5、t is used for power distribution system, for the use of acceptance and distribution of electrical energy. according to the high and low voltage, it can be divided into two broad categories: high voltage switch cabinet and low voltage switchgear according to the plant site is different, and indoor an

6、d outside the household type (10kv and below with indoor type); according to whether the switch electrical appliances can be moved, and can be divided into fixed and handcart type. visible, high-voltage switchgear is a kind of complete sets of power distribution equipment, are supplied by manufactur

7、ers of complete sets of high voltage power distribution equipment. in such a closed or semi-closed ark can furnish all kinds of high voltage electrical equipment, instrument, electrical protection and control switch, etc. usually a ark, make up a unit circuit, so a ark also became a interval. when u

8、sed according to the design of main circuit scheme, choose suitable for all kinds of circuit interval of the switchgear cabinet, then make can form the whole high-voltage power distribution equipment. also has less land, easy installation and maintenance, suitable for mass production, so the applica

9、tion is very extensive.key words: power distribution cabinet. design 第一章 緒 論1.1 概述 稱套配電裝置又叫成套配電柜，也是以開關(guān)為主的成套電器，故也俗稱開關(guān)柜。它用于配電系統(tǒng)，作為接受與分配電能之用。據(jù)電壓高低，它可分為高壓開關(guān)柜和低壓開關(guān)柜兩大類：按裝置地點的不同，又分戶外式與戶內(nèi)式（ 10 kv 及以下的多采用戶內(nèi)式）；按開關(guān)電器是否可以移動，又可分為固定式和手車式?？梢姡邏洪_關(guān)柜是成套配電設(shè)備的一種，是有由制造廠成套供應(yīng)的高壓配電裝置。在這種封閉或半封閉的柜中可裝設(shè)各種高壓電器、測量儀表、保護電器和控制開關(guān)等等

10、。通常一個柜就構(gòu)成一個單元回路（必要時也可用兩個柜），所以一個柜也就成為一個間隔。使用時可按設(shè)計的主回路方案，選用適合各種電路間隔的開關(guān)柜，然后使可組成整個高壓配電裝置。也具有占地少、安裝使用及維護檢修方便，適于大量生產(chǎn)等特點，故應(yīng)用很廣泛。 高壓開關(guān)柜種類較多，分類方法亦有多種：按斷路器的安裝方式可分為固定式和手車式兩大類；按柜體結(jié)構(gòu)型式可分為開啟式與封閉式兩種；還可分為一般環(huán)境和特殊環(huán)境用（后者包括礦用、化工用、高海拔地區(qū)用等）。 按電力行業(yè)標準dl/t404-1997的定義，高壓開關(guān)柜（high-voltage switchgear panel）是指由高壓斷路器、負荷開關(guān)、接觸器、高壓熔

11、斷器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、互感器及站用電變壓器，以及控制、測量、保護、調(diào)節(jié)裝置，內(nèi)部連接件、輔件、外殼和支持件等組成的成套配電裝置。這種裝置的內(nèi)部空間以空氣或復(fù)合絕緣材料作為介質(zhì)，用作接受和分配電網(wǎng)的三相電能。 1.2高壓開關(guān)柜的類型 高壓開關(guān)柜是3-35kv交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備的俗稱，它是3-35kv電網(wǎng)中最大面積是配電設(shè)備。 由于國內(nèi)外市場需求的日益多樣化和國外代以先進技術(shù)的不斷引進，20世紀80年來。國內(nèi)電器制造行業(yè)推出了幾十種型號的高壓開關(guān)柜產(chǎn)品，打破了高壓開關(guān)柜過去幾十年一直以少油斷路器為主開關(guān)的gg-1和有限的幾種手車式開關(guān)柜的落后局面。新推出的高壓開關(guān)柜所配的主開關(guān)元件有真空斷路

12、器、sf斷路器、負荷開關(guān)、接觸器和熔斷器。高壓開關(guān)柜按柜內(nèi)主元件的安裝方式分為固定式和移開式，簡稱固定柜和手車柜。移開式高壓開關(guān)柜又根據(jù)手車的位置分落地式和中置式兩種。按安全等級分為鎧裝式、間隔式和箱式。按柜內(nèi)主絕緣介質(zhì)分為空氣絕緣柜和氣體絕緣柜（充氣柜）。按柜內(nèi)主元件的種類分為以下幾類：（1）通用型高壓開關(guān)柜：以空氣為主絕緣介質(zhì),主開關(guān)元件為斷路器的成套金屬封閉開關(guān)設(shè)備,既斷路器柜。（2） fc回路開關(guān)柜：主開關(guān)元件采用高壓限流熔斷器（fuse）高壓接觸器(contactor)組合電器。（3）環(huán)網(wǎng)柜：主開關(guān)元件采用負荷開關(guān)或負荷開關(guān)熔斷器組合電器，它們常用于環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)，故通常稱為環(huán)網(wǎng)柜。1

13、.3 高壓開關(guān)柜的主要技術(shù)參數(shù) 高壓開關(guān)柜的主要技術(shù)參數(shù)有以下幾項：（1）額定電壓：（2）額定絕緣水平：用1min工頻耐受電壓（有效值）和雷電沖擊耐受電壓（峰值）表示；（3）額定頻率；（4）額定電流：指柜內(nèi)母線的最大工作電流；（5） 額定短路是耐受電流：指柜內(nèi)母線及主回路的熱穩(wěn)定度，應(yīng)同時指出“額定短路持續(xù)時間”，通常為4s；（6）額定峰值耐受電流：指柜內(nèi)母線及回路是動穩(wěn)定度；防護等級。 表1.1 高壓開關(guān)柜的主要技術(shù)參數(shù)序號項 目單位技術(shù)參數(shù)1額定電壓kv3，6，1021min工頻耐受電壓kv對地，相間：42；斷口：48 3額定雷擊耐受電壓kv對地，相間：75；斷口：854額定頻率hz505

14、額定電流a630，1250，1600，2000，2500，31506額定短路開斷電流（有效值）ka20，25，31.5，40，507額定短路關(guān)合電流（峰值）ka50，63，80，100，1258額定動穩(wěn)定電流（峰值）ka50，63，80，100，1259額定熱穩(wěn)定電流4s（有效值）ka20，25，31.5，40，5010防護等級外殼ip4x，斷路器室門打開為ip2x1.4 高壓開關(guān)柜的技術(shù)發(fā)展從20世紀60年代末期起，我國高壓開關(guān)行業(yè)開始自行設(shè)計高壓開關(guān)柜。自80年代以來，隨著引進消化國外產(chǎn)品，技術(shù)水平迅速提高，品種也迅速增加到幾十種，有間隔式，鎧裝式、箱式等開關(guān)柜：有可移動式，也有固定式柜：

15、在移開式產(chǎn)品中，不僅有落地式，也開發(fā)了中置式和雙層柜。同時還開發(fā)出在特殊場所，如鐵路、礦山使用的開關(guān)柜。目前我國高壓開關(guān)柜的技術(shù)水平可歸納為：（1）產(chǎn)品容量增大。最大容量為：12kv柜：額定電流4000a，額定短路開斷電流63kv。40.5kv柜：額定電流2500a，額定短路開斷電流31.5kv。（2）. 產(chǎn)品品種齊全，能滿足嚴酷條件、高寒、地震地區(qū)和礦山、鐵道部門使用。（3）. 可靠性提高，符合標準的金屬封閉式開關(guān)柜逐步替代了老產(chǎn)品。（4）. 應(yīng)用新工藝裝備的技術(shù)1）數(shù)控鈑金加工技術(shù)。已有數(shù)百家企業(yè)擁有數(shù)控加工設(shè)備“三大條件”，在此基礎(chǔ)上的柔性加工系統(tǒng)，提高了殼體尺寸精度和生產(chǎn)效率。 2）較

16、先進的涂裝工藝設(shè)備。噴漆生產(chǎn)和噴粉工藝線使產(chǎn)品防護能力和外觀都有較大的提高。3）專用的母線加工設(shè)備。1.5 本課題的主要任務(wù)為了更好的說明高壓開關(guān)柜我選擇了三種類型的高壓開關(guān)柜（進線柜、電能計量柜、f-c柜）的電氣進行設(shè)計。（1）三種開關(guān)柜均采用中置移開式結(jié)構(gòu)；（2）進線柜采用真空斷路器，其操作機構(gòu)為電磁操作機構(gòu)或彈簧操動機構(gòu)；其測量保護采用傳統(tǒng)的繼電器/儀表或微機型測量/保護裝置；（3） f-c柜為高壓電動機控制柜，要求具有相應(yīng)的控制功能； （4）對高壓關(guān)柜絕緣結(jié)構(gòu)改進和優(yōu)化第2章 高壓開關(guān)柜一次接線設(shè)計2.1 開關(guān)柜的總體結(jié)構(gòu)（以中置式真空斷路器柜為例） 以jyn2-10(z)高壓開關(guān)柜為

17、例，其結(jié)構(gòu)可分為柜體和手車兩部分。 手車為斷路器手車，主要的電器元件有斷路器（裝在小車上）、接地開關(guān)和隔離靜觸頭座等。 柜內(nèi)由接地的鋼板分隔成四個獨立的隔室：母線室、手車室、繼電器儀表室、電纜室。柜體的后下側(cè)成為電纜室，安裝有電纜和電流互感器。其上為主母線室。隔室之間有隔板隔開，以保障檢修時的安全。柜體前面是繼電器室和手車室。依續(xù)工作?？客七M機構(gòu)是裝有斷路器等的小車在導(dǎo)軌上前后運動。向內(nèi)推入能使斷路器上下兩個隔離動觸頭插入隔離靜觸頭座完成電路聯(lián)結(jié)；反之，當斷路器開斷電路后，將小車向外拉出，隔離動、靜觸頭分開，形成明顯的隔離間隙，相當于隔離開關(guān)的作用。利用專用的運載車，可將裝有斷路器的小車方便地

18、推入或拉出柜體。當斷路器出現(xiàn)嚴重故障或損壞時，同樣可使用專用的運載車將斷路器小車拉出柜體進行檢修。也可換上備用的斷路器小車，推入柜體內(nèi)繼2.1.1基本要求（1） 高壓開關(guān)柜設(shè)計，應(yīng)使得高壓開關(guān)柜正常運行、監(jiān)視和維護工作能安全方便的進行，維護工作包括：元件是檢修、試驗、故障的尋找和處理；（2） 對于額定參數(shù)和結(jié)構(gòu)相同而需要替代的元件應(yīng)能互換；（3） 對于可移開部件的高壓開關(guān)柜，如果可移開部件的額定參數(shù)和結(jié)構(gòu)相同則應(yīng)能互換；（4） 應(yīng)按當?shù)厥褂脳l件校驗；（5） 應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理；（6） 選擇的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正試鑒定合格。2.1.2主回路方案的確定 高壓開關(guān)柜的主電路也叫

19、一次線路，它是根據(jù)電力系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)的實際需要而確定的，每種型號的高壓開關(guān)柜的主電路方案少則幾十種，多則上百種，通常包括以下類別：所用變柜、計量柜、隔離柜、接地手車柜、電容器柜、高壓電機控制柜（f-c柜）等。開關(guān)柜主電路方案組合要考慮的問題包括：（1）根據(jù)一次系統(tǒng)圖及其一次回路工作電流大小以及控制、保護、測量等要求，選擇相應(yīng)主電路方案的開關(guān)柜；（2）進出線類型以及開關(guān)柜之間的選擇。以jyn2-10(z)高壓開關(guān)柜為例進行設(shè)計。2.2 真空斷路器柜 真空斷路器柜是裝有真空斷路器為主的開關(guān)柜，它配有專用的、帶有自由脫扣的操動機構(gòu)，除了作為普通配電保護斷路器外，尤其適用于頻繁操作及故障較多的場合。

20、由于真空斷路器具有可連續(xù)多次操作、開段性能好、滅弧迅速、運行維護簡單、滅弧室不需要檢修、無爆炸危險及噪聲低等良好的技術(shù)性能，并且有具有一定的經(jīng)濟性，近年來，在新設(shè)計的35kv及以下變電所中得到了廣泛的應(yīng)用。2.2.1 一次接線 35kv系統(tǒng)屬于中性點不接地式，亦稱中性點非有效接地系統(tǒng)。應(yīng)采用中性點經(jīng)消弧線圈接地的運行方式，兩相互感器測量a、c相，斷路器柜的一次接線，如下圖2.1所示。圖2-1真空短路器柜的一次接線圖2.2.2 一次電器元件的選擇 各功能單元主回路的導(dǎo)體（包括主母線和分支母線）和串聯(lián)的元件（不包括有熔斷器連到電壓互感器或變壓器的短線連接），應(yīng)考慮該回路各元件參數(shù)的配合和該功能單元

21、應(yīng)能通過所規(guī)定的額定電流和動、熱穩(wěn)定電流。在考慮母線的允許溫度或溫升時，應(yīng)根據(jù)觸頭、連接和與絕緣材料接觸的金屬部分的溫度或溫升的情況而定。高壓開關(guān)柜內(nèi)一次電器元件類型較多，同一類型的電器元件可選的品種也多，且型式多樣，在設(shè)計開關(guān)柜主電路方案和選用一次電器元件時，要綜合考慮開關(guān)柜的性能要求、結(jié)構(gòu)與安裝布置、操作維護、通用性和電器元件的技術(shù)條件、性能參數(shù)、外形與安裝尺寸等因素。一斷路器的種類和選擇 高壓開關(guān)柜可選用是斷路器包括少油斷路器、真空斷路器、sf6斷路器等。少油斷路器曾經(jīng)一段時期在高壓開關(guān)柜中占統(tǒng)治地位，但隨著用戶對開關(guān)電器無油化要求的日益增強，少油斷路器的地位讓給真空斷路器。少油斷路器目

22、前在高壓開關(guān)柜中用的越來越少。當然，為降低開關(guān)柜的造價，一些用戶還是選用少油斷路柜。sf6斷路器價格昂貴，除非有特殊要求的用戶（如發(fā)電廠），目前一般用戶選sf6斷路器柜還是比較少。所以，目前在高壓開關(guān)柜中，真空斷路器是主流。按設(shè)計要求選擇了真空斷路器（zn-10c/630或zn12-10i），由于真空斷路器具有可連續(xù)多次操作、開段性能好、滅弧迅速、運行維護簡單、滅弧室不需要檢修、無爆炸危險及噪聲低等良好的技術(shù)性能，并且有具有一定的經(jīng)濟性，近年來，在新設(shè)計的35kv及以下變電所中得到了廣泛的應(yīng)用。但真空斷路器不足之處的分段感性負載時產(chǎn)生截流過電壓，為限制過電壓，對經(jīng)常分斷高壓電動機或電弧爐變壓器

23、等感性負載的真空斷路器必須配置專用的r-c吸收裝置或金屬氧化物避雷器。真空斷路器及電磁操動機構(gòu)的參數(shù)如下表2.1 表2.1 35kv真空斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)型 號額定電壓（kv）額定電流（a）額定斷開電流(kv)額定動穩(wěn)定電流 (kv) 熱穩(wěn)定電流(kv)固有分閘時間(s)合閘時間(s)額定最大峰 值 4szn-10c/6301011.56302050200.060.15zn12-10i1011.5125031.58031.50.0650.075二電流互感器的種類和選擇對于測量和保護用的電流互感器，型號較多，可選la、lzzb、as12系列等。 在此選擇了lzzb系列的電流互感器。有關(guān)參數(shù)如下表2.

24、2。 表2.2電流互感器的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電流比（a）級數(shù)組合二次負荷（歐）/10%倍數(shù)秒熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)0.5級1級3級d、b級倍數(shù)lzzb6-105-200/50.5/b1015b級b級150150kv*2.55lzzb6-10200/50.5/b0.410122.5220lzzb6-10200-300/50.5/b1015151024.5442.2.3 母線的選擇與布置一母線的類型 開關(guān)柜中的母線分為兩部分：一是連通各柜的水平母線，稱為主母線，起集散電流的作用；二是各柜內(nèi)部垂直方向上聯(lián)接各電器元件的母線，稱為分支母線。 母線材料有鋁和銅兩種。常用的母線結(jié)構(gòu)形式與矩形、槽形和管形等。

25、單片矩形導(dǎo)體具有散膚效應(yīng)系數(shù)小、散熱條件好、安裝簡單、連接方便等優(yōu)點，一般適用于工作電流2000a的回路中。多片矩形導(dǎo)體集膚效應(yīng)系數(shù)比單片導(dǎo)體的大，所以附加損耗增大。因此載流量不是隨導(dǎo)體片數(shù)增加而成倍增加的，尤其是每相超過三片以上時，導(dǎo)體的集膚效應(yīng)系數(shù)顯著增大。在工程實用中多片矩形導(dǎo)體適用于工作電流4000a的回路。當工作電流為4000a以上時，導(dǎo)體則應(yīng)選用有利于交流電流分布比較均勻，散熱條件好，機械強度較高，安裝也不方便。二母線規(guī)格的選擇 母線的截面積，應(yīng)考慮現(xiàn)狀的負荷電流并顧及將來擴容的可能性。主母線的電流是由進線開關(guān)柜提供的，而進線開關(guān)柜負荷電流大小在選取斷路器參數(shù)時是預(yù)先確定了的，所以

26、分支母線的截面原則上可按斷路器額定電流的大小來選取，除非實際負荷電流甚小，且今后也不大可能在增加負荷的情況下才選擇小截面母線。 開關(guān)柜中母線規(guī)格的選擇要考慮以下條件：（1）按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許載流量選擇截面；（2）熱穩(wěn)定性的效驗；（3）動穩(wěn)定性的效驗；（4）導(dǎo)體共振的效驗。按設(shè)計要求選擇了30×4mm² 的配置。 首先，按母線的額定電流及長期工作制備下的電流密度決定母線面積，再按銅母線標準選擇厚度及寬度，并檢驗?zāi)妇€在長期工作制下的穩(wěn)定溫升，及通過短路電流時的動熱穩(wěn)定性。三截面積（sa）sa=in/ja mm2 （2.1）式中 in：母線額定電流（a） ja：母線電流密度（a/

27、 mm2）取銅母線ja=3 a/ mm2 sa=200/3=66.67 mm 按銅母線標準選擇厚度（h）及寬度(b)取 h=4 mm b=30 mm sa =120 mm2四工作制下的穩(wěn)定溫升(tw ) tw=in2r/ktsb (2.2)式中 r: 母線電阻 式中 sb =母線散熱面積 sb =2（h+ b）l=68mm²將jyn210母線有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式中 tw = in2 r /ktsb36.88 (2.3)按gb73674交流高壓電器在長期工作制的最大允許發(fā)熱溫度銅母線在環(huán)境溫度為40度的空氣中允許溫升為70k，此母線溫升合格五檢驗?zāi)妇€的熱穩(wěn)定性 通過短路電流時，母線的溫度（

28、k）可按下式計算式中0：溫度為0度時母線材料的電阻溫度系數(shù)0：發(fā)生短路前母線的溫度0：溫度為0度時，母線材料的電阻溫度系數(shù)tk：短路電流持續(xù)時間jk：短路電流密度c：母線材料的比熱r：母線材料的密度jyn2-10母線的4s熱穩(wěn)定電流為10ka0=1/2350=36.88+40=76.88 0=1.65×10-8tk=4sjk=10×103/250×10-6=4×107a/mm2r=8.9×103kg/m3 將以上數(shù)據(jù)代入上式中 k=103.50c按國標198480的規(guī)定銅母線短路時通過短路電流時，極限允許溫度為300度，故此母線的熱穩(wěn)定性合格。

29、六檢驗?zāi)妇€的電動穩(wěn)定性首先計算母線通過動穩(wěn)定電流時，所受電動力，再按此電動力大小及分布情況，計算母線的內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)不大于母線材料的許用應(yīng)力，最后，計算母線的固有振蕩頻率應(yīng)小于工頻交流電流頻率的兩倍，以免發(fā)生機械共振現(xiàn)象，滿足以上要求，則母線的電動穩(wěn)定性合格。動穩(wěn)定電流為25ka（峰值）三相母線平行排列，母線間距離 s250mm，母線長度 l1000mm計算回路系數(shù)cc=2l/s×(1+(s/l)2)0.5-s/l) (2.4) =2000/250(1+(250/1000) 2)0.5-250/1000=6.24確定截面積系數(shù)a=250mm b=30mm h=4mm b/h=7.5 (a

30、-b)/(b+h)=(250-30)/(30+4)=6.47 (2.5)查電器學(xué)第3頁圖112得計算中間相導(dǎo)體所受最大電動力0.866kci2cj×10-7 (2.6) =0.866×6.24×1×(25×103) 2×10-7=337.74n計算相導(dǎo)體所受內(nèi)應(yīng)力相導(dǎo)體兩端固定，所受電動力為分布載荷，雖是不均勻分布載荷，但對導(dǎo)體中點是對稱的，其彎矩最大點，仍為導(dǎo)體中點，故可按均勻分布載荷計算導(dǎo)體所受到電動力作用時的最大彎矩mmax=0.125ql2 q= fbm/l 當fbm=337.74n l=1m 時 q=337.74n/m mm

31、ax=0.125×337.74×12=42.22n.m彎曲應(yīng)力 = mmax/w w: 母線抗彎截模量母線的排布是在一個平面內(nèi)平行排列，電動力與寬邊b平行，w可按下式計算：w=b2h/6=302×10-6×4×10-3/6=0.6×10-6m3 (2.7)=42.22/0.6×10-6=70.37×106pa<銅母線的屈服強度銅母線屈服強度為s=195×106 pa，一般機械的屈服安全系數(shù)ns=1.22，若取ns=2則銅母線的許用應(yīng)力計算如下：= s/ns=195×106/2=97.5&#

32、215;106 pa (2.8)max<銅母線在最大電動力作用下，其內(nèi)應(yīng)力小于許應(yīng)力，故機械強度合格。七.計算母線的固有振蕩頻率（f）交流電動力的交變頻率為電流的2倍。如果電動力的頻率與導(dǎo)體系統(tǒng)的固有振蕩頻率相等，導(dǎo)體就會發(fā)生共振現(xiàn)象，這將對導(dǎo)體系統(tǒng)產(chǎn)生很大的破壞力。因此，最好使承受交流電動力的導(dǎo)體系統(tǒng)固有振蕩頻率低與電動力的頻率，以免與高次諧波電動力發(fā)生共振。對于單跨距母線其固有振蕩頻率可按下式計算f=35/l2×(e jp/ m0) 0.5 (2.9) 式中 l：支持絕緣子跨距（m） e: 導(dǎo)體的彈性模數(shù)，對于銅導(dǎo)體e=1.13×1011pa jp: 垂直于彎曲方

33、向軸的慣性矩(m4) m0: 導(dǎo)體單位長度質(zhì)量(kg/m) 已知m0=30×4×10-6×8.9×103=1.068 kg/m l=1 m jp=b3h/12=303×4×10-12 /12=0.9×10-8 m4f=35/l2×(1.13×1011×0.9×10-8/1.068) 0.5 =1080hz母線其固有振蕩頻率大于電動力的頻率（100hz），故不會引起機械共振。2.3計量柜 計量柜是用于計量電能的消耗量，每種型號都是有電能計量專用柜。它裝有三個儀表：有功電度表、無功電度表和

34、一個電壓表，并有一個電力定量器（dsk）。2.3.1電能計量柜的基本要求參數(shù)(1) 額定電壓：整體式電能計量柜和計量互感器柜，以其主電路的額定電壓表示，有：0.38kv ,6kv , 10kv, 35kv。(2) 額定頻率為50hz。(3) 額定電流：整體式電能計量柜和計量互感柜，以其主電路的額定電流標示，有：630a,800a,1000a三擋；計量儀表柜，以互感器的額定二次電流標示，1a或5a.(4） 準確等級：計量柜內(nèi)計量儀表的準確級表示，有0.5級、1.0級兩級。(5） 綜合誤差：根據(jù)電能計量裝置類別確定，有±0.70級、±1.20級兩級。2.3.2 電能計量柜的基本

35、技術(shù)要求 （1）整體式電能計量柜，可由單個柜或幾個柜并列組合而成。其外形及結(jié)構(gòu)與相鄰的高、低壓開關(guān)成套設(shè)備協(xié)調(diào)配合。 （2）分體式電能計量柜，由單個柜或幾個柜組合而成。當與高、低壓開關(guān)成套柜并列安裝時，其外形及結(jié)構(gòu)應(yīng)相鄰的高、低壓開關(guān)成套設(shè)備協(xié)調(diào)配合。分離安裝的計量儀表柜，宜采用定型的柜作外殼。（3）電能計量柜的防護等級不應(yīng)低于gb4208規(guī)定的ip20級。（4）電能計量柜應(yīng)落地固定安裝，電能計量箱可以采用掛墻式安裝。（5）計量電能互感器電路1）電能表及其他設(shè)備。應(yīng)分別接于各自的專用二次繞組。2）二次負載不應(yīng)超過額定輸出。且不應(yīng)低于額定輸出的25%。3）計量電路，應(yīng)先經(jīng)實驗合格后再接入電能表。

36、（6）計量電壓互感器電路：1）電能表及其他設(shè)備。應(yīng)分別接于各自的專用二次繞組。2）二次負載不應(yīng)超過額定輸出。且不應(yīng)低于額定輸出的25%。3）整體式電能計量柜計量互感器的二次側(cè)不應(yīng)裝設(shè)熔斷器（自動開關(guān)）和串接隔離開關(guān)的輔助觸頭；計量互感器柜的出線側(cè)可以裝設(shè)快速熔斷器（自動開關(guān)），但不應(yīng)串接隔離開關(guān)的輔助觸頭。4）計量電路，應(yīng)先經(jīng)實驗盒后再接至電能表。5）計量電路不應(yīng)作為輔助單元的供電電源。6）計量電路中應(yīng)裝設(shè)失壓計時器。（7）二次導(dǎo)線不應(yīng)有中間接頭。多股導(dǎo)線的端頭應(yīng)搪錫。（8）整體式電能計量柜應(yīng)裝設(shè)防止誤操作的安全聯(lián)鎖裝置。（9）電氣接地應(yīng)符合安全技術(shù)規(guī)定。（10）信號燈和按鈕的顏色應(yīng)采用：合閘

37、為紅色，分閘為綠色。（11）計量電壓互感器的隔離開關(guān)操動機構(gòu)上應(yīng)裝設(shè)機械型子掛鎖。（12）電能計量柜的門上應(yīng)裝設(shè)機械型子彈門鎖和備有可鉛封的設(shè)施。（13）儀表觀察窗應(yīng)采用無色透明的玻璃，面積應(yīng)滿足抄表和監(jiān)視的要求。（14）電能計量柜內(nèi)應(yīng)設(shè)置觀察和檢修用的照明燈具。（15）電能表應(yīng)固定安裝在電能夾具上。（16）可移動部件與固定部分間的連接導(dǎo)線中間不應(yīng)有接頭；經(jīng)常需要拆卸部件的連接導(dǎo)線，其長度有適當裕度。（17）電能表安裝高度及間距：1）電能表距地面不應(yīng)低于600mm。2）電能表與電能表之間的水平間距不應(yīng)小于80 mm.。3）電能表與試驗盒之間和垂直間距不應(yīng)小于40mm。（18）殼體和機械組件應(yīng)具

38、 足夠的機械強度，在儲運、安裝、操作、檢修時不應(yīng)發(fā)生有害的變形。（19）柜中各單元之間宜以隔板或以箱（盒）式組件區(qū)分和隔離。（20）柜式結(jié)構(gòu)的電能計量柜頂部應(yīng)設(shè)置吊裝用掛環(huán)。（21）電氣設(shè)備及部件應(yīng)選用符合其產(chǎn)品標準要求優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。（22）電能計量柜應(yīng)做出廠檢驗和型式檢驗。2.3.3 一次接線 35kv系統(tǒng)屬于小電流接地系統(tǒng)（系統(tǒng)中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地）因而使用三相兩元件電度表。計量柜的一次接線如下圖2.2所示 圖2.2 計量柜一次接線圖 2.3.4 一次電器元件的選擇一電流互感器的種類和選擇對于測量和保護用的電流互感器，型號較多，可選la、lzzb、as12系列等。在此選擇了lzzb系列

39、的電流互感器。有關(guān)參數(shù)如下表2.3。表2.3電流互感器的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電流比（a）級數(shù)組合二次負荷（歐）/10%倍數(shù)秒熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)0.5級1級3級d、b級歐倍數(shù)lzzb6-105-200/50.5/b1015b級b級150150kv*2.55lzzb6-10200/50.5/b0.410122.5220lzzb6-10200-300/50.5/b1015151024.544二電壓互感器的類型和選擇 壓互感器根據(jù)其接線方式可選相應(yīng)型號的產(chǎn)品。35kv高壓開關(guān)柜尤其是手車柜中的電壓互感器要求外形尺寸小，重量輕，環(huán)氧樹脂澆注全封閉，目前有 jdz8-35、jdzj8-35、jdzx8-35

40、等型號可供選擇。選擇了jdz8-10型號的電壓互感器。有關(guān)參數(shù)如下。表2-4 電壓互感器的技術(shù)數(shù)據(jù)型號電壓級次（kv）額定電壓（v）額定容量（v*a）備注不接地單相電壓互感器。兩臺可接成v/v形接線方式一次二次0.5級1級3級最大jdz8-101010000100(30)5080200400三高壓熔斷器的類型和選擇 高壓熔斷器用于供電線路、電壓互感器、電力變壓器及電力電容器等電氣設(shè)備的短路保護和連續(xù)過載保護。高壓熔斷器具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、容易維護、使用方便的特點。 熔斷器是熔管有三種形式：（1）形式a,不帶指示器，不帶撞擊器：（2）形式b帶指示器；（3）形式c，帶撞擊器。熔體是支撐是一個橫

41、截面為星型的繞線體，石英砂填充熔管和熔體之間的空腔。撞擊器裝在熔體支架內(nèi)。當熔斷器熔斷時，它動作，并承擔脫扣功能。當熔斷器熔斷時，他同時作為可見指示器。國內(nèi)生產(chǎn)的限流熔斷器有rn-rn6,xrnt1/sblai、xrnti/sflaj、xrnt2/fflaj、xrnt2、xrnt3、xrnm/wdf、xrnmi/wff、xrnp、cef12、skdaj、sflaj等。其中，rn2專用于保護電壓互感器。 在此選擇了rn3戶內(nèi)熔斷器，主要技術(shù)參數(shù)如下表2.5。表2.5 rn3戶內(nèi)熔斷器的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓（kv）熔斷器額定電流（a）三相斷流容量（mv*a）熔體額定電流(a）重量（kg）rn3-1

42、01050752002002,3,5,7,5,10,15,20,30,40,5075100,1506.36.911.72.4 f-c柜 f-c回路柜是由高壓限流熔斷器（fuse）、高壓接觸器(contactor)、集成化的多功能綜合保護裝置等組成的高壓開關(guān)柜。它具有占地面積小、壽命長、能頻繁操作、維護量少、維修強度低、防火性能好、噪音低、環(huán)保性能好、內(nèi)部故障概率?。ㄓ筛邏合蘖魅蹟嗥鞯南蘖鞒中运鶝Q定）、使用經(jīng)濟等優(yōu)點。 f-c回路柜主要用于操作高壓電動機。高壓限流熔斷器獨特的開斷短路電流的能力，加上高壓接觸器適用于頻繁操作的特點，使得f-c回路開關(guān)柜在操作高壓電動機的場合被廣泛應(yīng)用。 開關(guān)柜采用

43、f-c回路后，大量的控制操作由高壓接觸器來完成，少量的保護功能由熔斷器來完成。這樣，在f-c柜中，各元件真正做到了物盡其用。f-c回路柜配裝的高壓接觸器有真空和sf6兩種類型。接觸器的普遍特點是：體積比較小，機械壽命和點壽命比較高。此外，智能化的高壓接觸已經(jīng)出現(xiàn)，如對真空接觸器異常溫度升高的監(jiān)視，分合閘線圈斷線監(jiān)視及真空滅弧室的真空度劣化監(jiān)視等。 由于高壓接觸器體積小，f-c柜可設(shè)計成雙層結(jié)構(gòu)，一面柜可容納兩臺真空接觸器，成本低，使用經(jīng)濟，占地面積小。 f-c回路柜具有獨特是限制故障電流的功能，使是在使用f-c回路柜的系統(tǒng)中相應(yīng)電器和線路就不必要具有較大的故障承受能力，整個系統(tǒng)就因此而可以節(jié)省

44、投資。采用f-c柜后，速斷保護由限流熔斷器完成，與使用斷路器配置繼電保護裝置相比，減少了中間時延。電流越大，限流熔斷器斷開故障電流的時間越短。當短路電流達到7ka時，熔斷器的斷開時間將小于10ms。因此，f-c 柜對電機及電纜保護將更有利，其快速切斷特性將減少故障對電網(wǎng)的影響。 在f-c柜中，由于高壓限流熔斷器的限流作用，預(yù)期電流為40ka的短路電流被限制在峰值40ka以下，而該電流的持續(xù)時間又不大于10ms，這樣，電纜的截面積減少很多。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，使用f-c柜后，可節(jié)省電纜投資30%以上。2.4.1 一次接線 該柜采用三相電流互感器，裝有rc過電壓吸收器和接地開關(guān)，如下圖2.3所示。圖2.

45、3 f-c柜一次接線圖 2.4.2 一次電器元件的選擇一高壓限流式熔斷器的類型和選擇 高壓限流式熔斷器利用過載和短路電流將熔體熔化后，由石英砂吸收弧能，冷卻、熄滅電弧。其熔體材料為純銅或純銀，額定電流較小是用線狀熔體，額定電流較大的用帶狀熔體。限流熔斷器可以單獨使用，也可以與高壓負荷開關(guān)、高壓接觸器組合使用，取代某些場合用的斷路器。 熔斷器是熔管有三種形式：（1）形式a,不帶指示器，不帶撞擊器：（2）形式b帶指示器；（3）形式c，帶撞擊器。熔體是支撐是一個橫截面為星型的繞線體，石英砂填充熔管和熔體之間的空腔。撞擊器裝在熔體支架內(nèi)。當熔斷器熔斷時，它動作，并承擔脫扣功能。當熔斷器熔斷時，他同時作

46、為可見指示器。 國內(nèi)生產(chǎn)的限流熔斷器有rn-rn6,xrnt1/sblai、xrnti/sflaj、xrnt2/fflaj、xrnt2、xrnt3、xrnm/wdf、xrnmi/wff、xrnp、cef12、skdaj、sflaj等。其中，rn2專用于保護電壓互感器。在此選擇了rn3戶內(nèi)熔斷器，主要技術(shù)參數(shù)如下表2.6。表2.6 rn3戶內(nèi)熔斷器的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓（kv） 熔斷器額定電流 （a） 三相斷流容量（mv*a）熔體額定電流(a）重量（kg）rn3-101050752002002,3,5,7,5,10,15,20,30,40,50 75100,1506.36.911.7二高壓接觸器

47、的選擇 高壓接觸器是一種高壓控制電器，主要用于對高壓電動機、變壓器、電容器等電氣設(shè)備進行控制和頻繁操作。高壓接觸器頻繁操作性能很好，最高的可達200萬次。 高壓接觸器按絕緣介質(zhì)分，有空氣式、真空式和sf6式三種類型；按電壓等級分3.6、7.2、12kv三種；按布置方式分有上下布置和前后布置兩種結(jié)構(gòu)。合閉保持方式有機械保持和電保持兩種。還有采用高性能永久磁鐵作鎖扣的，稱永磁保持。 高壓真空接觸器和sf6接觸器具有壽命長、操作頻繁、安全可靠、體積下、重量輕、不污染環(huán)境、價格底和良好的開斷性能等一系列優(yōu)點。特別是高壓真空接觸器，有具有不爆炸及檢修方便的特點。真空或sf6接觸器與高壓限流熔斷器等元件構(gòu)

48、成的組合單元（f-c回路）在治金、化工、煤炭、港口等許多需要頻繁操作的場所大量采用。由于在不降低要求是情況下采用f-c柜比使用高壓真空斷路器、sf6斷路器至少節(jié)約一次性投資30%以上，節(jié)約長期性投資更可觀，有明顯的經(jīng)濟效益，故在此選擇電壓等級為12kv的高壓真空接觸器用于f-c回來開關(guān)柜中。三電流互感器的種類和選擇對于測量和保護用的電流互感器，型號較多，可選la、lzzb、as12系列等。 在此選擇了lzzb系列的電流互感器。有關(guān)參數(shù)如下表2.7。表2.7 電流互感器的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電流比（a）級數(shù)組合二次負荷（歐）/10%倍數(shù)秒熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)0.5級1級3級d、b級歐倍數(shù)lzzb6-

49、105-200/50.5/b1015b級b級150150kv*2.55lzzb6-10200/50.5/b0.410122.5220lzzb6-10200-300/50.5/b1015151024.544四電壓保護裝置及接地開關(guān)的種類和選擇 電力系統(tǒng)的過電壓分為內(nèi)部過電壓（包括操作過電壓、弧光接地的過電壓、鐵磁諧振過電壓）和外部過電壓（雷擊過電壓）兩類。高壓開關(guān)柜根據(jù)其用途，應(yīng)配置相應(yīng)的過電壓保護裝置，用于防止雷電過電壓的高壓開關(guān)柜，可配閥式避雷器或氧化鋅避雷器（壓敏電阻避雷器）；操作過電壓的防止，例如作為高壓電容器組投切、高壓電動機和電弧爐的切合等用途的高壓開關(guān)柜，可選配rc過電壓吸收器、氧

50、化鋅避雷器等。 在此選擇了rc過電壓吸收器（lg型等）的電阻器與電容器串聯(lián)電路，用電容削平過電壓波，用電阻吸收能量，和一個jnz-10z/31.5接地開關(guān)。第3章 高壓開關(guān)柜二次接線設(shè)計3.1 真空斷路器柜二次電路設(shè)計 二次回路是各類開關(guān)設(shè)備的一個重要組成部分，對于成套電器更是如此。成套電器的電氣回路由主回路和輔助回路（即二次回路）構(gòu)成。二次回路圖是用規(guī)定的圖形符號和標號將該回路中的所有元件相互連接，按照動作原理依次表示出來。二次回路圖按用途分包括原理圖和安裝接線圖兩類。原理電路圖用于表示儀表、繼電器、控制開關(guān)、信號位置、開關(guān)電器的輔助觸點等二次元件和操作電源相互之間的電氣連接、動作順序和工作

51、原理。安裝接線圖用來表示二次元件之間連接關(guān)系，它是一種電氣施工圖，主要用于二次回路的安裝接線、線路檢查、維修和故障處理。 原理電路圖（或稱原理結(jié)線圖）有兩種繪制方法。一種繪制方式是將一個二次元件的各組成部分（例如繼電器的線圈和觸點）集中在一起，二次元件以整體的形式在電路中繪出，通常稱之為歸總式原理電路圖，簡稱原理圖。另一種繪制方式是將一個二次元件的各組成部分分別繪在其相應(yīng)的回路中，這種原理電路圖通常稱為展開式原理電路圖，簡稱展開圖。 jyn2-10（z）高壓開關(guān)柜所采用的原理圖（附錄）繪制方法是展開式。 在二次回路的原理電路圖中，各種電器的觸點均按它們的正常狀態(tài)表示。所謂正常狀態(tài)，是指開關(guān)電器

52、在斷開位置和繼電器的線圈中沒有通電時的狀態(tài)。 展開圖的特點是將交流回路與直流回路劃分開。交流回路又分為電流回路與電壓回路。直流回路分直流操作回路與信號回路等。閱讀展開圖的順序是：先讀交流回路，后讀直流回路；直流電流的流通方向是從左到右，即從正電源經(jīng)觸點至線圈回到負電源；元件的動順序是從上到下，從左到右。 為了便于二次回路運行中的維護和檢修，在展開圖中，應(yīng)根據(jù)回路的不同用途進行標號，如下表3.1。二次回路應(yīng)具有的功能：（1）斷路器控制回路，采用電磁操動機構(gòu)，防跳躍；（2）信號回路，包括手車位置信號、斷路器位置信號（燈光監(jiān)視，且有閃光信號）、事故信號（采用光字牌）； （3）繼電保護（過流和速斷）； （4）電流監(jiān)視。表3.1 控制回路標號組劃分表回路名稱標號組別正電源回路負電源回路合閘回路綠燈或全閘回路監(jiān)視回路跳閘回路紅燈或全閘回路監(jiān)視回路備用電源自動合閘回路開關(guān)設(shè)備的位置信號回路事故跳閘音響回路閃光母線123315333935506970