2000A智能型萬能式斷路器設(shè)計開題報告

1、開題報告1.文獻綜述：結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫2500字以上的文獻綜述，文后應(yīng)列出所查閱的文獻資料。文獻綜述-我國智能式萬能型斷路器的開發(fā)與展望1引言在我國，低壓斷路器銷售額約占低壓電器總銷售額的35%-40%目前產(chǎn)品是三代同堂，但第三代產(chǎn)品近年來銷售額迅速上升，已超過低壓斷路器總銷售額的40%；上。我國自行研制開發(fā)的DW4舔列框架式斷路器近年來推廣很快，已達到我國高檔低壓斷路器產(chǎn)品總量的50%我國第三代自行設(shè)計的典型產(chǎn)品是DW4舔列智能型萬能式斷路器，目前已批量生產(chǎn)的殼架電流等級有：2000A、3200A4000A、6300A四種，這種斷路器具備過載長延時

2、、短路短延時、短路瞬動的三段保護功能，又有單相接地故障保護功能。其智能化控制器（脫扣器）可實現(xiàn)：電流表、電壓表功能；額定電流、整定電流、動作時間可調(diào)；顯示、試驗、熱記憶、故障記憶、負(fù)載監(jiān)控、自診斷、MC序口通信接口等功能。從短路分?jǐn)嗄芰砜?，完全可以滿足容量至3150kVA及以下的變壓器作主開關(guān)（總保護開關(guān)）的要求。2智能式萬能型斷路器的基本類型萬能式斷路器DW4舔列斷路器為智能型，分三個階段開發(fā)。1991-1997年以前為框1（DW45-200開發(fā)階段，這是最困難的一個階段，它是本系列的基礎(chǔ)階段，其任務(wù)要開發(fā)高性能，高分?jǐn)嗟亩搪菲鞅倔w和智能控制器。以后的框2（DW45-4000,3（DW45

3、-6300都是以框1為基礎(chǔ)而開發(fā)成功的。1.第三代萬能式智能性斷路器的開發(fā)DW45-6306300智能型斷路器分為3個框架等級，智能短路器由兩大部分組成，即短路器本體和智能控制器，現(xiàn)分?jǐn)⑷缦?。斷路器本體本系列短路器采用模塊結(jié)構(gòu)，由觸頭系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)、底座、操作機構(gòu)、抽屜座、失壓脫扣器、分勵脫扣器、釋能電磁鐵、輔助開關(guān)、智能控制器及各種連鎖組成。結(jié)構(gòu)上按“田川式分隔原理”布置，以達到結(jié)構(gòu)緊湊和雙重絕緣的目的，其外觀也整齊美觀。1）框I基本結(jié)構(gòu)框I（2000A）是本系列斷路器的基本結(jié)構(gòu)及設(shè)計基礎(chǔ)，其他兩個框架都是在此基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。觸頭系統(tǒng)DW45斷路器的觸頭系統(tǒng)采用一擋觸頭，動觸頭由多條回路并

4、聯(lián)，以提高觸頭的電動穩(wěn)定性，具軟聯(lián)接按采用銅編織成，柔性極性。觸頭支持為壓塑件，明顯改善了觸頭系統(tǒng)的絕緣性能。觸頭系統(tǒng)置于類似塑殼斷路器的絕緣底墊中，每相的導(dǎo)電部件由絕緣筋條隔開，使每相的導(dǎo)電部件均由絕緣小室中活動，當(dāng)產(chǎn)生電弧時，氣體不能向左右和上下噴射，只能向上運行，快速進入滅弧室而熄滅。保證上下進線的短路分?jǐn)嗄芰ο嗤?。滅弧室滅弧室置于短路器的上方，采用?fù)式滅弧原理，滅弧室壁用絕緣材料壓制而成。滅弧室內(nèi)有滅弧柵片。引弧片等。滅弧室的出口為狹縫狀，可把游離區(qū)限制在80MMz內(nèi)。沒有超出抽屜式短路器上置的殼罩，也就是說實現(xiàn)了零飛弧區(qū)，保證在電器成套裝置中安全可靠使用。操作機構(gòu)。DW45短路器的操

5、作機構(gòu)全系列通用，由儲能機構(gòu)、自由脫扣器、電動機傳動機構(gòu)組成。操作機構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵要掌握反動特性，調(diào)整各彈簧的參數(shù)，才能做到全系列的機構(gòu)，特別是框架3的操作機構(gòu)采用同一形式的機構(gòu)。其他失壓脫扣器、分勵脫扣器、釋能電磁鐵采用螺管式，相同的外型尺寸，便于生產(chǎn)。2）框II的基本結(jié)構(gòu)框H（3200A）是框I基礎(chǔ)上發(fā)轉(zhuǎn)而成的。由于額定電流從2000A提升到3200A，所以每相由框I的10條并聯(lián)支路提高到14條并聯(lián)支路。每相滅弧室也相應(yīng)增寬，即增加了滅弧能力。利用框R四極斷路器可設(shè)計成DW45-400CE極斷路器，其設(shè)計思路較為獨特，即將四極斷路器中間的兩極并聯(lián)作為B相。其道理是因為中間相（B相）散熱較困難

6、，采用二極并聯(lián)后，減少了發(fā)熱，因此框R能滿足4000A三極的要求。這一擋三極斷路器應(yīng)用得較多，經(jīng)濟效益明顯。3）框田基本結(jié)構(gòu)?？蛱铮?300A）則由兩個框II斷路器并聯(lián)，因而要解決電流信號采樣技術(shù)。為了達到最大的通用性，保持采樣互感器結(jié)構(gòu)通用，采用調(diào)整二次匝數(shù)，輸出疊加后送入控制器中的微機處理，以達到保護與控制能力。(1)智能控制器智能型控制器除了本體具有高分?jǐn)嗄芰?，高短時耐受性能及良好的操作性能外，必須裝配一個性能優(yōu)越的智能控制器。1) DW45勺智能控制器采用微處理控制，按鍵整定方式。由電流變換器，輔助電源變壓連鎖機構(gòu)，控制線路及執(zhí)行元件組成。電流變換器安裝于短路器母線上，是由絕緣殼包住，

7、構(gòu)成一個獨立單元，同時去除了可能造成相間短路的脫扣軸(過去的斷路脫扣軸橫跨三相，當(dāng)有電弧下逸時往往造成相間短路)。電流變換器為注在同一個殼體內(nèi)的倆個不同的變換器，一個為鐵心的速飽和電流感器其作用是向控制單元提供能量；另一個是環(huán)繞在母線周圍的環(huán)型空心線圈，其作用是輸出測量信號值明顯示及區(qū)別過流動作值。聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)有一個按鍵及相關(guān)的聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)組成，按鍵按下使脫扣器復(fù)位，而執(zhí)單元動作，導(dǎo)致按鍵突起。執(zhí)行單元為一個帶永久磁鐵的磁通變換器，當(dāng)有信號輸入時，減少了有效磁通結(jié)構(gòu)脫扣，這種磁通變換器釋放時所需電流極小?？刂凭€路包括輔助電源，信號及放大，穩(wěn)壓，模擬放大。A/D轉(zhuǎn)換，計算機顯示及整定選擇等組成，采用紅色

8、數(shù)碼管顯示動作電流及時間，比采用液晶顯示更為清楚。2)根據(jù)用戶不同的檔次需求，同時開發(fā)出基本型(L型)，多功能型(M。智能(H)三種控制器：如H型控制器可實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信，在低壓配電系統(tǒng)中可形成智能化監(jiān)控，保護和信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，選定一種適于中國國情的統(tǒng)一通信規(guī)約是急待解決的問題。智能控制器的保護特性：長延時可調(diào)卜1=(0.41)In,Tt1=15,30,60,120,240,480S;短延時可調(diào)卜2=(0.415)In,Ts=0.1,0.2,0.3,0.4S;瞬時可調(diào)卜3=1.0In50KA/75KA;接地故障可調(diào)Ir4=(0.20.8)In,最小160A最大1200A;接地動作延時可調(diào)Tg=0

9、.1,0.2,0.3,0.4S;3.智能式萬能型斷路器的發(fā)展與趨勢隨著信息技術(shù)和計算網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使智能化電器與中央控制設(shè)備，包括中央控計算機和可編程邏輯控制器實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信。這要求產(chǎn)生使智能型脫扣器必須帶有通信接口，以達到通信，遙調(diào)，遙控的功能，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理，構(gòu)成第四代萬能式斷路器。DW45C列斷路器今后的發(fā)展方向是:1.進一步在通信方面發(fā)展和完善，即完善其計算機通信功能，包括開發(fā)新型接口電器，使之連接于網(wǎng)絡(luò)和斷路器之間（接口器如AST接口模塊、分布I/O接口、網(wǎng)絡(luò)之間接口）為計算機服務(wù)的單元，如總線地址編碼器、尋址單元、負(fù)載反饋模塊。對可通信電器（斷路器）的基本要求包括帶有通信接口；通

10、信規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)化；可以直接掛在總線上。2。嚴(yán)格按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計生產(chǎn)。在科技飛速發(fā)展的新形勢下，對斷路器產(chǎn)品的技術(shù)要求越來越嚴(yán)格、復(fù)雜。因此生產(chǎn)廠家應(yīng)密切關(guān)注國際標(biāo)準(zhǔn)（例如IEC標(biāo)準(zhǔn)和先進國家標(biāo)準(zhǔn)）的發(fā)展動態(tài)。當(dāng)前應(yīng)下大力氣解決EMC電磁兼容）對斷路器的影響問題參考文獻：1 .張宗九。高壓斷路器技術(shù)問題。中國電力出版社。19972 .徐臘元。配電網(wǎng)自動化設(shè)備優(yōu)選指南。中國水利水電出版社。19973 .陳利安，張培銘等。人工智能在電氣設(shè)備中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景展望。電網(wǎng)技術(shù)。20004 .孫煦。真空斷路器講座。供電網(wǎng)。19955 .方可行。有關(guān)使用真空斷路器白幾個問題。江蘇電機工程。19986 .董其國。電

11、力設(shè)備絕緣在線檢測技術(shù)專題綜述。中國電力工業(yè)設(shè)備診斷技術(shù)專業(yè)協(xié)會。19967 .方可行。光傳感技術(shù)的電流，電壓傳感器。電力自動化產(chǎn)品信息。20008 .國營四四0一廠。真空開關(guān)使用手冊。19989 .鄒積巖，王毅。開關(guān)智能化的概念與相關(guān)的理論問題。高壓電器。2001、10 .錢家儷。智能化高壓電氣的開發(fā)與應(yīng)用。華通技術(shù)。199811 .P.Hoff,A.Holm,O.Karlen,etal.ConditionMonitoringofSF6Circuit-bredakers.CIGRESession1992:13-10412 .沈力，黃渝瓏。SF6高壓斷路器的狀態(tài)監(jiān)測綜述。電器技術(shù)，1994,(

12、3):16-2713 .StokesA.D.,TimbsL.CircuitBreakerDiagnostics.CIGRESession1998.14 .徐國政張節(jié)容等。高壓斷路器的原理和應(yīng)用。清華大學(xué)出版社，2000;15 .黃渝瓏，錢家儷等，一種高壓斷路器上午微機檢測系統(tǒng)。高壓電器，1995。付凱興二零零四年三月五日開題報告2.開題報告：一、課題的目的與意義；二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望；三、課題主要內(nèi)容和要求；四、研究方法、步驟和措施開題報告一、課題的目的與意義：隨著工業(yè)自動化及城鄉(xiāng)供電無人值班技術(shù)的發(fā)展，近年來低壓斷路器行業(yè)得到迅猛發(fā)展，取得了良好成績。目前，國內(nèi)企業(yè)與國外著名公司一樣，

13、都在下大力氣研發(fā)并不斷推出新產(chǎn)品，其主要特點是：1）在改善滅弧性能的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高短路特性指標(biāo)，以滿足用電量不斷增長的需要。2）在產(chǎn)品外形尺寸不變的情況下，提高低壓空氣斷路器的控制容量，或者在控制容量不變的情況下，縮小低壓空氣斷路器的體積，使配電室中供電設(shè)備的單位占地面積的供電量提高，從而降低投資成本。3）在不斷擴大保護功能的同時增加報警及測量范圍，如在低倍過載報警的基礎(chǔ)上增加了電流或電壓不平衡報警、電源功率超值報警及相序異常報警等；在參數(shù)測量上除了電流、電壓等常規(guī)參數(shù)測量外增加了功率因數(shù)及功率測量、頻率測量、能耗測量和諧波測量等；同時在低壓空氣斷路器內(nèi)部增加通訊接口，使中央控制室的值班人員通

14、過計算機就能全面了解供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量及有關(guān)供電參數(shù)。4）產(chǎn)品外觀舒適又各具特性。各企業(yè)研發(fā)的新產(chǎn)品一改傳統(tǒng)的外形外觀，在設(shè)計上采用具有自己企業(yè)品牌特色的外觀特征，有的企業(yè)還申請了外觀專利來保護企業(yè)的品牌。從目前中國低壓空氣斷路器的發(fā)展特點來看，與國外著名公司在研發(fā)設(shè)計的思路上基本同步，但由于企業(yè)財力及人員素質(zhì)上的差距，因此國內(nèi)企業(yè)自己獨創(chuàng)的產(chǎn)品為數(shù)不多，斷路器的企業(yè)發(fā)展也和國外有一定的差距。因此，我們所設(shè)計的斷路器的要求和目的是為了我國的技術(shù)發(fā)展和培養(yǎng)我國的技術(shù)人才達到一定的水平，同時也可以為我國的電力事業(yè)得到發(fā)展。為電器行業(yè)早日實現(xiàn)自動化和智能化而能力。二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望：近年來已

15、有很多的智能化斷路器面市，其中高壓領(lǐng)域典型的是日本東芝公司C-GIS和AB琢司的智能化GIS,他們的特點都是采用先進的傳感技術(shù)和微計算機處理技術(shù)，使整個組合電器的在線檢測與二次系統(tǒng)在一個計算機平臺上。在中壓領(lǐng)域較典型的有九十年代初的富士公司的智能式真空斷路器及AB吆司近年來推出的VMI型真空斷路器。前者包括三功能：自動保護功能，早期維護功能和消息傳遞功能。其中保護功能是指斷路器本體可對過電流和短路故障進行檢測與判斷并發(fā)出指令，使斷路器可靠分?jǐn)?；早期維護功能是指斷路器在真空度降低，電接觸部位溫升異常以及脫扣線圈斷線時都能發(fā)出報警，提示操作人員將斷路器退出運行并維修；消息傳遞功能是指除正常外部加入

16、的控制信號外斷路器的信號輸出。該斷路器比較有特色的是其光/溫度開關(guān)。溫度傳感元件為雙金屬片。當(dāng)前，世界上先進的工業(yè)國家差不多都看好了在電力系統(tǒng)的高壓領(lǐng)域，智能化高壓電器的發(fā)展前景和潛在的效益，加大了研究的投入和開發(fā)的力度，比較典型的有AB球司推出的CAT即有人工智能技術(shù)的斷路器，如前所討論的，在一定程度上實現(xiàn)了對斷路器的受控操作；AB吆司推出的光電式電流傳感器和電壓傳感器在高壓領(lǐng)域中替代了傳統(tǒng)的電磁式電流互感和電壓互感，解決了智能化高壓電器設(shè)備中傳感技術(shù)的難題。目前，已經(jīng)大量應(yīng)用的信號數(shù)字化傳輸技術(shù)大大緩解了信號傳輸中干擾的影響程度等，這一切高新技術(shù)的應(yīng)用都是智能化斷路器技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的

17、條件。斷路器智能化是一項更新?lián)Q代的工作，它涉及到很多領(lǐng)域的技術(shù)進步和創(chuàng)新發(fā)展，如傳感技術(shù)，微機技術(shù)。計算機技術(shù)，信息技術(shù)以及斷路器本身及操作機構(gòu)等方面，需要更多的投入和開發(fā)。但是，可以展望，隨著智能化進程的難題一個個地被解決，性能優(yōu)越的智能化斷路器終將會在不久的將來登堂入室，為人們所熟悉和喜愛。DW4舔列斷路器今后的發(fā)展方向是:1.進一步在通信方面發(fā)展和完善，即完善其計算機通信功能，包括開發(fā)新型接口電器，使之連接于網(wǎng)絡(luò)和斷路器之間（接口器如AST接口模塊、分布I/O接口、網(wǎng)絡(luò)之間接口）為計算機服務(wù)的單元，如總線地址編碼器、尋址單元、負(fù)載反饋模塊。對可通信電器（斷路器）的基本要求包括帶有通信接口

18、；通信規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)化；可以直接掛在總線上。2。嚴(yán)格按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計生產(chǎn)。在科技飛速發(fā)展的新形勢下，對斷路器產(chǎn)品的技術(shù)要求越來越嚴(yán)格、復(fù)雜。因此生產(chǎn)廠家應(yīng)密切關(guān)注國際標(biāo)準(zhǔn)（例如IEC標(biāo)準(zhǔn)和先進國家標(biāo)準(zhǔn)）的發(fā)展動態(tài)。當(dāng)前應(yīng)下大力氣解決EMC電磁兼容）對斷路器的影響問題微處理機和計算機技術(shù)引入低壓電器，一方面使低壓電器具有智能化功能，另一方面使低壓開關(guān)電器通過中央控制系統(tǒng)，進入計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。微處理器引入低壓斷路器，使斷路器的保護功能大大增強，它的三段保護特性中的短延時可設(shè)置成12t特性，以便與后一級保護更好匹配，并可實現(xiàn)接地故障保護。帶微處理器的智能化脫扣器的保護特性可方便地調(diào)節(jié)，還可設(shè)置預(yù)警特性。智能

19、化斷路器可反映負(fù)載電流的有效值，消除輸入信號中的高次諧波，避免高次諧波造成的誤動作。采用微處理器還能提高斷路器的自身診斷和監(jiān)視功能，可監(jiān)視檢測電壓、電流和保護特性，并可用液晶顯示。當(dāng)斷路器內(nèi)部溫升超過允許值，或觸頭磨損量超過限定值時能發(fā)出警報。智能化斷路器能保護各種起動條件的電動機，并具有很高的動作準(zhǔn)確性，整定調(diào)節(jié)范圍寬，可以保護電動機的過載、斷相、三相不平衡、接地等故障。智能化斷路器通過與控制計算機組成網(wǎng)絡(luò)還可自動記錄斷路器運行情況和實現(xiàn)遙測、遙控和遙信。智能化斷路器是傳統(tǒng)低壓斷路器改造、提高、發(fā)展的方向。近年來，我國的斷路器生產(chǎn)廠也已開發(fā)生產(chǎn)了各種類型的智能化控制的低壓斷路器，相信今后智能

20、化斷路器在我國一定會有更大的發(fā)展。三、課題主要內(nèi)容和要求：智能型斷路器容量較大，可裝設(shè)多種脫扣器，輔助接點的數(shù)量也多，不同的脫扣器組合可形成不同的保護特性，故可作為選擇性或非選擇性或具有反時限動作特性的電動機保護。它通過輔助接點可實現(xiàn)遠方遙控和智能化控制。其額定電流為6305000A。一般用于變壓器400V側(cè)出線總開關(guān)、母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)或大容量饋線開關(guān)和大型電動機控制開關(guān)。斷路器由觸頭、滅弧裝置、操作機構(gòu)和保護裝置等組成。智能斷路器的設(shè)計思路1.縮小體積，提高分?jǐn)嗄芰?。施耐德公司推出的MasterpactNT16N儼品，分?jǐn)嗄芰?2kA,外形尺寸為210X301X234mm據(jù)稱是世界上尺寸最小的

21、額定電流為1600A的框架式斷路器，產(chǎn)品的尺寸雖小，但仍具有原來Masterpact系列的所有附件和功能。如施耐德公司的MasterpactNWL產(chǎn)品，額定電流至2000A,分?jǐn)嗄芰蛇_150kA（有效值）/400V;MasterpactNWHA品，額定電流20004000A分?jǐn)嗄芰σ策_到150kA（有效值)/400V。2 .減少殼架規(guī)格，標(biāo)準(zhǔn)化面板設(shè)計。G玄司開發(fā)的M-PACTI1架斷路器，分兩個框架，框架1額定電流為4002500A三極外形尺寸為322X387X352mm框架2額定電流為8004000A三極外形尺寸為410X387X352mm.3 .采用電子控制器并具有通信功能。近幾年國外

22、公司開發(fā)的框架式斷路器均采用電子控制器，根據(jù)不同的功能，控制器分幾種規(guī)格，從最基本的過電流保護功能直至具有電量監(jiān)控、故障保護及通信等多種功能的控制器。框架式斷路器一般都可具有通信接口，可以與現(xiàn)場總線連接，具通信功能模塊一般嵌入于電子控制器內(nèi)部，需要通信時可選用帶通信功能的電子控制器。1.1觸頭系統(tǒng)觸頭(靜觸頭和動觸頭)在斷路器中用來實現(xiàn)電路接通或分?jǐn)?。觸頭的基本要求為：(1)能安全可靠地接通和分?jǐn)鄻O限短路電流及以下的電路電流；(2)長期工作制的工作電流；(3)在規(guī)定的電壽命次數(shù)內(nèi)，接通和分?jǐn)嗪蟛粫?yán)重磨損。常用斷路器的觸頭型式有，對接式觸頭、橋式觸頭和插入式觸頭。對接式和橋式觸頭多為面接觸或線

23、接觸，在觸頭上都焊有銀基合金鑲塊。大型斷路器每相除主觸頭外，還有副觸頭和弧觸頭。斷路器觸頭的動作順序是，斷路器閉合時，弧觸頭先閉合，然后是副觸頭閉合，最后才是主觸頭閉合；斷路器分?jǐn)鄷r卻相反，主觸頭承載負(fù)荷電流，副觸頭的作用是保護主觸頭，弧觸頭是用來承擔(dān)切斷電流時的電弧燒灼，電弧只在弧觸頭上形成，從而保證了主觸頭不被電弧燒蝕，長期穩(wěn)定的工作。1.2滅弧系統(tǒng)滅弧系統(tǒng)用來熄滅觸頭間在斷開電路時產(chǎn)生的電弧。滅弧系統(tǒng)包括兩個部分：一為強力彈簧機構(gòu)，使斷路器觸頭快速分開；一為在觸頭上方設(shè)有滅弧室。1.3操動機構(gòu)斷路器操動機構(gòu)包括傳動機構(gòu)和脫扣機構(gòu)兩大部分。(1)傳動機構(gòu)：按斷路器操作方式不同可分為：手動傳動、杠桿傳動、電磁鐵傳動、電動機傳動；按閉合方式可分為：貯能閉合和非貯能閉合(2)自由脫扣機構(gòu)：自由脫扣機構(gòu)的功能是實現(xiàn)傳動機構(gòu)和觸頭系統(tǒng)之間的聯(lián)系過渡保護的整定搞地虹保護的定出荷監(jiān)，和控制的整定1.4保護裝置斷路器的保護裝置由各種脫扣器來實現(xiàn)。斷路器的脫扣器型式有：欠壓脫扣器、過電流脫扣器、分勵脫扣器等。過電流脫扣器還可分為過載脫扣器和短路脫扣器。欠壓脫扣器用來監(jiān)視工作電壓的波動，當(dāng)電網(wǎng)電壓降低至70%-35癡定電壓或電網(wǎng)發(fā)生故障時，斷路器可立即分?jǐn)?，在電源電壓低?5%定電壓時，能防止斷路器閉合。帶延時動作的欠壓脫扣器，可防止因負(fù)荷陡升引起的電壓波動，而造成