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高壓開關(guān)柜技術(shù)論文

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高壓開關(guān)柜技術(shù)論文

  高壓開關(guān)柜主要由柜體與斷路器兩部分組成的,其主要的作用是對(duì)發(fā)電、分電、送電等過(guò)程進(jìn)行控制、通斷和保障。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的高壓開關(guān)柜技術(shù)論文,希望你們喜歡。

  高壓開關(guān)柜技術(shù)論文篇一

  高壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)

  摘要:電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行很大程度上取決于10 kV 高壓開關(guān)柜質(zhì)量的優(yōu)劣,因此深入探討和研究10kV開關(guān)柜的設(shè)計(jì)具有重要意義。

  關(guān)鍵詞:10kV高壓開關(guān)柜;設(shè)計(jì)

  Abstract: The secure operation of power system largely depends on the 10 kV high voltage switch cabinet quality, so it is significant to design in-depth study and research of 10kV switchgear.

  Key words: 10kV high voltage switch cabinet; design

  中圖分類號(hào):TV733 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):

  前言

  10kV開關(guān)柜的作用是接受和分配電網(wǎng)的電能,根據(jù)不同的廠家或者需求不同,其設(shè)計(jì)也會(huì)不同。但為了避免開關(guān)柜在運(yùn)行中的安全隱患,其設(shè)計(jì)必須要嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及標(biāo)準(zhǔn)柜型的要求。

  1、10kV開關(guān)柜設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題

  1.1安全凈距

  為避免短路問(wèn)題造成電力系統(tǒng)的危害,必須保證10kV開關(guān)柜所有裸露帶電元器件之間的安全凈距。按照要求,10 kV 開關(guān)柜相對(duì)地及相與相之間的距離不小于125 mm,海拔超過(guò)1km時(shí),需修正絕緣距離。當(dāng)配電室空間狹小時(shí),開關(guān)柜的尺寸因縮小不能滿足絕緣距離要求時(shí),需解決絕緣問(wèn)題,如:SMC、DMC 絕緣板和高壓絕緣熱縮材料。

  1.2 五防連鎖

  五防連鎖主要是為了實(shí)現(xiàn)防止誤分誤合斷路器、防止帶電操合接地開關(guān)或掛接臨時(shí)接地線等功能。目前常用的方式是機(jī)械連鎖方式,通過(guò)機(jī)械零部件環(huán)環(huán)相扣,可靠性高。但加工工藝較復(fù)雜,工藝要求較高。如:XGN、KYN等均具特色。此外常用的方式還有機(jī)械程序鎖,此方式雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但容易造成人工誤操作,在無(wú)人值班的變電站很難應(yīng)用。

  2 10 kV 開關(guān)柜中元器件的選取

  2.1 開關(guān)柜主母線及分支母線

  母線安裝主要是母線在支柱絕緣子上的固定及母線的連接。硬母線長(zhǎng)度超過(guò)20m應(yīng)加伸縮節(jié)。

  a)母線固定:常用的固定方式有用螺栓直接將母線擰在支柱絕緣子上;用扁鋁夾板固定;用卡板固定。

  b)母線及母線與引線連接安裝:①母線接觸面加工后必須保持清潔,并涂以電力復(fù)合脂;②母線平置時(shí),貫穿螺栓應(yīng)由下往上穿,其余情況下,螺母應(yīng)置于維護(hù)側(cè),螺栓長(zhǎng)度宜露出螺母2—3扣;③貫穿螺栓連接的母線兩外側(cè)均應(yīng)有平墊圈,相鄰螺栓墊圈間應(yīng)有3mm以上的凈距,螺母?jìng)?cè)應(yīng)裝有彈簧墊圈或鎖緊螺母;④螺栓受力應(yīng)均勻,不應(yīng)使電器的接線端子受到額外應(yīng)力;⑤母線的接觸面應(yīng)連接緊密,連接螺栓應(yīng)用力矩扳手緊固。

  c)硬母線涂色、排列。母線安裝完備,要進(jìn)行刷漆,油漆互要調(diào)勻,不可過(guò)稀或過(guò)稠,以達(dá)到涂刷均勻。

  d)母線排列。母線排列在設(shè)計(jì)圖紙中均有規(guī)定。如無(wú)規(guī)定時(shí),可按要求排列。

  2.2 高壓真空斷路器

  真空斷路器在正常工作下接通和斷開高壓電路中的空載及負(fù)荷電流,當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),可配合自動(dòng)裝置及保護(hù)裝置,迅速切斷故障電流,保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。并且在斷路器的二次回路中加入了防跳繼電器,可使其具有“防跳”功能。

  2.3 電流互感器

  (1)電流互感器作用

  電流互感器主要用于大電流交流回路中,將大電流轉(zhuǎn)換成較小的電流,以供測(cè)量或繼電保護(hù)。電流互感器的測(cè)量誤差分為兩種:一種為電流誤差;另一種為相位差。電流互感器的準(zhǔn)確度級(jí)次即是以最大電流誤差和相位差來(lái)區(qū)分的,在數(shù)值上即是電流誤差限值的百分?jǐn)?shù)。電流互感器的準(zhǔn)確度級(jí)次有0.2S、0.2、0.5、1、3、10和D級(jí)等種,其中0.2S級(jí)屬精密測(cè)量級(jí)。工程中電流互感器準(zhǔn)確級(jí)次的選用,應(yīng)根據(jù)負(fù)載性質(zhì)來(lái)選用,一般是電度計(jì)量用0.2S級(jí);電流表計(jì)用0.5級(jí);繼電保護(hù)用3級(jí);差動(dòng)保護(hù)用D級(jí)。

  (2)電流互感器的二次負(fù)荷

  電流互感器的二次負(fù)荷(可用其二次接入的負(fù)載阻抗表示)由下述三部分組成:

  1)測(cè)量?jī)x表或保護(hù)元件的電流線圈阻抗(可由產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)中查出)。

  2)線路各接頭接觸電阻。

  3)聯(lián)接線的導(dǎo)線電阻。

  其中聯(lián)接導(dǎo)線的計(jì)算長(zhǎng)度L,,取決于線路長(zhǎng)度及互感器與測(cè)定儀表的接法,如圖1所示。電流互感器的二次負(fù)荷只有在不超過(guò)電流互感器的二次允許負(fù)荷值時(shí),才能保證其銘牌準(zhǔn)確度。

  圖1電流互感器不同接線方式的計(jì)算長(zhǎng)度

  (3)電流互感器的10%誤差曲線

  規(guī)程規(guī)定,用于繼電保護(hù)的電流互感器,在其二次側(cè)負(fù)載和一次側(cè)電流已知的條件下,電流誤差不得超過(guò)10%,相位差不得大予7。所謂電流互感器的10%誤差曲線,就是根據(jù)這一規(guī)定,在電流誤差10%的條件下,所作出的一次電流對(duì)額定電流的倍數(shù)和二次阻抗的關(guān)系曲線。利用10%誤差曲線可求出與保護(hù)計(jì)算用一次電流倍數(shù)相適應(yīng)的最大允許二次負(fù)載阻抗。

  (4)選用電流互感器的原則

  1)線路額定電壓應(yīng)不大于電流互感器的額定電壓。

  2)根據(jù)線路計(jì)算電流確定一次額定電流。

  3)根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)確定電流互感器的準(zhǔn)確度級(jí)次。

  4)校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定與熱穩(wěn)定,校驗(yàn)公式見公式(1)、公式(2)。

  5)繼電保護(hù)用電流互感器還應(yīng)滿足10%誤差曲線的要求

  (公式1)

  式中::動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù);:熱穩(wěn)定倍數(shù);:通過(guò)設(shè)備的三相短路沖擊電流;

  (公式2)

  式中::電流互感器一次額定電流;:短路假想時(shí)間;:設(shè)備熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間,:通過(guò)設(shè)備的三相短路穩(wěn)態(tài)電流

  2.4 電壓互感器

  (1)電壓互感器的作用

  電壓互感器的作用,主要是將交流電路中的電壓轉(zhuǎn)變?yōu)檩^低的電壓,以供測(cè)量、繼電保護(hù)或指示用。

  (2)選用原則

  電壓互感器的選用原則主要有如下幾點(diǎn):

  1)互感器的額定電壓應(yīng)不低于被測(cè)系統(tǒng)的額定電壓。

  2)按裝設(shè)地點(diǎn)確定裝置類型(室內(nèi)、室外)。

  3)按測(cè)量?jī)x表對(duì)電壓互感器的準(zhǔn)確度要求,限制互感器二次負(fù)荷。

  需說(shuō)明的是,只有各計(jì)量?jī)x表及繼電器的電壓繞組總視在功率不超過(guò)電壓互感器出廠技術(shù)數(shù)據(jù)規(guī)定時(shí),才可保證對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)確度;互感器二次側(cè)負(fù)荷通常是不平衡的,所以考慮準(zhǔn)確度時(shí)應(yīng)以最大一相作依據(jù)。

  3一次回路、二次回路的分析

  10kv高壓開關(guān)柜內(nèi)部設(shè)備可分為一次設(shè)備和二次設(shè)備兩部分。由一次設(shè)備構(gòu)成的回路稱為一次回路,又稱主回路。一次設(shè)備主要有斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、高壓熔斷器、以及操作機(jī)構(gòu)等;由二次設(shè)備構(gòu)成的回路稱為二次回路,又稱二次系統(tǒng)。二次設(shè)備包括各種測(cè)量?jī)x表、各種保護(hù)繼電器、按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、信號(hào)燈、接線端子以及二次配線。

  3.1一次回路

  為了便于研究設(shè)備的功能.主電路或其一部分通常只需用單線表示,但為了表示互感器的連接方法.則必須用多線表示。圖2中,把主電路畫在了圖的左邊部分,而測(cè)量及保護(hù)電路畫在了圖的右邊部分,主電路是用集中表示法畫出的。主電路中包括高壓斷路器QF,以及作為測(cè)量用的和過(guò)電流保護(hù)用的電流互感器1LH、2LH,還有接地開關(guān),避雷器,帶電顯示器,主電路中斷路器是在斷開狀態(tài).元器件是在不帶電狀態(tài)。

  圖2高壓開關(guān)柜的一次和二次原理接線圖

  3.2二次回路

  高壓柜的二次回路中包括了電流、電壓測(cè)量、過(guò)電流保護(hù)及跳閘回路和信號(hào)回路。繼電保護(hù)是一種能夠反應(yīng)電力系統(tǒng)元件故障或不正常運(yùn)行狀態(tài),并可讓斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置,保護(hù)繼電器是構(gòu)成繼電保護(hù)的基本元件,繼電保護(hù)裝置一般由多個(gè)保護(hù)繼電器的功能組合而成,一個(gè)保護(hù)裝置同時(shí)具有若干種保護(hù)功能。電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備都裝設(shè)有繼電保護(hù)裝置,繼電保護(hù)范圍包括發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、線路保護(hù)和用戶設(shè)備保護(hù)等。繼電保護(hù)裝置要滿足選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性的基本要求。現(xiàn)在常用的是微機(jī)保護(hù)裝置,它主要起到測(cè)量、保護(hù)、控制、通迅等功能。

  (1)、測(cè)量功能:一些表計(jì)主要是用于測(cè)量電力系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù),如電流(A)、電壓(V)、功率(W)、頻率(Hz)、電度(Wh)、功率因數(shù)等,便于運(yùn)行人員管理、考核。

  (2)、保護(hù)功能:主要通過(guò)繼電器、綜保,通過(guò)一定的方式連結(jié)或組合,有系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),繼電器保護(hù)動(dòng)作,發(fā)出指令使得斷路器脫扣(跳閘)或發(fā)出報(bào)警信號(hào),以達(dá)到對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)的目的。

  (3)、控制功能:可以根據(jù)用戶、場(chǎng)合的不同,實(shí)現(xiàn)就地、遠(yuǎn)方、機(jī)旁等多方面的控制功能。

  (4)、通迅功能:目前大部分采用RS485接口,Mod-bus通迅協(xié)議,在后臺(tái)可對(duì)變電站、配電所中的電力設(shè)備集中管理、控制,可實(shí)現(xiàn)遙控、遙測(cè)、遙信等功能。

  結(jié)語(yǔ)

  電力生產(chǎn)的首要任務(wù)是安全,10 kV高壓開關(guān)柜的高效運(yùn)行,直接影響了供配電網(wǎng)的供電電能質(zhì)量。隨著技術(shù)和材料的不斷應(yīng)用,開關(guān)柜設(shè)計(jì)工作者也應(yīng)不斷利用新技術(shù),加強(qiáng)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造、電氣回路的合理設(shè)計(jì)以及有關(guān)元器件的合理選用,只有這樣才能不斷提高經(jīng)濟(jì)效益,制造出優(yōu)質(zhì)的高壓開關(guān)柜。

  參考文獻(xiàn):

  【1】邱耿華.10 kV 配電開關(guān)柜設(shè)計(jì)原理及事故預(yù)防[J].機(jī)電信息,2011(21)

  【2】任海波,單暉,李迎春.10 kV 及 35 kV 開關(guān)柜設(shè)計(jì)[J].電工技術(shù),2011(12)

  【3】李小松.淺談 10 kV 高壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)體會(huì)[J].電器開關(guān),2003(5)

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