高压开关柜的电气设计毕业论文

高压开关柜的电气设计毕业论文内容摘要：

的，尤其是每相超过三片以上时，导体的集肤效应系数显著增大。 在工程实用中多片矩形导体适用于工作电流≤ 4000A 的回路。 当工作电流为 4000A 以上时，导体则应选用有利于交流电流分布比较均匀，散热条件好，机械强度较高，安装也不方便。 二．母线规格的选择 母线的截面积，应考虑现状的负荷电流并顾及将来扩容的可能性。 主母线的电流是由进线开关柜提供的，而进线开关柜负荷电流大小在选取断路器参数时是预先确定了的，所以分支母线的截面原则上可按断路器额定电流的大小来选取，除非实际负荷电流甚小，且今后也不大可能在增加负荷 的情况下才选择小截面母线。 开关柜中母线规格的选择要考虑以下条件： （ 1） 按导体长期发热允许载流量选择截面； （ 2） 热稳定性的效验； （ 3） 动稳定性的效验； （ 4） 导体共振的效验。 按设计要求选择了 30 4mm178。 的配置。 首先，按母线的额定电流及长期工作制备下的电流密度决定母线面积，再按铜母线标准选择厚度及宽度，并检验母线在长期工作制下的稳定温升，及通过短路电流时的动热稳定性。 三．截面积（ Sa） Sa=IN/Ja [mm2] （ ） 式中 IN：母线额定电流（ A） Ja：母线电流密度（ A/ mm2）取铜母线 Ja=3 A/ mm2 Sa=200/3= mm 按铜母线标准选择厚度（ h）及宽度 (b) 取 h=4 mm b=30 mm Sa =120 mm2 四．工作制下的稳定温升 (Tw ) Tw=IN2R/KTSb () 式中 R: 母线电阻 式中 Sb =母线散热面积 Sb =2（ h+ b） L=68mm178。 将 JYN2－ 10 母线有关数据代入上式中 Tw = IN2 R /KTSb＝ () 按 GB736－ 74交流高压电器在长期工作制的最大允许发热温度铜母线在环境温度为 40度的空气中允许大学毕业论文 — 11— 温升为 70K，此母线温升合格． 五．检验母线的热稳定性 通过短路电流时，母线的温度（θ k ）可按下式计算 式中 α 0 ：温度为 0 度时母线材料的电阻温度系数 θ 0 ：发生短路前母线的温度 ρ 0 ：温度为 0 度时，母线材料的电阻 温度系数 tk ：短路电流持续时间 jk ：短路电流密度 c ：母线材料的比热 r ：母线材料的密度 JYN210 母线的 4S 热稳定电流为 10kA α 0=1/235θ 0=+40= ρ 0= 108 tk=4sjk=10 103/250 106=4 107A/mm2 r= 103Kg/m3 将以上数据代入上式中 θ k= 按国标 1984－ 80 的规定铜母线短路时通过短路电流时，极限允许温度为 300 度，故此母线 的热稳定性合格。 六．检验母线的电动稳定性 首先计算母线通过动稳定电流时，所受电动力，再按此电动力大小及分布情况，计算母线的内应力，应不大于母线材料的许用应力，最后，计算母线的固有振荡频率应小于工频交流电流频率的两倍，以免发生机械共振现象，满足以上要求，则母线的电动稳定性合格。 动稳定电流为 25kA（峰值） 三相母线平行排列，母线间距离 S＝ 250mm，母线长度 L＝ 1000mm 计算回路系数Ｋ c Ｋ c=2L/s [(1+(s/l)2))] () =2020/250[(1+(250/1000) 2)] = 确定截面积系数λ a=250mm b=30mm h=4mm b/h= (ab)/(b+h)=(25030)/(30+4)= () 查电器学第１ 3 页图 1－ 12 得λ＝１ 计算中间Ｂ相导体所受最大电动力Ｆ ＢＭ Ｆ ＢＭ ＝ I2cj 107 () = 1 (25 103) 2 107 = 计算Ｂ相导体所受内应力 Ｂ相导体两端固定，所受电动力为分布载荷，虽是不均匀分布载荷，但对导体中点是对称的，其弯矩最大点，仍为导体中点，故可按均匀分布载荷计算导体所受到电动力作用时的最大弯矩 Mmax= q= FBM/l 当 FBM= l=1m 时 q= Mmax= 12= 弯曲应力 σ = Mmax/W W: 母线抗弯截模量 大学毕业论文 — 12— 母线的排布是在一个平面内平行排列，电动力与宽边 b 平行， W 可按下式计算： W=b2h/6=302 106 4 103/6= 106m3 () σ = 106= 106Pa铜母线的屈服强度 铜母线屈服强度为σ S=195 106 Pa，一般机械的屈服安全系数 ns=～ 2，若取 ns=2 则铜母线的许用应力 [σ ]计算如下： [σ ]= σ S/ns=195 106/2= 106 Pa () σ max[σ ] 铜母线在最大电动力作用下，其内应力小于许应力，故机械强度合格。 七 .计算母线的固有振荡频率（ f） 交流电动力的交变频率为电流的 2 倍。 如果电动力的频率与导体系统的固有振荡频率相等，导体就会发生共振现象，这将对导体系统产生很大的破坏力。 因此，最好使承受交流电动力的导体系统固有振荡频率低与电动力的频率，以免与高次谐波电动力发生共振。 对于单跨距母线其固有振荡频率可按下式计算 f=35/L2 (E JP/ M0) () 式中 L：支持绝缘子跨距（ m） E: 导体的弹性模数，对于铜导体 E= 1011Pa JP: 垂直于弯曲方向轴的慣性矩 (m4) M0: 导体单位长度质量 (kg/m) 已知 M0=30 4 106 103= kg/m L=1 m JP=b3h/12=303 4 1012 /12= 108 m4 f=35/L2 ( 1011 108/) =1080HZ 母线其固有振荡频率大于电动力的频率（ 100HZ），故不会引起机械共振。 计量柜 计量柜是用于计量电能的消耗量，每种型号都是有电能计量专用柜。 它装有三个仪表：有功电度表、无功电度表和一个电压表，并有一个电力定量器（ DSK）。 电能计量柜的基本要求参数 (1) 额定电压：整体式电能计量柜和计量互感器柜，以其主电路的额定电压表示，有： ,6kv , 10kv, 35kv。 (2) 额定频率 为 50Hz。 (3) 额定电流：整体式电能计量柜和计量互感柜，以其主电路的额定电流标示，有： 630A,800A,1000A三挡； 计量仪表柜，以互感器的额定二次电流标示， 1A 或 5A. (4） 准确等级：计量柜内计量仪表的准确级表示，有 级、 级两级。 (5） 综合误差：根据电能计量装置类别确定，有177。 级、177。 级两级。 大学毕业论文 — 13— 电能计量柜的基本技术要求 （ 1）整体式电能计量柜，可由单个柜或几个柜并列组合而成。 其外形及结构与相邻的高、低压开关成套设备协调配合。 （ 2）分体式电能计量柜，由 单个柜或几个柜组合而成。 当与高、低压开关成套柜并列安装时，其外形及结构应相邻的高、低压开关成套设备协调配合。 分离安装的计量仪表柜，宜采用定型的柜作外壳。 （ 3）电能计量柜的防护等级不应低于 GB4208 规定的 IP20 级。 （ 4）电能计量柜应落地固定安装，电能计量箱可以采用挂墙式安装。 （ 5）计量电能互感器电路 1）电能表及其他设备。 应分别接于各自的专用二次绕组。 2）二次负载不应超过额定输出。 且不应低于额定输出的 25%。 3）计量电路，应先经实验合格后再接入电能表。 （ 6）计量电压互感器电路： 1）电能表及其 他设备。 应分别接于各自的专用二次绕组。 2）二次负载不应超过额定输出。 且不应低于额定输出的 25%。 3）整体式电能计量柜计量互感器的二次侧不应装设熔断器（自动开关）和串接隔离开关的辅助触头；计量互感器柜的出线侧可以装设快速熔断器（自动开关），但不应串接隔离开关的辅助触头。 4）计量电路，应先经实验盒后再接至电能表。 5）计量电路不应作为辅助单元的供电电源。 6）计量电路中应装设失压计时器。 （ 7）二次导线不应有中间接头。 多股导线的端头应搪锡。 （ 8）整体式电能计量柜应装设防止误操作的安全联锁装置。 （ 9）电 气接地应符合安全技术规定。 （ 10）信号灯和按钮的颜色应采用：合闸为红色，分闸为绿色。 （ 11）计量电压互感器的隔离开关操动机构上应装设机械型子挂锁。 （ 12）电能计量柜的门上应装设机械型子弹门锁和备有可铅封的设施。 （ 13）仪表观察窗应采用无色透明的玻璃，面积应满足抄表和监视的要求。 （ 14）电能计量柜内应设置观察和检修用的照明灯具。 （ 15）电能表应固定安装在电能夹具上。 （ 16）可移动部件与固定部分间的连接导线中间不应有接头；经常需要拆卸部件的连接导线，其长度有适当裕度。 （ 17）电能表安装高度及间距 ： 1）电能表距地面不应低于 600mm。 2）电能表与电能表之间的水平间距不应小于 80 mm.。 3）电能表与试验盒之间和垂直间距不应小于 40mm。 （ 18）壳体和机械组件应具 足够的机械强度，在储运、安装、操作、检修时不应发生有害的变形。 （ 19）柜中各单元之间宜以隔板或以箱（盒）式组件区分和隔离。 （ 20）柜式结构的电能计量柜顶部应设置吊装用挂环。 （ 21）电气设备及部件应选用符合其产品标准要求优质产品。 （ 22）电能计量柜应做出厂检验和型式检验。 大学毕业论文 — 14— 一次接线 35kV 系统属于小电流 接地系统（系统中性点不接地或经消弧线圈接地）因而使用三相两元件电度表。 计量柜的一次接线如下图 所示 图 计量柜一次接线图 一次电器元件的选择 一．电流互感器的种类和选择 对于测量和保护用的电流互感器，型号较多，可选 LA、 LZZB、 AS12 系列等。 在此选择了 LZZB 系列的电流互感器。 有关参数如下表。 表 电流互感器的技术数据 型号 额定电流比 （ A） 级数组合 二次负荷（欧） /10%倍数 秒热稳定倍数 动稳定倍数 级 1 级 3 级 D、B 级 欧 倍数 LZZB610 5200/5 级 B 级 150 150kV* LZZB610 200/5 LZZB610 200300/5 二．电压互感器的类型和选择 压互感器根据其接线方式可选相应型号的产品。 35kV 高压开关柜尤其是手车柜中的电压互感器要求外形尺寸小，重量轻，环氧树脂浇注全封闭，目前有 JDZ83 JDZJ83 JDZX835 等型号可供选大学毕业论文 — 15— 择。 选择了 JDZ810 型号的电压互感器。 有关参数如下。 表 24 电压互感器的技术数据 型号 电压级次（ kV） 额定电压（ V） 额定容量（ V*A） 备注 不接地单相电压互感器。 两台可接成V/V 形接线方式 一次 二次 级 1 级 3 级 最大 JDZ810 10 10000 100 (30)50 80 200 400 三．高压熔 断器的类型和选择 高压熔断器用于供电线路、电压互感器、电力变压器及电力电容器等电气设备的短路保护和连续过载保护。 高压熔断器具有结构简单、造价低廉、容易维护、使用方便的特点。 熔断器是熔管有三种形式：（ 1）形式 A,不带指示器，不带撞击器：（ 2）形式 B 带指示器；（ 3）形式 C，带撞击器。 熔体是支撑是一个横截面为星型的绕线体，石英砂填充熔管和熔体之间的空腔。 撞击器装在熔体支架内。 当熔断器熔断时，它动作，并承担脱扣功能。 当熔断器熔断时，他同时作为可见指示器。 国内生产的限流熔断器有 RNRN6,XRNT1/SBLAI、 XRNTI/SFLAJ、 XRNT2/FFLAJ、 XRNT XRNTXRNM/WD。