機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告--10kv彈簧式高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告</p><p>　　學(xué) 院： 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p&

2、gt;　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　上交日期：2010年4月14日</p><p>　　10KV彈簧式高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　高壓斷路器(或稱高壓開關(guān))是變電所主要的電力控制設(shè)備,具有滅弧特性,當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),它能切斷和接通線路及各種電氣設(shè)備的空載和負(fù)載電流;當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),它和繼電保護(hù)配合,能迅速切

3、斷故障電流,以防止擴(kuò)大事故范圍.因此,高壓斷路器工作的好壞,直接影響到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行；高壓斷路器種類很多，按其滅弧的不同，可分為：油斷路器（多油斷路器、少油斷路器）、六氟化硫斷路器（SF6斷路器）、真空斷路器、壓縮空氣斷路器等。</p><p><b>　　一、選題意義</b></p><p>　　隨著電力系統(tǒng)要求的提高和制造工業(yè)的進(jìn)步，電力能源的更廣泛應(yīng)用，高壓

4、斷路器也得到了迅猛的發(fā)展。高壓斷路器作為電力系統(tǒng)中不可缺少的一部分，其安全可靠性不斷得到重視。隨著電力線路的延伸，斷路器的需求也隨之增加。高壓斷路器的主要包括兩個(gè)方面:一方面是滅弧室新的滅弧形式和結(jié)構(gòu)的發(fā)展；而是操動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、高可靠性和小型化的研究。彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)是高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)中最常見且使用最廣泛的形式之一，它具有設(shè)計(jì)靈活，易滿足動(dòng)力配合要求、維護(hù)方便等特點(diǎn)。而從高壓斷路器的故障統(tǒng)計(jì)表明，我國的操動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造水平較低，尤其對

5、如何設(shè)計(jì)滿足斷路器性能要求的操動(dòng)機(jī)構(gòu)沒有系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)整體設(shè)計(jì)。而本設(shè)計(jì)是選擇高壓范疇內(nèi)低段10KV為基準(zhǔn)的斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 </p><p><b>　　二、論文綜述</b></p><p>　　1、 高壓斷路器的工作原理</p><p>　　高壓短路器主要以實(shí)現(xiàn)在高壓大電流下實(shí)現(xiàn)快速合閘分閘滅弧為主要目的。</p>&l

6、t;p>　　高壓斷路器常見的類型有以下幾種：（1）油斷路器：采用變壓器油作為滅弧介質(zhì)和觸頭開斷后的弧隙絕緣介質(zhì)的斷路器稱為少油式斷路器；采用變壓器油作為滅弧介質(zhì)和觸頭開斷后弧隙絕緣介質(zhì)以及帶電部分與接地外殼之間絕緣介質(zhì)的斷路器稱為多油式斷路器。（2）壓縮空氣斷路器：采用壓縮空氣作為滅弧介質(zhì)和觸頭開斷后的弧隙絕緣介質(zhì)的斷路器。其滅弧能力強(qiáng)、動(dòng)作迅速，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、耗材較多。（3）真空斷路器：利用真空的高介質(zhì)強(qiáng)度來滅弧的斷路器，其滅弧速

7、度快、壽命長、體積小。（4）六氟化硫（SF6）斷路器：采用具有優(yōu)良滅弧和絕緣性能的SF6氣體作為滅弧介質(zhì)的斷路器。其開斷能力強(qiáng)、體積小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、耗材多。</p><p>　　高壓斷路器由以下五個(gè)主要部分組成：通斷元件，中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)，絕緣支撐件和基座。</p><p>　　通斷元件是斷路器的核心部分，主電路的接通和斷開由它來完成。主電路的通斷，由操動(dòng)機(jī)構(gòu)接到操作指令后，經(jīng)中間傳

8、動(dòng)機(jī)構(gòu)傳送到通斷元件，通斷元件執(zhí)行命令，使主電路接通或斷開。通斷元件包括有觸頭、導(dǎo)電部分、滅弧介質(zhì)和滅弧室等，一般安放在絕緣支撐件上，使帶電部分與地絕緣，而絕緣支撐件則安裝在基座上。這些基本組成部分的結(jié)構(gòu)，隨斷路器類型不同而異。</p><p>　　2、 國內(nèi)外有關(guān)研究的綜述及差距</p><p>　　2008年，全國水電裝機(jī)容量達(dá)1.7億千瓦，已居世界第一位；核電裝機(jī)達(dá)910萬千瓦，在建

9、規(guī)模2290萬千瓦，規(guī)劃容量超過4000萬千瓦；風(fēng)電裝機(jī)總規(guī)模超過1200萬千瓦，在建裝機(jī)規(guī)模1000萬千瓦；太陽能和生物質(zhì)能等可再生能源發(fā)電得到快速發(fā)展。電力工業(yè)已成為我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)又好又快發(fā)展的強(qiáng)有力支撐。近幾年來，我國中壓和高壓開關(guān)有了飛躍發(fā)展，其中12KV真空斷路器和126VK熱脹式SF4斷路器的發(fā)展最為耀眼。</p><p><b>　　可靠性的差距</b></p>&

10、lt;p>　　“十五”期間城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)中，每條10KV線路為3～4個(gè)分段，每段之間接入3～4臺(tái)配電變壓器。開關(guān)配置原則是變電站出線配置斷路器，分段之間配置負(fù)荷開關(guān)。繁華市區(qū)采用電纜入地，改幅射式供電為手拉手環(huán)網(wǎng)供電。環(huán)網(wǎng)間距不超過500～600m。供電可靠性高?？蛇_(dá)到99.9%~99.99%。與國外設(shè)備的差異小。</p><p><b>　　絕緣水平的差異</b></p>

11、<p>　　絕緣配合就是按系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種電壓與限制過電壓的期間的特性，來確定電器裝置的絕緣水平。我國生產(chǎn)的高壓斷路器的絕緣水平相較國外公司的產(chǎn)品有一定差異。例如日本三菱公司新開發(fā)出的金屬封閉式開關(guān)柜中使用的ＶＦ－８／１３Ｄ型真空斷路器，除考慮環(huán)境和省能源因素外，進(jìn)一步地提高了安全性、可靠性、標(biāo)準(zhǔn)化及方便使用。在絕緣鑄型設(shè)有許多粉塵、水滴難以滯留的垂直面，更進(jìn)一步地提高了耐電痕性能。此外，減小了分閘掣子的分閘負(fù)荷，采用無潤滑

12、油軸承后，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的動(dòng)作特性，提高了可靠性，將初期檢修周期的３年延長至６年。產(chǎn)品具有以下特長造成這種絕緣水平差距的主要原因是國內(nèi)沒有研制、開發(fā)出生產(chǎn)這些關(guān)鍵零部件的材料，國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展技術(shù)依附國外技術(shù)的發(fā)展，這樣造成國內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品總是滯后于國外產(chǎn)品。</p><p><b>　　技術(shù)性能差距</b></p><p>　　與進(jìn)口或中外合資企業(yè)產(chǎn)品相比，技術(shù)水平和技

13、術(shù)性能方面還處于一定的劣勢，當(dāng)然價(jià)格上是有優(yōu)勢的。國外產(chǎn)品已有不少采用熱膨脹原理的滅弧結(jié)構(gòu)，配用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，產(chǎn)品整體可靠性較高，運(yùn)行業(yè)績優(yōu)良。例如西門子公司，雖然長期推出定開距結(jié)構(gòu)配用液壓機(jī)構(gòu)的3AQ型SF6斷路器，這幾年又成功地開發(fā)出配彈簧機(jī)構(gòu)的3AP型SF6斷路器，從而有力地拓展了市場。從配用的操動(dòng)機(jī)構(gòu)看，由于自能式SF6斷路器不需要操動(dòng)機(jī)構(gòu)提供滅弧所需的壓縮功，極大的減輕了機(jī)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，這個(gè)可以不用大功率且易出現(xiàn)問題的液壓機(jī)構(gòu)，而

14、改用小功率且輕巧的彈簧機(jī)構(gòu)。因此，從壓氣式發(fā)展到自能式，操動(dòng)機(jī)構(gòu)也從液壓式發(fā)展到彈簧式（或氣動(dòng)式）發(fā)展成彈簧式。</p><p>　　3、 對綜述的評價(jià)及設(shè)計(jì)方案確定</p><p>　　針對現(xiàn)在高壓斷路器的發(fā)展應(yīng)用出現(xiàn)的問題，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該從實(shí)際問題出發(fā)，有針對性的設(shè)計(jì)改良，吸收操動(dòng)機(jī)構(gòu)中的優(yōu)點(diǎn)、長處。以現(xiàn)代的設(shè)計(jì)思想為主線，滿足技術(shù)要求為基本，在此基礎(chǔ)上追求更高的性能，可靠性。在結(jié)構(gòu)上進(jìn)

15、行優(yōu)化，在細(xì)節(jié)上下功夫，提高工作效率，節(jié)約能源為目標(biāo)。結(jié)合彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)在實(shí)際工作中遇到的問題，將對高壓電路中低壓段10KV為對象做出設(shè)計(jì)改進(jìn)，將具體表現(xiàn)在減小操動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)沖擊力和傳輸時(shí)無功消耗以及適當(dāng)減少零件數(shù)，降低故障，減少成本。彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)以彈簧為儲(chǔ)能元件，合閘彈簧儲(chǔ)能為合閘以及分閘彈簧儲(chǔ)能提供能量。合閘彈簧能量由電動(dòng)機(jī)或手動(dòng)提供，由于合閘動(dòng)作要求，合閘彈簧一次儲(chǔ)能不僅要提供合閘動(dòng)作，還要將一部分能量用于為分閘彈簧儲(chǔ)能，因此可以選

16、用雙合閘彈簧式或多合閘彈簧來滿足需要。</p><p>　　1 0 k V高壓真空斷路器彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)的問題 ,闡述了分、合閘彈簧參數(shù)的確定方法 .通過理論分析和比較 ,探討了分閘彈簧及其放置位置和合閘彈簧參數(shù)對操動(dòng)機(jī)構(gòu)總體方案的影響 .結(jié)果表明 :在滿足機(jī)構(gòu)所要求的分閘特性的前提下 ,分閘彈簧宜放置在操動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈的中間行程較大之處 ,放置方位應(yīng)使彈簧力的作用方向與力作用點(diǎn)的速度方向在分閘的整個(gè)過程中

17、都趨于一致 .合閘彈簧則要按輸出力特性曲線來設(shè)計(jì)其參數(shù) ,且相應(yīng)確定操動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)目 .對 1 0 k V真空斷路器 ,采用三相雙斷口的操動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)較為適宜。</p><p><b>　　4　結(jié)論</b></p><p>　　1) 分閘彈簧的參數(shù)和放置位置對操動(dòng)機(jī)構(gòu)的影響是比較大的．在滿足機(jī)構(gòu)所要求的分閘特性的前提下，分閘彈簧宜放置在操動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈的中間行程較大之處．

18、分閘彈簧的放置方位應(yīng)使彈簧力的作用點(diǎn)的速度方向在分閘的整個(gè)過程中都趨于一致．</p><p>　　2) 合閘彈簧的設(shè)計(jì)首先要根據(jù)負(fù)載特性曲線選擇合適的輸出力曲線，按輸出力特性曲線確定合閘彈簧參數(shù)和操動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)目．對10 kV真空斷路器彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，采用三相雙斷口的操動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)較為適宜．</p><p><b>　　三、論文提綱</b></p><p

19、>　　1、高壓斷路器的意義及彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)介紹</p><p><b>　　2、方案選擇與比較</b></p><p>　　3、通過比較確定設(shè)計(jì)方案</p><p>　　4、彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的整體計(jì)算</p><p>　　5、總結(jié)該設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)，解決的實(shí)際技術(shù)問題，以及仍存在的不足之處。</p><p

20、>　　四、論文寫作進(jìn)程安排：</p><p>　　第一周：調(diào)研、收集資料；</p><p>　　第二周：撰寫開題報(bào)告、翻譯外文資料；</p><p>　　第三周：彈簧式高壓斷路器總體設(shè)計(jì)的方案比較與分析；</p><p>　　第四周：彈簧式高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)的方案比較與分析；</p><p>　　第五周

21、：彈簧式高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì);</p><p>　　第六周：彈簧式高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算;</p><p>　　第七周：繼續(xù)進(jìn)行彈簧式高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算;</p><p>　　第八周：繪制彈簧式高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的原理圖;</p><p>　　第九周：繪制彈簧式高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的總裝圖；</p><

22、;p>　　第十周：繪制彈簧式高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的總裝圖；</p><p>　　第十一周：繪制彈簧式高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件圖；</p><p>　　第十二周：對彈簧式高壓斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行性能分析；</p><p>　　第十三周：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文；</p><p>　　第十四周：修改畢業(yè)設(shè)計(jì)論文；</p><p>

23、;　　第十五周：撰寫打印畢業(yè)設(shè)計(jì)論文；</p><p><b>　　第十六周：答辯。</b></p><p><b>　　五、參考文獻(xiàn)目錄</b></p><p>　　[1] 王連鵬、王爾智 正空斷路器彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)仿真與優(yōu)化[J]高電壓技術(shù) 2006年02期</p><p>　　[2] 羅日成,袁松

24、貴;真空開關(guān)真空度在線檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];長沙電力學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年03期</p><p>　　[3] 張劍平;真空斷路器狀態(tài)參數(shù)測試器研究[D];重慶大學(xué);2002年</p><p>　　[4] 徐國政、張節(jié)容、錢家驪、黃瑜瓏編著. 高壓斷路器原理和應(yīng)用 清華大學(xué)出版社 2006.</p><p>　　[5] 楊幫文編. 新型斷路器實(shí)用

25、手冊 電子工業(yè)出版社 2006．</p><p>　　[6] 魏本紀(jì);操動(dòng)機(jī)構(gòu)分閘電壓兩種測試方法的比較[J];高壓電器;1982年05期</p><p>　　[7] 徐國政主編. 高壓斷路器原理和應(yīng)用 清華大學(xué)出版社2001</p><p>　　[8] 石飛,林莘,徐建源;機(jī)械與電子可靠性在真空斷路器中的應(yīng)用[J];電力設(shè)備;2004年12期</p