畢業(yè)設計--高中壓輸配電設備中的充氣柜

1、<p><b>　　畢業(yè)設計說明書</b></p><p>　　題目：高中壓輸配電設備中的充氣柜</p><p><b>　　改良與制作</b></p><p><b>　　類型: </b></p><p>　　學 院： 電子信息工程學院

2、 </p><p>　　班 級： 自動1233 </p><p>　　學 號： </p><p>　　姓 名： X X X </p><p

3、>　　2015年 4月 20日</p><p>　　【摘要】 高壓輸配電設備是工業(yè)生產、居民生活中不可缺少的高壓設備中轉站，也是一個國家電力發(fā)展水平的標志。充氣柜（負荷開關柜）是高壓內最重要的一類輸配電設備，可以說負荷開關的改良就是充氣柜的改革。傳統(tǒng)的負荷開關均是采用空氣氣體壓縮絕緣，氣體不穩(wěn)定，容易發(fā)生爆炸事件，且泄漏率大，不但達不到工業(yè)生產、生活的要求，更是頻頻發(fā)生安全事件，造成巨大的危害和損失。本

4、文闡述了負荷開關采用SF6氣體壓縮絕緣的相關問題和充氣柜的制作。首先針對負荷開關進行了詳細的解說及改良的必要及意義，而后對充氣柜從外部鈑金到內部高壓元件及接線過程進行了深入的闡述。</p><p>　　【關鍵詞】 充氣柜 負荷開關 SF6 制作 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1

5、、緒論1</b></p><p>　　1.1專題的背景及意義1</p><p>　　1.2 國內現狀1</p><p><b>　　2、負荷開關2</b></p><p>　　3、充氣柜(XGN36-12)3</p><p>　　3.1 XGN36-12外殼鈑金制作4<

6、;/p><p>　　3.1.1 外殼設計壓力、溫度要求4</p><p>　　3.1.2 外殼焊接要求5</p><p>　　3.1.3 外殼密封要求5</p><p>　　3.2 XGN36-12電氣原理圖的繪制5</p><p>　　3.3 XGN36-12一次、二次接線6</p><p&

7、gt;　　3.3.1安裝接線圖6</p><p>　　3.3.2 XGN36-12二次接線要求7</p><p><b>　　4、總結9</b></p><p><b>　　參考文獻10</b></p><p><b>　　致 謝10</b></p>&

8、lt;p><b>　　1、緒論</b></p><p>　　1.1專題的背景及意義</p><p>　　經濟危機的出現，給全球輸配電設備行業(yè)帶來了一次重新“洗牌”的機會。全球經濟危機發(fā)生后，除中國以外的新興市場，由于受新的大型電力基礎設施項目減少和新產能投資減少的影響，輸配電設備的訂單量正大幅萎縮，能否得到中國市場已成為全球輸配設備企業(yè)興衰的關鍵。國內輸配電設備

9、行業(yè)也因此獲得了一個前所未有的發(fā)展機遇。 </p><p>　　而且，由于受到國內特高壓電網建設的刺激，我國輸配電設備企業(yè)的制造技術正在快速趕上國際先進水平。依靠國內首個特高壓輸電項目“晉東南-南陽-荊門”特高壓交流試驗示范工程的帶動，國內企業(yè)得到了一次受國家支持的自主研發(fā)的寶貴機會，目前已自主研制成功了世界上首套1000千伏、300萬千伏安分相單體式特高壓變壓器和電壓等級最高、容量最大的1000千伏、96萬千伏

10、高壓并聯(lián)電抗器等關鍵設備，實現了我國輸變電行業(yè)技術的全面升級。 </p><p>　　不過，在當前的中國輸配電設備市場上，占據市場份額第一的是ABB公司，約占全國份額的20%，而國內最大的輸配電設備企業(yè)中國西電集團在自己國家占的份額還不到5%。為了提高國內企業(yè)的市場份額，我們還要在輸配電技術上加倍努力。</p><p><b>　　1.2 國內現狀</b></p

11、><p>　　中國西電集團黨委書記、副總經理陳元魁說，通過特高壓的研發(fā)，國內輸配電設備企業(yè)在技術上已走到了世界的前列，除了在制造細節(jié)和設計細節(jié)方面還有疏漏外，主要的技術水平已不次于ABB、西門子公司。西電集團今年提出，2010年企業(yè)產值將突破200億元，與2009年相比將增長28%以上。</p><p>　　目前我國正計劃投資4萬億元進行基礎設施建設，其中相當大的一塊是投入到電力工業(yè)和鐵路建設

12、中，這為輸配電設備行業(yè)提供了一個龐大的國內市場需求。以電網為例，今年國家電網公司除了正常電網投資建設外，投資規(guī)模將比原計劃大幅增長，初步預計兩到三年內投資規(guī)模將達到1.16萬億元。南方電網公司方面，2010年到2011年初步計劃每年新增投資約300億元，2010年全網建設投資規(guī)模將達到900億元左右。受此影響，今后相當長的一段時間內，中國將成為世界上輸配電設備最大的市場。</p><p><b>　　2

13、、負荷開關</b></p><p>　　負荷開關，顧名思義就是能切斷負荷電流的開關。要區(qū)別于高壓斷路器，負荷開關沒有滅弧能力，不能開斷故障電流，只能開斷系統(tǒng)正常運行情況下的負荷電流，負荷開關由此而得名。負荷開關的構造與隔離開關相似，只是加裝了簡單的滅弧裝置。它也是有一個明顯的斷開點，有一定的斷流能力，可以帶負荷操作，但不能直接斷開短路電流，如果需要，要依靠與它串接的高壓熔斷器來實現。在規(guī)定的使用條件下

14、，可以接通和斷開一定容量的空載變壓器（室內315KVA，室外500KVA）；可以接通和斷開一定長度的空載架空線路（室內5KM，室外10KM）；可以接通和斷開一定長度的空載電纜線路。</p><p>　　負荷開關在改良以前，均是采用空氣壓縮絕緣，但這樣會出現很多問題：最主要的就是空氣的絕緣系數不夠高，達不到人們所需求的標準，面對超強電流電壓的時候，開關有被擊穿現象，十分危險。尤其是在使用一段時間之后，由于氣體的泄露

15、，負荷開關內氣壓降低，絕緣性能更是差強人意。此外，由于空氣的密度較小，氣體性質活潑不穩(wěn)定，所以經常發(fā)生開關內部氣體爆炸事件，導致不必要的人員傷亡和財產損失，嚴重影響了國際國內高中壓輸配電的整體水平。針對充氣柜的這種種弊端，負荷開關的改良已經迫在眉睫、勢在必行。</p><p>　　FLN36-12(D)負荷開關是一種以 SF6 氣體為絕緣和滅弧介質的雙斷口旋轉型負荷開關，適用于10KV 的配電系統(tǒng)。每個開關充以

16、0.4bar 氣壓 SF6 氣體后是永久密封的。開關垂直或水平安裝不限，在環(huán)網柜內典型的安裝方式是在電纜室和母線室之間置—鋼隔板水平安裝。這種安裝方式將母線與電纜接頭之間相隔離以符合運行維護的最嚴格的安全要求。假若線路故障產生過大電流致使開關內部發(fā)生燃弧，在外殼后部有一個結構薄弱點，它將被沖開，隨后柜上面的泄弧活門沖開并將過壓氣流導向柜外。其外形如圖1所示，其結構如圖2所示：</p><p>　　圖1 FLN36

17、-12(D)負荷開關外形圖</p><p>　　圖2 FLN36-12(D)負荷開關內部結構圖</p><p>　　3、充氣柜(XGN36-12)</p><p>　　“充氣柜”——其命名的由來就是指使用了含壓縮氣體絕緣的負荷開關的金屬封閉環(huán)網開關設備，輸配電行業(yè)內部甚至直接將充氣柜直接稱為負荷開關柜，可想而知負荷開關在充氣柜內占據著非常重要的主體位置。因此，負荷開

18、關的改革良也就意味著充氣柜的改革。充氣柜帶來許多優(yōu)勢，其最大優(yōu)勢是不受外界環(huán)境影響，如凝露、污穢、小動物及化學物質等。另一個優(yōu)勢是使用壓縮氣體絕緣(如SF6、N，或空氣)，有利于向小型化方向發(fā)展。充氣柜有性能良好無油開關特別是免維護或少維護真空開關，大大減少了維護和檢修工作量。XGN36-12充氣柜外形如圖3所示，其結構圖如圖4所示。</p><p>　　圖3 XGN36-12充氣柜外形</p>&

19、lt;p>　?。? 吊環(huán)；2 電顯；3 短路接地故障指示器；4 壓力表；5 銘牌；6 模擬線路圖；7 繼電器；8 熔斷指示；9 掛鎖裝置；10 電纜室；11 RTU安裝室；12 Ronis鎖；13 斷路器操作空；14 負荷開關操作孔；15 接地開關操作孔；16 隔離開關操作孔；17 分閘暗鈕；18 合閘按鈕；19 熔斷器室。）</p><p>　　圖4 XGN36-12充氣柜結構圖</p>&

20、lt;p>　　3.1 XGN36-12外殼鈑金制作</p><p>　　制作充氣柜首先便是制作柜體外殼，外殼一般有兩種材料，一是鍍鋅板，二是敷鋁鋅板，根據不同地區(qū)要求選材不同。外殼制作需按中華人民共和國原國家勞動總局1981年頒發(fā)的《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》和按設備投產后不能復查的條件進行設計、制造，以確保材料、結構、焊接工藝及檢驗等的安全可靠性。其中，有幾個方面的因素需要注意：</p><

21、;p>　　3.1.1 外殼設計壓力、溫度要求</p><p>　　(1) 外殼的設計溫度</p><p>　　在額定運行條件下外殼可能達到的最高溫度。戶內通常為環(huán)境溫度的上限加上流過額定電流所造成的外殼溫升。戶外還應考慮日照和使用地點的環(huán)境條件的影響。</p><p>　　(2) 外殼的設計壓力</p><p>　　用來確定外殼厚度的壓

22、力。它至少等于內部故障時氣體釋放前的壓力。</p><p>　　(3) 對外殼和部件強度，無論是否通過計算確定，均應進行規(guī)定的試驗。</p><p>　　3.1.2 外殼焊接要求</p><p>　　對焊接外殼的焊縫，除無法探傷部位外，應按規(guī)定進行無損探傷檢查；關鍵部位焊縫及兩種材料拼焊的焊縫應全部進行探傷；其它應探焊縫長度不少于其對接焊縫總長度的20%。</

23、p><p>　　殼體的焊接質量要求嚴格，可采用激光焊或氬弧焊，焊完一點要進行檢查。對焊接外殼的焊縫，除無法探傷部位外，應按以下規(guī)定進行無損探傷檢查。</p><p>　　(1) 關鍵部位焊縫以及兩種材料拼焊的焊縫需全部進行攤上；</p><p>　　(2) 其它焊縫探傷長度不少與其對接焊縫總長度的20%。</p><p>　　3.1.3 外殼密封

24、要求</p><p>　　外殼要求高度密封。對于動靜密封采用相應的密封方法，可采用橡膠圈密封。</p><p>　　3.2 XGN36-12電氣原理圖的繪制</p><p>　　高壓開關柜電氣回路由主回路和輔助回路（二次回路）兩部分構成。主回路用于接受和分配電能。它是高電壓，大電流回路。二次回路由計量表計，繼電器，控制開關，信號器具等二次元件相互連接而成，它是低電壓

25、，小電流回路。充氣柜的安裝主要是柜內元件間二次線路的連接。由于高壓柜內元件多，線路復雜，因此在接線之前都會繪出原理電路圖及安裝接線圖展開圖，方便接線時清楚，快捷地找到相應的連接回路。</p><p>　　原理電路圖有兩種繪制方法：將一個二次元件的組成部分集中繪在一起，二次元件以整體的形式在電路圖中表示出，稱為原理圖；將一個二次元件的各個組成部分分別繪在其相應的回路中，稱為展開圖。原理圖主要用于二次回路的工作原理，

26、它是安裝接線設計的原始依據。由于原理圖中的各元件之間的聯(lián)系是以整體連接來表示的，所以在二次元件比較多的時，繪圖，讀圖都比較麻煩，也不便施工。因此，在實際工作中用的較多的展開圖，而不是原理圖。展開圖的特點是將交流回路與直流回路劃分開，交流回路又分電流回路與電壓回路；直流回路分直流操作回路及信號回路等。</p><p>　　展開圖的閱讀順序：（1）先讀交流回路，后讀直流回路；（2）直流電流的流通方向是從左至右，即從正

27、電源經觸點至線圈回到負電源；（3）元件動作順序是從上到下，從左至右。</p><p>　　3.3 XGN36-12一次、二次接線</p><p>　　3.3.1安裝接線圖</p><p>　　安裝接線圖簡稱接線圖，接線圖是用來表示成套裝置或設備中各元件之間的連接關系的圖形，主要用于二次回路的安裝接線，線路檢查，線路維修和故障處理。在實際應用中，接線圖通常要與原理電路

28、圖，二次元件位置圖一起配合使用，接線圖有時也與接線表配合使用。</p><p>　?。?）二次元件的表示方法</p><p>　　二次元件都有標準的電氣圖例符號及標注符號（見電氣符號說明，標注文件說明）</p><p><b>　?。?）接線端子</b></p><p>　　在二次回路的安裝接線中，對同一屏（板，盤）上的

29、元件相互連接，直接用導線連接即可；而屏（板，盤）外的導線或設備與屏（板，盤）上的二次設備相連時，必須通過端子排，端子排由專門的接線端子板組合而成。</p><p>　　接線端子板分為普通端子，連接端子，試驗端子和終端端子等形式。</p><p>　?。?）連接導線的表示方法</p><p>　　接線圖中端子之間的連接導線如下圖5所示，有兩種表示方法：</p&g

30、t;<p>　　a、連接線表示法，端子之間的連接導線有實際線條表示。</p><p>　　b、中斷線表示法，端子之間的連接導線不連線條，而只在每個端子處標明連接導線對方端子代號，即采用“對面標號法”來標注端子。</p><p>　　用連接線表示法來表示連接導線，在線路比較復雜，線路導線較多的情況下，二次回路變的相當復雜，不易辨識。因此，在配電裝置二次回路的接線中多用中斷線表示

31、法，即“對面表示法”來繪制，對安裝幾檢修都很方便。</p><p>　　（a）連接線表示法 （b）中斷線表示法</p><p>　　圖5 連接導線的表示法</p><p>　　3.3.2 XGN36-12二次接線要求</p><p>　　1、 二次配線的一般要求</p><p>　?。?/p>

32、1）按圖施工，接線正確。</p><p>　?。?）導線與電氣元件間采用螺栓連接，插接，焊接或壓接等，均應牢固可靠。</p><p>　?。?）盤，柜內的導線不應有接頭，導線芯線不應有損傷。</p><p>　　（4）電纜芯線和所配導線的端部應標明回路編號，編號應正確，字跡清晰且不易脫色。</p><p>　?。?）配線應整齊，清晰，美觀，導

33、線絕緣應良好，無損傷。</p><p>　?。?）每個接線端子的每側接線宜為1根，不得超過2根。對于插接式端子，不同截面的兩種導線不得接同一端子上；對于螺栓連接端子，當接兩根導線時，中間應加平整片。</p><p>　?。?）二次回路接地應設專用螺栓。</p><p>　　2、二次回路導線的要求</p><p>　?。?）開關柜中的測量，控制

34、，保護回路應采用額定絕緣電壓不低于500V的銅芯絕緣導線，當設備，儀表和端子上裝有專用于連接鋁芯的接頭時，可采用鋁芯絕緣導線。</p><p>　　（2）電流回路的銅芯絕緣導線截面不應小于2.5mm2，其他回路截面不應小于1.5mm2</p><p>　　（3）對于電子元件回路，弱電回路，當采用焊接連接時，當滿足載流量和電壓電壓降及有足夠的機械強度的情況下，可采用截面不小于0.5mm2的銅

35、芯絕緣導線。</p><p>　　3、屏內，屏外接線的要求</p><p>　?。?）屏的內部連接導線，一般采用塑料絕緣銅芯導線，屏內同一安裝單位各設備之間的連接一般不過端子排。</p><p>　?。?）屏外部接線一般采用整根控制電纜，當控制電纜的敷設長度超過制造長度，或由于屏的遷移而使原有電纜長度不夠，或更換電纜故障段時，可用焊接法連接電纜，也可借用其他屏上的端

36、子連接。</p><p>　?。?）屏上的控制電纜應接到端子排，實驗盒或實驗端上，至互感器或單獨設備的電纜，允許直接接到這些設備上。</p><p>　?。?）控制電纜及其接到端子和設備上的絕緣導線和電纜芯應有標記。</p><p>　　4、引入開關柜的電纜及其芯線的要求</p><p>　?。?）引入開關柜的電纜應排列整齊，編號清晰，避免交

37、叉，并應固定牢固，不得使所接的端子排受到機械應力。</p><p>　?。?）鎧裝電纜在進入開關柜后，應將鋼帶剪掉，切斷處的端部應扎緊，并應將剛帶接地。</p><p>　?。?）用于靜態(tài)保護，控制等邏輯回路的控制電纜，應采用放蔽電纜，其屏蔽層應按設計要求的接地方式接地。</p><p>　?。?）橡膠絕緣的芯線應設外套絕緣管保護。</p><p

38、>　?。?）開關柜內的電纜芯線，應按垂直或水平方向有規(guī)律地配置，不得任意歪斜，交叉連接，備用芯長度應留有適當余量。</p><p>　?。?）強，弱電回路不應使用同一電纜，并應分別成束分開排列。</p><p>　　5、二次回路導線，電纜的其他要求</p><p>　?。?）直流回路中具有水銀接點的電器，電源正極應接到水銀側接點的一端。</p>

39、<p>　?。?）在絕緣導線和電纜可能受到油侵蝕的地方，應用耐油絕緣導線和電纜。</p><p>　　（3）在日光直射環(huán)境下，橡膠或塑料絕緣導線應采用防護措施。</p><p><b>　　6、端子排的要求</b></p><p>　?。?）屏內與屏外二次回路的連接，同一屏上各安裝單位之間的連接以及連接回路等，均應經過端子排。<

40、/p><p>　?。?）屏內設備與直接接在小母線上的設備連接一般經過端子排</p><p>　?。?）各安裝單位主要保護的正電源一般經過端子排，其負電源應在屏內設備之間接成環(huán)形環(huán)的兩端分別接在端子排，其他回路一般均在屏內連接。</p><p>　?。?）電流回路應經過實驗端子。預告及事故信號回路和其他需斷開的回路，一般經過特殊端子或實驗端子。</p>&l

41、t;p>　?。?）端子排配置應滿足運行，檢修，調試的要求，并盡可能適當地與其他屏上設備的位置相對應。每個安裝單位應有獨立的端子排，在同一屏上有幾個安裝單位時，各安裝單位端子排的排列與屏面布局相配合。</p><p>　?。?）每個安裝單位的端子排，一般按下列回路分組，并由上到下（或由左至右）按下列順序排列：</p><p>　　a、交流電流回路按每組電流互感器分組，同一保護方式的電流

42、回路一般排列在一起。</p><p>　　b、交流電壓回路按每組電壓互感器分組。</p><p>　　c、信號回路按預告，位置，事故及指揮信號分組。</p><p>　　D、控制回路按熔斷器配置原則分組。</p><p>　　e、轉接端子排順序為：本安裝單位端子，其他安裝單位的轉換端子，最后是小母線轉接用的轉換端子。</p>&

43、lt;p>　?。?）當一個安裝單位的端子過多，或一個屏上僅有一個安裝單位時，可將端子排成組地布置在屏的兩側。</p><p>　?。?）每一個安裝單位的端子排應有順序號，并應盡量在最后留2-5個端子作為備用，當條件許可時，各組端子排之間也宜留有1-2個備用端子。在端子排兩側兩端應有終端端子。</p><p>　　正負電源之間的端子排，以及經常帶電的正電源與合閘或跳閘回路的端子排，一般

44、以一個空端子隔開。</p><p>　?。?）一個端子的每端一般接一根導線，導線截面一般不超過6mm2。</p><p>　?。?0）端子箱的端子排列，應按交流電流回路，交流電壓回路和直流回路組成排列。</p><p>　　（11）每組電流互感器的二次側，一般在配電裝置端子箱內經過端子聯(lián)結成星形或三角形接線方式。接線原理圖如圖6所示。</p><

45、p>　　經過外殼設計組裝機元件安裝接線之后，充氣柜就制作完成了。待品質出廠檢驗之后，就可以運用到生產之中了。</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　C-電纜開關 De-直接電纜聯(lián)接帶接地 Sv-母線分段(真空開關 ) D-直接電纜聯(lián)接</p><p>　　F-負荷開關-熔斷器組合電器 V-真空開關

46、Be-母線接地 SL-母線分段（負荷開關）</p><p>　　M-計量柜 CB-真空斷路器 注：Sv總是與母線提升相連（總寬650mm）</p><p><b>　　圖6 接線原理圖</b></p><p><b>　　4、總結</b></p><p>　　我選

47、畢業(yè)實踐報告的題目是——高壓輸配電設備，之所以選擇這個題目，一是因為供配電系統(tǒng)是我們在校學習課程；二則是因為我在實習期間的工作內容與之相符。在報告的寫作過程中，我遇到了很多棘手的問題。首先是題目的擬定，開始不知道要從哪方面著手寫，也不知道改定什么樣的題目，最后終于老師的指導下，確定了本論文的題目。</p><p>　　經過多次查閱資料和網上搜索之后，確定了論文的初稿。當時心里很高興，覺得終于是寫完了，也覺得比想象

48、中的要簡單很多，幾天就能完成。所以沒有再做修改，就直接發(fā)給了指導老師。老師將初稿修改后及時反饋給我，看了之后才發(fā)現論文中的論文漏洞很多，特別是論文的格式。而就設計的論文側重點來說，提出了幾點建議，如不要全盤覆蓋高壓輸配電設備方面的內容，用一個類型作為典型來表達你的創(chuàng)新點就可以了。至此，我發(fā)現，要干好一件事并非那么簡單，但也不是很難，敷衍了事是萬萬不可的，對待任何事情都要認真去思考，用思想來完成任務。</p><p&g

49、t;　　在整個畢業(yè)實習的過程中我學到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先我明白了做學問要一絲不茍，對于出現的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只要堅持下去就可以找到思路去解決問題的。在工作中要學會與人合作的態(tài)度，認真聽取別人的意見，這樣做起事情來就可以事倍功半。 </p><p><b>　　參考文獻</b></

50、p><p>　　1．覃國明. 供配電技術. 中國電力出版社，2007</p><p>　　2．王寧會.電氣工程師（供配電）實務手冊.機械工業(yè)出版社，2006</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　實踐報告的順利完成，首先要感謝**老師，沒有他們的幫助和指導，我不可能在短時間之內完成這篇論文。另外，