电气工程及其自动化专业【毕业设计 文献综述 开题报告】高压隔离开关温升的研究和设计(可编辑) .doc
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1、电气工程及其自动化专业【毕业设计+文献综述+开题报告】高压隔离开关温升的研究和设计 (20_ _届)本科毕业设计高压隔离开关温升的研究和设计摘 要高压隔离开关是发电厂和变电站电气系统中重要的开关电器,使用范围广,使用量大,其主要功能是:保证高压电器及装置在检修工作时的安全,起隔离电压的作用,不能用与切断、投入负荷电流和开断短路电流,由于高压隔离开关没有灭弧装置,所以说它不具有灭弧功能。高压隔离开关在工作时随着电流的不断流过,温度会上升,从而会影响高压隔离开关的性能,并且可能导致高压隔离开关过热。而影响高压隔离开关温升的主要原因是开关的回路的电阻。回路电阻越大,温度就上升的越高。温升值是它的一项
2、重要性能指标。它影响到开关的制造成本、运行安全性与使用寿命。开关的温升值是它本身发热与散热两方面因素综合作用的结果。采用直流电压降法对高压隔离开关进行回路电阻测试实验,了解高压隔离开关的温升主要原因是回路电阻的大小。当回路电阻很大时,隔离开关的温升将会很高,回路电阻很小时,温升就不怎么高。针对高压隔离开关的温升问题,提出解决对策。比如使用导电性能更好的材料,改善高压隔离开关的触头系统。对高压隔离开关进行改良设计,采用更先进的制作工艺,更有利的器件结构,性能更佳的材料。改善制作设计,采用外压式不锈钢弹簧,在接触部位设钩板结构的安全装置等等。关键词:高压隔离开关,温升,回路电阻,直流电压降法,改良
3、设计Temperature rise of high-voltage isolation switch and DesignAbstractHigh-voltage isolating switch is in electrical systems in power plants and substations important electrical switches, using a wide range and high volume, and its main features are: high-voltage electrical appliances and devices to
4、 ensure safety at work in repair, the role of the voltage from the isolation, can not be used with Cut off, breaking into the load current and short circuit current, can only be used does not produce a strong arc some of the switching operation, which means it does not have the arc function.High-vol
5、tage isolation switch at work constantly with the current flow, the temperature will rise, which will affect the performance of high-voltage isolating switch, and may lead to high-voltage isolation switch overheating. The temperature rise of high-voltage isolation switch is mainly due to the resista
6、nce of the switch circuit. Loop resistance greater, the higher the temperature to rise.Temperature rise is that it is an important performance index. It affects the manufacturing cost of switching, operation safety and life. The temperature rise is that it switches itself both heating and cooling co
7、mbined result of factors.DC voltage drop method using high-voltage isolating switch circuit resistance test experiment to find the temperature rise of high-voltage isolation switch is mainly due to the size of loop resistance. When the loop resistance is large, the temperature rise will be high isol
8、ation switch, circuit resistance is very small, the temperature rise is not how high. Temperature rise for high-voltage isolation switch is proposed countermeasures. Electrical properties such as the use of better materials, improved high-voltage isolation switch contact system.High-voltage isolatio
9、n switch on the improved design, the use of more advanced production technology, a more favorable structure of the device, better performance of the material. Improve the production design, the use of external pressure stainless steel springs, set the hook plate in contact with parts of the structur
10、e of the safety devices and so on.Keywords: High-voltage isolation switch, Temperature rise, Loop resistance, DC voltage drop method, Improved design目录摘 要IIIAbstractIV1 绪论11.1课题的来源11.2课题的意义11.3相关产业国内外发展现状21.3.1国内相关产业研究现状21.3.2 国外相关产业研究现状21.3.3我国产品的技术进步及与国际先进水平的差距31.3.4发展趋势42高压隔离开关温升分析52.1高压隔离开关的发热原因
11、分析52.1.1高压隔离开关常见的发热故障52.1.2高压隔离开关常见发热现象的原因分析62.2高压隔离开关发热的解决措施63高压隔离开关温升的测试93.1相关测试仪器的介绍9HLY-III型智能回路电阻测试仪93.2 高压隔离开关温升实验103.2.1 回路电阻测量方法103.2.2 直流电压降法电气原理图113.2.3 实验的结果数据114高压隔离开关温升实验分析及相应对策184.1对型号为型高压交流隔离开关测试的分析184.2对于温升的相应对策185高压隔离开关的改良设计20结论22参考文献23致谢24附录25附录图1 户内隔离开关结构图25附录图2 户内隔离开关结构图26附录图3 户外
12、高压隔离开关结构图27附录图4 户外高压隔离开关实物图28附录图5 户外高压隔离开关实物图29附录图6 户内高压隔离开关实物图301 绪论1.1课题的来源高压隔离开关是电力系统中使用量最大的高压开关设备,通常是高压断路器使用数量的24、GW7F-252D W 、GW5-72.5 W 型三种产品覆冰试验达到20mm。河南森源电气股份有限公司,也成为了高压隔离开关生产的主要厂家,也对高压隔离开关进行了大量的改进,自2003年起在高压隔离开关方面他们已经获得了二十项专利权3。1.3.2 国外相关产业研究现状由于高压隔离开关的广泛应用,发展至现在,国际上积累了诸如美国南州电力、ABB、ALSTOM、S
13、IEMENS、施耐德、德国RUHRTAL、法国MG、日本高岳等诸多著名的高压隔离开关生产厂家。目前,国际上各大生产厂商的竞争均通过对高压隔离开关各部分的具体结构进行不同程度的改进来赢得市场。采用一些新材料、新技术、新工艺,以不断地提高产品的技术参数、完善产品性能,使产品的绝缘结构、同流能力和机械传动等方面更加可靠耐久3。法国、意大利生产和发展的单柱偏折式隔离开关,利用相同的导电闸刀结构发展成水平断口双柱立式隔离开关。德国RUHRTAL公司有100年的生产高压隔离开关的经验,现在其生产的产品电压范围为36kv800kv,产品结构形式有单柱式、双柱式和三柱式。近年来ALSTOM公司推出的隔离开关和
14、接地开关采用了高质量的耐腐蚀材料,使其生产的产品可普遍适用于-50+50的环境温度和严酷的工业、盐雾环境之中。其近年推出的SPVL型半剪刀式隔离开关具有“L”形特殊触头,在打开和闭合的位置上都封闭在外壳内,可有效防止覆冰和污染3。美国南州电力公司生产的垂直断口隔离开关则采用了复合式的运动方式即垂直平面上的断开或闭合运动以及伴随此动作的沿纵轴的旋转运动,从而减少了操作所需的力矩并可自动保持触头表面的清洁。至于在亚洲,日本高岳对其生产的户外隔离开关采用了多种先进工艺:对触头、触指接触部镀银,以保证开关长期通流的稳定性;在合闸位置触头接触部分设安全装置,防止在外力作用下接触脱离;产品接触部分的所有弹
15、簧和销均采用不锈钢材料;底座部分的所有金属件均采用热镀锌工艺处理,底座转动轴的上下端采用双轴承结构,使其能够长期保持动作灵敏可靠3。为了保证隔离开关在各种环境下长期运行的可靠性,国外各大隔离开关制造公司都堆隔离开关的触头回路系统、传动系统、操动机构以及支架不断进行改进设计和完善,不断采用新工艺、新材料来提高防腐性能3。世界各国在产品结构设计中,不断改进导电系统、采用特殊材质或高寿命的润滑系统,使触头系统的触指不需要压紧弹簧就可保障良好的导电性和保持性,并能适用于-50+50的环境温度,适应覆盖20mm厚的洁净冰层和严酷的工业环境。如SIEMENS的CR型隔离开关触头采用石墨镀银干润滑技术使触头
16、免维护;日本高岳则采用先进工艺对其户外隔离开关的触头、触指接触部镀银,以保证开关长期通流的稳定性3。1.3.3我国产品的技术进步及与国际先进水平的差距我国的高压隔离开关普遍还存在四大问题:一、触头过热;二、瓷瓶断裂;三、运动卡滞;四、分合闸不到位。这四大问题已严重影响了电力系统的安全运行。电力的发展也对隔离开关和接地开关的技术性能要求越来越高,要求隔离开关具有开合容性和感性小电流能力,要求接地开关具有开合感应电流能力3。虽然国内厂家在积极改进生产工艺、技术及设备,不断的借鉴国外产品,使产品在主要技术参数方面、具体结构形式方面缩短了与国际产品的差距。但与国际先进水平的产品的差距仍然在其他方面较大
17、。在产品整体性能方面,如绝缘子强度、制造精度、长期通流的稳定性、操作机构和传动件长期使用后的灵活性、金属表面的防腐性和外观质量等方面,与国外产品的差距明显3。1.3.4发展趋势介于高压隔离开关的运用范围广,高压隔离开关正朝着高电压、大容量、高机械可靠性、少维护、小型化、组合化方向发展。就目前形势,大型电站的大量建成与投产,高压、超高压和特高压输电技术迅速发展,这就要求高压隔离开关技术参数必须相应提高,其可靠性也应提高。在设计高压隔离开关时,要求其能够做到优化触头,采用自力式触头,减少导电连接提高制作工艺,合理选择材料,运用先进的技术,使高压隔离开关有高机械可靠性。在各种恶劣的环境中,高机械可靠
18、性是其根本保障。合理减少部件,减小部件大小,做到小型化,组合化也成了现在高压隔离开关制作的一种趋势3。2高压隔离开关温升分析高压隔离开关在运行过程中,往往会产生各种问题,尤其是户外高压隔离开关。户外隔离开关的运行条件相对较恶劣,常年要受到各种气候条件的影响,容易产生各个方面的问题,从而对高压隔离开关运行的可靠性产生影响。温升是高压隔离开关产生故障的常见问题之一。2.1高压隔离开关的发热原因分析2.1.1高压隔离开关常见的发热故障(1)导流部分的触指烧损问题在实际应用中,高压隔离开关导流部分的触指烧损是一个常见问题。比如GW4-15 型隔离开关右闸刀触头的厚度大于左闸刀触指座上下两触指间的厚度,
19、 合闸时左闸刀上下两触指被撑开, 由于触指座上装有可调节压力的弹簧, 所以适度的压力保证了左右闸刀触指间的接触良好。如果因外力原因造成左右闸刀触指不在一条水平线上或它们之间的距离发生变化, 就会造成开关合闸时触指发生碰撞, 接触不良, 并可使左右触指间存有污物, 进一步使接触电阻增大, 导致触指烧损;分闸时困难, 产生电弧, 严重时烧损触头4。(2)接线座过热隔离开关接线座过热是一种比较复杂的过热现象,其发热的隐蔽性、严重性正逐渐引起设计者和运行人员的重视。接线座发热有以下几种情况: a 铝质接线座和铜导电带、铜导电杆接触处理不当产生电化腐蚀,这些腐蚀物皮膜使接触电阻增大,造成联接处过热,并且
20、由此产生恶性循环。随着温度升高,氧化反应加快,腐蚀产物皮膜加厚,接触电阻越来越大,过热情况越来越严重1。 b 因导电带装反,使其旋转方向与隔离开关操作转动反向,或者因其他部位发热造成铜导电带过热失去弹性,或者因受腐蚀性气体长期侵蚀导电带失去弹性,从而在长期操作中使铜导电带断股,导致实际导电能力下降,引发过热1。(3)隔离开关接触部分发热这也是隔离开关的一个常见故障, 它跟设备所在地的环境、运行负荷、运行年限、操作方法等因素有关,具体原因如下:接触面氧化使电阻增大;动静触头接触面调节过小或负荷过大;触头的压缩弹簧疲软;在拉合过程中,电弧烧伤触头或用力不当使接触不正,引起触头压力降低。2.1.2高
21、压隔离开关常见发热现象的原因分析电力系统中使用的高压隔离开关的导电回路主要由导电杆与接线座的过渡接触、引线线夹与接线座面接触、动静触头的线接触等组成,因此过热的部位主要是动静触头接触部位、过渡接触、引出线线夹等5。(1)630A或者1000A的,而且接触表面由于运行年限较长,镀银层脱落或形成表面氧化膜,造成接触不良5。(2)(3)(4)(5)(6).2高压隔离开关发热的解决措施针对于高压隔离开关发热以及引起的一系列故障,需要采取解决及预防措施。(1)20%的裕度,不能直接反映触头接触电阻的变化6。实际试验证明,2对触指与4对触指,其回路电阻仅差几个微欧,总电阻均在合格范围内。同样,若把触指的接
22、触压力由120N降到20N,其总回路电阻值基本没有变化。因此,总回路电阻合格不能说明触头接触良好。可靠的方法是测量触头的接触压力。检修时除了更换那些明显失效和断裂的弹簧外,还应该更换那些弹力降低的弹簧,才能消除触头过热和烧损的事故隐患6。(2)(3)(4) -铝、铝-铜的接触面,涂封更为必要6。(5)加强新装隔离开关的验收。部分厂家对出厂产品装配质量把关不严, 就会出现螺栓紧固不到位等现象, 尤其是接线座内部更不易发现, 必将给设备运行带来隐患。因此,安装调试及验收隔离开关时, 必须严格执行隔离开关的安装工艺, 验收人员要根据验收规范严格进行验收, 必要时进行解体抽检5。(6)新型隔离开关的特
23、点和推广使用。目前合资的免维护产品和现在配用电动机构的完善化产品, 消除了以前设备存在的问题, 结构合理、操作灵活, 而且承载能力不断加强, 从而保证隔离开关的安全稳定运行。其主要特点如下: (a)采用自力型或外压式触指, 从根本上解决了拉伸弹簧的问题。 (b)接线座采用全密封结构,防止雨水、沙尘对导体的侵蚀,接线座与接线端子间采用固定软连接通流,接线端子上下两端采用绝缘轴套,确保通流可靠,转动灵活。接线端子与出线柱采用一体式结构,减少潜在的发热点。(7)采用压接线夹替代螺栓线夹。以前螺栓线夹接触部位的导线和线夹存在一定的缝隙,受环境影响造成接触电阻增大发热现象较多。经过拉伸和接触电阻试验,螺
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