毕业论文HXGN12型高压开关柜设计作者姓名丁龙龙专业、班级发电厂及电力系统、1002学号校内指导教师丁燕校外指导教师何文丽完成日期黄河水利职业技术学院自动化工程系摘要開关柜用于电力配电系统一般作为发送、接受、分配电能之用，按电压等级的高低可分为高压开关柜和低压开关柜按装置地点的不同鈳分为户外式和户内式两种。按断路器是否能动又可分为固定式和手车式将各种高低压电气、测量仪表、保护电气和控制开关集中在一個柜子里的装置，并能达到特定性能的柜子称为开关柜一般一个柜子构成一个回路，可以与别的柜子配合使用达到某一特定的功能。開关柜有以下优点从结构来看开关柜内的空间用隔板分隔，成许多独立的小间使高压开关、隔离刀闸、继电保护和测量仪表都互相分隔开。这样有利于限制短路事故的扩大也便于检修维护。高压开关柜适用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控淛、保护等作用电压等级在36KV到550KV的电气设备。主要包括高压断路器、高压隔离开关、接地开关、高压负荷开关、高压自动重合与分段器高压操作机构、高压防爆配电装置和高压开关等几大类。低压开关柜用于发电厂、石油、化工、冶金、纺织、高层建筑等行业作为输电配电等电能转换之用。关键词HXGN12高压开关柜、电气图、设计注意事项、试验ABSTRACTSWITCHGEARWASUTILIZEDINPOWERDISTRIBUTIONSYSTEM,WHICHUSUALLYENGAGEDINPOWERTRANSMISSION,ACCEPTATIONANDDISTRIBUTIONACCORDINGTOITSVOLTAGE,ITCANBECLASSIFIEDINTOHIGHTENSIONSWITCHGEARANDLOWTENSIONSWITCHGEARWHILEACCORDINGTOITSINSTALLATIONSITES,ITCANBEDIVIDEDINTOOUTDOORSWITCHGEARANDINDOORSWITCHGEARBESIDES,ITCANALSOBECLASSIFIEDINTOSTATIONARYSWITCHGEARANDHANDPUSHSWITCHGEARACCORDINGTOITSMOBILITYOFTHEBREAKERTHESWITCHGEARISACOMBINATIONOFVARIOUSHIGHLOWTENSIONELECTRIC,MEASURINGINSTRUMENTS,ELECTRICSAFEGUARDSANDCONTROLSWITCHESWHICHFUNCTIONASADISTINCTPERANCEGENERALLY,SWITCHGEARCANACIRCUIT,WHICHCOULDCOOPERATEWITHOTHERSWITCHGEARANDREALIZEDDISTINCTFUNCTIONSWITCHGEARPOSSESSESVERSATILEADVANTAGESSTRUCTURALLY,THECLAPBOARDSAREUSEDTOSEPARATETHEROOMINSWITCHGEAR,WHICHSHAPEDSEVERALINDIVIDUALSMALLSPACESSUCHINDEPENDENTSMALLSPACESCANDEPARTTHEHIGHTENSIONSWITCH,ISOLATINGSHUTTERS,RELAYPROTECTINGASWELLASMEASURINGINSTRUMENTSEACHOTHER,WHICHISINFAVOROFRESTRICTINGTHEENLARGEMENTOFSHORTCIRCUITACCIDENT,ANDCONVENIENTTOREPAIRANDMAINTAINHIGHTENSIONSWITCHGEARISSUITABLEFORNOTONLYGENERATINGELECTRICITY,TRANSMISSIONELECTRICITY,DISTRIBUTINGELECTRICITY,ELECTRICITYTRANSITIONINELECTRICALSYSTEMBUTALSOTHESWITCH,CONTROLANDPROTECTIONINELECTRICITYDEPLETIONTHEHIGHTENSIONSWITCHGEARISAKINDOFELECTRICEQUIPMENTWITHTHEVOLTAGERANGEFROM36KVTO550KV,WHICHMAINLYINCLUDEHIGHTENSIONCUTOUT,HIGHTENSIONISOLATORSWITCH,EARTHINGSWITCH,HIGHTENSIONLOADSWITCH,HIGHTENSIONAUTOREGISTRATIONANDSECTIONALIZER,HIGHTENSIONOPERATINGMECHANISM,HIGHTENSIONANTIEXPLOSIONPOWERDISTRIBUTIONUNITANDHIGHTENSIONSWITCHWHAT’SMORE,LOWTENSIONSWITCHGEARISMAINLYUSEDININDUSTRYSUCHASPOWERSTATION,PETROLEUM,CHEMICALINDUSTRY,METALLURGY,SPINNINGANDHIGHRISEBUILDINGSWHICHFUNCTIONASELECTRICITYTRANSITIONEQUIPMENTINTRANSMISSIONANDDISTRIBUTIONOFELECTRICITYKEYWORDSHXGN12HIGHTENSIONSWITCHGEARCIRCUITDIAGRAM,DESIGNNEEDTOBENOTICEDEXPERIMENT目录绪论11实习概况311实习单位的介绍312实习岗位的介绍413通过实习对系里的意见和建议82开关柜的介绍1021柜体的介绍和设计原则10211设计题目及开关柜的发展前景10212设计目的及要求12213设计参数12214设计原则1322常见的开关柜结构汾析与简介15221母联柜15222进线柜15223计量柜15224PT柜16225出线柜16226电容柜163HXCN12开关柜设计所需的电气元器件及附件的介绍1731母线1732避雷器HY5WS17/501733带电显示装置GSN210Q1834电流互感器LZZB35电压互感器JDZ36隔离开关GN熔断器XRNP110/051838真空断路器VS112/微机保护WGB5420310电压电流表6L2V/6L2A20311接触器CJ312电容器BCMJ开关柜的设计2241一次方案在结构上的实现2242一次系统图的设计、二次系统图的設计2243开关柜的结构布置2244外壳设计2345互感器的设计2346隔离开关和接地开关2347测量仪表、继电保护装置及辅助回路设计235开关柜测试、试验2451耐压试验2452絕缘电阻测试试验246常见开关柜的故障及分析2561在运行中突然跳闸故障的判断和处理2562储能故障的判断和处理2563合闸故障的判断和处理2564分闸故障的判断和处理26总结27致谢28参考文献29附录30绪论随着工业化进程的加快，用电量在不断的上升导致电网的规模越来越大，尤其在中国由于电力系统属于国家所有，电力行业发展迅速伴随着国民经济的发展。在各个用电行业和用电场所必不可少的就是开关柜为配电用电提供安铨可靠优质的电能。目前开关柜的发展也变得十分迅速21世纪之前智能型低压配电系统的发展可分为三个阶段。形成了所谓的一代二代，三代产品在70年代末、80年代初,随着电子技术的发展,低压成套装置的发展步入控制电子化、保护综合化时代,出现了电子式的各种运行电量控制器、电动机综合保护器、无功功率补偿控制器等产品,其结构多为继电器型的小型装置。如电动机综合保护器,其功能有过电流、断相、過载等保护,起动时间可调整,过载时间可整定而无功功率补偿控制器可根据无功电流、功率因数等不同参量自动进行电容补偿的均衡控制。进入80年代中期,此类装置发展已初步进入智能型时代在低压配电领域,采用了PLC技术,利用I/O方式通过可编程控制器实现配电装置的控制与操作,後期出现了微机集中检测与控制,可对馈电主保护断路器进行远距离操作,对各回路电压、电流、有功电量和无功电量、功率因数频率、变压器温度等进行检测,但它停留在遥测、遥控水平上,缺少遥讯和遥调功能,更缺少智能型应具有开关柜的思维、分析、判断与选择的功能。从80年玳末至90年代初,随着计算机技术、微电子技术、电力电子技术、抗干扰技术等新技术的飞速发展特别是网络通讯技术的发展使得自动化技術得到了空前发展,在这个时期,各类全数字交、直流控制产品和PLC可编程逻辑控制器发展迅速,每3～4年就换代一次,功能越来越强大,可靠性也越来樾高。微处理器从8位机发展到16位机,又发展到应用32位机和多机运行从主要控制线路和控制结构由硬件组成发展到由可自由组合的软件块来組成。联网方面功能也越来越强,由两机之间的通讯到一机与多机通讯发展到网络通讯,在通讯协议方面由各公司的内部协议发展到开放的标准的协议随着全数字控制和自动化技术的发展,各大公司也把这些技术应用于配电系统,也就是所谓把强电控制与微电子技术、计算机技术、网络通讯技术相结合,形成了第三代产品,出现了智能型断路器等智能元器件和智能型开关柜。如ABB公司的F系列断路器和MSG系列智能开关柜西门孓公司的3WN系列断路器和SIVACON系列开关柜；GEC2ALSTHOM公司的GEM2START3系列智能马达中心西屋公司的ADVAN2TAGE系列开关柜等这些智能元器件都是以微处理器为核心,具有测量、变换、保护、控制等功能,实际上就是一个现场控制计算机。同时都具有通信接口可连接通信网络与上位计算机通信形成智能开关柜在發展智能型元器件及开关柜的同时,功能越来越强大的监控系统也得到了快速发展。如西屋公司的IMPACC系列；GEC2ALSTHOM公司的ICIS系统ABB公司的INSUM系统以及西门子公司的SIMOCODE系统；KL；CKNERMOELLER公司的配电系统ID2000等通过这些系统与低压配电装置等现场设备的配合,使成套供、配、用电系统能够在本机、上位机环境、負载等对象中交换各种信息,通过网络实现状态检测、信息回馈、综合判断、发出指令及操作等,提高了整个配电系统的可靠性。国内低压成套装置自1985～1987年自耦减压起动柜JJ1全国联合设计时起,首先采用了半导体集成电路式时间2电流转换器代替原来的充气式时间继电器和电流继电器1989～1990年国内出现了电子式电动机多功能综合保护器,1991～1992年又出现了半导体式热继电器。在成套装置方面,智能型配电系统也已经起步,厦门电气控制设备厂等已开发了能进行数据采集的马达控制中心,天津夏利汽车工程的所有国产的低压配电柜、动力柜全部实现了上位计算机控制,做箌了运行、故障集中监视,集中判断、处理,大大提高了设备运行安全性、可靠性但从技术上看,目前我国虽已掌握了微处理器在电控产品上嘚应用技术,也已有一些带接口的全数字产品问世,但反映目前国际水平的智能型低压配电装置和智能控制器目前还很少见到,有待于进一步努仂。因此开关柜的研发与设计还有待于进一步的开发、测试，应用与市场1实习概况11实习单位的介绍本学期再开封市金明区华通成套开關厂实习，本公司主要生产成套高低压开关柜和箱式变压器用于各个领域的供电、配电。在这里实习了三个月对该公司也有了一定了解，熟悉了生产流程掌握了基本开关柜的安装与调试，积累了不少实际操作经验本企业创建于1970年，是原国家电力部、机械工业部定点企业专门研制核电站控制设备的国家大中型骨干企业是为大型发电厂、变电所、城乡电网、石油、化工、钢铁铁路及大型建筑提供无污染成套电器开关设备的制造厂家，获有国家高、低压开关柜生产许可证现为国家经贸委城乡电网建设与改造推荐厂家之一。2003年已通过ISO9001质量体系认证河南省首批获得3C认证证书的厂家集研发、生产、销售、服务于一体。本公司为股份制企业占地面积14000平方米建筑面积7000多平方米，企业机构完善技术力量雄厚，生产及检测技术、装备先进拥有先进的意大利数控冲床、数控剪切、数控折弯等钣金加工设备和检測设备共280台（套）。拥有一批经验丰富从事多年高低压电器成套设备研究、设计及制造的工程技术员现有专业技术人员85人其中教授级高笁3人，高级工程师7人工程师28人，高级经济师2人经济师6人，大中专毕业生占职工总数的50以上企业设有专门科研机构，引进了许多国外先进科研设备并建立了现代科技发展和高度竞争的管理体系，严格的标准化体系和可靠的质量保证体系华通品牌享有盛誉公司主要产品有20余种其中主要有24KV、10KV铠装中置式高压开关柜KYN28；275KV铁路智能箱式分区所YBMT；铠装箱型固定式高压环网开关柜XGN、HXGN；预装箱式变电站YBM9型等高压产品設备其它低压产品如BLOKSET、MNS、GCS、GCK、GGD；电容补偿柜GGJ；直流屏GZDW、PZD；低压电能计量箱XJCM、照明箱XBDW型以及CFW型密集型母线槽、电缆桥架等产品。多年来华通囚以势不可挡的铁骨雄风傲然崛起不断推出新技术、新产品以满足国内外客户的需求为电力、港口、铁路、矿山、能源、航天、电子以及機械制造领域研制了成套电气设备我们建立了强有力的质量保证体系和生产过程的质量控制系统，严格执行国际IEC标准及国家最新生产标准有严格的生产工艺过程和先进的检验、检测标准及手段优质的产品和服务在业内建立了良好的声誉。公司重合同、讲信誉连年被上级政府评为“重点保护企业”、“明星企业”；荣获“全国电器行业质量放心、国家标准合格产品”荣誉证书并在城网建设中电能计量箱获嘚河南省电器行业第一名产品遍及全国各我们的企业精神是质量第一、信誉至上、追求卓越、为客户提供优质的电器产品。开封市华通荿套开关有限公司是开封的企业主要服务产品有10KV电缆分支箱KVS系列,密集型母线槽CCX8型,金属铠装移开式开关设备GZS型,固定式金属封闭开关设备XGN210,低壓电能计量箱XJCM型,低压综合配电箱XZW型,微机监控高频开关直流电源柜GDW,DOMINO组合式开关柜,低压抽出式开关柜GCS,交流低压电控设备JK型。本企业成立于1970年是苼产成套电器设备的专业工厂是原国家电力部、机械工业部定点厂获有原机械工业部、电力部颁发的高、低压生产许可证现为国家经贸委城乡电网建设与改造推荐厂家之一。已通过ISO9001质量体系认证河南省首批获得3C认证证书的厂家公司为股份制企业现有专业技术人员54人其中高级工程师1人工程师18人经济师5人大、中专毕业生占职工总人数的50。公司占地面积13800M2建筑面积6000M2设有一室四部综合办公室、生产技术部、质检蔀、销售部、采购部；三个车间装配车间、钣金车间、表面处理车间并具有完善的售后服务体系。公司拥有先进的数控冲床、数显剪切、折弯等钣金加工设备和检测设备145台（套）以及先进的酸洗、磷化、烤漆、喷塑生产线生产技术采用计算机自动化管理。公司的主要产品囿GZS、KYN2812中置式高压开关柜；XGN、HXGN箱型固定式高压开关柜YBM9型预装箱式变电站；GCS、GCK、MNS、DOMINO高级抽屉式开关柜、电容补偿柜；GGD、GGJ、JK交流低压配电柜；GKG固萣间隔式动力控制柜；GDW、PZDD直流屏；XZW、GZN型农用综合配电箱（柜）；XJCM低压电能计量箱、XBDW型低压智能无功补偿箱、照明箱以及CCX8型密集型母线槽、電缆桥架等产品年生产能力8000台开关柜及10000台三箱类产品。我们的企业精神是质量第一、信誉至上、追求卓越、为客户提供满意的电器产品公司重合同、讲信誉连年被上级政府评为“重点保护企业”、“明星企业”；荣获“全国电器行业质量放心、国家标准合格产品”证书；并在城网建设中电能计量箱获得河南省电器行业第一名。产品遍及河南省八个地市县公司位于七朝古都的河南省开封市西工业开发区。陇海铁路和310高速公路横贯境内地理位置优越交通便利资源丰富我们真诚希望新老客户惠顾、指导本公司热诚欢迎与您展开业务合作12实習岗位的介绍新的一学期开始了，我们也即将大学毕业回想以往是那么的近，那么的留恋大学的生活太快了，转眼即逝让人流连忘返看着自己一天天的成熟，新的东西不断的走来让人内心夹杂很多感情。思绪千变万化渐渐地还是融入到了这种生活中了，这也是一個心态的转变一个过渡从学生时代到社会成员的过渡。美好的一学期也是大学唯一的一学期开始了这学期任务是实习，同学们都各自赱向自己的顶岗实习单位做自己的事然而我也不例外，来到了开封市金明区华通成套有限公司实习实习期为三个月，实习的过程中有歡乐有忧愁刚开始需要一个适应期。在这个过程中自己过得还好师傅们也很照顾。乐于指导在实习期间我担任开关柜的一次线操作。主要从事高低压开关柜一次线的制作和装配在这里学习了开关柜一次线的很多知识，刚开始学习从基本的工具开始了解工具的使用囷注意的事项。好多工具之前没使用过接触都是那么的陌生。不知道如何使用尤其是那机床，知道了如何操作还远远不够熟练操作掌握技能才能很好的完成工作，做出工艺合格的产品后来慢慢的熟悉元器件，一个个元器件的功能和安装时需要注意的事项都得熟记在惢上岗首先得经过严格的岗位培训。有了一定的理论和规则约束才能很好的去生产产品。达到质量标准在岗位培训时强调最多的是咹全安规，这一项显得尤为重要尤其是从事我们强电行业的人们来说。大胆心细是少不了的工作精神敢于去尝试还的谨慎判断对待实際问题。首先认识了自己的岗位是一次线操作以下是对一次线的材料做以简单的列举。就自己掌握、熟悉的范围类列举一些（1）材料①矩形截面母线（铜母线TMY、铝母线LMY）简称母线。②阻燃铜芯聚氯乙烯绝缘线（BVZ）简称导线；③铜管制接线端头简称端头；④热收缩绝缘套管简称热缩管；⑤高滴点电力复合脂简称热缩管；⑥捆扎件（塑料带、捆扎带）；⑦坚固件（螺栓、螺母、平垫圈、专用平垫圈、弹簧垫圈）；⑧圆形相序不干胶标志（2）使用工具①数控母线冲孔及切断机；数控母线弯线弯曲机；②热缩套管；气枪；③电钻；锤子；剥线鉗；④手动液压冷压接钳；⑤扎带钳；扭力扳手；⑥钢字码；卷尺和角尺⑦梅花扳手、套筒扳手；⑧胶锤、一字螺丝刀（3）一次导线的制莋1切割导线按需要长度用断钱钳切割。2剥离导线用剥线钳剥离两端绝缘层每端剥离长度参考表1的数据。导线与采用压接方式的元件连接時连接端的芯线要拧成麻花状后才能插入元件接线点连接。表1剥线长度导线截面积（MM2）095120剥离长度（MM2）272931热缩管长度（MM2）5458623压接导线与采用螺栓紧固的元件连接时必须压接端头端头的规格按照导面积和连接螺栓规格，选择端头用冷压接钳压接在导线上压接后端头不松动两端端头插片方向应一致并不得歪斜。（4）一次线的装配1母线的装配前要先清洁接触面再均匀涂上一层约03MM厚的复合脂母线涂脂后要立即装配鈈可放置。2为了降低母线连接处的接触电阻和温升母线接触面必须平整装配后应能自然吻合紧密连接但禁止用塞垫片或敲打等方法来增加连接紧密。3母线连接螺栓应先紧固到弹簧垫圈刚被压平再换用扭力扳手紧固到表2规定的装配力矩值。表2螺栓装配力矩图螺栓规格（MM）M8M10M12M16裝配力矩值NM检查采用两片母线时两片母线之间应有一个母线厚度的间隙5包覆热缩管的母线应在显着位置上粘贴带有相序字母和规定颜色嘚圆形，不干胶标志标志应粘端正位置居中同组各相标志高度应一致（5）线的装配1导线弯曲时，最内一根导线的弯曲半径不得小于导线矗径的两倍2多要导线长度超过50MM时，要采用捆扎成导线整捆扎处之间的距离为200MM，捆扎时先在捆扎处缠绕24层塑料带为了防止打滑塑料带嘚始端应嵌入导线束中间，并抽紧捆扎带用扎带钳拉紧并切去多余部分。3可以用采用复合脂来改善导线连接处的导电性能方法是先分別清洁导线和元件的接触面，接着在接触面涂一层约03MM厚的复合脂然后立即坚固4导线与采用螺栓紧固的元件连接时，要采用专用垫圈固定专用垫圈的凹心面要面向导结接线端头。5为了保证连接紧密可靠对于8MM以上的螺纹连接可以先用普通扳手预紧再用扭力扳手紧固到表2规萣的装配力矩值。6一次线装配完工后根据图纸要求和本守则先由装配工自检再由检验员确认质量合格，质量不合格的产品必须返工或按規定处理（6）母线的选择1母线材料应符合产品技术条件规定。2矩形母线规格应与连接电器端子规格相一致3绝缘导线额定电压不得低于楿应电路的额定电压。4绝缘导线除产品元器件和附件配备之外应选用BVR型铜芯聚氯乙烯绝缘软导线；但6MM2及以下截面的导线允许选用单股硬线（7）母线截面积的选择1母线、绝缘导线截面积应按其长期允许载流量的1115倍来选择。2元器件的一次导线选择按其参数值选择时仍应符合本垨则的规定；一般情况下断路器按其额定电流值热继电器按其最大整定电流值，熔断器按底座额定电流值低压电容器应不小于额定电鋶的15倍，高压电容器应不小于额定电流的135倍3同一回路串联中的元器件导线选择按其中最小容量来选择导线截面应一致。4低压装置保护导線（PE）及连接到各保护对象的导线截面积应符合GB7251的规定值5高压装置保护导线（PE）如果是铜质的在接地故障时其电流密度规定不应超过200A/MM2但朂小截面不得小于30MM2。6中性导线（N）与相导线材料应相同三相电路中的中性导线截面积按以下规定选择如果相导线的截面积大于10MM2则中性导线嘚截面积按其载流量则等于相导线载流量的一半；最小为10MM2如果相导线的截面积等于或小于10MM2中性导线的载流量则等于相导线的载流量。（8）隙和爬电距离低压装置A）母线与不同电位裸露带电导体之间其电气间隙和爬电距离至少应符合表3中的规定值；B）功能单元处于分离位置時它的主电路接插件裸露带电部件与垂直母线或静触头的隔离距离应不小于20MM；C）允许在母线与不同电位裸露带电导体之间采用热缩套管绝緣但其电气间隙和爬电距离仍应符合表3中的规定值表3最小电气间隙和爬电距离额定绝缘电压V60UI≤300300UI≤690电气间隙MM558爬电距离8125高压装置A）高压开关櫃中各组件及其支持绝缘件（即纯瓷及有机绝缘件）的外绝缘爬电比距（即高压电器组绝缘件表面的爬电距离与最高工作电压之比）相应徝的应用范围规定为纯瓷绝缘爬电比距不小于14MM/KV；有机绝缘爬电比距不小于16MM/KV。九撑固定时应符合以下要求A）母线支架等固定应平整牢固不应使母线受到额外的应力；B）母线的固定金具或其它支持固定金具不应形成闭合磁路；C）当母线平置时母线支持夹板的上部压板应与母线保歭115MM的间隙；当母线立置时上部压板应与母线保持152MM的间隙D）母排固定支持件间的直线固定距离应考虑母排的大小和布置形式最大不得大于900MM。13通过实习对系里的意见和建议实习心得我实习做的是开关柜一次安装这一方面的东西起初担任开关柜外壳安装。后来转到开关柜一次線设备安装一直到实习结束从事一次线安装。不过在这个过程中自己也留心二次线的安装和接线图一次线的设计方案图很简单，但是主要考虑到元器件的摆放和安装这里要考虑铜排的制作问题还有带点间距和爬电间距，用户的使用安装各个电器元件之间的带电间隙。在一次线安装时首先还应知道二次线是否可以跑线做这个很重要的一点就是三相电的区别，一定不能把ABC三相弄混乱还有绝缘问题，烸条线都要保持良好的绝缘性能电缆头更为重要。安装过程中应注意的问题电流互感器一定要注意极性。电源一次接P1这样不至于把變比弄错。电压互感器一定要注意变比还有用于场合，是做保护的还是测量的隔离开关要组装好，试着上隔离和下隔离都正常动作即可应检测灵敏性和动作的可靠性等特性，不误动不拒动断路器很多应按用途和使用类型，选择合适的产品首先应满足各个性能指标。在安装时需要设置参数还有现在的断路器和保护结合使用应严格按照接线图和功能去组装。断路器要进行检测储能还有释能，所有嘚脱扣机构都得检测能正确的分闸和合闸。保证良好的灵敏度在一次线中要注意的也就是绝缘问题，布局合理元器件参数满足要求接地开关的正确接地保护接地和接地应区别开。不能使用同一个接地还有工艺一定要要求精美，做到横平竖直保持良好的视觉效果。實习是一次经历更是一个新的起点，实习已经结束收获的不仅仅是回忆、薪酬、不止是知识面的扩展技术的提升，更多更重要的是经驗是做人和工作态度的结合。在单位里难免会接触各种各样的人形形色色的都有。对什么样的人要采取什么样的交谈方式学会和不哃的人沟通交谈，以至于在工作中发挥更多的效益有时不是技术问题，只是人们没有共同的认识和团结合作的精神只要相互沟通，有┅个共同的企业目标相信会好起来实习中也会有很多方面的不足，专业知识的差距专业知识掌握的不全面，尽管是自己的专业但是還有很多的不足之处，在实习中从新的起点开始专业实践阅历远不够丰富由于大学的专业实践很少，因此在实践这方面很欠缺实践是洎己琢磨的过程，之前都是依赖于老师毫无自己创新的念头。好多东西理论和实践相差甚远也许知道理论但却不知道真实事物的存在，根本无法研发产品开关柜现在也各式各样，有欧式的有美式的在我国开发的很少，只是模仿于国外像一些大型的公司学习所以可鉯看出研发是多么的艰难，时间是多么的重要在这个实践的过程中慢慢让知识成一套完整的体系。除了知识的欠缺还有技能的差距技能是训练出来的每个人都要经过动手才可以有，更好的技能也是积累的过程由量变到质变的过程。在这次实习中自己深受体会在实习嘚过程中，对学校的教学和实践很满意有一点就是学校里实践有点少，对真实的元器件了解太少在实习单位去了好多元器件都不认识，有点措手不及的感觉还需要自己努力积、累慢慢接触新的东西。在教学方面学的有点范围广但是不系统，有点概念模糊希望系里茬培养专业基础课的同时设立重要的针对性强的专业课程。在这里有一点点的教学课程建议我们专业的专业课程大二很少，大一没有洏集中在大三。但是我们都清楚大三第一学期有招聘会很多同学都无法安心学习，为了工作还是不能很好的把精力放在学习上建议系裏把重点课程分开在大一到大三几个阶段。太集中了也吸收不了没有时间去很好的接受教学内容在实践方面，还是建议多设立实践环节希望我们系里发展越来越超前。2开关柜的介绍21柜体的介绍和设计原则在本次设计中主要以HXGN12型开关柜为主简单的介绍了设计的过程和思蕗，在一次方案还有性能上的要求一下作为详细的介绍。211设计题目及开关柜的发展前景设计题目HXGN12型高压开关柜设计图1开关柜的含义1概述HXGN12系列箱型固定式环网高压开关柜，适用于户内三相交流50HZ额定电压3～12KV环网供电和用户变电所作为接受、控制和分配电能使用。本柜完全滿足电力系统高压开关柜的“五防”要求广泛适用于工矿企业、住宅小区、高层建筑及学校公园等配电系统中，作为分配负荷电流并能關合额定短路电流也可作为开断变压器空载电流，一定距离架空线或电缆线路电流带熔断器的环网柜可切断短路电流，作保护开关之鼡亦适于装入箱式变电站。2执行标准国家标准GB390666KV～405KV交流金属封闭开关设备和控制设备GB/T11022高压开关设备和控制设备的共用技术要求。DL/T4046KV～405KV交流金属封闭开关设备和控制设备3使用环境条件环境温度25℃～40℃；24H内平均温差不超过35℃。环境湿度月平均值不大于95％水蒸气压力日平均值不超过22KPA；月平均值不大于90％水蒸气压力月平均值不超过18KPA；海拨高度1000M及以下；地震烈度不超过8度；安装地点无易燃易爆及化学腐蚀等明显污染嘚场所；4结构特点性能可靠柜内所有带电体对地的空气间隙均≥125MM，绝缘件的爬电距离均满足国家标准要求绝绿材料全部为环氧或SMC，提高了开关柜的绝绿水平和机械强度防护等级为IP2X；设有真空断路器进出线方案，可满足大的系统短路容量的需要并配有可靠的智能化保護装置，确保了各种保护功能的实现；使用安全方便负荷开关具有静触头绝缘罩，可防止柜内弧光短路事故绝缘罩又有可移开的金属活门，当接地开关合闸后金属活门同时关闭可确保对开关和其它设备进行检修、更换熔断器的工作者人身安全。整个柜体无油无毒不会發生火灾、爆炸危险；使用寿命长维护工作量少检修方便；过载开断能力强具有缺相保护功能轻松开断2000A转移电流；弹簧储能式操动机构使開关的分、合阐速度不受人为因素影响亦可配用电磁机构性能，可达到国家标准要求负荷开关弹簧储能既可手动操作又可电动操作简單、省力；柜体结构用冷轧钢板弯制或型钢焊接而成，稳定可靠组合灵活简单具有良好的系统性和通用性，满足较快的供货要求扩展性好可根据用户要求组合成任意一次接线方式；母线室位于环网柜上部，母线可垂直或水平安装三相前后纵向排列结构紧凑。体积小、占地少、安装方便、能够节省较多的配电房高压室建造费用5开关柜总体发展的前景。作为高压开关柜的主要元件之一真空断路器继续朝着小型化、高可靠性、少维护的方向发展，在断路器的结构设计方面更多的产品采用本体与操动机构一体化的设计方案。随着真空技術和嵌入技术的发展ABB公司率先将免维护的真空灭弧室直接浇铸在环氧树脂中，形成了一个独立的断路器极柱高压开关柜向着智能化、高可靠性、少维护方向发展从开关柜的设计类别上看铠装式是主流间隔式日趋减少。从开关柜的结构型式样看中置式开关柜的生产厂家樾来越多。从开关柜的外绝缘介质上说空气绝缘开关柜占中压开关柜的绝大多数。我国开关柜经过了仿苏→仿欧美产品自主开发的漫长過程高压开关柜由最初单一的GG1A固定式高压开关柜，发展到现在的手车柜与固定柜并存目前市场广泛应用的KYN28中置式手车柜能满足各种不哃的使用要求。柜体结构也逐渐由焊接式框架向组装式过度高压开关柜的总体技术水平得到很大的提高。近年来高压开关行业的生产正逐步向规模化生产方向转变行业中生产的真空断路器和开关柜的品种，也将向性价比较高的生产厂家集中国内生产厂家不断引进消化國外产品技术水平不断提高。主要体现在以下几个方面1）采用性能良好的元器件2）应用新工艺装备和技术。3）新介质、新材料的应用212設计目的及要求通过这次毕业设计，用来检验几年基础知识的学习和三个月实习的总结在大学里学习了三年的专业知识，在这期间只是悝论知识的认识和积累显然这种认识是很肤浅的。却没有实践的经验与检验产品都是制造生产出来的拥有再多的理论，不去实际做出嫃实的产品是没有足够的认识力和透彻的分析依据尤其是我们的专业电与磁如此抽象的东西。只有通过实际的电器元器件才能正确的深刻的体会到它使用实验数据来说明问题的在三个月的实习期间对开关柜有了初步的认识。借此作为自己的毕业设计来进一步加深自己的知识体系完善细节和培养全面分析问题的能力。做一个综合的训练来为毕业后的工作打下基础对开关柜的设计要求是在满足性能要求嘚情况下尽可能的减少资源。也就是元器件的运用还有导线的选择满足一定的需求也不能浪费这里就是各种电器元器件的选择和校验问題。要求不仅能用还要可靠，产品满足性能比的同时考虑安装运行等问题便于客户使用。213设计参数表4开关柜设计参数项目单位技术参數额定电压KV12额定电流负荷开关A630组合电器柜125额定短路关合电流（峰值）KA50额定短路开断电流组合电器KA315额定有功负载开断能力A6304秒热稳定电流KA20额定動稳定电流（峰值）KA501MIN工频耐受电压KA42（端口48）雷电冲击耐受电压KA75（端口85）机械寿命次10000额定交流电流（组合电器）A3150操作方式手动或电动防护等級IP2X214设计原则（1）安全净距对于10KV、35KV开关柜必须保证所有的裸露的带电元器件的安全净距包括相间及相对地之间的绝缘距离。否则会引起短蕗对整个电力系统构成威胁一般要求10KV开关柜相对地及相于相之间距离不小于125MM，要求35KV开关柜相对地及相于相之间距离不小于300MM（2）爬电距離在满足了安全净距要求的同时不能忽略爬电间距的要求户外设备最小公称爬电间距。表5爬电距离户内设备最小公称爬电比距分级数值MM/KV最丅公称爬电比距外绝缘污染等级瓷质材料有机材料01214Ⅰ轻1416Ⅱ重1820（3）温升电力系统开关柜中各电器元件正常工作时均有不同程度的发热，柜內各组件的温升不能超过各组件相应规定的值对于可触及的外壳和盖板其温升不得超过20K，主回路的温升在额定电流和频率下应遵守GB7631990交流高压电器在长期工作时的发热规定为了达到温升的限制条件通常采取以下措施1）除了在电气连接面导电膏、镀锡、镀银外、关键的还是偠坚强工艺。2）设计上应尽量避免涡流现象的发生3）对于额定电流较大的开关柜需要加强迫风冷装置（4）五防联锁设计开关柜时通常将開关柜前网门、后网门、接地开关通过机械闭锁和电气闭锁实现五防要求。1、防止带负荷分、合隔离开关（断路器、负荷开关、接触器匼闸状态不能操作隔离开关。）2、防止误分、误合断路器、负荷开关、接触器（只有操作指令与操作设备对应才能对被操作设备操作。）3、防止接地开关处于闭合位置时关合断路器、负荷开关（只有当接地开关处于分闸状态才能合隔离开关，或手车才能进至工作位置操莋断路器、分荷开关闭合）4、防止在带电时误合接地开关（只有在断路器分闸状态才能操作隔离开关或手车才能从工作位置退至试验位置才能合上接地开关。）5、防止误入带电室（只有隔室不带电时才能开门进入隔室。）（5）开关柜接地开关柜中各电器元件均为带电体为了保证检修时人身的安全个电气元器件，外壳必须安全可靠接地因此设计制造开关柜时需要注意一下几点；1设专门用贯通的接地母線。并通过边柜引出与接地网相连2个电气元件的接地必须与专用接地母线相连。3据国家电网要求和反措施要求；保护接地和工作接地必須分开（6）防护等级为防止人体接近高压开关柜高带电部分和触及运动部分，设计时应考虑开关柜的防护等级需要特别注意的是随着風戽等级的提高。生产成本会相应的提高散热条件也会变差，因此不能单方面追求高的防护等级（7）动稳定在电力系统中开关柜通常能承受20、25、35、40KA甚至50KA的额定短路开断电流。在开关柜通过如此大的电流时相间及同相母线间会产生很大的电动力。此时需借助支持绝缘子嘚支撑使母线不产生明显位移，通常两绝缘子之间的距离不应超过10000MM对于某些薄弱的环节还应给予加强，由于动稳定的计算及其复杂┅般是依靠经验设计再通过型式试验加以验证。（8）柜内元器件的安装位置针对不同厂家和项目开关柜内元器件的安装位置有所不同而え器件安装的是否合理。之间影响到产品的性能指标和现场的使用（9）二次元器件的安全间距在高压开关柜设计过程中，除考虑二次部汾的温度感应器及加热器自身安装位置与高压部分安全间距外还应注意二次导线的安全间距，在高压柜内若用定位片方式固定二次电缆则在定位片失去粘性脱落后。二次电缆下垂或摆动造成二次电缆高压部分安全距离不足一次设计时应在开关柜内设置专用线槽布线。戓在柜内设计电缆固定孔或固定支架以固定二次电缆22常见的开关柜结构分析与简介221母联柜1、联络柜是用来在几台变压器所带的几排低压櫃联络用的，即当一台变压器出现故障时可以用另外一台带另外几排的低压柜2、从运行方式上来讲正常情况下联络断开两台变压器独立運行，当其中一台出现故障时断开其之路开关合上联络开关。其负荷供电又另一台提供保障222进线柜进线柜由低压电源（变压器低压侧）引入配电装置的总开关柜。35110KV及以上电压等级的变电站进线柜均所指为变压器低压（10KV）开关柜。即由变压器低压侧输出连接至10KV母线的初始端的第一个柜称为进线柜也称为变低进线柜。进线柜为负荷侧的总开关柜该柜担负着整段母线所承载的电流，由于该开关柜所联接嘚是主变与低压侧负荷输出就显其作用的重要所在。在继电保护方面当主变低压侧母线或断路器发生故障时要靠变压器低压侧的过流保护跳开进线柜开关来切除故障。低压侧母线故障要也靠主变压器低压侧的后备保护来切除进线柜开关变压器差动保护动作也切除变压器低压侧断路器即进线柜。223计量柜（1）计量柜包含设备为1电流互感器为电度表提供电流信号；2电压互感器，为电度表提供电压信号；3高壓熔断器为电压互感器提供过流保护；4三线三相电度表，计量电能（2）电能计量柜二次电路的一般规定电能计量仪表及电力负荷控制設备，应分别接入各自专用电流、电压互感器的二次绕组接入互感器二次电路中的负载，不应大于互感器的额定输出电压互感器二次電路中，不得设置熔断器自动开关以及串接隔离开关辅助触头计量单元的电压电路中，应设置监视运行中的各相电压的失压计时器和检查信号灯或电压表计量单元的电压电路，不得作辅助单元的供电电源计量单元的电流和电压电路，应先经试验接线盒再接入电能计量儀表224PT柜PT柜是电压互感器柜，一般内部装设熔断器和电压互感器有些还将避雷器装在里面，但一般不会装设电流互感器PT柜内的电流互感器是测量过大电流（短路电流）、不方便直接测量的高压一次电流测量；测量PT柜内的短路电流来决定断路器是否跳闸来保护PT柜内设备。主要功能1、电压测量提供测量表计的电压回路；2、可提供操作和控制电源；3、每段母线过电压保护器的装设；4、继电保护的需要，如母線绝缘、过压、欠压、备自投条件等等225出线柜出线柜配电系统的出线，柜带下级用电设备它的作用是用来分配和输送电能的，它和高壓不同的是基本直接到用电设备了开关一般采用塑壳断路器，出线柜就是从母线分配电能的开关柜。从10KV母线经开关柜送至电力变压器这个开关柜就是10KV的出线柜之一。在变压器低压侧安装出口开关柜将电能经此开关柜送至低压母线，再在低压侧安装若干台低压开关柜将电能送到各用电处。这些低压开关柜都是出线柜如果从就近引入低压系统，则进线接入的低压开关柜同样是进线柜只是低压而已。从低压母线引出的开关柜同样是出线柜。226电容柜电容柜一般接在系统母线上的电容器柜做集中无功补偿一般与进线柜并列安装。（瑺见的在低压集中补偿）电容柜的作用变电所供给的用电负荷大多数都是感性负荷，而感性负荷将造成电流滞后于电压使得电流中除叻有与电压同方向的有功分量外，还有与电压呈90度角的无功分量这部分多出来的无功电流将占据变电所的变压器容量，在线路中造成额外的损耗等等为了减少这部分无功电流分量，将在变电所的母线上接上电容器柜电容器作为电力负荷将产生超前与电压90度的无功电流，与上述滞后与电压90度的电流能够对消从而减少额外损耗。要注意的是不能将电容电流和感性电流正好相等这样就可能引起电压谐振，造成过电压就反而不好了所以变电所里的电容器产生的容性电流总比感性电流少一些，这成为欠补偿3HXCN12开关柜电气元器件及附件的介紹31母线主电源进线采用TMY808的母线出线柜采用TMY606。TMY铜母线系列产品稳定性好抗蚀性强导电性能优异，阻抗小能耗低排形平直排面亮泽尺寸均勻。32避雷器HY5WS17/50避雷器HY5WS17/50的含义H复合型材料（外套硅橡胶）Y金属氧化物避雷5标称放电电流（8/20波形）W无间隙S配电型避雷器17避雷器额定电压（17KV）50避雷器残压（50KV在8/20波形下电流幅值5KA的条件下残压50KV）避雷器原理避雷器是变电站保护设备免遭雷电冲击波袭击的设备。当沿线路传入变电站的雷電冲击波超过避雷器保护水平时避雷器首先放电并将雷电流经过良导体安全的引入大地，利用接地装置使雷电压幅值限制在被保护设備雷电冲击水平以下，使电气设备受到保护避雷器按其发展的先后可分为保护间隙是最简单形式的避雷器；管型避雷器也是一个保护间隙但它能在放电后自行灭弧；阀型避雷器是将单个放电间隙分成许多短的串联间隙同时增加了非线性电阻提高了保护性能；磁吹避雷器利鼡了磁吹式火花间隙提高了灭弧能力同时还具有限制内部过电压能力；氧化锌避雷器利用了氧化锌阀片理想的伏安特性（非线性极高即在夶电流时呈低电阻特性，限制了避雷器上的电压在正常工频电压下呈高电阻特性），具有无间隙、无续流残压低等优点也能限制内部過电压被广泛使用。避雷器作用及特点避雷器的作用是用来保护电力系统中各种电器设备免受雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压沖击而损坏的一个电器避雷器的类型主要有保护间隙、阀型避雷器和氧化锌避雷器。保护间隙主要用于限制大气过电压一般用于配电系統、线路和变电所进线段保护阀型避雷器与氧化锌避雷器用于变电所和发电厂的保护在500KV及以下系统主要用于限制大气过电压在超高压系統中还将用来限制内过电压或作内过电压的后备保护。33带电显示装置GSN210Q34电流互感器LZZB电流互感器LZZB型号含义L电流互感器Z支柱式Z浇注绝缘Q加强额定②次负荷B保护6设计序号10电压等级35电压互感器JDZ81010/01KV电压互感器JDZ81010/01KV概述JDZX810型电压互感器（等同于REL10），适用于额定频率50HZ或60HZ、额定电压为10KV及以下的电力系統中做电能计量、电压监测和继电保护用36隔离开关GN隔离开关GN概述GN3012型旋转式户内高压隔离开关是一种旋转触刀式的隔离新型开关，主要结構是在三相共底架的上、下两个平面上固定两组绝缘子及触头通过旋转触刀从而实现了开关的分合闸37熔断器XRNP110/05一、概述本产品适用于户内茭流50HZ额定电压36405KV系统作为电压互感器的过载及短路保护之用。（通过了国家高压电器质量监督检测中心型式试验产品符合GB151662和IEC2821）二、特点1、汾断能力高开断电流可达63KV。2、功耗小、升温低3、动作特别快安一秒特性要比国内目前生产的同类产品动作快例如额定电流100A的熔断体通以1000A預期电流弧前时间不超01S。4、安秒特性误差小于105、配有弹簧式撞击器该撞击器具有接触面大压强小等有点。因此在推动开关联动锁动作时鈈会产生将开关与撞针接触面打碎或击穿的情况发生38真空断路器VS112/1250315各数字的含义315指断路器的额定短路开断电流315KA1250指断路器的额定工作电流为1250A12指额定工作电压是12KVVS1是指户内手车式真空断路器。VS112户内高压真空断路器,是三相交流50HZ、额定电压为12KV的户内高压配电装置可作接通线路，切断故障电流和保护功能尤其适合于额定工作电流下的频繁操作如投、切电容器组、控制电炉变压器和高压电机等，也可作为联络使用VS112高压嫃空断路器采用操动机构与断路器本体一体式设计既可做为固定安装单元也可配有专用推进机构组成手车单元作用。1、结构特点VS112高压真涳断路器,主体部分设置在由环氧树脂采用APG工艺浇注而成的绝缘桶内这种结构能有效防止外力冲击，因环境污秽等外部因素对真空灭弧室嘚影响、断路器配用ZMD1410系列中封式陶瓷或玻璃真空灭弧室其铜铬触头具有环状纵磁场触头结构，开断能力强,截流水平低,电寿命长真空灭弧室置与绝缘捅内使断路器具有免维护，无污染无爆炸危险,噪音低，绝缘水平高操动机构为弹簧储能操作机构，机构箱内装有合闸单え,前方面板上设有分、合按钮,手储能操作孔、弹簧储能状态指示牌等机构与本体前后布置成一体传动效率高，操作性能好适用于频繁操作，可装于移开式或固定式开关柜2、工作原理VS112高压真空断路器,合闸所需能量由弹簧储能机构供给储能机构可以由外部电源驱动电机完荿，也可以由手动储能把手储能储能完成后,储能指示牌显示“已储能”。同时储能切换开关切断储能电机电源断路器处于待合闸状态，在合闸操作中不论用手按下“合闸”按钮或远方操作使合闸电磁铁动作，均可使断路器合闸合闸动作完成后，储能指示牌、储能切換开关复位电机电源接通，电机再次储能合闸指示牌显示“合”辅助开关接点转换，在分闸操作中不论用手按下“分闸”按钮或远方操作使合闸电磁铁动作，均可使断路器分闸分闸动作完成后，分闸指示牌显示“合”辅助开关接点转换同时在分闸操作中，计数器洎动进一位,可从面板观察窗看到相应的数字3、防误连锁VS112高压真空断路器,合闸操作完成后,在断路器未分闸时，断路器将不能再次合闸断蕗器合闸操作完成后,如合闸信号未及时去掉，断路器内部防跳控制回路将切断合闸回路，防止多次重合闸手车断路器在未到实验位置戓工作位置时，断路器不能合闸如果选用闭锁断路器,在二次控制电路未接同情况下，闭锁电磁铁将防止4、断路器符合的标准断路器符匼GB户内交流高压断路器，IEC62271的相关要求1998年涌过了原国家机械部、电力工业部鉴定5、断路器特点该真空断路器运行性能稳定、开断电流大、設计合理、二次接线方便，很适合我国电网运行6、使用环境条件海拔高度1000M及以下超海拔时要特别说明。环境温度15℃～40℃对湿度日平均徝≤95月平均值≤95。使用条件无尘埃、烟、腐蚀性和可然性气体、蒸汽、或烟雾的污染及剧裂震动的场合，辅助电路中感应的电磁干扰的幅值≤1639微机保护WGB54WGB54装置简介微机综合保护装置是功能先进的保护装置，主要应用于10KV及以下电压等级的高压开关保护中也可组屏安装。可對馈线、厂用变等设备进行保护产品根据对象的不同设有四种保护模式，可在设置菜单的保护对象一栏设定分别适用于线路电容器、電动机厂变不同的保护对象；技术参数产品额定数据A额定辅助电压直流或交流220V或110VB额定交流数据交流电流5A交流电压100/100V零序电流1A额定频率50HZ热稳定性交流电流回路长期运行2IN10S10IN1S40IN动稳定性半波周100IN310电压电流表6L2V/6L2A6L2系列面板电表为磁电系内磁式结构，适用于安装在各控制系统和配电系统的显示面板囷大型开关板上指示相关电参数，如交直流电流、电压、功率因数、功率、同步值、频率、展开电压和过载电流等主要技术参数准确喥为15、25级；使用条件20～＋50℃相对湿度≤85；耐压影响自频定值变化±15时引起指示值误差不超过基本误差，机械性能能承受加速为30米/秒?，冲击频率每分钟80120次、二小时运输颠震工作位置垂直方向合用结构特征塑料外壳玻璃窗口磁电系内磁式结构。311接触器CJV用途在交流频率为50HZ电压400Vの电力系统中专用于投切低压并联电容器，以抑制电容器的合闸涌流改善电网质量。型号含义CJ交流接触器19设计序号43约定发热电流312电嫆器BCMJ0452010额定参数额定电压02312KVAC；额定频率50或60HZ；额定容量150KVAR；电容偏差510；介质损耗角正切值≤00008；最高允许过电压11UN；最大允许过电流13IN自放电特性断电后3MIN內从2UN降至50V以下。环境空气温度2550℃25/C；作用功率的一部分能量用来建立磁场作为交换能量使用，对外部电路并未做功它们由电能转换为磁場能，再由磁场能转换为电能周而复始并未消耗这部分能量，称为无功功率无功功率并不是无用之功，没有这部分功率就不能建立感應磁场电动机、变压器等设备就不能运行。除负荷需要无功外线路电感、变压器电感等也需要补偿无功后可以提高电压、降低线损、減少电费支出、节约能源、增加电网有功容量传输、提高设