××大學畢業(yè)論文PAGE—PAGE1—Time\@"yyyy年M月d日"2017年10月13日學士學位論文作者:[請輸入作者][35kv開關柜的設計與優(yōu)化][請輸入學校名稱]Time\@"yyyy年M月d日"2017年10月13日學士學位論文作者:[請輸入作者][35kv開關柜的設計與優(yōu)化][請輸入學校名稱]指導教師：[請輸入指導教師]專業(yè)名稱：[請輸入專業(yè)]TOC\o"1-3"\h\z\u17613摘要 124693ABSTRACT 19037第一章緒論 2156531.1概述 220101.2高壓開關柜的類型 2296191.3高壓開關柜的主要技術參數(shù) 3200151.4高壓開關柜的技術發(fā)展 478881.5本課題的主要任務 57710第2章高壓開關柜一次接線設計 6226142.1開關柜的總體結構（以中置式真空斷路器柜為例） 677352.1.1基本要求 6225682.1.2主回路方案的確定 730752.2真空斷路器柜 7322842.2.1一次接線 799242.2.2一次電器元件的選擇 8307532.2.3母線的選擇與布置 1024312.3計量柜 14201462.3.1電能計量柜的基本要求參數(shù) 14138602.3.2電能計量柜的基本技術要求 14127622.3.3一次接線 16253492.3.4一次電器元件的選擇 16295202.4F-C柜 18258552.4.1一次接線 19159862.4.2一次電器元件的選擇 209222第3章高壓開關柜二次接線設計 23259043.1真空斷路器柜二次電路設計 23135543.1.1操動機構 2543813.1.2二次電路設計 27191283.1.3二次元件的選擇 27251563.2真空斷路器柜二次電路安裝接線圖設計 286343.3計量柜二次電路設計 294471第4章高壓開關柜微機型綜合測量/保護裝置 30269024.1微機測量 3066964.2微機保護 30199884.2.1微機保護的硬件 31205044.2.2微機保護的軟件 35××大學畢業(yè)論文PAGE—PAGE31—摘要成套配電裝置又叫成套配電柜，也是以開關為主的成套電器，故也俗稱開關柜。它用于配電系統(tǒng)，作為接受與分配電能之用。據(jù)電壓高低，它可分為高壓開關柜和低壓開關柜兩大類：按裝置地點的不同，又分戶外式與戶內(nèi)（10kv及以下的多采用戶內(nèi)式）；按開關電器是否可以移動，又可分為固定式和手車式?？梢姡邏洪_關柜是成套配電設備的一種，是有由制造廠成套供應的高壓配電裝置。在這種封閉或半封閉的柜中可裝設各種高壓電器、測量儀表、保護電器和控制開關等等。通常一個柜就構成一個單元回路，所以一個柜也就成為一個間隔。使用時可按設計的主回路方案，選用適合各種電路間隔的開關柜，然后使可組成整個高壓配電裝置。也具有占地少、安裝使用及維護檢修方便，適于大量生產(chǎn)等特點，故應用很廣泛。關鍵詞：配電柜設計ABSTRACTCompletesetsofpowerdistributionequipmentandcompletesetsofpowerdistributioncabinets,alsoisgiveprioritytoinordertoswitchthecompletesetsofelectricalappliances,itisalsocommonlyknownasswitchgear.Itisusedforpowerdistributionsystem,fortheuseofacceptanceanddistributionofelectricalenergy.Accordingtothehighandlowvoltage,itcanbedividedintotwobroadcategories:highvoltageswitchcabinetandlowvoltageswitchgearaccordingtotheplantsiteisdifferent,andindoorandoutsidethehouseholdtype(10Kvandbelowwithindoortype);Accordingtowhethertheswitchelectricalappliancescanbemoved,andcanbedividedintofixedandhandcarttype.Visible,high-voltageswitchgearisakindofcompletesetsofpowerdistributionequipment,aresuppliedbymanufacturersofcompletesetsofhighvoltagepowerdistributionequipment.Insuchaclosedorsemi-closedarkcanfurnishallkindsofhighvoltageelectricalequipment,instrument,electricalprotectionandcontrolswitch,etc.Usuallyaark,makeupaunitcircuit,soaarkalsobecameainterval.Whenusedaccordingtothedesignofmaincircuitscheme,choosesuitableforallkindsofcircuitintervaloftheswitchgearcabinet,thenmakecanformthewholehigh-voltagepowerdistributionequipment.Alsohaslessland,easyinstallationandmaintenance,suitableformassproduction,sotheapplicationisveryextensive.Keywords:Powerdistributioncabinet.design第一章緒論1.1概述稱套配電裝置又叫成套配電柜，也是以開關為主的成套電器，故也俗稱開關柜。它用于配電系統(tǒng)，作為接受與分配電能之用。據(jù)電壓高低，它可分為高壓開關柜和低壓開關柜兩大類：按裝置地點的不同，又分戶外式與戶內(nèi)式（10kv及以下的多采用戶內(nèi)式）；按開關電器是否可以移動，又可分為固定式和手車式?？梢?，高壓開關柜是成套配電設備的一種，是有由制造廠成套供應的高壓配電裝置。在這種封閉或半封閉的柜中可裝設各種高壓電器、測量儀表、保護電器和控制開關等等。通常一個柜就構成一個單元回路（必要時也可用兩個柜），所以一個柜也就成為一個間隔。使用時可按設計的主回路方案，選用適合各種電路間隔的開關柜，然后使可組成整個高壓配電裝置。也具有占地少、安裝使用及維護檢修方便，適于大量生產(chǎn)等特點，故應用很廣泛。高壓開關柜種類較多，分類方法亦有多種：按斷路器的安裝方式可分為固定式和手車式兩大類；按柜體結構型式可分為開啟式與封閉式兩種；還可分為一般環(huán)境和特殊環(huán)境用（后者包括礦用、化工用、高海拔地區(qū)用等）。按電力行業(yè)標準DL/T404-1997的定義，高壓開關柜（high-voltageswitchgearpanel）是指由高壓斷路器、負荷開關、接觸器、高壓熔斷器、隔離開關、接地開關、互感器及站用電變壓器，以及控制、測量、保護、調(diào)節(jié)裝置，內(nèi)部連接件、輔件、外殼和支持件等組成的成套配電裝置。這種裝置的內(nèi)部空間以空氣或復合絕緣材料作為介質，用作接受和分配電網(wǎng)的三相電能。1.2高壓開關柜的類型高壓開關柜是3.6--40.5kV交流金屬封閉開關設備的俗稱，它是3-35kV電網(wǎng)中最大面積是配電設備。由于國內(nèi)外市場需求的日益多樣化和國外代以先進技術的不斷引進，20世紀80年來。國內(nèi)電器制造行業(yè)推出了幾十種型號的高壓開關柜產(chǎn)品，打破了高壓開關柜過去幾十年一直以少油斷路器為主開關的GG-1和有限的幾種手車式開關柜的落后局面。新推出的高壓開關柜所配的主開關元件有真空斷路器、SF６斷路器、負荷開關、接觸器和熔斷器。高壓開關柜按柜內(nèi)主元件的安裝方式分為固定式和移開式，簡稱固定柜和手車柜。移開式高壓開關柜又根據(jù)手車的位置分落地式和中置式兩種。按安全等級分為鎧裝式、間隔式和箱式。按柜內(nèi)主絕緣介質分為空氣絕緣柜和氣體絕緣柜（充氣柜）。按柜內(nèi)主元件的種類分為以下幾類：（1）通用型高壓開關柜：以空氣為主絕緣介質,主開關元件為斷路器的成套金屬封閉開關設備,既斷路器柜。（2）F—C回路開關柜：主開關元件采用高壓限流熔斷器（fuse）—高壓接觸器(contactor)組合電器。（3）環(huán)網(wǎng)柜：主開關元件采用負荷開關或負荷開關—熔斷器組合電器，它們常用于環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)，故通常稱為環(huán)網(wǎng)柜。1.3高壓開關柜的型號1.3.1我國老系列高壓開關柜全型號由下述格式構成，其含義如下：口口—口口—口口—口1234567第一位：分類代號，即產(chǎn)品名稱，G—高壓開關柜；第二位：型式特征，G—固定式，C—手車式，B—半封閉式，F(xiàn)—封閉式；第三位：設計序號；第四位：補充說明，A—改進式，F(xiàn)—防誤型，J—計量用；第五位：額定電壓（單位KV）；第六位：斷路器操作機構：S—手力式，D—電磁式，T—彈簧式；第七位：主回路（一次線路）方案編號。1.3.2我國新系列高壓開關柜全型號由如下格式構成，其含義如下：口口口口口—口口—口12345678第一位：高壓開關柜，K—鎧裝式，J—間隔式,X—箱式；第二位：型式特征，G—固定式，Y—移開式（用字母Z表示中置式）；第三位：安裝場所，N—戶內(nèi)式，W—戶外式；第四位：設計序號；第五位：額定電壓，有的在這一位后的括號中說明主開關的類型，如用Z表示真空斷路器，F(xiàn)表示負荷開關；第六位：主回路（一次線路）方案編號；第七位：斷路器操作機構：D—電磁式，T—彈簧式；第八位：環(huán)境代號，TH—濕熱帶，TA—干熱式，G—高海拔，Q—全工況。1.4高壓開關柜的主要技術參數(shù)高壓開關柜的主要技術參數(shù)有以下幾項：（1）額定電壓：（2）額定絕緣水平：用1min工頻耐受電壓（有效值）和雷電沖擊耐受電壓（峰值）表示；（3）額定頻率；（4）額定電流：指柜內(nèi)母線的最大工作電流；（5）額定短路是耐受電流：指柜內(nèi)母線及主回路的熱穩(wěn)定度，應同時指出“額定短路持續(xù)時間”，通常為4s；（6）額定峰值耐受電流：指柜內(nèi)母線及回路是動穩(wěn)定度；防護等級。表1.1高壓開關柜的主要技術參數(shù)序號項目單位技術參數(shù)1額定電壓KV3，6，1021min工頻耐受電壓KV對地，相間：42；斷口：483額定雷擊耐受電壓KV對地，相間：75；斷口：854額定頻率Hz505額定電流A630，1250，1600，2000，2500，31506額定短路開斷電流（有效值）KA20，25，31.5，40，507額定短路關合電流（峰值）KA50，63，80，100，1258額定動穩(wěn)定電流（峰值）KA50，63，80，100，1259額定熱穩(wěn)定電流4S（有效值）KA20，25，31.5，40，5010防護等級外殼IP4X，斷路器室門打開為IP2X1.4高壓開關柜的技術發(fā)展從20世紀60年代末期起，我國高壓開關行業(yè)開始自行設計高壓開關柜。自80年代以來，隨著引進消化國外產(chǎn)品，技術水平迅速提高，品種也迅速增加到幾十種，有間隔式，鎧裝式、箱式等開關柜：有可移動式，也有固定式柜：在移開式產(chǎn)品中，不僅有落地式，也開發(fā)了中置式和雙層柜。同時還開發(fā)出在特殊場所，如鐵路、礦山使用的開關柜。目前我國高壓開關柜的技術水平可歸納為：（1）．產(chǎn)品容量增大。最大容量為：12kV柜：額定電流4000A，額定短路開斷電流63kV。40.5kV柜：額定電流2500A，額定短路開斷電流31.5kV。（2）.產(chǎn)品品種齊全，能滿足嚴酷條件、高寒、地震地區(qū)和礦山、鐵道部門使用。（3）.可靠性提高，符合標準的金屬封閉式開關柜逐步替代了老產(chǎn)品。（4）.應用新工藝裝備的技術1）數(shù)控鈑金加工技術。已有數(shù)百家企業(yè)擁有數(shù)控加工設備“三大條件”，在此基礎上的柔性加工系統(tǒng)，提高了殼體尺寸精度和生產(chǎn)效率。2）較先進的涂裝工藝設備。噴漆生產(chǎn)和噴粉工藝線使產(chǎn)品防護能力和外觀都有較大的提高。3）專用的母線加工設備。1.5本課題的主要任務為了更好的說明高壓開關柜我選擇了三種類型的高壓開關柜（進線柜、電能計量柜、F-C柜）的電氣進行設計。（1）三種開關柜均采用中置移開式結構；（2）進線柜采用真空斷路器，其操作機構為電磁操作機構或彈簧操動機構；其測量保護采用傳統(tǒng)的繼電器/儀表或微機型測量/保護裝置；F-C柜為高壓電動機控制柜，要求具有相應的控制功能；（4）對高壓關柜絕緣結構改進和優(yōu)化第2章高壓開關柜一次接線設計2.1開關柜的總體結構（以中置式真空斷路器柜為例）以JYN2-10(Z)高壓開關柜為例，其結構可分為柜體和手車兩部分。手車為斷路器手車，主要的電器元件有斷路器（裝在小車上）、接地開關和隔離靜觸頭座等。柜內(nèi)由接地的鋼板分隔成四個獨立的隔室：母線室、手車室、繼電器儀表室、電纜室。柜體的后下側成為電纜室，安裝有電纜和電流互感器。其上為主母線室。隔室之間有隔板隔開，以保障檢修時的安全。柜體前面是繼電器室和手車室。依續(xù)工作?？客七M機構是裝有斷路器等的小車在導軌上前后運動。向內(nèi)推入能使斷路器上下兩個隔離動觸頭插入隔離靜觸頭座完成電路聯(lián)結；反之，當斷路器開斷電路后，將小車向外拉出，隔離動、靜觸頭分開，形成明顯的隔離間隙，相當于隔離開關的作用。利用專用的運載車，可將裝有斷路器的小車方便地推入或拉出柜體。當斷路器出現(xiàn)嚴重故障或損壞時，同樣可使用專用的運載車將斷路器小車拉出柜體進行檢修。也可換上備用的斷路器小車，推入柜體內(nèi)繼2.1.1基本要求高壓開關柜設計，應使得高壓開關柜正常運行、監(jiān)視和維護工作能安全方便的進行，維護工作包括：元件是檢修、試驗、故障的尋找和處理；對于額定參數(shù)和結構相同而需要替代的元件應能互換；對于可移開部件的高壓開關柜，如果可移開部件的額定參數(shù)和結構相同則應能互換；應按當?shù)厥褂脳l件校驗；應力求技術先進和經(jīng)濟合理；選擇的新產(chǎn)品均應具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正試鑒定合格。2.1.2主回路方案的確定高壓開關柜的主電路也叫一次線路，它是根據(jù)電力系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)的實際需要而確定的，每種型號的高壓開關柜的主電路方案少則幾十種，多則上百種，通常包括以下類別：所用變柜、計量柜、隔離柜、接地手車柜、電容器柜、高壓電機控制柜（F-C柜）等。開關柜主電路方案組合要考慮的問題包括：（1）根據(jù)一次系統(tǒng)圖及其一次回路工作電流大小以及控制、保護、測量等要求，選擇相應主電路方案的開關柜；（2）進出線類型以及開關柜之間的選擇。以JYN2-10(Z)高壓開關柜為例進行設計。2.2真空斷路器柜真空斷路器柜是裝有真空斷路器為主的開關柜，它配有專用的、帶有自由脫扣的操動機構，除了作為普通配電保護斷路器外，尤其適用于頻繁操作及故障較多的場合。由于真空斷路器具有可連續(xù)多次操作、開段性能好、滅弧迅速、運行維護簡單、滅弧室不需要檢修、無爆炸危險及噪聲低等良好的技術性能，并且有具有一定的經(jīng)濟性，近年來，在新設計的35kV及以下變電所中得到了廣泛的應用。2.2.1一次接線35kV系統(tǒng)屬于中性點不接地式，亦稱中性點非有效接地系統(tǒng)。應采用中性點經(jīng)消弧線圈接地的運行方式，兩相互感器測量A、C相，斷路器柜的一次接線，如下圖2.1所示。圖2-1真空短路器柜的一次接線圖2.2.2一次電器元件的選擇各功能單元主回路的導體（包括主母線和分支母線）和串聯(lián)的元件（不包括有熔斷器連到電壓互感器或變壓器的短線連接），應考慮該回路各元件參數(shù)的配合和該功能單元應能通過所規(guī)定的額定電流和動、熱穩(wěn)定電流。在考慮母線的允許溫度或溫升時，應根據(jù)觸頭、連接和與絕緣材料接觸的金屬部分的溫度或溫升的情況而定。高壓開關柜內(nèi)一次電器元件類型較多，同一類型的電器元件可選的品種也多，且型式多樣，在設計開關柜主電路方案和選用一次電器元件時，要綜合考慮開關柜的性能要求、結構與安裝布置、操作維護、通用性和電器元件的技術條件、性能參數(shù)、外形與安裝尺寸等因素。一．斷路器的種類和選擇高壓開關柜可選用是斷路器包括少油斷路器、真空斷路器、SF6斷路器等。少油斷路器曾經(jīng)一段時期在高壓開關柜中占統(tǒng)治地位，但隨著用戶對開關電器無油化要求的日益增強，少油斷路器的地位讓給真空斷路器。少油斷路器目前在高壓開關柜中用的越來越少。當然，為降低開關柜的造價，一些用戶還是選用少油斷路柜。SF6斷路器價格昂貴，除非有特殊要求的用戶（如發(fā)電廠），目前一般用戶選SF6斷路器柜還是比較少。所以，目前在高壓開關柜中，真空斷路器是主流。按設計要求選擇了真空斷路器（ZN-10C/630或ZN12-10I），由于真空斷路器具有可連續(xù)多次操作、開段性能好、滅弧迅速、運行維護簡單、滅弧室不需要檢修、無爆炸危險及噪聲低等良好的技術性能，并且有具有一定的經(jīng)濟性，近年來，在新設計的35kV及以下變電所中得到了廣泛的應用。但真空斷路器不足之處的分段感性負載時產(chǎn)生截流過電壓，為限制過電壓，對經(jīng)常分斷高壓電動機或電弧爐變壓器等感性負載的真空斷路器必須配置專用的R-C吸收裝置或金屬氧化物避雷器。真空斷路器及電磁操動機構的參數(shù)如下表2.1表2.135kV真空斷路器技術數(shù)據(jù)型號額定電壓（kV）額定電流（A）額定斷開電流(kV)額定動穩(wěn)定電流(kV)熱穩(wěn)定電流(kV)固有分閘時間(s)合閘時間(s)額定最大峰值4sZN-10C/6301011.5630205020≤0.06≤0.15ZN12-10I1011.5125031.58031.5≤0.065≤0.075二．電流互感器的種類和選擇對于測量和保護用的電流互感器，型號較多，可選LA、LZZB、AS12系列等。在此選擇了LZZB系列的電流互感器。有關參數(shù)如下表2.2。表2.2電流互感器的技術數(shù)據(jù)型號額定電流比（A）級數(shù)組合二次負荷（歐）/10%倍數(shù)秒熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)0.5級1級3級D、B級Ω倍數(shù)LZZB6-105-200/50.5/B1015B級B級150150kV*2.55LZZB6-10200/50.5/B0.410122.5220LZZB6-10200-300/50.5/B1015151024.5442.2.3母線的選擇與布置一．母線的類型開關柜中的母線分為兩部分：一是連通各柜的水平母線，稱為主母線，起集散電流的作用；二是各柜內(nèi)部垂直方向上聯(lián)接各電器元件的母線，稱為分支母線。母線材料有鋁和銅兩種。常用的母線結構形式與矩形、槽形和管形等。單片矩形導體具有散膚效應系數(shù)小、散熱條件好、安裝簡單、連接方便等優(yōu)點，一般適用于工作電流≤2000A的回路中。多片矩形導體集膚效應系數(shù)比單片導體的大，所以附加損耗增大。因此載流量不是隨導體片數(shù)增加而成倍增加的，尤其是每相超過三片以上時，導體的集膚效應系數(shù)顯著增大。在工程實用中多片矩形導體適用于工作電流≤4000A的回路。當工作電流為4000A以上時，導體則應選用有利于交流電流分布比較均勻，散熱條件好，機械強度較高，安裝也不方便。二．母線規(guī)格的選擇母線的截面積，應考慮現(xiàn)狀的負荷電流并顧及將來擴容的可能性。主母線的電流是由進線開關柜提供的，而進線開關柜負荷電流大小在選取斷路器參數(shù)時是預先確定了的，所以分支母線的截面原則上可按斷路器額定電流的大小來選取，除非實際負荷電流甚小，且今后也不大可能在增加負荷的情況下才選擇小截面母線。開關柜中母線規(guī)格的選擇要考慮以下條件：（1）按導體長期發(fā)熱允許載流量選擇截面；（2）熱穩(wěn)定性的效驗；（3）動穩(wěn)定性的效驗；（4）導體共振的效驗。按設計要求選擇了30×4mm2的配置。首先，按母線的額定電流及長期工作制備下的電流密度決定母線面積，再按銅母線標準選擇厚度及寬度，并檢驗母線在長期工作制下的穩(wěn)定溫升，及通過短路電流時的動熱穩(wěn)定性。三．截面積（Sa）Sa=IN/Ja[mm2]（2.1）式中IN：母線額定電流（A）Ja：母線電流密度（A/mm2）取銅母線Ja=3A/mm2Sa=200/3=66.67mm按銅母線標準選擇厚度（h）及寬度(b)取h=4mmb=30mmSa=120mm2四．工作制下的穩(wěn)定溫升(Tw)Tw=IN2R/KTSb(2.2)式中R:母線電阻式中Sb=母線散熱面積Sb=2（h+b）L=68mm2將JYN2－10母線有關數(shù)據(jù)代入上式中Tw=IN2R/KTSb＝36.88Ｋ(2.3)按GB736－74交流高壓電器在長期工作制的最大允許發(fā)熱溫度銅母線在環(huán)境溫度為40度的空氣中允許溫升為70K，此母線溫升合格．五．檢驗母線的熱穩(wěn)定性通過短路電流時，母線的溫度（θk）可按下式計算式中α0：溫度為0度時母線材料的電阻溫度系數(shù)θ0：發(fā)生短路前母線的溫度ρ0：溫度為0度時，母線材料的電阻溫度系數(shù)tk：短路電流持續(xù)時間jk：短路電流密度c：母線材料的比熱r：母線材料的密度JYN2-10母線的4S熱穩(wěn)定電流為10kAα0=1/235θ0=36.88+40=76.88ρ0=1.65×10-8tk=4sjk=10×103/250×10-6=4×107A/mm2r=8.9×103Kg/m3將以上數(shù)據(jù)代入上式中θk=103.50C按國標1984－80的規(guī)定銅母線短路時通過短路電流時，極限允許溫度為300度，故此母線的熱穩(wěn)定性合格。六．檢驗母線的電動穩(wěn)定性首先計算母線通過動穩(wěn)定電流時，所受電動力，再按此電動力大小及分布情況，計算母線的內(nèi)應力，應不大于母線材料的許用應力，最后，計算母線的固有振蕩頻率應小于工頻交流電流頻率的兩倍，以免發(fā)生機械共振現(xiàn)象，滿足以上要求，則母線的電動穩(wěn)定性合格。動穩(wěn)定電流為25kA（峰值）三相母線平行排列，母線間距離S＝250mm，母線長度L＝1000mm計算回路系數(shù)ＫcＫc=2L/s×[(1+(s/l)2)0.5-s/l)](2.4)=2000/250[(1+(250/1000)2)0.5-250/1000]=6.24確定截面積系數(shù)λa=250mmb=30mmh=4mmb/h=7.5(a-b)/(b+h)=(250-30)/(30+4)=6.47(2.5)查電器學第１3頁圖1－12得λ＝１計算中間Ｂ相導體所受最大電動力ＦＢＭＦＢＭ＝0.866KCλI2cj×10-7(2.6)=0.866×6.24×1×(25×103)2×10-7=337.74N計算Ｂ相導體所受內(nèi)應力Ｂ相導體兩端固定，所受電動力為分布載荷，雖是不均勻分布載荷，但對導體中點是對稱的，其彎矩最大點，仍為導體中點，故可按均勻分布載荷計算導體所受到電動力作用時的最大彎矩Mmax=0.125ql2q=FBM/l當FBM=337.74Nl=1m時q=337.74N/mMmax=0.125×337.74×12=42.22N.m彎曲應力σ=Mmax/WW:母線抗彎截模量母線的排布是在一個平面內(nèi)平行排列，電動力與寬邊b平行，W可按下式計算：W=b2h/6=302×10-6×4×10-3/6=0.6×10-6m3(2.7)σ=42.22/0.6×10-6=70.37×106Pa<銅母線的屈服強度銅母線屈服強度為σS=195×106Pa，一般機械的屈服安全系數(shù)ns=1.2～2，若取ns=2則銅母線的許用應力[σ]計算如下：[σ]=σS/ns=195×106/2=97.5×106Pa(2.8)σmax<[σ]銅母線在最大電動力作用下，其內(nèi)應力小于許應力，故機械強度合格。七.計算母線的固有振蕩頻率（f）交流電動力的交變頻率為電流的2倍。如果電動力的頻率與導體系統(tǒng)的固有振蕩頻率相等，導體就會發(fā)生共振現(xiàn)象，這將對導體系統(tǒng)產(chǎn)生很大的破壞力。因此，最好使承受交流電動力的導體系統(tǒng)固有振蕩頻率低與電動力的頻率，以免與高次諧波電動力發(fā)生共振。對于單跨距母線其固有振蕩頻率可按下式計算f=35/L2×(EJP/M0)0.5(2.9)式中L：支持絕緣子跨距（m）E:導體的彈性模數(shù)，對于銅導體E=1.13×1011PaJP:垂直于彎曲方向軸的慣性矩(m4)M0:導體單位長度質量(kg/m)已知M0=30×4×10-6×8.9×103=1.068kg/mL=1mJP=b3h/12=303×4×10-12/12=0.9×10-8m4f=35/L2×(1.13×1011×0.9×10-8/1.068)0.5=1080HZ母線其固有振蕩頻率大于電動力的頻率（100HZ），故不會引起機械共振。2.3計量柜計量柜是用于計量電能的消耗量，每種型號都是有電能計量專用柜。它裝有三個儀表：有功電度表、無功電度表和一個電壓表，并有一個電力定量器（DSK）。2.3.1電能計量柜的基本要求參數(shù)額定電壓：整體式電能計量柜和計量互感器柜，以其主電路的額定電壓表示，有：0.38kv,6kv,10kv,35kv。(2)額定頻率為50Hz。(3)額定電流：整體式電能計量柜和計量互感柜，以其主電路的額定電流標示，有：630A,800A,1000A三擋；計量儀表柜，以互感器的額定二次電流標示，1A或5A.準確等級：計量柜內(nèi)計量儀表的準確級表示，有0.5級、1.0級兩級。綜合誤差：根據(jù)電能計量裝置類別確定，有±0.70級、±1.20級兩級。2.3.2電能計量柜的基本技術要求（1）整體式電能計量柜，可由單個柜或幾個柜并列組合而成。其外形及結構與相鄰的高、低壓開關成套設備協(xié)調(diào)配合。（2）分體式電能計量柜，由單個柜或幾個柜組合而成。當與高、低壓開關成套柜并列安裝時，其外形及結構應相鄰的高、低壓開關成套設備協(xié)調(diào)配合。分離安裝的計量儀表柜，宜采用定型的柜作外殼。（3）電能計量柜的防護等級不應低于GB4208規(guī)定的IP20級。（4）電能計量柜應落地固定安裝，電能計量箱可以采用掛墻式安裝。（5）計量電能互感器電路1）電能表及其他設備。應分別接于各自的專用二次繞組。2）二次負載不應超過額定輸出。且不應低于額定輸出的25%。3）計量電路，應先經(jīng)實驗合格后再接入電能表。（6）計量電壓互感器電路：1）電能表及其他設備。應分別接于各自的專用二次繞組。2）二次負載不應超過額定輸出。且不應低于額定輸出的25%。3）整體式電能計量柜計量互感器的二次側不應裝設熔斷器（自動開關）和串接隔離開關的輔助觸頭；計量互感器柜的出線側可以裝設快速熔斷器（自動開關），但不應串接隔離開關的輔助觸頭。4）計量電路，應先經(jīng)實驗盒后再接至電能表。5）計量電路不應作為輔助單元的供電電源。6）計量電路中應裝設失壓計時器。（7）二次導線不應有中間接頭。多股導線的端頭應搪錫。（8）整體式電能計量柜應裝設防止誤操作的安全聯(lián)鎖裝置。（9）電氣接地應符合安全技術規(guī)定。（10）信號燈和按鈕的顏色應采用：合閘為紅色，分閘為綠色。（11）計量電壓互感器的隔離開關操動機構上應裝設機械型子掛鎖。（12）電能計量柜的門上應裝設機械型子彈門鎖和備有可鉛封的設施。（13）儀表觀察窗應采用無色透明的玻璃，面積應滿足抄表和監(jiān)視的要求。（14）電能計量柜內(nèi)應設置觀察和檢修用的照明燈具。（15）電能表應固定安裝在電能夾具上。（16）可移動部件與固定部分間的連接導線中間不應有接頭；經(jīng)常需要拆卸部件的連接導線，其長度有適當裕度。（17）電能表安裝高度及間距：1）電能表距地面不應低于600mm。2）電能表與電能表之間的水平間距不應小于80mm.。3）電能表與試驗盒之間和垂直間距不應小于40mm。（18）殼體和機械組件應具足夠的機械強度，在儲運、安裝、操作、檢修時不應發(fā)生有害的變形。（19）柜中各單元之間宜以隔板或以箱（盒）式組件區(qū)分和隔離。（20）柜式結構的電能計量柜頂部應設置吊裝用掛環(huán)。（21）電氣設備及部件應選用符合其產(chǎn)品標準要求優(yōu)質產(chǎn)品。（22）電能計量柜應做出廠檢驗和型式檢驗。2.3.3一次接線35kV系統(tǒng)屬于小電流接地系統(tǒng)（系統(tǒng)中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地）因而使用三相兩元件電度表。計量柜的一次接線如下圖2.2所示圖2.2計量柜一次接線圖2.3.4一次電器元件的選擇一．電流互感器的種類和選擇對于測量和保護用的電流互感器，型號較多，可選LA、LZZB、AS12系列等。在此選擇了LZZB系列的電流互感器。有關參數(shù)如下表2.3。表2.3電流互感器的技術數(shù)據(jù)型號額定電流比（A）級數(shù)組合二次負荷（歐）/10%倍數(shù)秒熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)0.5級1級3級D、B級歐倍數(shù)LZZB6-105-200/50.5/B1015B級B級150150kV*2.55LZZB6-10200/50.5/B0.410122.5220LZZB6-10200-300/50.5/B1015151024.544二．電壓互感器的類型和選擇壓互感器根據(jù)其接線方式可選相應型號的產(chǎn)品。35kV高壓開關柜尤其是手車柜中的電壓互感器要求外形尺寸小，重量輕，環(huán)氧樹脂澆注全封閉，目前有JDZ8-35、JDZJ8-35、JDZX8-35等型號可供選擇。選擇了JDZ8-10型號的電壓互感器。有關參數(shù)如下。表2-4電壓互感器的技術數(shù)據(jù)型號電壓級次（kV）額定電壓（V）額定容量（V*A）備注不接地單相電壓互感器。兩臺可接成V/V形接線方式一次二次0.5級1級3級最大JDZ8-101010000100(30)5080200400三．高壓熔斷器的類型和選擇高壓熔斷器用于供電線路、電壓互感器、電力變壓器及電力電容器等電氣設備的短路保護和連續(xù)過載保護。高壓熔斷器具有結構簡單、造價低廉、容易維護、使用方便的特點。熔斷器是熔管有三種形式：（1）形式A,不帶指示器，不帶撞擊器：（2）形式B帶指示器；（3）形式C，帶撞擊器。熔體是支撐是一個橫截面為星型的繞線體，石英砂填充熔管和熔體之間的空腔。撞擊器裝在熔體支架內(nèi)。當熔斷器熔斷時，它動作，并承擔脫扣功能。當熔斷器熔斷時，他同時作為可見指示器。國內(nèi)生產(chǎn)的限流熔斷器有RN-RN6,XRNT1/SBLAI、XRNTI/SFLAJ、XRNT2/FFLAJ、XRNT2、XRNT3、XRNM/WDF、XRNMI/WFF、XRNP、CEF12、SKDAJ、SFLAJ等。其中，RN2專用于保護電壓互感器。在此選擇了RN3戶內(nèi)熔斷器，主要技術參數(shù)如下表2.5。表2.5RN3戶內(nèi)熔斷器的技術數(shù)據(jù)型號額定電壓（kV）熔斷器額定電流（A）三相斷流容量（MV*A）熔體額定電流(A）重量（kg）RN3-101050752002002,3,5,7,5,10,15,20,30,40,5075100,1506.36.911.72.4F-C柜F-C回路柜是由高壓限流熔斷器（Fuse）、高壓接觸器(Contactor)、集成化的多功能綜合保護裝置等組成的高壓開關柜。它具有占地面積小、壽命長、能頻繁操作、維護量少、維修強度低、防火性能好、噪音低、環(huán)保性能好、內(nèi)部故障概率?。ㄓ筛邏合蘖魅蹟嗥鞯南蘖鞒中运鶝Q定）、使用經(jīng)濟等優(yōu)點。F-C回路柜主要用于操作高壓電動機。高壓限流熔斷器獨特的開斷短路電流的能力，加上高壓接觸器適用于頻繁操作的特點，使得F-C回路開關柜在操作高壓電動機的場合被廣泛應用。開關柜采用F-C回路后，大量的控制操作由高壓接觸器來完成，少量的保護功能由熔斷器來完成。這樣，在F-C柜中，各元件真正做到了物盡其用。F-C回路柜配裝的高壓接觸器有真空和SF6兩種類型。接觸器的普遍特點是：體積比較小，機械壽命和點壽命比較高。此外，智能化的高壓接觸已經(jīng)出現(xiàn)，如對真空接觸器異常溫度升高的監(jiān)視，分合閘線圈斷線監(jiān)視及真空滅弧室的真空度劣化監(jiān)視等。由于高壓接觸器體積小，F(xiàn)-C柜可設計成雙層結構，一面柜可容納兩臺真空接觸器，成本低，使用經(jīng)濟，占地面積小。F-C回路柜具有獨特是限制故障電流的功能，使是在使用F-C回路柜的系統(tǒng)中相應電器和線路就不必要具有較大的故障承受能力，整個系統(tǒng)就因此而可以節(jié)省投資。采用F-C柜后，速斷保護由限流熔斷器完成，與使用斷路器配置繼電保護裝置相比，減少了中間時延。電流越大，限流熔斷器斷開故障電流的時間越短。當短路電流達到7kA時，熔斷器的斷開時間將小于10ms。因此，F(xiàn)-C柜對電機及電纜保護將更有利，其快速切斷特性將減少故障對電網(wǎng)的影響。在F-C柜中，由于高壓限流熔斷器的限流作用，預期電流為40kA的短路電流被限制在峰值40kA以下，而該電流的持續(xù)時間又不大于10ms，這樣，電纜的截面積減少很多。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，使用F-C柜后，可節(jié)省電纜投資30%以上。2.4.1一次接線該柜采用三相電流互感器，裝有RC過電壓吸收器和接地開關，如下圖2.3所示。圖2.3F-C柜一次接線圖2.4.2一次電器元件的選擇一．高壓限流式熔斷器的類型和選擇高壓限流式熔斷器利用過載和短路電流將熔體熔化后，由石英砂吸收弧能，冷卻、熄滅電弧。其熔體材料為純銅或純銀，額定電流較小是用線狀熔體，額定電流較大的用帶狀熔體。限流熔斷器可以單獨使用，也可以與高壓負荷開關、高壓接觸器組合使用，取代某些場合用的斷路器。熔斷器是熔管有三種形式：（1）形式A,不帶指示器，不帶撞擊器：（2）形式B帶指示器；（3）形式C，帶撞擊器。熔體是支撐是一個橫截面為星型的繞線體，石英砂填充熔管和熔體之間的空腔。撞擊器裝在熔體支架內(nèi)。當熔斷器熔斷時，它動作，并承擔脫扣功能。當熔斷器熔斷時，他同時作為可見指示器。國內(nèi)生產(chǎn)的限流熔斷器有RN-RN6,XRNT1/SBLAI、XRNTI/SFLAJ、XRNT2/FFLAJ、XRNT2、XRNT3、XRNM/WDF、XRNMI/WFF、XRNP、CEF12、SKDAJ、SFLAJ等。其中，RN2專用于保護電壓互感器。在此選擇了RN3戶內(nèi)熔斷器，主要技術參數(shù)如下表2.6。表2.6RN3戶內(nèi)熔斷器的技術數(shù)據(jù)型號額定電壓（kV）熔斷器額定電流（A）三相斷流容量（MV*A）熔體額定電流(A）重量（kg）RN3-101050752002002,3,5,7,5,10,15,20,30,40,5075100,1506.36.911.7二．高壓接觸器的選擇高壓接觸器是一種高壓控制電器，主要用于對高壓電動機、變壓器、電容器等電氣設備進行控制和頻繁操作。高壓接觸器頻繁操作性能很好，最高的可達200萬次。高壓接觸器按絕緣介質分，有空氣式、真空式和SF6式三種類型；按電壓等級分3.6、7.2、12kV三種；按布置方式分有上下布置和前后布置兩種結構。合閉保持方式有機械保持和電保持兩種。還有采用高性能永久磁鐵作鎖扣的，稱永磁保持。高壓真空接觸器和SF6接觸器具有壽命長、操作頻繁、安全可靠、體積下、重量輕、不污染環(huán)境、價格底和良好的開斷性能等一系列優(yōu)點。特別是高壓真空接觸器，有具有不爆炸及檢修方便的特點。真空或SF6接觸器與高壓限流熔斷器等元件構成的組合單元（F-C回路）在治金、化工、煤炭、港口等許多需要頻繁操作的場所大量采用。由于在不降低要求是情況下采用F-C柜比使用高壓真空斷路器、SF6斷路器至少節(jié)約一次性投資30%以上，節(jié)約長期性投資更可觀，有明顯的經(jīng)濟效益，故在此選擇電壓等級為12kV的高壓真空接觸器用于F-C回來開關柜中。三．電流互感器的種類和選擇對于測量和保護用的電流互感器，型號較多，可選LA、LZZB、AS12系列等。在此選擇了LZZB系列的電流互感器。有關參數(shù)如下表2.7。表2.7電流互感器的技術數(shù)據(jù)型號額定電流比（A）級數(shù)組合二次負荷（歐）/10%倍數(shù)秒熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)0.5級1級3級D、B級歐倍數(shù)LZZB6-105-200/50.5/B1015B級B級150150kV*2.55LZZB6-10200/50.5/B0.410122.5220LZZB6-10200-300/50.5/B1015151024.544四．電壓保護裝置及接地開關的種類和選擇電力系統(tǒng)的過電壓分為內(nèi)部過電壓（包括操作過電壓、弧光接地的過電壓、鐵磁諧振過電壓）和外部過電壓（雷擊過電壓）兩類。高壓開關柜根據(jù)其用途，應配置相應的過電壓保護裝置，用于防止雷電過電壓的高壓開關柜，可配閥式避雷器或氧化鋅避雷器（壓敏電阻避雷器）；操作過電壓的防止，例如作為高壓電容器組投切、高壓電動機和電弧爐的切合等用途的高壓開關柜，可選配RC過電壓吸收器、氧化鋅避雷器等。在此選擇了RC過電壓吸收器（LG型等）的電阻器與電容器串聯(lián)電路，用電容削平過電壓波，用電阻吸收能量，和一個JNZ-10Z/31.5接地開關。第3章高壓開關柜二次接線設計3.1真空斷路器柜二次電路設計二次回路是各類開關設備的一個重要組成部分，對于成套電器更是如此。成套電器的電氣回路由主回路和輔助回路（即二次回路）構成。二次回路圖是用規(guī)定的圖形符號和標號將該回路中的所有元件相互連接，按照動作原理依次表示出來。二次回路圖按用途分包括原理圖和安裝接線圖兩類。原理電路圖用于表示儀表、繼電器、控制開關、信號位置、開關電器的輔助觸點等二次元件和操作電源相互之間的電氣連接、動作順序和工作原理。安裝接線圖用來表示二次元件之間連接關系，它是一種電氣施工圖，主要用于二次回路的安裝接線、線路檢查、維修和故障處理。原理電路圖（或稱原理結線圖）有兩種繪制方法。一種繪制方式是將一個二次元件的各組成部分（例如繼電器的線圈和觸點）集中在一起，二次元件以整體的形式在電路中繪出，通常稱之為歸總式原理電路圖，簡稱原理圖。另一種繪制方式是將一個二次元件的各組成部分分別繪在其相應的回路中，這種原理電路圖通常稱為展開式原理電路圖，簡稱展開圖。JYN2-10（Z）高壓開關柜所采用的原理圖（附錄）繪制方法是展開式。在二次回路的原理電路圖中，各種電器的觸點均按它們的正常狀態(tài)表示。所謂正常狀態(tài)，是指開關電器在斷開位置和繼電器的線圈中沒有通電時的狀態(tài)。展開圖的特點是將交流回路與直流回路劃分開。交流回路又分為電流回路與電壓回路。直流回路分直流操作回路與信號回路等。閱讀展開圖的順序是：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到右，即從正電源經(jīng)觸點至線圈回到負電源；③元件的動順序是從上到下，從左到右。為了便于二次回路運行中的維護和檢修，在展開圖中，應根據(jù)回路的不同用途進行標號，如下表3.1。二次回路應具有的功能：（1）斷路器控制回路，采用電磁操動機構，防跳躍；（2）信號回路，包括手車位置信號、斷路器位置信號（燈光監(jiān)視，且有閃光信號）、事故信號（采用光字牌）；（3）繼電保護（過流和速斷）；（4）電流監(jiān)視。表3.1控制回路標號組劃分表回路名稱標號組別ⅠⅡⅢⅤ正電源回路負電源回路合閘回路綠燈或全閘回路監(jiān)視回路跳閘回路紅燈或全閘回路監(jiān)視回路備用電源自動合閘回路開關設備的位置信號回路事故跳閘音響回路閃光母線123～31533～393550～6970～8990～99100101102103～131105133～149135150～169170～189190～199201202203～231205233～249235250～249270～289290～299301302303～331305333～349335350～369370～389390～399JYN2-10高壓開關柜二次回路主要有以下過程:ⅰ.合閘過程預備合閘，綠燈閃亮，紅燈不亮。合閘后，綠燈滅紅燈亮，表明合閘回路完好。ⅱ.跳閘過程跳閘后，紅燈滅綠燈亮。ⅲ.速斷保護和預告信號。速斷保護主要由電流互感器和中間繼電器完成。其工作過程：當主電路出現(xiàn)短路故障時，電流石互感器檢測到的電流使KA1，KA2的線圈通電，KA1，KA2常開觸頭閉合，同時使KS1線圈通電，回路中YR（斷路器跳閘線圈）通電使斷路器跳閘。相應光字牌顯示故障信號。ⅳ.過流保護。當主電路發(fā)生過載故障時，KA3，KA4閉合。接通跳閘線圈，其原理基本與短路故障相同，KS2的閉合使信號光字牌顯示過載故障信號。ⅴ.測量表計電流的測量由電流互感器和電流表完成.ⅵ.手車位置信號手車有兩個位置：一個是工作位置,另一個是實驗位置.這兩個位置上都有行程開關。當小車處在某一位置上時,行程常開開關閉合,使信號燈發(fā)光,從而顯示出不同的位置信號。JYN2-10（Z）高壓開關柜的二次電路圖見附圖3.1.1操動機構斷路器的控制回路與斷路器的操動機構幾操作電源密切相關。3～35kV斷路器使用的操動機構有電磁式（CD）和彈簧式（CT）兩種，斷路器既可使用電磁操動機構，也可使用彈簧操動機構，電磁操動機構必須使用直流操作電源，彈簧操作機構可以用交流電源或直流電源。采用不同操動機構時，控制電路有較大差別。兩種操動機構的控制回路見附圖，以下對這兩種操動機構有關技術數(shù)據(jù)進行簡單介紹，如下表3.2、表3.3和表3.4。表3.2CD10型電磁操動機構的主要技術數(shù)據(jù)機構型號CD10可配斷路器的規(guī)格/A630，1000220V合閘線圈電流/A98電阻/Ω2.22±0.18110V合閘線圈電流/A196電阻/Ω0.56±0.05110V分閘線圈電流/A5電阻/Ω22±1.1220V分閘線圈電流/A2.5電阻/Ω88±4.4輔助觸點對數(shù)10工作電壓范圍合閘線圈：85%-110%額定電壓；分閘線圈：65%-120%額定電壓彈簧操動機構是全稱是彈簧儲能式電動操作機構。適于3～35kV斷路起使用的彈簧操動機構（CT）有多種型號，其基本組成部件包括儲能彈簧、儲能維持裝置、凸輪連杠機構、合閘維持和分閘脫扣等。由交直流兩用串勵電動機使合閘彈簧儲能，在合閘彈簧釋放儲能的過程中將斷路器合閘。彈簧操動機構可手動和電動分合閘，并可方便地實現(xiàn)自動重合閘，操作電源可以是交流和直流。表3.3CT型彈簧操動機構的儲能電機的技術數(shù)據(jù)型號HDZ-113HDZ-213HDZ-313額定電壓/V110(AC、DC)220（AC、DC）380（AC）額定功率/W≤450工作電壓范圍85～110）%額定電壓額定電壓儲能時間/sCT8I、CT8II＜6，CT8III＜10表3-4CT型彈簧操動機構合閘電磁鐵的技術數(shù)據(jù)額定電壓/V～110～220～380-48-110-220額定電流/A＜9.5＜5＜3＜6＜2.3＜1.2額定功率/VA＜1045＜1100＜1140＜288＜253＜26420°C時線圈電阻/Ω3.6514.7170.5工作電壓范圍（85～110）%額定電壓3.1.2二次電路設計成套電器的電氣回路由主回路和輔助回路（二次回路）兩部分組成。二次回路有計量表計、繼電器、控制開關、信號器具等二次元件（二次設備）互相連接而成，它是低壓、小電流回路。成套電器中的二次回路可按以下方式分類：（1）按功能分：包括控制回路、計量回路、保護回路、信號回路等。（2）按操作電源種類分，包括交流電壓回路、交流電流回路和直流回路。所謂操作電源，是指二次回路工作所謂需要的電源，有交流操作電源和直流操作電源兩大類，操作電源的電壓通常為220V或110V。對于成套電器中的二次回路，其直流操作電源由發(fā)電廠或變電所的直流電源系統(tǒng)提供，交流操作電源由成套電器中的互感器或發(fā)電廠、變電所的公共交流操作電源提供。3.1.3二次元件的選擇二次回路中的元器件的選擇：包括控制回路、測量回路、保護回路、信號回路等中的各個元件的選擇。一．光監(jiān)視中的信號燈及附加電路選擇（1）.當提示燈引出線上短路時，通過跳、合閘回路電流應小于其最小動作電流及長期熱穩(wěn)定電流(一般不大于合閘線圈額定電流的10%來選擇)（2）.當電流母線電壓為95%額定電壓時,加在指示燈的電壓一般為其額定電壓的60%~70%.實際上，現(xiàn)在又帶附加電阻的信號燈，這樣只需按額定電壓來選擇，常用的信號燈及其附加電阻的技術數(shù)據(jù)可通過查技術資料得到。二．二次元件的選擇JYN2-10高壓開關柜主要的二次元件見附錄中元件明細表。三．二次回路配線的選擇開關柜中二次回路的導線采用單芯或多芯絕緣導線（也叫控制電纜），其截面積選擇方法如下：（1）測量表計電流回路用絕緣導線的選擇測量表計電流回路用絕緣導線的截面不應小于2.5平方毫米，而電流互感器二次電流不超過5安，所以不需要按額定電流校驗。另外，按短路時校驗熱穩(wěn)定也是足夠的，因此也不需要按短路時熱穩(wěn)定性校驗導線截面。絕緣導線芯線截面，按在電流互感器上的負荷不超過某一準確等級下允許的負荷進行選擇。（2）繼電保護裝置電流回路用絕緣導線的選擇保護裝置電流回路用絕緣導線截面的選擇，是根據(jù)電流互感器的10%誤差曲線行的。（3）電壓回路用絕緣導線的選擇電壓回路用絕緣導線按允許電壓損失來選擇線芯截面。（4）控制與信號回路用絕緣導線的選擇控制、信號回路用的導線電纜芯，根據(jù)機械強度條件選擇，銅線芯線截面不應小于1.5m㎡。合閘回路和跳閘回路流過的電流較大，產(chǎn)生的電壓損失增大，為使斷路器可靠地工作，此時需根據(jù)線路允許電壓損失來校驗電纜芯截面。3.2真空斷路器柜二次電路安裝接線圖設計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連接關系的一種圖形。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，接線圖通常需要與原理電路圖、二次元件位置圖一起配合作用。接線圖有時也與接線表配合使用。二次元件（設備）的表示方法由于二次設備都是從屬于某一次設備或線路的，而其一次設備或線路又是從屬于某一成套電氣裝置的，因此所有二次設備部必須按GB5094-85規(guī)定，標明其項目種類代號，例如，儀表用P表示，電流繼電器用KA表示。接線端子的表示方法在二次回路的安裝接線中，對于在同一屏（板、盤）上的二次元件之間的相互連接，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。接線端子板分為普通端子了、連接端子、試驗端子和終端端子等型式。普通端子板用來連接由屏（板、盤）外引至屏（板、盤）上或屏（板、盤）上引至屏（板、盤）外。在接線端子中，端子排的文字代號為X，端子的前綴符號為“:”。實際上，所有二次元件上都有接線端子。接線圖上端子的代號應與二次元件上端子標志一致。如二次元件的端子沒有標記時，應在接線圖設定端子代號。連接導線的表示方法接線圖中端子之間的連接導線有以下兩種表示方法：1）連續(xù)線表示方法：端子之間的連接導線實在的線條表示。2）中斷線表示法：端子之間的連接導線不連線條，而只在每一端子處標明相連導線對方端子的代號，即采用“對面標號法”（或稱“相對標號法”）來標注端子。用連續(xù)線來表示連接導線，如導線比較多時，就會使二次回路變得相當繁復，不易辨識。因此在不致引起誤解的情況下，規(guī)定對用加粗的線條來表示導線組或電纜。但是還是不如用中斷線表示法簡明。因此，配電裝置二次回路的接線圖多用中斷線表示法即“對面標號法”來繪制。這對安裝接線和維護檢修都很方便。附錄中JYN2-10高壓開關柜的接線圖就是用的中斷線表示法（即“對面標號法”）。見附圖3.3計量柜二次電路設計35kV電網(wǎng)中使用的電能計量專用柜二次電路。它有三個儀表：有功電度表、無功電度表和一個電壓表，并有一個電力定量器（DSK）。DSK原理與功率表類似，它由供電部門設置一個最大功率值，當用戶的負荷超過設定的最大功率值時，這一裝置即報警，并延時一定時間后使電源進線上的開關跳閘，切斷電源。二次回路的設計見附圖。第4章高壓開關柜微機型綜合測量/保護裝置4.1微機測量智能電器應具有各電量的測量以及電能計量功能，并能通過LED顯示出來，完全取代傳統(tǒng)的測量和計量儀表。采用單片機對交流電壓和電流進行檢測，然后通過一定的算法，就可以實現(xiàn)對電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等電參數(shù)的測量和計量功能。4.2微機保護微機保護不僅可以完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電保護裝置，而且可以在不添加硬件的情況下，實現(xiàn)各種性能更好的保護功能。對于35KV以下的系統(tǒng)，最基本的保護是電流保護，只要檢測出故障電流，根據(jù)相應的算法就可以實現(xiàn)高性能的電流保護。具有以下的特點：（1）維修調(diào)試方便比較于過去大量使用的整流型繼電保護裝置，微機保護裝置幾乎可以不用調(diào)試，微機保護對硬件和軟件都有自檢功能，裝置上電時，有故障就會立即報警，可以大大的減輕運行維護的工作量。（2）可靠性高在各種保護方法中，考慮到了電力系統(tǒng)中的各種情況，具有很強的綜合分析和判斷能力。微機系統(tǒng)運行時，可以不斷進行自檢，因此，可以立即檢查出微機保護內(nèi)部的大多數(shù)隨機故障，而采取適當?shù)募m正措施。（3）易于獲得各種附加功能由于計算機的通用性，因而在繼電保護硬件的基礎上，可以很多方便地通過增加軟件的方法獲得保護之外的功能。例如，保護的動作順序記錄，故障測距，底頻減載等。（4）保護性能易于改善對于相同的硬件，可以通過算法的不同，實現(xiàn)不同的保護。這樣，也就可以通過改善算法來不斷完善保護性能，而不需要改善硬件。通過軟件算法的改善，可以較好的解決原有模擬繼電保護裝置無法解決的一些問題。（5）便于遠方監(jiān)控目前的微機保護裝置均沒有通信接口，這樣可以方便地將各地保護裝置納入變電站綜合自動化系統(tǒng)，可以實現(xiàn)遠方修改定值與投切保護裝置。4.2.1微機保護的硬件微機保護的硬件系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、主機系統(tǒng)和開關量輸入/輸出系統(tǒng)等三部分，其框圖如圖4.1所示。圖4.1微機保護硬件系統(tǒng)框圖一．數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(1)電壓形成環(huán)節(jié)其功能是將電流、電壓互感器二次側來的電流、電壓強電信號，變換為適合模數(shù)轉換（A/D）的弱電信號，并使用微機保護的弱電系統(tǒng)與電力系統(tǒng)的強電系統(tǒng)隔離，且采取一定的過電壓保護和抗干擾措施，以保證安全，提高保護的可靠性。(2)模擬量低通濾波器（ALF）其功能是用來自電力系統(tǒng)的模擬信號中的高頻分量濾波掉，以降低采樣頻率值，從而降低對微機系統(tǒng)硬件過高的要求。(3)采樣保持器（S/H）采樣就是CPU（中央處理器）每隔一定時間間隔讀取一次輸入的模擬信號數(shù)據(jù)。采樣保持器是主要功能是為了在模擬轉換（A/D）過程中保持輸入的模數(shù)信號不變，以滿足多路切換的要求。在微機保護中，它還須要保持各相電壓、電流之間的相位關系不變，以滿足同步采樣的要求。采樣保持器受CPU主機系統(tǒng)控制。(4)轉換開關（MPX）其功能是輪流將各通道中采樣保持器輸出的模擬信號通過共用的模擬轉換器（A/D）轉換成微機運算的數(shù)字信號。所有通道通過多路轉換開關輪流轉換所需時間的總和，應小于采樣的時間間隔。多路轉換開關也受CPU主機系統(tǒng)控制。(5)器（A/D）其功能是將來自電力系統(tǒng)的電流、電壓信號的模擬量轉換為適于微機運算是數(shù)據(jù)量。為了保證微機保護的精度要求，目前的微機保護一般采用12位或以上的A/D轉換器。二．微機保護的主機系統(tǒng)(1)中央處理器（CPU）它是微機保護主機系統(tǒng)的中樞。它根據(jù)預定的軟件程序，執(zhí)行存放在可擦只讀存儲器（EPROM）和可擦可寫存儲器（E2PROM）中的程序，運用其算術和邏輯運算的能力，對由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至隨機存儲器（RAM）區(qū)的原始數(shù)據(jù)分析處理，從而完成各種保護功能。（2）可擦只讀存儲器（EPROM）它用來存放編好的程序及一些常數(shù)和打印符號碼。（3）寫只讀存儲器（E2PROM）它具有良好的擦除和重寫功能，既能像隨機存儲器（RAM）那樣寫入和讀出，又能長期保存所有存儲的內(nèi)容，即使電源消失后仍能保持原來存儲的內(nèi)容。因此用它來存放保護整定值是比較理想的。當系統(tǒng)運行方式改變需要修改保護整定值時，只需在同一空間內(nèi)先擦后寫，擦除和重寫均用5V電源，其硬件和軟件都簡單可靠。（4）隨機存儲器（RAM）它作為采樣數(shù)據(jù)及運算過程中數(shù)據(jù)的暫存器，用來存放采樣數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)和打印數(shù)據(jù)等。（5）可編程定時器它用來計數(shù)、產(chǎn)生采樣脈沖和實時計時等。此外，主機中還可根據(jù)保護要求，設置中斷控制器和直接數(shù)據(jù)存取控制等。三．開關量輸入輸出（I/O）系統(tǒng)（1）開關量輸入回路在微機保護裝置中，有許多外部觸點的通斷狀態(tài)需要輸入微機中，參與控制保護。這類觸點大致分為兩類：1）安裝在裝置面板上的觸點如安裝整定、調(diào)試用的或在運行中定期檢查用的鍵盤觸點以及切換裝置工作方式用的轉換開關等。對這類觸點，可直接接至微機的并行接口，如下圖所示。只要在初始時規(guī)定圖中可編程的并行接口的PA0為輸入口，如圖4.2所示。則CPU就可以通過軟件查詢，隨時了解其外部觸點SA的狀態(tài)。2）從裝置外部經(jīng)端子排引入裝置的觸點，如需要運行人員不打開裝置外蓋而在運行中進行切換的各種連接片、轉換開關、其保護裝置和控制繼電器的觸點等。對這些觸點，應經(jīng)過光電隔離器V引入微機，如圖4.3所示。以免給微機保護引入外部回路的干擾。（2）．開關量輸出回路在微機保護裝置中，需要輸出的開關量主要有保護的跳閘出口以及本地和中央報警信號等。通常由并行接口的輸出來控制于彈簧電器或密封的微型中間繼電器等有觸點繼電器的動作。為了避免有觸點繼電器將電磁干擾引入微機，也需采用光電隔離措施，如圖4.4所示。圖4-2裝置面板上的觸點與微機接口連接圖在微機保護裝置中，只要有軟件使并行接口PB0輸出“0”，PB1輸出“1”，便可使與非門D2輸出底電平，使光敏三極管導通，從而使繼電器K通電動作，其觸點閉合。如果需要繼電器K返回，則應由軟件使PB0輸出“1”而PB1輸出“0”。此輸出回路中設置反相器D1和與非門D2，而不是將發(fā)光二極管與并行接口相連，這一方面是由于采用與非門后要哦滿足兩個條件才能使繼電器K動作，從而提高了保護的抗干擾能力。此外，并行接口PB0經(jīng)反相器D1，再同與非門D2相連，而PB1卻不經(jīng)過反相器D1而直接同與非門D2相連，這是為了防止拉合直流電源的過程中繼電器K的短時誤動。因為拉合直流電源時，當5V電源處在中間某一臨界電壓值時，可能由于邏輯電路的工作亂而造成保護裝置誤動作，特別是電源往往接有大量電容器，因此拉合直流電源時，電源電壓都是緩慢下降或上升的。從而可造成繼電器K短時誤動作。采用圖4-4接法后，可通過其兩個相反條件的元件互制約，防止繼電器誤動作。圖4-3裝置外部輸入觸點與微機的連接圖圖4.4采用光電隔離措施的開關量輸出回路連接圖D1—反相器D2—與非門V—光電隔離器K—有觸點繼電器4.2.2微機保護的軟件一.信號和采樣定理（1）信號的基本概念信號是指與微機保護有關的電信號，它是是隨時間而變化的物理量，通常指電壓或電流。按照其時間函數(shù)取值特征，信號可分連續(xù)信號和離散信號。1）連續(xù)信號它是指其時間變量是連續(xù)的信號，如圖4.5所示。它可以含有不連續(xù)點。當其幅度也連續(xù)時，又稱模擬信號。2）離散信號它是指只在時間變量值上有定義信號，而所定義的時間間隔一般是均勻的，當離散信號的幅值也限定為離散值時，又稱數(shù)字信號。圖4.5連續(xù)信號（a）和離散信號（b）（2）采樣定理在微機保護中，采樣是對連續(xù)信號進行數(shù)字化處理的第一個環(huán)節(jié)。采樣，就是用可編程定時器產(chǎn)生的采樣脈沖信號“采取”一系列的離散樣值。要使對連續(xù)信號從連續(xù)信號中“采取”的離散信號不致失真，就必須遵循以下的“采樣定理”：為了使連續(xù)信號采樣后能夠不失真的還原，采樣頻率必須等于或大與連續(xù)信號中最高頻率的兩倍。在微機保護中，為了滿足采樣定理，避免發(fā)生頻譜混淆現(xiàn)象，通常采取以下兩項措施：在采樣保持器之前設置模擬低通濾波器，用以濾掉高于二分之一采樣頻率的頻率分量。采樣頻率選為模擬低通濾波器輸出的連續(xù)信號最高頻率的兩倍以上。(3)微機保護的算法微機保護的算法，就是建立微機保護的數(shù)字模型，也是微機保護計算程序編制的依據(jù)。各種微機保護的功能和要求不同，其算法也不一樣。衡量算法的主要指標有計算精度、計算速度和計算量，而這三者之間往往是矛盾的。因此在選擇算法時，應充分考慮各種算法的特點，根據(jù)保護的不同功用、性能指標及不同的硬件系統(tǒng)采用不同的算法。微機保護一般有下列算法：倒數(shù)算法、采樣值積算法（正弦曲線擬合法）、傅里葉算法、微分方程算法等。參考文獻[1]徐國政，張節(jié)容，錢家驪，等．高壓斷路器原理和應用[M]．北京：清華大學出版社，2000：304-322．[2]錢家驪，袁大陸，楊麗華，等．高壓開關柜-結構、計算、運行、發(fā)展[M]．北京：中國電力出版社，2006：1-175．[3]崔成恕，趙伯楠，王巖．國內(nèi)外中壓開關柜的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]．供用電，2009，35(3)：705-710[4]王晉根．國網(wǎng)公司電科院探討中壓開關最新進展態(tài)勢[J]．電器工業(yè)，2007，2：10-13．[5]江蘇省電力公司生產(chǎn)技術部．江蘇省電力公司2007年開關柜運行狀況分析報告[R]．江蘇省電力公司生產(chǎn)技術部，2007[6]王雋．中壓開關柜絕緣方式和絕緣標準分析[J]．江蘇電器，2008（6），25-26[7]潘長明，劉剛，熊炬，等．高壓開關柜絕緣事故的分析及防范措施[J]．高壓電器，2011，47（7）：90-93．[8]朱根良．淺議中壓開關柜事故調(diào)查中的故障分析[J]．高壓電器，2002，38（5）：62-63．[9]崔成恕，高華．金屬封閉開關設備的發(fā)展淺析[J]．高壓電器，2003，39(2)：18-22[10]張閩．國產(chǎn)鎧裝移開式40.5kV交流金屬封閉開關柜絕緣故障的分析和處理[J]．電氣制造，2009，12：36–37[11]張閩．國產(chǎn)鎧裝移開式開關柜絕緣故障的分析和處理[J]．冶金動力，2009，6：51–52[12]吳江，劉成鵝．高壓開關柜常見故障及使用介紹[J]．大眾科技，2009，6：44–45[13]王文峰，張清杰，蔣立齊．40.5kV開關柜穿墻套管電場分析與優(yōu)化設計[J]．華電技術．2011，結束語本次畢業(yè)設計課題是設計幾種高壓開關柜的電氣設計。歷時一個半月。在這段時間里，查找了大量的資料，制定了設計方案，并分工完成了指定的設計任務。在設計過程中，在一些同學幫助下和×××等指導老師對我們進行了悉心的指導，并為我們提供了大量的相關資料，這對我們的設計幫助很大，可以說我們的設計的最終完成，和×××等各位指導老師的幫助是密不可分的。通過這次畢業(yè)設計，不但鞏固了我們以前所學的知識，加深了對各門學科之間聯(lián)系的理解，而且使我們接觸到了許多以前沒有接觸到的知識，大大拓寬了我們的知識面，使我們對高壓開關柜的各種功能進一步的理解。這對我們以后的工作大有益處，是我即將走入社會的最后一次鍛煉的機會。最后，我們再次對各位指導老師表示感謝，并祝各位老師工作順利?；贑8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基