毕业设计--高中压输配电设备中的充气柜.doc
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1、 毕业设计说明书题目:高中压输配电设备中的充气柜改良与制作产品设计工艺设计方案设计类型: 学 院: 电子信息工程学院 班 级: 自动1233 学 号: 12190333XX 姓 名: X X X 2015年 4月 20日【摘要】 高压输配电设备是工业生产、居民生活中不可缺少的高压设备中转站,也是一个国家电力发展水平的标志。充气柜(负荷开关柜)是高压内最重要的一类输配电设备,可以说负荷开关的改良就是充气柜的改革。传统的负荷开关均是采用空气气体压缩绝缘,气体不稳定,容易发生爆炸事件,且泄漏率大,不但达不到工业生产、生活的要求,更是频频发生安全事件,造成巨大的危害和损失。本文阐述了负荷开关采用SF6
2、气体压缩绝缘的相关问题和充气柜的制作。首先针对负荷开关进行了详细的解说及改良的必要及意义,而后对充气柜从外部钣金到内部高压元件及接线过程进行了深入的阐述。【关键词】 充气柜 负荷开关 SF6 制作 目 录1、绪论11.1专题的背景及意义11.2 国内现状12、负荷开关23、充气柜(XGN36-12)33.1 XGN36-12外壳钣金制作43.1.1 外壳设计压力、温度要求43.1.2 外壳焊接要求53.1.3 外壳密封要求53.2 XGN36-12电气原理图的绘制53.3 XGN36-12一次、二次接线63.3.1安装接线图63.3.2 XGN36-12二次接线要求74、总结9参考文献10致
3、谢101、绪论1.1专题的背景及意义经济危机的出现,给全球输配电设备行业带来了一次重新“洗牌”的机会。全球经济危机发生后,除中国以外的新兴市场,由于受新的大型电力基础设施项目减少和新产能投资减少的影响,输配电设备的订单量正大幅萎缩,能否得到中国市场已成为全球输配设备企业兴衰的关键。国内输配电设备行业也因此获得了一个前所未有的发展机遇。 而且,由于受到国内特高压电网建设的刺激,我国输配电设备企业的制造技术正在快速赶上国际先进水平。依靠国内首个特高压输电项目“晋东南-南阳-荆门”特高压交流试验示范工程的带动,国内企业得到了一次受国家支持的自主研发的宝贵机会,目前已自主研制成功了世界上首套1000千
4、伏、300万千伏安分相单体式特高压变压器和电压等级最高、容量最大的1000千伏、96万千伏高压并联电抗器等关键设备,实现了我国输变电行业技术的全面升级。 不过,在当前的中国输配电设备市场上,占据市场份额第一的是ABB公司,约占全国份额的20%,而国内最大的输配电设备企业中国西电集团在自己国家占的份额还不到5%。为了提高国内企业的市场份额,我们还要在输配电技术上加倍努力。1.2 国内现状中国西电集团党委书记、副总经理陈元魁说,通过特高压的研发,国内输配电设备企业在技术上已走到了世界的前列,除了在制造细节和设计细节方面还有疏漏外,主要的技术水平已不次于ABB、西门子公司。西电集团今年提出,2010
5、年企业产值将突破200亿元,与2009年相比将增长28%以上。目前我国正计划投资4万亿元进行基础设施建设,其中相当大的一块是投入到电力工业和铁路建设中,这为输配电设备行业提供了一个庞大的国内市场需求。以电网为例,今年国家电网公司除了正常电网投资建设外,投资规模将比原计划大幅增长,初步预计两到三年内投资规模将达到1.16万亿元。南方电网公司方面,2010年到2011年初步计划每年新增投资约300亿元,2010年全网建设投资规模将达到900亿元左右。受此影响,今后相当长的一段时间内,中国将成为世界上输配电设备最大的市场。2、负荷开关负荷开关,顾名思义就是能切断负荷电流的开关。要区别于高压断路器,负
6、荷开关没有灭弧能力,不能开断故障电流,只能开断系统正常运行情况下的负荷电流,负荷开关由此而得名。负荷开关的构造与隔离开关相似,只是加装了简单的灭弧装置。它也是有一个明显的断开点,有一定的断流能力,可以带负荷操作,但不能直接断开短路电流,如果需要,要依靠与它串接的高压熔断器来实现。在规定的使用条件下,可以接通和断开一定容量的空载变压器(室内315KVA,室外500KVA);可以接通和断开一定长度的空载架空线路(室内5KM,室外10KM);可以接通和断开一定长度的空载电缆线路。负荷开关在改良以前,均是采用空气压缩绝缘,但这样会出现很多问题:最主要的就是空气的绝缘系数不够高,达不到人们所需求的标准,
7、面对超强电流电压的时候,开关有被击穿现象,十分危险。尤其是在使用一段时间之后,由于气体的泄露,负荷开关内气压降低,绝缘性能更是差强人意。此外,由于空气的密度较小,气体性质活泼不稳定,所以经常发生开关内部气体爆炸事件,导致不必要的人员伤亡和财产损失,严重影响了国际国内高中压输配电的整体水平。针对充气柜的这种种弊端,负荷开关的改良已经迫在眉睫、势在必行。FLN36-12(D)负荷开关是一种以 SF6 气体为绝缘和灭弧介质的双断口旋转型负荷开关,适用于10KV 的配电系统。每个开关充以 0.4bar 气压 SF6 气体后是永久密封的。开关垂直或水平安装不限,在环网柜内典型的安装方式是在电缆室和母线室
8、之间置钢隔板水平安装。这种安装方式将母线与电缆接头之间相隔离以符合运行维护的最严格的安全要求。假若线路故障产生过大电流致使开关内部发生燃弧,在外壳后部有一个结构薄弱点,它将被冲开,随后柜上面的泄弧活门冲开并将过压气流导向柜外。其外形如图1所示,其结构如图2所示:图1 FLN36-12(D)负荷开关外形图图2 FLN36-12(D)负荷开关内部结构图3、充气柜(XGN36-12)“充气柜”其命名的由来就是指使用了含压缩气体绝缘的负荷开关的金属封闭环网开关设备,输配电行业内部甚至直接将充气柜直接称为负荷开关柜,可想而知负荷开关在充气柜内占据着非常重要的主体位置。因此,负荷开关的改革良也就意味着充气
9、柜的改革。充气柜带来许多优势,其最大优势是不受外界环境影响,如凝露、污秽、小动物及化学物质等。另一个优势是使用压缩气体绝缘(如SF6、N,或空气),有利于向小型化方向发展。充气柜有性能良好无油开关特别是免维护或少维护真空开关,大大减少了维护和检修工作量。XGN36-12充气柜外形如图3所示,其结构图如图4所示。图3 XGN36-12充气柜外形 (1 吊环;2 电显;3 短路接地故障指示器;4 压力表;5 铭牌;6 模拟线路图;7 继电器;8 熔断指示;9 挂锁装置;10 电缆室;11 RTU安装室;12 Ronis锁;13 断路器操作空;14 负荷开关操作孔;15 接地开关操作孔;16 隔离开
10、关操作孔;17 分闸暗钮;18 合闸按钮;19 熔断器室。)图4 XGN36-12充气柜结构图3.1 XGN36-12外壳钣金制作制作充气柜首先便是制作柜体外壳,外壳一般有两种材料,一是镀锌板,二是敷铝锌板,根据不同地区要求选材不同。外壳制作需按中华人民共和国原国家劳动总局1981年颁发的压力容器安全监察规程和按设备投产后不能复查的条件进行设计、制造,以确保材料、结构、焊接工艺及检验等的安全可靠性。其中,有几个方面的因素需要注意:3.1.1 外壳设计压力、温度要求(1) 外壳的设计温度 在额定运行条件下外壳可能达到的最高温度。户内通常为环境温度的上限加上流过额定电流所造成的外壳温升。户外还应考
11、虑日照和使用地点的环境条件的影响。 (2) 外壳的设计压力 用来确定外壳厚度的压力。它至少等于内部故障时气体释放前的压力。(3) 对外壳和部件强度,无论是否通过计算确定,均应进行规定的试验。3.1.2 外壳焊接要求对焊接外壳的焊缝,除无法探伤部位外,应按规定进行无损探伤检查;关键部位焊缝及两种材料拼焊的焊缝应全部进行探伤;其它应探焊缝长度不少于其对接焊缝总长度的20%。壳体的焊接质量要求严格,可采用激光焊或氩弧焊,焊完一点要进行检查。对焊接外壳的焊缝,除无法探伤部位外,应按以下规定进行无损探伤检查。(1) 关键部位焊缝以及两种材料拼焊的焊缝需全部进行摊上;(2) 其它焊缝探伤长度不少与其对接焊
12、缝总长度的20%。3.1.3 外壳密封要求外壳要求高度密封。对于动静密封采用相应的密封方法,可采用橡胶圈密封。3.2 XGN36-12电气原理图的绘制高压开关柜电气回路由主回路和辅助回路(二次回路)两部分构成。主回路用于接受和分配电能。它是高电压,大电流回路。二次回路由计量表计,继电器,控制开关,信号器具等二次元件相互连接而成,它是低电压,小电流回路。充气柜的安装主要是柜内元件间二次线路的连接。由于高压柜内元件多,线路复杂,因此在接线之前都会绘出原理电路图及安装接线图展开图,方便接线时清楚,快捷地找到相应的连接回路。原理电路图有两种绘制方法:将一个二次元件的组成部分集中绘在一起,二次元件以整体
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