【正文】 畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 1 頁 共 2 頁 編號： 畢業(yè)設計說明書 題 目： 真空斷路器滅弧室真空 度 在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究 院 （系）： 機電工程學院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 學生姓名： 學 號： 指導教師： 職 稱： 題目類型： 理論研究 實驗研究 工程設計 √ 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā) ? 畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 1 頁 共 2 頁 目 錄 引言 ......................................................... 1 1 緒論 ...................................................... 2 我國電力工業(yè)的發(fā)展 .................................................... 2 真空斷路器簡介 ........................................................ 2 真空滅弧室的工作原理 .................................................. 3 真空斷路器真空度降低原因分析 .......................................... 4 2 真空斷路器結(jié)構(gòu)、分類與真空度檢測方法 ....................... 5 真空斷路器類型 ........................................................ 5 真空斷路器的結(jié)構(gòu) ...................................................... 5 真空斷路器的基本要求 ................................................. 5 功能部件 ............................................................. 5 真空斷路器的操動機構(gòu) ................................................. 6 真空斷路器優(yōu)缺點 ...................................................... 7 真空斷路器優(yōu)點 ....................................................... 7 真空斷路器缺點 ....................................................... 7 真空斷路器真空度檢測方法介 紹 .......................................... 8 離線檢測 ............................................................. 8 在線檢測 ............................................................. 9 3 設計思路 ................................................. 11 設計依據(jù) ............................................................. 11 設計構(gòu)思 ............................................................. 12 4 硬件設計 ................................................. 13 設計流程圖 ........................................................... 13 電阻分壓、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓 ............................................. 13 電阻分壓 ............................................................ 13 穩(wěn)壓電路 ............................................................ 14 電壓跟隨器 ........................................................... 15 電 壓電流轉(zhuǎn)換和電流電壓部分 ........................................... 16 信號放大部分 ......................................................... 19 畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 2 頁 共 2 頁 信號全波整流部分 ..................................................... 22 二階低通濾波部分 ..................................................... 26 硬件設計部分 ......................................................... 28 單片機硬件部分 ...................................................... 28 AD 轉(zhuǎn)換硬件部分 ...................................................... 33 串口通信硬件部分 .................................................... 36 5 軟件設計 ................................................. 42 6 調(diào)試 ..................................................... 44 7 結(jié)論 ..................................................... 45 謝 辭 ...................................................... 46 參考文獻 .................................................... 47 附 錄 1 .................................................... 48 附 錄 2 .................................................... 53 畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 1 頁 共 55 頁 引言 高壓斷路器在電力系統(tǒng)中具有控制和保護雙重功能，是電力系統(tǒng)一次設備中檢修、維護工作量最大的設備之一。有關(guān)資料表明，開關(guān)的維修費用占變電站總維修費用的一半以上，而且大部分用于斷路器的小修和定期檢修上。 真空斷路器由于滅弧能力強、電氣壽命長、現(xiàn)場維護方 便、技術(shù)含量高等優(yōu)點，在電力系統(tǒng)基本建設及無油化改造中，被廣泛選用。尤其是在 l0kV 電壓等級，真 空斷路器已經(jīng)成為高壓斷路器的首選型式。然而，在運行中的真空斷路器滅弧室，其真空度有可能因為許多原因在不知不覺中下降，按常規(guī)，我們只有在定期的預試時才能發(fā)現(xiàn)設備存在的缺陷。如果在預試周期內(nèi)，真空滅弧室內(nèi)氣體壓強升至 1xl01Pa 以上時，將完全有可能因為真空度的下降使斷路器在短路故障分閘時動、靜觸頭之間產(chǎn)生放電擊穿，使真空滅弧室不能有效滅弧，嚴重情況下真空斷路器將發(fā)生爆炸，造成設備損壞事故以及輸電線路停電，導致嚴重 的經(jīng)濟損失 ， 國內(nèi)真空開關(guān)事故均是由于此原因引起的。 由于滅弧室是以真空條件作為其工作基礎的 ， 所以它不象油開關(guān)， SF6 開關(guān)那樣容易檢查其介質(zhì)量。有些真空開關(guān)在運行過程中其真空滅弧室含有不同程度的泄露， 因此如何才能實時在線觀測到真空斷路器滅弧室的真空度，以防范事故于未然？這已經(jīng)成為電力系統(tǒng)十分關(guān)注的一個問題。 美國、日本及前蘇聯(lián)等國早在 20 世紀五六十年代久開展了電力開關(guān)設備在線監(jiān)測的研究工作，開始由定期檢修向狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)變。我國自 80 年代以來，在變電站高壓設備在線監(jiān)測、故障只能診斷方面也進行了大量的研究工作，取得 了很多的成果，逐步積累了一些經(jīng)驗，為開展狀態(tài)檢修打下了良好的基礎。 [1][2] 畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 2 頁 共 55 頁 1 緒論 我國電力工業(yè)的發(fā)展 首先介紹一下我國電力工業(yè)的建設成就。中國電力工業(yè)始于 1882 年。新中國成立前，電力工業(yè)發(fā)展緩慢， 1949 年發(fā)電裝機容量和發(fā)電量僅為 185 萬千瓦和 43億千瓦時，分別居世界第 21 位和第 25 位。新中國成立后，電力工業(yè)得到快速發(fā)展， 1978 年發(fā)電裝機容量達到 5712 萬千瓦，發(fā)電量達到 2566 億千瓦時，分別躍居世界第 8 位和第 7 位。 1978 年改革開放到 2021 年，我國 發(fā)電裝機和發(fā)電量先后超越法國、英國、加拿大、德國、俄羅斯和日本，居世界第 2位。 1987 年發(fā)電裝機突破 1億千瓦， 1995 年超過了 2億千瓦， 2021 年跨上 3 億千瓦臺階。進入新世紀，電力工業(yè)進入歷史上的高速發(fā)展階段，2021 年全國發(fā)電裝機突破 4億千瓦， 2021 年超過了 5 億千瓦。 電力技術(shù)水平接近和達到國際先進水平。改革開放之前，我國發(fā)電設備只能生產(chǎn) 萬千瓦和 20 萬千瓦等級及以下的機組，輸變電設備只能生產(chǎn) 220 千伏及以下的裝置。隨著電力工業(yè)的技術(shù)裝備水平不斷提高，我國成批量生產(chǎn)的 30萬千瓦和 60萬千瓦機組已成 為國內(nèi)的主力機型。 目前 ,60 萬千瓦、 90萬千瓦超臨界機組已經(jīng)投產(chǎn)發(fā)電，國產(chǎn)百萬千瓦級超超臨界機組也即將投產(chǎn)。通過引進國際先進技術(shù)，國內(nèi)合作生產(chǎn)的 30 萬千瓦大型循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電設備、 9F級聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機、 60 萬千瓦級壓水堆核電站和 70萬千瓦三峽水輪機組等發(fā)電設備在性價比上已經(jīng)具有了國際競爭力。 同時，國內(nèi)制造廠家生產(chǎn)制造的 500 千伏交直流輸變電設備已成為電網(wǎng)的骨干輸電網(wǎng)架。西北 750 千伏交流輸變電示范工程和河南靈寶背靠背成套設備已建成投產(chǎn)。 但是，在有些方面我們同國際先進水平相比仍有一定差距，如百萬千 瓦級核電站的設備制造。 真空斷路器簡介 真空斷路器因其滅弧介質(zhì)和滅弧后觸頭間隙的絕緣介質(zhì)都是高真空而得名；其具有體積小、重量輕、適用于頻繁操作、滅弧不用檢修的優(yōu)點，在配電網(wǎng)中應用較為普及。 真空斷路器主要包含三大部分：真空滅弧室、電磁或彈簧操動機構(gòu)、支架及其他部件。以下是對基本術(shù)語和各部分的具體介紹： 年代以前，真空斷路器處于發(fā)展的起步階段，技術(shù)上在不斷摸索，還不能制定技術(shù)標準，直到 1985 年后才制定相關(guān)的產(chǎn)品標準。 畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 3 頁 共 55 頁 目前國內(nèi)主要依據(jù)標準為： JP385596《 ～ 交流高壓真空斷路器通用技術(shù)條件》 DL40391《 10～ 35kV 戶內(nèi)高壓斷路器訂貨技術(shù)條件》 這里需要說明： IEC 標準中并無與我國 JB3855 相對應的專用標準，只是套用《 IEC56 交流高壓斷路器》。因此，我國真空斷路器的標準至少在下列幾個方面高于或嚴于 IEC 標準： (1) 絕緣水平： 試驗電壓 IEC 中國 1min 工頻耐壓 (kV) 28 42(極間、極對地 )48(斷口間 ) (kV) 75 75(極間、極對地 )84(斷口間 ) (2)電壽命試驗結(jié)束 后真空滅弧室斷口的耐壓水平： IEC56 中無規(guī)定。我國JB3855 一 96 規(guī)定為：完成電壽命次數(shù)試驗后的真空斷路器，其斷口間絕緣能力應不低于初始絕緣水平的 80%，即工頻 和沖擊 60kV。 (3)觸頭合閘彈跳時間： IEC 無規(guī)定，而我國規(guī)定要求不大于 2ms。 (4)溫升試驗的試驗電流： IEC標準中，試驗電流就等于產(chǎn)品的額定電流。我國DL40391 中規(guī)定試驗電流為產(chǎn)品額定電流的 110%。 (1).開距 (2).觸頭接觸壓力 (3).接觸行