【正文】 大類(lèi)；按柜體結(jié)構(gòu)型式可分為開(kāi)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）。這種裝置的內(nèi)部空間以空氣或復(fù)合絕緣材料作為介質(zhì)，用作接受和分配電網(wǎng)的三相電能。 由于國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求的日益多樣化和國(guó)外代以先進(jìn)技術(shù)的不斷引進(jìn)， 20 世紀(jì) 80 年來(lái)。新推出的高壓開(kāi)關(guān)柜所配的主開(kāi)關(guān)元件有真 空斷路器 、 SF６ 斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、接觸器和熔斷器。移開(kāi)式高壓開(kāi)關(guān)柜又根據(jù)手車(chē)的位置分落地式和中置式兩種。按柜內(nèi)主絕緣介質(zhì)分為空氣絕緣柜和氣體絕緣柜（充氣柜）。 （ 2） F— C 回路開(kāi)關(guān)柜：主開(kāi)關(guān)元件采用高壓限流熔斷器（ fuse） — 高壓接觸器 (contactor)組合電器 。 高壓開(kāi)關(guān)柜的型號(hào) 我國(guó)老系列高壓開(kāi)關(guān)柜全型號(hào)由下述格式構(gòu)成，其含義如下： 口 口 — 口 口 — 口 口 — 口 1 2 3 4 5 6 7 第一位：分類(lèi)代號(hào)，即產(chǎn)品名稱(chēng)， G— 高壓開(kāi)關(guān)柜； 第二位：型式特征， G— 固定式， C— 手車(chē)式， B— 半封閉式， F— 封閉式； 第三位：設(shè)計(jì)序號(hào)； 第四位 ：補(bǔ)充說(shuō)明， A— 改進(jìn)式， F— 防誤型， J— 計(jì)量用； 第五位：額定電壓（單位 KV）； 第六位：斷路器操作機(jī)構(gòu)： S— 手力式， D— 電磁式， T— 彈簧式； 第七位：主回路（一次線(xiàn)路）方案編號(hào)。 高壓開(kāi)關(guān)柜的主要技術(shù)參數(shù) 高壓開(kāi)關(guān)柜的主要技術(shù)參數(shù)有以下幾項(xiàng)： （ 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(xiàn)的最大工作電流； （ 5） 額定短路是耐受電流：指柜內(nèi)母線(xiàn)及主回路的熱穩(wěn)定度，應(yīng)同時(shí)指出“額定短路持續(xù)時(shí)間”，通常為 4s； （ 6）額定峰值耐受電流：指柜內(nèi)母線(xiàn)及回路是動(dòng)穩(wěn)定度； 防護(hù) 等級(jí)。自 80 年代以來(lái)，隨著引進(jìn)消化國(guó)外產(chǎn)品，技術(shù)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(kāi)關(guān)柜：有可移動(dòng)式，也有固定式柜：在移開(kāi)式產(chǎn)品中，不僅有落地式，也開(kāi)發(fā)了中置式和雙層柜。目前我國(guó)高壓開(kāi)關(guān)柜的技術(shù)水平可歸納為： （ 1）．產(chǎn)品容量增大。 柜：額定電流 2500A，額定短路開(kāi)斷電流 。 （ 3） . 可靠性提高，符合標(biāo)準(zhǔn)的金屬封閉式開(kāi)關(guān)柜逐步替代了老產(chǎn)品。已有數(shù)百家企業(yè)擁有數(shù)控加工設(shè)備“三大條件”，在此基礎(chǔ)上的柔性加工系統(tǒng)，提高了殼體尺寸精度和 生產(chǎn)效率。噴漆生產(chǎn)和噴粉工藝線(xiàn)使產(chǎn)品防護(hù)能力和外觀都有較大的提高。 大學(xué)畢業(yè)論文 — 6— 本課題的主要任務(wù) 為了更好的說(shuō)明高壓開(kāi)關(guān)柜我選擇了三種類(lèi)型的高壓開(kāi)關(guān)柜（進(jìn)線(xiàn)柜、電能計(jì)量柜、FC 柜）的電氣進(jìn)行設(shè)計(jì)。 手車(chē)為斷路器手大學(xué)畢業(yè)論文 — 7— 車(chē)，主要的電器元件有斷路器（裝在小車(chē)上）、接地開(kāi)關(guān)和隔離靜觸頭座等。柜體的后下側(cè)成為電纜室，安裝有電纜和電流互感器。隔室之間有隔板隔開(kāi)，以保障檢修時(shí)的安全。依續(xù)工作。向內(nèi)推入能使斷路器上下兩個(gè)隔離動(dòng)觸頭插入隔離靜觸頭座完成電路聯(lián)結(jié)；反之，當(dāng)斷路器開(kāi)斷電路后，將小車(chē)向外拉出，隔離動(dòng)、靜觸頭分開(kāi)，形成明顯的隔離間隙，相當(dāng)于隔離開(kāi)關(guān)的作用。 當(dāng)斷路器出現(xiàn)嚴(yán)重故障或損壞時(shí)，同樣可使用專(zhuān)用的運(yùn)載車(chē)將斷路器小車(chē)?yán)龉耋w進(jìn)行檢修。 主回路方案的確定 高壓開(kāi)關(guān)柜的主電路也叫一次線(xiàn)路，它是根據(jù)電力系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)的實(shí)際需要而確定的，每種型號(hào)的高壓開(kāi)關(guān)柜的主電路方案少則幾十種，多則上百種，通常包括以下類(lèi)別：所用變柜、計(jì)量柜、隔離 柜、接地手車(chē)柜、電容器柜、高壓電機(jī)控制柜（ FC 柜）等。 大學(xué)畢業(yè)論文 — 8— 以 JYN210(Z)高壓開(kāi)關(guān)柜為例進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于真空斷路器具有可連續(xù)多次操作、開(kāi)段性能好、滅弧 迅速、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、滅弧室不需要檢修、無(wú)爆炸危險(xiǎn)及噪聲低等良好的技術(shù)性能，并且有具有一定的經(jīng)濟(jì)性，近年來(lái)，在新設(shè)計(jì)的 35kV 及以下變電所中得到了廣泛的應(yīng)用。應(yīng)采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的運(yùn)行方式，兩相互感器測(cè)量 A、 C 相，斷路器柜的一次接線(xiàn)，如下圖 所示。在考慮母線(xiàn)的允許溫度或溫升時(shí)，應(yīng)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。 一．?dāng)嗦菲鞯姆N類(lèi)和選擇 高壓開(kāi)關(guān)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。少油斷路器目前在高壓開(kāi)關(guān)柜中用的越來(lái)越少。 SF6 斷路器價(jià)格昂貴，除非有特殊要求的用戶(hù)（如發(fā)電廠），目前一般用戶(hù)選SF6 斷路器柜還是比較少。 按設(shè)計(jì)要求選擇了真空斷路器（ ZN10C/630 或 ZN1210I） ，由于真空斷路器具有可連續(xù)多次操作、開(kāi)段性能好、滅弧迅速、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、滅弧室不需要檢修、無(wú)爆炸危險(xiǎn)及噪聲低等良好的技術(shù)性能，并且有具有一定的經(jīng)濟(jì)性，近年來(lái)，在新設(shè)計(jì)的 35kV 及以下變電所中得到了廣泛的應(yīng)用。 真空斷路器及電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的參數(shù)如下表 表 35kV 真空斷路器技術(shù)數(shù)據(jù) 型 號(hào) 額定 電壓（ kV） 額定電流（ A） 額定斷開(kāi)電流 (kV) 額定動(dòng)穩(wěn)定電流 (kV) 熱穩(wěn)定電流 (kV) 固有分閘時(shí)間 (s) 合閘 時(shí)間 (s) 額定 最大 峰 值 4s ZN10C/630 10 630 20 50 20 ≤ ≤ ZN1210I 10 1250 80 ≤ ≤ 二．電流互感器的種類(lèi)和選擇 對(duì)于測(cè)量和保護(hù)用的電流互感器，型號(hào)較多，可選 LA、 LZZB、 AS12 系列等。有關(guān)參數(shù)如下表 。 母線(xiàn)材料有鋁和銅兩種。 單片矩形導(dǎo)體具有散膚效應(yīng)系數(shù)小、散熱條件好、安裝簡(jiǎn)單、連接方便等優(yōu)點(diǎn)，一般適用于工作電流≤ 2020A 的回路中。因此載流量不是隨導(dǎo)體片數(shù)增加而成倍增 加的，尤其是每相超過(guò)三片以上時(shí)，導(dǎo)體的集膚效應(yīng)系數(shù)顯著增大。當(dāng)工作電流為 4000A 以上時(shí)，導(dǎo)體則應(yīng)選用有利于交流電流分布比較均勻，散熱條件好，機(jī)械強(qiáng)度較高，安裝也不方便。主母線(xiàn)的電流是由進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜提供的，而進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜負(fù)荷電流大小在選取斷路器參數(shù)時(shí)是預(yù)先確定了的，所以分支母線(xiàn)的截面原則上可按斷路器額定電流的大小來(lái)選取，除非實(shí)際負(fù)荷電流甚小，且今后也不大可能在增加負(fù)荷 的情況下才選擇小截面母線(xiàn)。 按設(shè)計(jì)要求選擇了 30 4mm178。 首先，按母線(xiàn)的額定電流及長(zhǎng)期工作制備下的電流密度決定母線(xiàn)面積，再按銅母線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)選擇厚度及寬度，并檢驗(yàn)?zāi)妇€(xiàn)在長(zhǎng)期工作制下的穩(wěn)定溫升，及通過(guò)短路電流時(shí)的動(dòng)熱穩(wěn)定性。 將 JYN2－ 10 母線(xiàn)有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式中 Tw = IN2 R /KTSb＝ () 按 GB736－ 74交流高壓電器在長(zhǎng)期工作制的最大允許發(fā)熱溫度銅母線(xiàn)在環(huán)境溫度為 40度的空氣中允許大學(xué)畢業(yè)論文 — 11— 溫升為 70K，此母線(xiàn)溫升合格． 五．檢驗(yàn)?zāi)妇€(xiàn)的熱穩(wěn)定性 通過(guò)短路電流時(shí)，母線(xiàn)的溫度（θ k ）可按下式計(jì)算 式中 α 0 ：溫度為 0 度時(shí)母線(xiàn)材料的電阻溫度系數(shù) θ 0 ：發(fā)生短路前母線(xiàn)的溫度 ρ 0 ：溫度為 0 度時(shí)，母線(xiàn)材料的電阻 溫度系數(shù) tk ：短路電流持續(xù)時(shí)間 jk ：短路電流密度 c ：母線(xiàn)材料的比熱 r ：母線(xiàn)材料的密度 JYN210 母線(xiàn)的 4S 熱穩(wěn)定電流為 10kA α 0=1/235θ 0=+40= ρ 0= 108 tk=4sjk=10 103/250 106=4 107A/mm2 r= 103Kg/m3 將以上數(shù)據(jù)代入上式中 θ k= 按國(guó)標(biāo) 1984－ 80 的規(guī)定銅母線(xiàn)短路時(shí)通過(guò)短路電流時(shí)，極限允許溫度為 300 度，故此母線(xiàn) 的熱穩(wěn)定性合格。 動(dòng)穩(wěn)定電流為 25kA（峰值） 三相母線(xiàn)平行排列，母線(xiàn)間距離 S＝ 250mm，母線(xiàn)長(zhǎng)度 L＝ 1000mm 計(jì)算回路系數(shù)Ｋ c Ｋ c=2L/s [(1+(s/l)2))] () =2020/250[(1+(250/1000) 2)] = 確定截面積系數(shù)λ a=250mm b=30mm h=4mm b/h= (ab)/(b+h)=(25030)/(30+4)= () 查電器學(xué)第１ 3 頁(yè)圖 1－ 12 得λ＝１ 計(jì)算中間Ｂ相導(dǎo)體所受最大電動(dòng)力Ｆ ＢＭ Ｆ ＢＭ ＝ I2cj 107 () = 1 (25 103) 2 107 = 計(jì)算Ｂ相導(dǎo)體所受內(nèi)應(yīng)力 Ｂ相導(dǎo)體兩端固定，所受電動(dòng)力為分布載荷，雖是不均勻分布載荷，但對(duì)導(dǎo)體中點(diǎn)是對(duì)稱(chēng)的，其彎矩最大點(diǎn)，仍為導(dǎo)體中點(diǎn)，故可按均勻分布載荷計(jì)算導(dǎo)體所受到電動(dòng)力作用時(shí)的最大彎矩 Mmax= q= FBM/l 當(dāng) FBM= l=1m 時(shí) q= Mmax= 12= 彎曲應(yīng)力 σ = Mmax/W W: 母線(xiàn)抗彎截模量 大學(xué)畢業(yè)論文 — 12— 母線(xiàn)的排布是在一個(gè)平面內(nèi)平行排列，電動(dòng)力與寬邊 b 平行， W 可按下式計(jì)算： W=b2h/6=302 106 4 103/6= 106m3 () σ = 106= 106Pa銅母線(xiàn)的屈服強(qiáng)度 銅母線(xiàn)屈服強(qiáng)度為σ S=195 106 Pa，一般機(jī)械的屈服安全系數(shù) ns=～ 2，若取 ns=2 則銅母線(xiàn)的許用應(yīng)力 [σ ]計(jì)算如下： [σ ]= σ S/ns=195 106/2= 106 Pa () σ max[σ ] 銅母線(xiàn)在最大電動(dòng)力作用下，其內(nèi)應(yīng)力小于許應(yīng)力，故機(jī)械強(qiáng)度合格。如果電動(dòng)力的頻率與導(dǎo)體系統(tǒng)的固有振蕩頻率相等，導(dǎo)體就會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，這將對(duì)導(dǎo)體系統(tǒng)產(chǎn)生很大的破壞力。 對(duì)于單跨距母線(xiàn)其固有振蕩頻率可按下式計(jì)算 f=35/L2 (E JP/ M0) () 式中 L：支持絕緣子跨距（ m） E: 導(dǎo)體的彈性模數(shù)，對(duì)于銅導(dǎo)體 E= 1011Pa JP: 垂直于彎曲方向軸的慣性矩 (m4) M0: 導(dǎo)體單位長(zhǎng)度質(zhì)量 (kg/m) 已知 M0=30 4 106 103= kg/m L=1 m JP=b3h/12=303 4 1012 /12= 108 m4 f=35/L2 ( 1011 108/) =1080HZ 母線(xiàn)其固有振蕩頻率大于電動(dòng)力的頻率（ 100HZ），故不會(huì)引起機(jī)械共振。它裝有三個(gè)儀表：有功電度表、無(wú)功電度表和一個(gè)電壓表，并有一個(gè)電力定量器（ DSK）。 (2) 額定頻率 為 50Hz。 (5） 綜合誤差：根據(jù)電能計(jì)量裝置類(lèi)別確定，有177。 級(jí)兩級(jí)。其外形及結(jié)構(gòu)與相鄰的高、低壓開(kāi)關(guān)成套設(shè)備協(xié)調(diào)配合。當(dāng)與高、低壓開(kāi)關(guān)成套柜并列安裝時(shí)，其外形及結(jié)構(gòu)應(yīng)相鄰的高、低壓開(kāi)關(guān)成套設(shè)備協(xié)調(diào)配合。 （ 3）電能計(jì)量柜的防護(hù)等級(jí)不應(yīng)低于 GB4208 規(guī)定的 IP20 級(jí)。 （ 5）計(jì)量電能互感器電路 1）電能表及其他設(shè)備。 2）二次負(fù)載不應(yīng)超過(guò)額定輸出。 3）計(jì)量電路，應(yīng)先經(jīng)實(shí)驗(yàn)合格后再接入電能表。應(yīng)分別接于各自的專(zhuān)用二次繞組。且不應(yīng)低于額定輸出的 25%。 4）計(jì)量電路，應(yīng)先經(jīng)實(shí)驗(yàn)盒后再接至電能表。 6）計(jì)量電路中應(yīng)裝設(shè)失壓計(jì)時(shí)器。多股導(dǎo)線(xiàn)的端頭應(yīng)搪錫。 （ 9）電 氣接地應(yīng)符合安全技術(shù)規(guī)定。 （ 11）計(jì)量電壓互感器的隔離開(kāi)關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)上應(yīng)裝設(shè)機(jī)械型子掛鎖。 （ 13）儀表觀察窗應(yīng)采用無(wú)色透明的玻璃，面積應(yīng)滿(mǎn)足抄表和監(jiān)視的要求。 （ 15）電能表應(yīng)固定安裝在電能夾具上。 （ 17）電能表安裝高度及間距 ： 1）電能表距地面不應(yīng)低于 600mm。 3）電能表與試驗(yàn)盒之間和垂直間距不應(yīng)小于 40mm。 （ 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。 （ 21）電氣設(shè)備及部件應(yīng)選用符合其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。 大學(xué)畢業(yè)論文 — 14— 一次接線(xiàn) 35kV 系統(tǒng)屬于小電流 接地系統(tǒng)（系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地）因而使用三相兩元件電度表。 在此選擇了 LZZB 系列的電流互感器。 表 電流互感器的技術(shù)數(shù)據(jù) 型號(hào) 額定電流比 （ A） 級(jí)數(shù)組合 二次負(fù)荷（歐） /10%倍數(shù) 秒熱穩(wěn)定倍數(shù) 動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù) 級(jí) 1 級(jí) 3 級(jí) D、B 級(jí) 歐 倍數(shù) LZZ