高压交流接地开关

高压交流接地开关（共6篇）

高压交流接地开关 篇1

高压隔离接地开关是将高压电器上的主回路器两侧的电路接地以保证检修人员安全的部件。随着工程需求的发展,全国各地电力设施逐渐扩张,电容量也随之加剧,一方面,要减少输入、输出电路径占地面积;另一方面,需要同时搭建双回路平行高压线的情况不断增多。这种情况下,就必须用到具有开合感应电流功能的高压隔离接地开关。另外,高压电等级不断在升高,使得对高压隔离接地开关开合感应电流功能要求不断在提高。

当线路无电流情况下,高压电器中隔离接地开关用来隔离电路使安全地进行维修;接地开关主要用于工作维护接地,合闸后使无电流的主回路可靠接地,可以说起到了非常重要的作用。而对隔离、接地开关来说,操动机构承接着动作可靠性的重担。对高压电器隔离接地开关的材料选择,应使其基本性能稳定并且造价低。为了保证其具有很好的耐蚀性可采用耐蚀材料及不锈钢材料,同时对构造使用没有焊接点操作。这样既便于人员操作而且不会受其它条件影响,以使得高压隔离接地开关安全稳定的工作。

实际生活中,我们对高压隔离接地开关的选择是根据额定短时间耐受电流,并不是根据额定电流进行选择的。那么随着使用时间延长,经过高压隔离接地开关的最大电流就会远远小于额定电流;为了保障其有效的工作下去,通常对额定电流的选择范围也就大。这样,我们就会发现导致工作中的高压隔离接地开关通电闭合回路产生热量的原因是:开关装置自身的所使用的材料和其结构,以及在使用过程中接触部位的电阻升高产生热量。而不是我们表面认为的工作电流远大于额定电流所导致的。为了消除这种情况的发生,主要是避免错误接触的发生;首先,可以从根本出发设计出结构合理的装置;另外,把好材料关,对制作过程精益求精。当出现闭合回路过热时,并不能说高压隔离接地开关有超负载能力。

在短路环境下,高压接地开关装置能负载规定的短路电流;通常在正常回路下,对负载电流不做要求。在使用过程中,严格要求做到:当高压隔离开关闭合时,接地开关则断开;当高压隔离开关断开后,接地开关才可以闭合。即就是说,高压接地开关不可能长期通过工作电流,这样对接地开关而言,并无额定电流和回路电阻参数。

当高压隔离接地开关的闸刀是在垂直面上运动的。则在闭合和断开时,闸刀的位能都会发生变化;并随着电压等级的递增位能改变越明显。从而,高压电器不等不使用平衡件来使这种情况减少。一般会用到重锤和弹簧这两种平衡件,由于弹簧体积较小而且力大简便易操作,所以选择弹簧的情况比较多。只有先理解了理想平衡的力特性,才能做出合理便于使用的平衡件。无论闸刀在何种方位,由闸刀重力生成的力矩与由平衡件生产的平衡力矩互为相反力矩,并且无论闸刀体积多么庞大,仅仅受到摩擦力,便可随意断开与闭合,当人不给予操作时,闸刀都会停在原位置处。这就是理想平衡。

当我们选择平衡件时,首先对重锤的考虑,一般重锤用平衡件瓷柱自己作为代替。理论上,操作开关的任意位置都可作为平衡件的选取点,在实际应用中会选择主轴之前或主轴上接近重力源位置,以减少瓷柱受力,来平衡闸刀。另外,可选择扭力弹簧以达到平衡。

对于高压隔离接地开关,其整个结构在安装完成后必须进行不同次数的模拟操作,来保证整个装置的稳定性。然而,由于弹簧装置不允许进行空载操作及其它条件制约,那么对安装完的装置仅仅进行简易的模拟操作,并不能达到对该装置性能预期的测试结果,便会发生装置与设计的开关性能不符合等问题。这样,我们就必须制作出适用于检验不同高压隔离接地开关的试验设备。

一方面,不同单位装置结构有所不同,并且滑块式结构的试验设备其连接形式式过于单一;这就要求设计出具有使用不同负载的实验设备,另一方面,对不同负载的实验设备进行调整即复杂又难以实施,若我们不假思索的选择高压隔离接地开关自身进行模拟操作,将会使用巨大的空间。

鉴于以上两点,我们可以选择具有体积小并便于实现等优点,又适用于不同装置的试验设备。这种装置,设计一种装置支架,并将智能控制元件和加载器安装在支架上,另外还增加了辅助器,与固定的控制器连接,手动控制加载器。利用速度传感器、多功能智能计算机、外部传动主轴及输出连杆机构等部件配置组成一套完整的试验装置。可普遍用于不同高压隔离接地开关的模拟试验。加载器是该模拟试验装置的重要配件,它首先以磁粉为工作介质,并根据电磁原理以激磁电流为控制手段,来有效控制加载力矩。其加载力矩与激磁电流形成线性相关性。所以,只需要改变激磁电流大小,就可自由地控制加载力矩的大小。通过加载器方法获取的模拟试验装置负载,既降低了成本且易于控制和操作,可把整套装置传递到不同机构上进行试验。该模拟试验装置测试系统功能齐全、可靠性高、结构紧凑,负载力矩调整极其方便,适合不同高压隔离接地开关的试验,并且该装置可经简单扩充而适应于其它类型的机构,有一定的经济效益。并促进了不同高压隔离接地开关制造商对新技术的研发和提升。

同塔架设双回输电线路中,当有一个回路通电工作,另一个回路停运接地检修时,运行线路将在停运线路上产生感应电流和电压,线路接地开关需要开合这些感应电流,此时,回路接地开关可能产生以下功能:当停运线路一端接地,操作另一端的接地开关时,它将开合感性电流;当停运回路一端断开,操作另一端的接地开关时,它将开合电容电流;将连续承载电容性电流和电感性电流。

同塔双回线路的线路接地开关应能保证以上几点要求。制约同塔双回输电线路感应电流、感应电压的条件多种多样,影响感应电流和电压的主要因素有:工作线路的线路电压、负荷电流、平行线路长度、相间及回路间距离、导线高度、线路的换位情况以及停运线路上是否带有并联电抗器。静电感应静电感应主要是由于停电导线和带电导线之间的耦合电容引起的。静电感应电压的大小与线路电压等级及导线的布置密切相关,与线路长度及负荷电流的大小基本无关。与静电感应分量不同,电磁感应电压的大小取决于负荷电流、线路长度和线路塔头布置方式,而与输电电压的数值无关。所以,电压等级相同的不同线路,其电磁感应电压也可能相差甚远;即使同一线路,也会随着系统运行方式变更而变化较大。

在实际工程中,线路之间的静电耦合和电磁耦合同时存在,而且一条线路中可能有不同类型的导线组成,此时的线路参数计算就比较复杂,同时由于线路高压并联电抗器的作用,准确推导停运线路上的感应电压、电流公式就比较困难,也没有必要由于线路连接有并联电抗器,此时不带电的输电线路形成了一个振荡回路,这会对线路的静电感应电压产生较大影响。由此可见,同塔双回线路中,停运线路上连接着并联电抗器时,对停运线路的静电感应电压有很大影响。

国标规定,接地开关有可能要求开合感应电流和电压的能力,主要通过额定感应电流和额定感应电压参数来确定。额定感应电流是指接地开关在额定感应电压下能开合的最大感应性电流:额定感应电压是指接地开关在开合额定感应电流后能承受的最大工频电压同塔双回线的静电感应和电磁感应在双回线同塔情况下,其中任一回路停电接地,另一带电回路仍继续运行,其间存在相互的静电和电磁耦合关系,若两回线均不换位,运行线三相相对于检修线每一相的几何位置不同,其间的互感系数和线间电容则不同,运行线三相电源对检修线的影响不能相互抵消。若两回线均匀换位。运行线三相电源对检修线的影响仍不能完全相互抵消。只有当一回线路换位,另一回线路不换位时,这种影响才可能完全抵消。根据检修线所处的不同状态,则检修线路上对应着不同的感应参数:电磁感应电流。其两端的接地开关都是接地的,由工作线电流在检修线路上感应的电势引起的回路电流。带电路线中的电流以及与带电线路的耦合系数决定了两端接地的不带电线路中的感应电流,由整个线路结构的不同来确定。完全同塔架设的不换位线路当一条闭合回路工作时,另一回路停电检修时,流过接地开关的电磁感应电流与运行线路传输的功率呈正比,而线路的长短对其影响可以忽略。静电感应电压。当两端接地开关都不接地时,由工作线路对检修线路,检修线路对大地的电容分压产生。带电线路上的电压及与带电线路的耦合系数决定了在打开的接地开关断口间的容性电压。电磁感应电压。一端接地开关接地。工作线路电流在检修线上感应的电势。同塔架设的线路,带电线路的电流与带电线路的耦合系数以及与带电线路邻近的那部分接地线路的长度决定了在打开的接地开关断口间的感性电压。

对相比较很大的感应电流、感应电压要使得它及时断开或闭合,并以防接地开关因为其开合感应电流的能力不足引起的不能有效断开和闭合开关。另外,在实际工作要求中,为了保证线路运行可靠稳定。使用配合原有开关设备及已设计选型设备的基础上,在混合绝缘开关设备中可选用开合感应电流及电压能力较强的快速接地开关;其具有断开和回路感应电流和闭合回路残留电荷的能力,这样的隔离开关由于断开和闭合时在断口间存在燃烧电弧,因此,在其结构上要设计消除电弧的功能。来满足断开和闭合平行线路感应电流、感应电压的需求,以有效地抑制潜供电流。其残留电荷电流的大小取决于整个系统结构。对于采用电缆结构的长距离输变电路,由于对地电容比裸导体输变电路大得多,故其残留电荷相对也比较大。接地开关在闭合过程中必须断开这些回路中的残留电荷。

为了防止不必要的人身危险,必须定期对隔离开关进行项目检修。检查接触部位是否完整,并及时清除接触面的污尘和损伤痕迹;检查暴露在外的转动轴是否有锈漆和锈蚀,并及时铲除损伤部位是表面恢复正常;以及暴露体被氧化,使得接触电阻值增大;接地开关在闭合时,应使得接触部位准确闭合;隔离开关的内部绝缘是否缺损,并检验有无放电情况出现;检查结构弹簧压力是否足够,如果存在问题应及时检修设备或给与更换。

高压隔离接地开关早输变电设备中起着重要的作用且使用数目大,其工作环境千变万化,内部构造不尽相同,对技术要求也随着不同的环境和构造而迥异。对高压隔离接地开关的选择应考虑到各种制约因素,并根据具体工作需要来设计和优化技术,以防大材小用浪费资源。这样才能达到预期的稳定且安全成本低等目的。同时,随着电网的发展,设计并制造出安全且稳定的高性能隔离接地开关是一条漫长而艰辛的道路,企业和个人要勇于探索,不断创新。

摘要：在高压电器中,隔离接地开关有着重要的作用,特别是在GIS中。本文就高压隔离接地开关进行了分析,并考虑到其安全性和稳定性,提出根据成本低和安全操作进行合理的选择及开关的检修建议。

关键词：高压隔离接地开关,平衡件

参考文献

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[2]高压输配电设备实用手册编辑委员会.编高压输配电设备实用手册[M].北京:机械工业出版社,2008.11.

[3]李建基.高压开关设备实用技术[M].北京:中国电力出版社,2005.

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[6]吴怀权.国内高压开关设备技术发展趋势[J].电力设备,2007.

高压开关柜接地导体的选择 篇2

在常用的12 ~ 40.5 k V高压开关柜设计中,为保证维修工作人员和设备的安全,主回路中凡规定或需要触及的所有部件都应能预先接地。常用的做法是沿所有高压开关柜的整个长度延伸方向应设有专用的接地导体。在开关柜现场安装工作完成时,通过接地导体将各个运输单元相互连接成一体,此接地导体应能承受接地回路的额定短时和峰值耐受电流。

但在一些高压开关柜生产厂家中,对接地导体的选择或是理解各不相同,导致制造接地母线时没有标准或依据。

1 生产企业常见接地导体选型特点

部分高压开关柜生产企业常见的接地导体选型错误主要如下:

(1) 生产企业是按照制造低压开关柜接地导体的思路,直接将接地导体的规格选择成了主母线截面积的50%,甚至是分支母线截面积的50%。

(2) 生产企业直接按照高压开关柜主回路母线截面积的87% 来生产接地导体。

(3) 生产企业是从某能源企业招标技术规范中,直接选择240 mm2作为接地导体规格。

(4) 生产企业偷工减料,接地导体截面积只有30 mm2。

针对上述第1 类企业,是将高压开关柜的母线制作工艺和低压开关柜母线制作工艺混为一谈,简单的以低压开关柜接地导体制作的标准来制造高压开关柜接地导体。

针对上述第2 类企业,是混淆了接地回路额定短时耐受电流与主回路的关系。在中性点不直接接地的系统中,接地回路额定短时耐受电流需承受主回路额定短时耐受电流的87%,这仅仅是接地回路电流和主回路电流的关系,不是接地导体截面积和主回路导体截面积的关系。

针对上述第3 类企业,简单地以某一企业招标规范为依据,缺少标准支撑。

针对上述第4 类企业,对GB 3906—2006《3.6k V~40.5 k V交流金属封闭开关设备和控制设备》第5.3.2 条理解不够,错误地认为只要接地导体截面积不小于30 mm2就可以了。如果发生开关柜短路故障,如此规格的接地导体根本不能保证开关柜及运行、检修人员的安全。

2 接地导体的正确选择

国家发改委发布的电力行业标准DL/T 404—2007《3.6 k V ~ 40.5 k V交流金属封闭开关设备和控制设备》中规定,接地导体应采用铜质导体,在规定的接地故障条件下,当额定短路持续时间为4 s时,其电流密度不应超过110 A/mm2,但最小截面积不应小于30 mm2。

由于我国12 k V和40.5 k V电网系统是中性点不直接接地系统,在大多数高压开关柜型式试验报告中,接地开关承受的额定短时耐受电流和时间与主回路一致,时间大多都是3 s或4 s,而接地回路所承受的额定短时耐受电流为主回路的87%,时间大多都是2 s。

在GB 3906—2006《3.6 k V ~ 40.5 k V交流金属封闭开关设备和控制设备》的附录D中,明确了根据短时持续电流的热效应计算裸导体横截面积的方法。

因此,只需按照此公式,就能计算出接地导体的横截面积,从而选用合适的母线。

公式如下:

式中:S为导体横截面积,单位为mm2;I为电流有效值,单位为A。a以表示,并按下列规定取值:铜为13;铝为8.5;铁为4.5;铅为2.5。t为电流通过时间,单位为s。Δθ为温升,单位为K,对裸导体一般取180 K,如果时间超过2 s但小于5 s,Δθ值可增加到215 K。

3 计算实例

下面以典型的高压开关柜为例,计算接地导体横截面积。

1)KYN28A-12/1250-31.5 铠装型移开式交流金属封闭开关设备

其中31.5 代表额定短时耐受电流,单位是k A。

当公式中t =2 s时,由公式计算得到铜质接地导体截面积S =242.3 mm2,因此选用TMY-50×5 的母线。

当公式中t =4 s时,由公式计算得到铜质接地导体截面积S =330.3 mm2,因此当额定短时耐受时间越长时,对接地母线选择越严酷,此次需要选用TMY-60×6 的母线。

2)KYN61-40.5/630-25 铠装型移开式交流金属封闭开关设备

其中25 代表额定短时耐受电流,单位是k A。

当t =2 s时,由公式计算得到的铜质接地导体截面积S=192.3 mm2,因此选用TMY-50×4 的母线。

当t =4 s时,由公式计算得到的铜质接地导体截面积S=262 mm2,因此选用TMY-50×5 的母线。

4 结语

高压交流接地开关 篇3

关键词：特点,高压交流接地开关,设计

1 概述及产品特点

随着我国电力事业的高速发展, 电网的送电容量不断增大, 同塔双回或长母线等场合对接地开关开合感应电流能力的要求也越来越高。JW8B- 800/J63 型高压交流接地开关即为满足特高压领域的需求设计开发的新产品, 它有以下几项突出特点:

(1) 动热稳定性能强, 可通额定短时耐受电流63kA (3s) 、额定峰值耐受电流170kA;

(2) 辅助回路结构简单, 而且开合感应电流能力强, 可开合静电感应电流100A (100k V) 、电磁感应电流400A (35k V) ;

(3) 运动过程用配重块平衡接地开关的重力矩, 使分、合闸操作轻便灵活;

(4) 结构形式简单, 有效提高产品使用寿命, 且安装、调试、检修均很方便;

(5) 转动部位均采用特殊防护措施, 防腐性能强。

2 产品主要用途和使用范围

2.1 JW8B- 800/J63 型高压交流接地开关是供750k V高压线路在无载流条件下, 对被检修的高压母线、断路器等电器设备及高压线路进行电气接地的三极交流户外高压电器设备, 给被检修设备和检修人员提供一个符合要求的、安全的工作条件;同时具备开合线路所要求的感应电流的能力, 保证产品的主导电回路不受相应感应电流的烧损, 满足寿命期内通流性能的要求。

2.2 产品正常使用条件

(1) 周围空气温度:-40℃~+40℃;

(2) 海拔高度不超过:2000m;

(3) 风速不大于:34m/s;

(4) 覆冰厚度不大于:10mm;

(5) 地震烈度不超过:8度;

(6) 外绝缘污秽等级:Ⅲ;

(7) 安装场所应无经常性剧烈震动及易燃、易爆物质和化学腐蚀性气体等影响。

3 产品主要技术参数 (见表1)

4 产品结构与工作原理

4.1 产品结构

JW8B- 800/J63 型高压交流接地开关采用单臂直抡插入式结构;由底座、瓷瓶、主导电回路、辅助导电回路、负荷开关、电动机操动机构等组成, 其运动是靠CJ11 型电动机构进行单相操作, 也可进行三相电气联动。其主导电回路主要是由接地静触头装配、导电管、导电带等构成;辅助导电回路由辅助动触头、辅助静触头、辅助回路、负荷开关等组成。 (见图1)

4.2 产品工作原理

JW8B- 800/J63 型高压交流接地开关采用单臂直抡插入的合闸方式, 运动过程用配重块平衡接地开关的重力矩, 操作轻便灵活。当接地开关处于分闸状态, 操作电动机操动机构合闸, 机构带动接地开关的接地刀杆旋转, 当辅助动触头与辅助静触头座接触后, 负荷开关接通, 随后主动、静触头接触, 接地刀杆垂直插入静触头内, 到达合闸位置, 完成合闸操作;分闸运动反之。

5 结论

新型剪刀式高压交流隔离开关设计 篇4

1 产品性能及主要技术参数

该产品是供500k V高压线路在无载流条件下, 进行线路切换, 及对被检修的高压母线、断路器等电器设备与高压线路进行电气隔离的三极交流户外高压电器, 给被检修设备和检修人员提供一个符合要求的安全可见的绝缘距离。它的使用环境条件 (1) 周围空气温度:-40℃~+40℃; (2) 海拔:不超过1000m; (3) 风速:不超过34m/s; (4) 覆冰厚度:不大于10mm; (5) 外绝缘污秽等级:Ⅳ级; (6) 地震烈度:9度; (7) 安装场所应无经常性的剧烈振动及易燃、易爆物质和化学腐蚀的影响。

其主要技术参数见表1。

2 产品总体结构

如图1所示:该产品主要由1电动机构2接地刀杆3支撑底座4操作绝缘子5支撑绝缘子6导电箱体7导电杆8静触头装配等组成。550k V剪刀式隔离开关是双臂垂直伸缩式结构, 每极主要由底座装配、瓷瓶、主闸刀及附装的接地开关等组成;通过电动机构可进行分相操作或三相电气联动。

3 产品工作原理

电动机构带动旋转瓷瓶, 通过上端的法兰, 带动传动箱中的拐臂旋转推动连杆使上下导电管完成合闸动作, 动触头夹住静触头, 分闸运动反之。在传动箱中有二套平衡弹簧, 隔离开关分闸时弹簧拉伸贮能, 隔离开关合闸时弹簧能量释放, 平衡导电杆的重力矩, 帮助合闸。

4 产品技术创新点

(1) 特别设计了一种采用滚珠触指的结构型式, 且导电系统完全密封, 可以有效防止外界的环境因素对导电接触面的影响, 有较好的防腐性能。 (2) 设计了专门的动静辅助触头, 可以有效的开合母线转换电流。 (3) 主导电系统的上下导电管长度尺寸较大, 导电管上需要加工较多的安装孔, 各孔的相对位置尺寸要求较严, 现有设备的加工范围达不到要求, 需要设计一个较大的专用工装来保证各尺寸的要求。 (4) 设计了一套专用的夹紧力测量装置, 用于测量动静触头之间的夹紧力, 保证产品安装的技术要求。

5 产品主要型式试验

(1) 绝缘试验:按GB1985第6.2条规定进行, 试验参数根据本技术条件表1的规定满足海拔2000m的要求; (2) 温升试验:按GB1985的6.5规定进行, 额定电流满足本技术条件表1中的规定; (3) 短时耐受电流和峰值耐受电流试验:按GB1985的6.6规定进行, 并满足本技术条件表1的要求; (4) 机械寿命试验:按GB1985的6.102.5规定进行6000次机械寿命试验; (5) 开、合容性和感性小电流试验:按DL486的4.107和6.110规定进行, 隔离开关断口间的电压是额定相电压时, 应能开合2A的电容电流和1A的电感电流; (6) 母线转换电流开合试验:按GB1985的6.106进行, 隔离开关在400V母线转换电压下应开合1600A的额定母线转换电流。

结束语

GW46-550型剪刀式高压交流隔离开关成功研发, 填补了国内空白, 打破了本领域国外产品的垄断。在这个高端产品的研发过程中积累了研发经验, 培养了研发队伍。产品的一些结构设计, 成为后来很多隔离开关产品设计借鉴的内容, 为民族工业的发展作出了贡献。

摘要：GW46-550型剪刀式高压交流隔离开关是我们公司自主研发的产品。2010年11月通过了中国机械工业联合会、国家电网公司的上级鉴定。填补了我国550kV大电流剪刀式隔离开关的空白。主要介绍该产品的结构及性能。

关键词：高压,隔离开关,GW46-550,剪刀式

参考文献

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[5]徐光辉, 赵斐.GW7-550/4000型三柱式隔离开关[J].高压电器通讯, 2000 (4) .

高压交流接地开关 篇5

随着电力事业的发展, 252k V隔离开关产品分布在我国所有的大电网中, 近几年国内电力市场对隔离开关技术性能、产品质量、运行可靠性的要求越来越高, 而国内外同类产品的性能及质量也越来越高, 为了保证公司该型号产品的市场竞争力和市场占有率, 河南平高电气股份有限公司成功地对GW46-252/J3150-50型高压交流隔离开关进行了改进。

2产品性能及主要技术参数

GW46-252型隔离开关为单柱垂直断口双臂折叠式结构, 分合闸清晰可见, 利于巡视, 主闸刀传动箱采用全密封式结构, 传动系统部分置于传动箱内部, 不受外部恶劣环境的影响;本产品适合用于垂直断口管母线或软母线的场合, 具有通流能力强、绝缘水平高、防腐能力好、机械寿命长、钳夹范围大、外形美观等特点。

它的使用环境条件:

2.1周围空气温度:-40℃~+40℃;

2.2海拔:不超过2000 m;

2.3风速:不超过34 m/s;

2.4覆冰厚度:不大于10 mm;

2.5外绝缘污秽等级:Ⅲ级、Ⅳ级;

2.6地震烈度:AG3;

2.7安装场所应无经常性的剧烈振动及易燃、易爆物质和化学腐蚀的影响。产品主要技术参数见表1。

3产品总体结构及工作原理

3.1产品总体结构

GW46-252/J3150-50型隔离开关为剪刀式垂直断口, 由底座、瓷瓶、导电系统、电动操动机构等组成, 其主闸刀运动是靠CJ11型电动机构进行单相操作或三相机械联动操作;附装的接地开关可以配CJ11型电动机构或配CSC人力机构进行三相机械联动操作。接地闸刀与隔离开关之间具有机械联锁装置, 并且也可进行电气联锁。总体结构见图1。

3.2隔离开关工作原理

主刀工作原理:电动操作机构作为动力源输出扭矩, 通过转换, 带动旋转瓷瓶转动, 然后通过导电箱体内的空间四连杆带动主导电杆的转动, 实现分、合闸过程中动触头的运动轨迹是一条逼近直线, 在动、静触头接触时, 通过动、静触头的四连杆机构, 使动、静触头产生接触压力, 保证正常通流。地刀工作原理:电动/手动操作机构作为动力源输出扭矩, 通过平面四连杆及空间四连杆的转化, 带动地刀杆转动, 实现地刀合闸, 分闸运动反之。

4产品主要特点

4.1防腐能力强:导电系统采用铝合金防锈材料, 底座焊后热镀锌, 传动系统采用不锈钢材料或铸铝件, 导电系统的传动部分和导电关节完全密封, 使产品整体具有良好的防腐性能。

4.2外形美观:产品外形中心对称, 主刀传动四连杆和平衡弹簧封闭在导电箱体内部, 导电关节采用滚珠触指, 封闭在传动座内部, 显得简洁美观。

4.3现场安装调整方便:产品在厂内已全部调试完毕, 现场调整环节很少, 便于现场安装。

5型式试验

GW46-252/J3150-50型高压交流隔离开关主要通过以下型式试验:a.按GB1985 (6.102.5) 规定进行10000次机械寿命试验, 顺利通过;b.绝缘试验:按GB1985 (6.2) 规定, 在1.1倍的额定相电压 (即1.1/姨3 Ur) 下, 无线电干扰电压不大于500μV。c.按GB 1985的6.106试验规定进行隔离开关母线转换电流开合能力试验, 顺利通过;d.按DL/T 486的6.110试验规定进行隔离开关小电容电流和小电感电流开合试验, 顺利通过;e.按GB 1985的6.103试验规定进行, 产品在在-10℃的环境中, 覆冰厚度10mm, 在额定的操作电压下, 能用操动机构正常操作, 并且机械或电气元件的性能没有受到损坏;f.抗震性能试验:通过国家认可的机构计算, 产品应能达到抗AG3地震烈度的要求。

结束语

GW46-252/3150是我公司增容设计研发的产品, 产品具有通流能力强、绝缘水平高、防腐能力好、机械寿命长、外形美观等特点。该产品的研制成功将会提高公司隔离开关的技术水平, 提高产品的市场竞争力, 扩大公司隔离开关的市场, 为公司创造良好的经济效益。

摘要：结合实际, 针对GW46-252高压交流隔离开关设计措施进行了论述。

关键词：高压交流,隔离开关,设计,结构

参考文献

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[4]黎斌.SF6高压电器设计[M].北京:机械工业出版社, 2003.

高压交流接地开关 篇6

随着国家经济的发展, 人民生活水平的提高, 对电力的需求也在不断地增大, 电力设备的增容也是势在必行, 市场对126 k V电压等级剪刀式隔离开关产品的需求量正在逐步扩大。本文详细介绍了剪刀式隔离开关的正常使用条件、主要参数、技术性能、相关结构以及计算。

1 产品正常使用条件

环境温度:-40℃~+40℃;

海拔高度:不大于2 000 m;

阳光辐射强度:不大于1 000 W/m2;

覆冰厚度:不大于10 mm;

风速:不大于34 m/s;AG3

抗震水平:AG3;

安装场所应无经常性的剧烈振动及易燃、易爆物质和化学腐蚀的影响。

2 产品的主要参数和技术性能

GW46-126 型剪刀式隔离开关主要参数见表1。

主要技术性能指标为: 机械寿命不低于5 000次;主地刀配CJ11型或CSC型操动机构操作;隔离开关分闸后, 最小断口绝缘间隙不小于1 650 mm;接地开关分闸后, 最小断口绝缘间隙不小于910 mm;隔离开关与其附装的接地开关具有机械连锁功能, 保证隔离开关合闸时, 接地开关不能合闸, 接地开关合闸时, 隔离开关不能合闸[1]。

3 产品结构性能分析

3.1 产品的工作原理

GW46-126 型高压交流隔离开关外形图见图1, 主要由主刀静触头、主闸刀、绝缘子、底座及操动机构等部分组成。其工作原理为:隔离开关的分、合闸运动是由CJ11型电动机操动机构带动旋转绝缘子旋转, 导电箱体里的空间四连杆通过法兰与旋转绝缘子连接, 电动机操动机构操动时, 导电箱体里的空间四连杆带动一侧刀闸运动, 同时与此相连的交叉四连杆带动另一侧刀闸运动, 从而实现隔离开关的分闸与和合闸。

3.2 产品整体结构分析

产品主要技术参数见表1。

(1) 导电结构性能分析

主刀静触头可根据需要安装引弧装置, 根据不同电流等级增加或减少钢芯铝绞线的根数;主导电管采用铝合金矩形管对接焊接而成, 整体采用三点接触, 外形美观, 可根据不同电流等级产品增加或减少主导电管的数量;导电关节采用导电带结构, 零件数量少, 可靠性高, 适应区域广泛;平衡弹簧置于封闭的传动箱中;传动箱采用铸铝 (兼作导电体) 。

(2) 底座结构性能分析

底座整体采用槽钢焊接而成, 地刀传动四连杆采用一级传动, 机械连锁采用拉板式连锁结构, 结构简单并且可靠性高。

4 产品主导电系统通流设计与计算

国家标准中规定电器有四种工作制, 即长期工作制、八小时工作制、反复短时工作制及短时工作制。

隔离开关作为输电线路中的一个电气元件, 要求其长期稳定工作, 其通流能力的设计主要从以下两个方面进行。

(1) 由导电杆允许温升计算其长期允许通过的电流[2]

隔离开关通电产生的功率损耗一部分散失到周围介质中去, 一部分加热使其温度升高。根据热平衡原理, 电器的发热等于散热加吸热, 即:

其中:dt为时间间隔, ;

P为总发热功率, W;

Kt为综合散热系数, W/m2/k;

A为有效散热面积, m2;

τ为发热体温升, K;

c为比热, J/kg/K;

m为质量, kg;

dτ为温升变化量, K。

公式 (1) 中左边项表示导电杆在dt时间内的总发热量, 右边第一项代表导电杆在dt时间内的总散热量, 另一部分描述的则是导电杆在dt时间内温度升高dτ时所吸收的热量。当导体的发热过渡到稳态时, 导体的允许温升达到稳态平衡。此时, 主要考虑导电杆的散热工况, 电器产生的热损耗通过热传导、热对流、热辐射三种形式散失到周围介质中去。导电杆各部分通过热传导传递的热量较少, 可以忽略不计, 因此, 导体所消耗的能量转化为对流散热Q对和热辐射Q辐两部分。则式 (1) 可以简化为:

其中:I为导体在允许温升条件下通过的最大电流, A;

R为导体电阻, Ω;

Q对为对流换热量, W/m;

Q辐为辐射换热量, W/m。

其中:

θ、θ0为发热体表面、流体介质的温度;

A为冷却表面面积;

Kdt为对流散热系数。

热辐射是由电磁波传播能量, 根据斯芯藩-玻尔兹曼定律, 辐射换热量Q辐计算公式为:

其中:σ为斯芯藩-玻尔兹曼常数, σ= 5.67×10-8W/ (m2K4) ;

T2为发热体表面的温度;

T1为接受辐射物体的温度;

ε为发射率。

把公式 (3) 、 (4) 的结果代入公式 (2) 即可。据此可设计导电杆的大小。

(2) 由短时电流计算导电杆的短时温升[3]

隔离开关导体通过短路电流的时间很短, 只有几秒钟, 来不及散热, 可以忽略向外传出的热量, 全部热能都储存在导体内, 使导体温度升高。此时可得出能量平衡公式为:

其中:τ为导体的短时温升, ℃;

P为损耗功率, J;

t为通电时间, s;

Gt为导体的热容量, J/ (kg·K) 。

其中:R为导体电阻, Ω;

ρ为导体电阻率, Ω·m;m

l为导体的长度, m;m2

A为导体截面, m2;

γ为导体的密度, kg/m3。

将 (6) 、 (7) 、 (8) 代入方程式 (5) 解之得

为了防止导体因过热而出现软化, τ只能小于导体材料的软化点。隔离开关的导电杆材料一般为铜基材料或铝基材料, 铜的软化温度是190 ℃, 铝的软化温度是l59 ℃[4]。

在隔离开关导电系统设计时, 既要根据导电杆允许温升计算其长期允许通过的电流, 也要根据短时电流计算导电杆的短时温升;只有通过这两方面的计算, 导电系统的设计才是可靠的[4]。

5 产品平衡及传动系统设计与计算[5,6]

在计算闸刀平衡力时, 要求设法减轻闸刀自身重力引起的操作力矩, 装设平衡装置。计算过程可分为以下几部分。

(1) 算出构成闸刀的各杆和各关节的重力。

(2) 算出“替代重力”, 即等效的用一个或两个集中的重力Wa和Wb来替代整个闸刀的实际重力。

3) 采用相应公式, 算出平衡力矩M, 此力矩为完全平衡整个闸刀所需的在“O”轴上的总力矩。然后, 根据平衡力臂的长短及其位置 (与角度Q0有关) 算出所需的平衡力F。

主要计算式如下:

补偿能力:

平衡力矩:

平衡力:

重力矩和弹簧力矩匹配后的曲线如图2。

隔离开关地刀的传动系统采用空间四连杆结构, 设计时, 在能够满足传动要求的前提下, 尽量选取特殊的传动角度, 方便安装调试以及零部件的加工。当地刀主传动轴O1的传动角度θ1 (根据机构传动角度) 选定后, 再根据需要计算地刀合闸角度 (θ2) 及连杆长度。传动系统简图见图3。

图3 中:R1和R2分别为隔离开关主、被动拐臂的长度;

α和β分别为R1和R2的初始角度;

θ1和θ2分别为R1和R2的转动角度;

L0为两传动轴中心的距离;

L为连杆的长度;

H0为转动偏心距离;

H为连杆L两端的连接点 (B点和C点或者F点和G点) 的高度差。

设计时先选定R1、 R2、α、β、θ1、L0、H0、H, 未知量为L、θ2。

建立它们之间的数学关系式:

上式x取值[0°, 90°], 相对应的y值也随x值的变化而变化, 在Excel中编写它们之间相互的数学关系, 改变R1、 R2、 β、 L0、H0的值, 配置θ2的角度为90°。

6 结束语

GW46-126 型剪刀式高压交流隔离开关, 具有以下几个方面的典型特点。

(1) 主闸刀采用矩形铝合金管结构, 强度高、重量轻、导电性能好, 并且加工制造成本低;主闸刀整体采用三点接触, 稳定性好。

(2) 产品电连接采用导电带结构, 零件数量少, 可靠性高, 通流能力强, 适应的区域更广泛。

(3) 底座钢铁部件均经热镀锌处理, 耐腐蚀性能强。

参考文献

[1]马永旭, 王占杰, 王红敏.中性母线直流隔离开关的设计与计算[J].高压电器, 2011 (5) :70-72.

[2]张冠生.电器理论基础[M].北京:机械工业出版社, 1989.

[3]徐国政, 张节容, 钱家丽, 等.高压断路器原理和应用[M].北京:清华大学出版社, 2000.

[4]沈鸿.电气工程师手册[M].北京:机械工业出版社, 1987.

[5]苑舜, 崔文军.高压隔离开关设计与改造[M].北京:中国电力出版社, 2007.