开题报告-35kV开关柜结构优化与设计.doc

中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院：计算机与控制工程学院专 业：电气工程及其自动化设 计 题 目：35kV开关柜结构优化与设计指导教师: 2015年 4月2日毕 业 设 计 开 题 报 告1 选题依据：1 本课题的选题背景意义35kV开关柜由于占地面积小,性能稳定,易于维护管理等优点,在变电站运行中得到了广泛的应用5。35kV开关柜是电力系统中大量使用的电气设备，由于35kV开关柜用量多分布面广以及一旦发生故障直接影响用电的特点，从而其安全稳定运行是保证电力生产的安全性及电网供电的可靠性的关键要素7。国网电科院的运行经验表明，35kV开关柜由绝缘引发故障比率最大，其绝缘性能是决定开关柜安全稳定运行的重要因素,在实际运行中由于受诸多不确定因素影响,开关柜的绝缘性能很难得到有效监控,也导致35kV开关柜绝缘出现了很多问题,甚至造成35kv开关柜设备的损毁5。因此，必须开展35kV开关柜绝缘故障分析并提出有针对性的改进措施，以降低其在电力系统运行过程中存在的安全隐患。同时，35kV开关柜在运行中的故障时有发生，为了控制设备故障的发生，我们需要对设备加强管理。目前防止开关柜由于绝缘降低发生故障的有效手段是对开关柜进行带电局放测试，当发现开关柜发生异常放电时，必须尽快找到原因并及时处理。2 本课题的发展历程、现状和未来发展2.1 我国35kv开关柜设计的发展历程我国所生产及使用的高压开关柜相对国外而言其发展历程主要经历了三个阶段：第一个阶段是在上世纪五六十年代，由于我国当时的经济发展水平比较落后，科学技术也不能满足高压开关柜发展的需要.因此，当时的高压开关柜主要是以仿造前苏联为主。第二个阶段则是在20世纪六七十年代，当时我国的经济以及技术水平得到了一定的发展与进步.因此研发的开关柜也开始具有一定的自主知识产权，并且型号各异的手车式的高压开关柜也诞生了。第三个阶段则是从20世纪80年代至今，自我国改革开放以来。与其他各国的经挤技术交流也日益频繁，很多先进的技术也被我们所掌握，我国科研人员积极学习先进的科研技术，研制出了许多新型的多功能高压开关柜，为供电工作做出了极大贡献6！2.2 35kv开关柜设计的现状2.2.1 国内现状随着我国经济的快速发展，作为基础的电力工业也得到了长期快速的发展。作为电力建设中的重要设备之一，高压开关柜市场需求量很大，同时也对高压开关设备提出了更高的要求。我国开关柜经过了仿苏仿欧美产品自主开发的漫长过程。高压开关柜由最初单一的GG1A固定式高压开关柜发展到现在的手车柜与固定柜并存。目前市场广泛应用的KYN28中置式手车柜，能满足各种不同的使用要求。柜体结构也逐渐由焊接式框架向组装式过度，加工设备由普通机床被数控车床代替，加工工艺水平得到了很大的提高。高压开关柜的总体技术水平得到很大的提高。近年来，高压开关行业的生产正逐步向规模化生产方向转变，行业中生产的真空断路器和开关柜的品种也将向性价比较高的生产厂家集中，国内生产厂家不断引进消化国外产品，技术水平不断提高，主要体现在以下几个方面。（1）采用性能良好的元器件。采用真空断路器代替原来的少油断路器和SF6断路器，采用新一代的二次元器件，如带电显示器，微机综合保护装置。（2）应用新工艺装备和技术采用数控加工设备进行钣金加工，应用先进的涂装工艺设备和先进的母排加工设备。（3）新介质、新材料的应用采用了新型绝缘阻燃材料，APG环氧树脂，聚氯脂，陶瓷等新型材料。壳体采用防腐性能优越的敷铝锌板1。22.2 国外现状国外许多有实力的高压开关柜制造商都开发了自有的竞争力产品，提高了绝缘水平，改变了开关柜的结构，使得高压开关柜发展很快，水平逐年提高。如日本三菱公司的MA-EC型下置式手车柜，德国西门子公司的8BK20系列中置柜。ABB公司最近又推出更先进永磁操动机构断路器的组件式开关柜。美国GE公司的PV型双层铠装式断路器和日本研制的四层断路器柜。作为高压开关柜的主要元件之一，真空断路器，继续朝着小型化、高可靠性、少维护的方向发展，在断路器的结构设计方面，更多的产品采用本体与操动机构一体化的设计方案。随着真空技术和嵌入技术的发展，ABB公率先将免维护的真空灭弧室直接浇铸在环氧树脂中，形成了一个独立的断路器极柱。这种形式的断路器，使真空天弧室和其他导电件与外界环境完全隔离，避免外力和外界环境对灭弧室和其他导电件的影响，增强了外绝缘强度，而且浇铸式极柱大大减少了手工装配工作量，最大限度减少极柱装配过程中可能出现的误差，从而使断路器的安全可靠性大大提高。操动机构方面，ABB公司率先推出永磁操动机构，具有永磁铁保持，电容放电驱动，感应式接近开关、节能等显著的创新点，并可以很容易与电子控制设备配合，还可能实现选相操动、同步开断等复杂功能。高压开关柜向着智能化、高可靠性、少维护方向发展，如ABB公司采用REF542plus智能型控制保护单元以及无铁芯传感器，不仅可以使开关柜智能化，而且还可以实现开关柜的生产过程标准化。从开关柜的设计类别上看，铠装式是主流，间隔式日趋减少。从开关柜的结构型式样看，中置式开关柜的生产厂家越来越多。从开关柜的外绝缘介质上说，空气绝缘开关柜占中压开关柜的绝大多数。气体绝缘开关柜是以惰性气体（主要是SF6或N2）为绝缘开关柜（C-GIS）。由于其主要的电气元器件装在密闭的惰性气体中，完全与外界环境相隔离，免受外界环境因素影响，设备的运行更为稳定、可靠，而且缩小了相间和相对地距离，从而使开关柜小型化，并实现了真正意义上的全工况、免维护1，主要表现在以下几个方面：（1）智能化方面智能技术在于将数字技术，在线监测技术，网络技术和通讯技术应用于高压开关柜中。如ABB公司采用REF542plus智能型控制保护单元，使开关柜智能化，操作“傻瓜化”。（2）小型化方面国外在绝缘间距和工频耐压等各方面的要求比中国国内低。例如ABB公司在开关柜小型化做了相当的研究。采用了复合绝缘和小型化真空灭弧室，使柜的体积大大减小。（3）加工工艺方面国外一些先进的生产厂家，都有先进的加工设备和加工所用的模具，而我们国家引进的数控加工设备与国外没有大的差异，而生产用的模具差异就大了，再加上员工的培训方面的差距，使得开关柜的整体精度就大大降低了。造成以上差距的主要原因是创新能力不足，创新体制不畅，科研经费不足2。2.3 35kv开关柜设计的未来发展近年来我国重视电源点的建设逐步启动电网改造，这使开关设备行业的高成长势头得以延续。开关设备公司目前面临着新的产业需求的推动。我国目前加大了对输、配电网络的投资力度。“十二五”期间将投资2279亿元用于配电网建设，而配电网设备主要包括开关设备（如开关柜、环网柜、柱上开关设备、成套设备等）、变压器设备、配电网保护系统。国家加大对配电网的投资，就意味着开关设备类个股将迎来新的产业景气期，相关上市公司的业绩有望随之走强。目前开关设备类上市公司还面临着产业发展的新特征。开关设备产业因市场需求旺盛，资本实力迅速提升，推出新产品的能力也随之提升。与此同时，国家加大了节能减排产业倾斜力度，推动着配电网领域的节能减排效应突出的产品也呼之欲出。这使得这类新产品具有更为乐观的大规模推广的前景，比如永磁真空开关、充气柜、智能开关柜等，为那些相关公司提供了新的成长契机。中国经济的高速稳定增长，特别是巨大而略显紧缺的中国电力，以及配套行业的发展，为我国高压开关柜行业的发展带来了前所未有的机遇。国内市场竞争的国际化，用户对高压开关柜设备质量和服务水平要求的提高，也给高压开关行业带来严峻的挑战。而对这样的机遇和挑战，我国的高压开关生产厂家要认真总结经验，准确识别自己的长处与不足，共同营造良好的商务环境，打造我国开关的世界名牌，共创我国高压开关行业的辉煌。未来供电部门对35kv开关柜的要求必然是:体积小、重量轻、环境适应性强、可靠性高、自动化程度高。因此此类开关柜发展方向是采用c一Gls结构,并应用最新的数字化技术3。3 参考文献1李峰,胡征,景苏等.纳米粒子的控制生长和自组装研究进展J.无机化学学报，2001,17(3):3153241彭韶敏.浅析高压开关柜发展现状及其故障检测J.广东科技,2008,(14):1021032张平.高压开关柜的发展与现状分析J.中国科技信息,2007,(24):92983费枉生.关于35KV开关柜发展方向之看法J.中国学术期刊电子出版社,2002，(4):10194中国开关柜市场现状调研与发展前景分析报告5邓国明,何平,何若冰,王新颖.提高35kV开关柜绝缘性能的技术措施分析N.东北电力大学学报,2014-6-21(3)6郑小小.我国高压开关柜发展历程/article/35406081.html7李景盼，寇希尧.35kV开关柜控制回路异常案例分析J.科技博览，2014,7（3）:48488王隽，焦洪峰.中压开关柜绝缘方式和绝缘标准的探讨J.电气技术,2008,（7）:83869徐涛.35kV电阻接地系统接地故障分析与保护措施J.供用电.2009,（1）10张旭献，刘征.35kV变电站常见故障及应对措施分析J.时代报告，2012,（12）毕 业 设 计 开 题 报 告研究方案：1研究内容（1）详细了解35kV开关柜设计的发展现状及未来发展方向。（2）总结国内35kV开关柜绝缘故障的主要原因及当前采用的改进措施。为实施设计35kV开关柜提供理论工具。（3）开关柜内设备布置调整、开关柜内设备新材料与新工艺的使用、提高开关柜除湿能力三个角度进行改进。（4）通过工频耐压、绝缘电阻测量、开关柜内潮湿环境模拟等试验方法对改造前后两台开关柜进行了不同条件下的对比试验。（5）电缆出线开关柜的绝缘结构设计图纸并按其进行安装调试。（6）编写设计说明书及计算书；（7）撰写专题论文。2研究方法文献研究法，实验研究法，个案研究法，经验总结法3进度安排起讫日期工作内容3月 9日3月10日收集资料、熟悉资料，明确设计任务3月11日4月20日方案设计及设计计算、绘制设计图纸4月21日6月 9日编写设计说明书及计算书、撰写专题论文、准备答辩6月10日6月15日论文答辩毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见：该同学针对35KV开关柜结构优化与设计这个毕业题目，查阅了大量资料，对其设计内容有比较充分的了解，论述35KV开关柜结构优化与设计设计方案，课题