LW35-126型断路器毕业设计

LW35-126型断路器毕业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 毕 业 设 计(论文) (说 明 书) 题 目:LW35-126型断路器 姓 名: 编 号: 平顶山工业职业技术学院 2010 年 5 月 10日 平顶山工业职业技术学院 毕 业 设 计 (论文) 任 务 书 姓名 机电一体化 专业 任 务 下 达 日 期 年 月 日 设计(论文)开始日期 年 月 日 设计(论文)完成日期 年 月 日 设计(论文)题目: A?编制设计 B?设计专题( 毕业论文 毕业论文答辩ppt模板下载毕业论文ppt模板下载毕业论文ppt下载关于药学专业毕业论文临床本科毕业论文下载 ) 指 导 教 师 系(部)主 任 年 月 日 平顶山工业职业技术学院 毕业设计(论文)答辩委员会记录 系 专业，学生 于 年 月 日 进行了毕业设计(论文)答辩。 设计题目: 专题(论文)题目: 指导老师: 答辩委员会根据学生提交的毕业设计(论文)材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计(论文)成绩为 。 答辩委员会 人，出席 人 答辩委员会主任(签字): 答辩委员会副主任(签字): 答辩委员会委员: ， ， ， ， ， ， 平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)评语 第 页 页 共学生姓名: 专业 年级 毕业设计(论文)题目: 评 阅 人: 指导教师: (签字) 年 月 日 成 绩: 系(科)主任: (签字) 年 月 日 毕业设计(论文)及答辩评语: 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 摘 要 本文所设计的LW35-126型自能式六氟化硫断路器系户外交流三极50Hz高压输变电设备，用于分合额定电流、故障电流或转换线路，实现对输变电系统的保护、控制及操作，可以进行三极分闸、合闸及快速自动重合闸操作。设计的该断路器结构简单、体积小、耗材少;需要的操作能量小、可靠性高、安装容易、噪音低等特点。该断路器的灭弧室设计是利用自能式灭弧原理，采用小直径压气缸、变开距和双向气吹的结构。利用电弧堵塞效应提高压气缸内的气体压力从而熄灭电弧。该设计断路器的特点是在灭弧原理上比传统的压气式六氟化硫断路器有很大的改进，它充分利用电弧的阻塞效应，来提高压气缸中六氟化硫气体的压力，可使压气室内直径显著减小，并使断路器需要的操作功降低，从而可以采用无油气泄露、可靠性更高的弹簧操作机构。同时操作噪音大大降低，最有利于城网改造使用 关键词: 额定电压，额定电流，额定绝缘水平，额定短路开断电流，分闸控制回路 论文类型:综合型论文 第 1 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) ABSTRACT This type of design LW35-126 since can type six fluorinated sulfur is extremely outdoor ac breaker three isolator, for high-voltage power transmission and transformation equipment and rated current, fault current or conversion of transmission line, the protection and control systems and operations, can undertake three extremely on or off and fast automatic reclosing operation. The design of the breaker is simple in structure, small volume, consumables, Need operation low energy, high reliability, easy installation, low noise characteristics. The breaker arcing chamber design is to use type arcing principle, small diameter cylinder pressure, open distance and two-way breath of structure. Using arc clogging effect improving the gas pressure cylinders to extinguish arc. The design characteristics of the circuit breaker is in arcing principle than traditional YaQi type six fluorinated sulfur breaker has greatly improved, which make full use of arc obstruction, to improve the effect of pressure in the cylinder six fluorinated sulfur gases pressure YaQi, can make indoor diameter, and greatly reduce the need to reduce operating power circuit breaker, thus can be used without gas leak, the reliability of higher spring operation mechanism. While operating noise is greatly reduced and the urban network reform to use 第 2 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 目 录 第1章 发展与概述..................................................4 第2章 新产品设计原理..............................................5 第3章 新产品设计使用环境及额定参数................................6 3.1使用环境条件..........................................................................................................................6 3.2额定参数..................................................................................................................................6 第4章 产品设计结构与工作原理.......................................9 4.1断路器整体的设计理念构…………………………………………………………………...9 4.2断路器本体的工作原理和基本结构………………………………………………………..9 第5章 弹簧机构的工作原理和结构....................................10 5.1合闸储能操作………………………………………………………………………………10 5.2合闸操作……………………………………………………………………………………10 5.2分闸操作................................................................................................................................10 第6章 电气控制系统设计............................................11 6.1控制回路原理…………………………………………………………………………..…..11 6.2电机储能控制原理……………………………………………………………………..…..12 6.3加热驱潮原理…………………………………………………………………………....…12 6.4 SF6气体压力报警控制回路………………………………………………………..….….12 第7章 设计结论...................................................13 附 图..........................................................14 参考文献..........................................................21 致 谢......................................... ................22 第 3 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第1章 发展与概述 电力工业是国民经济的命脉，它既为现代工业、现代农业、现代国防和现代科学技术提供必不可少的动力，又和人民群众的日常生活密切相关。我国的电力工业发展十分迅速，近十年来，全国每年新增装机容量约 1600万千瓦;截止到2000年底，我国发电设备总装机容量达到3.193亿千瓦，年发电量13680亿度，装机容量和年发电量均居世界第二位，进入了世界电力生产和消费大国的行列。预计“十五”期间新增装机容量与“九五”持平，测算出“十五”末，全国发电设备总装机容量达到3.9亿千瓦，2010年末将达5亿千瓦。由此计算出2005年,2010年5年新增发电设备装机容量1.1亿千瓦，平均每年新增2200万千瓦。断路器是变电站的主要电气设备之一。因为断路器具有开合电路的专用灭弧装置，它不仅在系统正常运行时能切断和接通高压线路及各种空载和负荷电流，而且当系统发生故障时能自动、迅速、可靠地切除各种过负荷电流和短路电流，防止事故范围的发生和扩大。 断路器从油断路器发展到压缩空气断路器继而发展到六氟化硫断路器和真空断路器。随着输电线路电压等级的不断提高、电网容量的不断扩大，对SF6断路器的开发研究提出了越来越高的要求。SF6比空气、矿物油具有更优异的电气绝缘和灭弧性能，因此SF6断路器发展迅速，又由于SF6断路器具有体积小、可靠性高、检修周期长等优点而被电力系统广泛采用，成为超高压等级断路器最主要的品种。随着断路器无油化进程的深入，形成了126kV电压等级以下以真空断路器为主，126kV及以上电压等级六氟化硫断路器的格局。 第 4 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第2章 新产品设计原理 本文所设计的LW35-126型自能式六氟化硫断路器系户外交流三极50Hz高压输变电设备，用于分合额定电流、故障电流或转换线路，实现对输变电系统的保护、控制及操作，可以进行三极分闸、合闸及快速自动重合闸操作。设计的该断路器结构简单、体积小、耗材少;需要的操作能量小、可靠性高、安装容易、噪音低等特点。虽然单压压气式断路器比双压式的结构简单，但因为要在十几毫秒内压气缸产生高压气体以熄灭电弧，因此需要操动机构输出较高的操作功。高能量和高操作功使机械联结件受到强烈的应力，寻求减少机械操作功需求量的方法成为设计新一代SF6断路器的突破口。随着对灭弧室灭弧过程的进一步认识，使得利用“自动膨胀原理”的自能式灭弧室即第三代SF6断路器产生了。 LW35-126型断路器的灭弧室设计是利用自能式灭弧原理，采用小直径压气缸、变开距和双向气吹的结构。利用电弧堵塞效应提高压气缸内的气体压力从而熄灭电弧。该设计断路器的特点是在灭弧原理上比传统的压气式六氟化硫断路器有很大的改进，它充分利用电弧的阻塞效应，来提高压气缸中六氟化硫气体的压力，可使压气室内直径显著减小，并使断路器需要的操作功降低，从而可以采用无油气泄露、可靠性更高的弹簧操作机构。同时操作噪音大大降低，最有利于城网改造使用。 第 5 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第3章 新产品设计使用环境及额定参数 3(1 使用环境条件 1.环境温度:-30?,+40?。 2.风压:不大于700Pa(相当于风速34 m/s)。 3.海拔高度:不大于3000m。 4.地震烈度:不大于9度。 5.空气污秽程度:?级、?级。 3(2 额定参数 1. 断路器及操动机构的额定参数见表1。 表1 断路器的额定参数 序号 名 称 单位 主 要 技 术 参 数 1 额定电压 kV 126 2 绝缘水平 kV 见表2 3 额定频率 Hz 50 4 额定电流 A 3150 5 额定短路开断电流 kA 40 6 额定短时耐受电流 kA 40 7 额定峰值耐受电流 kA 100 8 额定短路持续时间 s 3 9 额定短路关合电流(峰值) kA 100 10 近区故障开断电流 kA 36/30 11 额定线路充电开断电流 A 31.5 12 额定失步开断电流 kA 10 13 额定短路开断电流下累计开断次数 次 20 14 控制回路和辅助回路电源额定电压 见表4 15 额定操作顺序 分-0.3s-合分-180s-合分 16 额定主回路电阻 μΩ ?55 17 断路器机械耐久 次 3000 水平纵向 F N 1250 shA 18 接线端子静拉力 水平横向 F N 750 shB 垂直方向 F N 1000 tVm 第 6 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 19 SF6气体年漏气率 % ?1 20 SF6气体水分含量(V/V) ppm ?150 21 触头行程 mm 1504 +3 2522 触头接触行程 mm -2 2. 绝缘水平见表2 表2 绝缘水平 序名 称 主要技术参数 号 断口间 230 1min工频耐受电压 1 (有效值、干试、湿试) 极间或极对地 230 断口间 550 雷电冲击耐受电压(峰值)2 (全波1.2/50μs ) 极间或极对地 550 断口间 95 SF6气体零表压时，5min3 工频耐受电压(有效值) 极对地 95 注:序号1、序号2中参数为海拔2000m的绝缘水平。 3. SF6气体压力(20?)见表3 表3SF6气体压力MPa(20?) 序符号 名 称 SF6气体参数 号 1 P 额定工作压力0.5?0.015 N 2 P 补气报警压力 0.45?0.015 1 3 P 闭锁压力 0.43?0.015 2 4. 控制回路和辅助回路电源额定电压见表4 表4 控制回路和辅助回路电源额定电压 序号 名 称 单位 参 数 1 控制回路及信号回路电压 V d.c.110/d.c.220 2 电机电压/功率 V/W d.c./ a.c. 220/750 3 驱潮加热回路电压/功率 V/W a.c.220/100 第 7 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 5. 机械特性见表5 表5 机械特性 序号 名 称 单位 参 数 1 分闸时间上下限 ms 27?3 2 合闸时间上下限 ms 100,20 3 分—合时间 ms ?300 4 合—分时间 ms ?50 5 分闸同期性 ms ?3 6 合闸同期性 ms ?5 7 开断时间 ms 60 第 8 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第4章 产品设计结构与工作原理 4(1 LW35-126型SF6断路器整体设计理念(模式) 1.各极具有独立操动机构的分极操作模式; 2.动力元件独立、三极公用部分控制(液压)元件的分极操作模式; 3.动力元件独立、三极公用部分控制(液压)元件的三极(液压)联动操作模式; 4.三极公用一套操动机构的三极机械联动操作模式; 5.同极公用一套操动机构的分极操作模式(对单极多柱多断口)。 LW35-126型SF6断路器设计采用自能式灭弧原理，缩小了压气缸的直径和重量，减少操作功，从而可以配用弹簧操动机构。 每台断路器由装在同一横梁上的三个单极和一个弹簧机构组成，三极间为机械联动，弹簧操动机构安装在横梁下方的中间部位，电气控制系统置于机构箱内(见图1)。单极的上部为一个断口的灭弧室，中间为支柱瓷套，下部为用于密封及传动的拐臂盒(见图2)。 4(2 断路器本体的工作原理和基本结构 LW35-126型SF6断路器的灭弧室利用自能式灭弧原理，采用小直径压气缸、变开距和双向气吹的结构。利用电弧堵塞效应提高压气缸内的气体压力从而熄灭电弧。 系统电流的流经途径为:通过带有接线板的静触头座、静触头、主触头、压气缸、动触头和带有接线板的动触头座(合闸位置)。见图2) 分闸操作:弹簧操动机构带动拐臂盒2-11中的传动轴及其内拐臂，从而拉动绝缘拉杆2-9、动弧触头2-14、喷口2-12、主触头2-13和压气缸2-6向下运动，当静触头2-5和主触头2-13分离后，电流仍沿着未脱开的静弧触头2-4和动弧触头流动，当动、静弧触头也分离时其间产生电弧，在喷口喉部未脱离静弧触头之前，电弧燃烧产生的高温高压气体流入压气缸与其中的冷态气体混合从而使压气缸中的压力提升，在喷口喉部脱离静弧触头之后，压气缸中的高压气体从喷口喉部和动弧触头喉部双向喷出，将电弧熄灭。 合闸操作:弹簧机构带动所有运动部件按分闸方向的反方向运动到合闸状态，同时SF6气体通过回气装置2-15进入压气缸中，为下次分闸操作作好准备。 断路器的密封系统采用动密封和静密封两种形式。静密封采用双O型圈，动密封采用转动密封并使用“X”型密封圈(在拐臂盒2-11中)，减少了运动过程中的磨损和泄漏几率。 第 9 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第5章 弹簧机构的工作原理和结构 LW35-126型SF6断路器设计采用弹簧操动机构，此机构可以满足该新产品的所有机械特性要求。 弹簧机构的工作原理及结构见图3。 5.1合闸储能操作 当断路器合闸操作完毕时，限位开关将储能电机 8接通，电机带动棘爪 5推动棘轮 4顺时针旋转，通过拉杆将合闸弹簧 1储能，棘轮过死点后，在合闸弹簧力的作用下棘轮受到顺时针旋转的力矩，但合闸脱扣器 2又将棘轮上的合闸止位销 3锁住，从而将机构保持在合闸预备状态(如图3 A和B)。 5.2合闸操作 弹簧机构处于分闸位置且合闸弹簧 1已储能(如图3 B)。当合闸电磁铁受电动作后，合闸脱扣器 2释放棘轮 4上的合闸止位销 3，从而在合闸弹簧的作用下，棘轮通过传动轴 7带动凸轮 9顺时针旋转，凸轮又推动主拐臂上 10的磙子 11，再带动主拐臂和通过拉杆 6带动传动拐臂 15逆时针旋转，将断路器本体合闸并对分闸弹簧储能。当断路器合闸到位后，分闸脱扣器 13又将主拐臂上的分闸止位销 12锁住，从而保持断路器本体在合闸位置和分闸弹簧在压缩储能状态(如图3 C)，为下一次分闸准备。 5.3分闸操作: 弹簧机构处于合闸位置并且分闸弹簧 14被压缩储能时(如图3 A和C)，当分闸电磁铁受电动作后，分闸脱扣器 13释放主拐臂 10上的分闸止位销 12，从而在分闸弹簧 15的作用下，传动拐臂 15通过拉杆 6带动主拐臂顺时针转动，将断路器本体分闸，并由分闸弹簧的预压缩力将其保持在分闸位置(如图3 B)。 第 10 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第6章 电气控制系统设计 LW35-126型SF6断路器电气控制系统的设计不仅要求有一般机械设备电气控制系统的特点，同时还应适应电力系统输变电网络安全、经济运行的要求，还应适应在强电磁场和静电的环境下防干扰的要求。使整个输变电网络具有高度自动化控制和集中调度的功能。将来还要发展具有智能化控制的输变电网络。由于LW35-126型SF6断路器要求运行可靠和抗干扰等因素，目前高压开关设备中已大量使用在线监测系统，通过现场采集单元和计算机，实时显示高压开关的状态信息，并发出报警或故障信号，所有这些都对电气控制系统提出了越来越高的要求。 LW35-126型SF6断路器的电气控制系统由两大部分组成。第一部分为执行关合与分断任务的主回路，第二部分为贮能、加热、照明、驱潮、计数、闭锁、互锁、临界值检测与控制等功能的辅助回路。不言而喻，主回路和辅助控制回路两者同样重要，不可偏废，共同组成一个完整的电气控制系统。高压开关设备的电气控制系统与输变电网络的控制系统，共同承担电力系统的调度与控制任务，并为输变电网络的控制系统提供接口电路及通讯电路。 6(1 控制回路原理 电气控制原理图见附图5、附图6，电气元件符号说明见附图4。 合闸控制回路:断路器处于分闸状态，辅助开关(S)1/3接点接通，从端子17来的远方合闸操作信号经过近控/中控选择开关(STB1)的1/2接点、防跳跃继电器(K1)的21/22接点、SF6最低功能压力闭锁继电器(K3)的21/22接点及储能控制延时继电器(K4)的21/22接点到达合闸线圈(K11)和计数器线圈(PC)，使合闸电磁铁和计数器动作，从而断路器合闸带动辅助开关转换，辅助开关1/3接点切断合闸回路同时6/8接点接通分闸回路。 电气防跳跃回路:当断路器合闸时，辅助开关(S)2/4接点接通防跳跃继电器(K1)，若合闸信号未能撤除，防跳跃继电器动作其21/22接点将合闸回路保持在中断状态，同时其接点13/14保持防跳跃回路导通，即使断路器分闸后辅助开关转换，合闸回路仍不会导通。只有合闸信号撤除后，防跳跃继电器复位，合闸回路接通才能进行再次合闸。 分闸控制回路:断路器处于合闸状态，辅助开关(S)6/8接点接通，从端子26来的远方分闸操作信号经过近控/中控选择开关(STB1)的5/6接点、SF6最低功能压力闭锁继电器(K3)的31/32接点和辅助开关接点到达分闸线圈(K22)，使分闸电磁铁动作，从而断路器分闸并带动辅助开关转换，辅助开关6/8接点切断分闸回路。 6.2电机储能控制原理 第 11 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 当断路器合闸后，储能位置开关(SP)的1/2接点接通，从而储能控制延时继电器(K4)动作，其接点13/14又将电机控制接触器(KM)线圈接通，电机回路接通对合闸弹簧储能。储能到位时，机构传动轴上的凸轮将储能位置开关切断。 当机构储能系统发生故障时，电机运转时间过长(超过16s)其储能控制延时继电器的55/56接点动作将电机储能控制回路切断以保护电机并向中控室发出报警信号。 6(3 加热驱潮原理(附图 6) 机构箱内装有驱潮器(EHD)和加热器(EHK)，在产品运行时，驱潮器始终投入;当环境温度低于5?C时，温控开关ST将加热器投入。 6(4 SF6气体压力报警控制回路 当SF6气体发生泄漏其密度低于报警压力时，密度继电器(KD)的1/2接点闭合，使SF6气压过低报警继电器(K2)动作，接通机构箱中低气压报警信号灯并向控制室发出报警信号; 若SF6气体密度低于最低功能压力时，密度继电器(KD)的3/4触电闭合，使SF6最低功能压力闭锁继电器(K3)动作，切断合闸、分闸回路，断路器不能进行合闸分闸操作。 第 12 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第7章 设计结论 LW35-126型自能式六氟化硫断路器为新一代高压断路器，适用于63,110KV电力系统中，用于对高压输变电系统的保护和控制。该断路器的设计在灭弧原理上与传统压气式六氟化硫断路器相比有很大的改进，它充分利用电弧的阻塞效应，来提高压气缸中六氟化硫气体的压力，可使压气室内直径显著减小，并使断路器需要的操作功降低，从而可以采用无油气泄露、可靠性更高的弹簧操作机构。同时操作噪音大大降低，最有利于城网改造使用。是传统压气式型六氟化硫断路器的更新换代产品。 第 13 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 附 图 图1 断路器总体布置 第 14 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 图2 LW35-126型SF断路器灭弧室结构 6 1. 吸附剂 2. 灭弧室瓷套 3.静触头座 4.静弧触头 5.静触头 6.压气缸 7. 动触头 8.动触头座 9.绝缘拉杆 10.支柱瓷套 11.拐臂盒 12.喷口 13主触头 14.动弧触头 15.回气装置 16.充气装置 第 15 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 图3 LW35系列断路器用弹簧操动机构原理及结构 1 合闸弹簧 2 合闸脱扣器 3 合闸止位销 4 棘轮 5 棘爪 6拉杆 7 传动轴 8 储能电机 9 凸轮 10 主拐臂 11 磙子 12 分闸止位销 13 分闸脱扣器 14 分闸弹簧 15 传动拐臂 第 16 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 图4 电气元件符号说明图 第 17 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 图5 电气控制原理图 该原理图对应断路器处于下列状态: a) 断路器处于分闸位置; b)合闸弹簧未储能; c) SF6气体压力为零表压; d)控制回路不带电。 第 18 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 图6 电机储能和加热驱潮电路原理图 第 19 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 图7 辅助开关端 第 20 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 参考文献 [1] 平高集团培训中心. 高压电器及元件装配工，2006，10. [2] 杨可桢. 机械设计，1999，06. [3] 唐云歧. 机械制造工艺，1997，07. [4] 吕厚余. 电工技术，2001，03. [5] 徐丙松，张秀艳. 机械制图，2004，05. [6] 王明亮.关于中国学术期刊 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化数据库系统 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 的进展[EB/OL]，1998，10，4. [7] 郑大钟. 电气控制系统理论 [M]. 北京:清华大学出版， 1990. 第 21 页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(论文) 鸣谢 紧张的大学学习即将结束，几年来在学校和何老师的精心教导下，我的个人素质和处事的应变能力大大提高，给自己在以后的工作中打下坚实的基础。毕业设计已经顺利完成，在何老师的指导下，我的论文设计思路明晰、整体构架紧凑，新产品整机设计完全符合运行标准。在这里我非常感谢李老师以及学校对我的培养，我要用所学到的知识报效祖国～ 第 22 页