高壓隔離開關的應用機電系畢業(yè)設計

1、目錄目 錄1緒論11.1高壓隔離開關的結(jié)構(gòu)11.2高壓隔離開關種類11.3隔離開關的作用22高壓隔離開關發(fā)展和研究狀況32.1我國高壓隔離開關的發(fā)展和研究現(xiàn)狀32.2國外高壓隔離開關發(fā)展和研究水平32.31000kv特高壓隔離開關33隔離開關操作回路和操作機構(gòu)53.1隔離開關操作回路53.2隔離開關操作機構(gòu)54隔離開關防誤操作邏輯閉鎖74.1“五防”內(nèi)容74.2“五防”實現(xiàn)形式74.3隔離開關防誤閉鎖邏輯關系74.4隔離開關閉鎖邏輯實例95隔離開關的異常運行及事故處理115.1隔離開關出現(xiàn)過熱現(xiàn)象及處理115.2隔離開關拒合、拒分故障115.3隔離開關合閘不到位或三相不同期故障125.4隔離開

2、關誤操作故障126結(jié)論13參考文獻141 緒論隔離開關是一種沒有專門滅弧裝置的開關設備，在分閘狀態(tài)有明顯可見的斷口，在合閘狀態(tài)能可靠地通過正常工作電流，并能在規(guī)定的時間內(nèi)承載故障短路電流和承受相應電動力的沖擊。當回路的電流很小時，或者當隔離開關每極的兩接線端之間的電壓在關合和開斷前后無顯著變化時，隔離開關具有關合和開斷回路電流的能力。1.1 高壓隔離開關的結(jié)構(gòu)高壓隔離開關主要由以下部分組成：1導電系統(tǒng)高壓隔離開關的導電系統(tǒng)又分為幾個部分：1）觸頭；2）導電桿；3）接線座；4）接地開關。2絕緣部分絕緣部分可分為兩個部分：1）對地絕緣；2）斷開絕緣。3操作機構(gòu)和傳動部分操作機構(gòu)有手動操作機構(gòu)、電動

3、操作機構(gòu)和氣動操作機構(gòu)，電動操作機構(gòu)又保留有手動操作功能。傳動機構(gòu)有主軸，拐臂，拉桿絕緣子等。 4底座部分由鋼架組成。支持瓷瓶或套管瓷瓶以及傳動主軸都固定在底座上，底座應可靠接地。1.2 高壓隔離開關種類隔離開關的分類有多種方式，主要分類有：1按裝設地點分類，有戶外式和戶內(nèi)式。2按支柱絕緣子數(shù)目分，有單柱式、雙柱式和三柱式。3按隔離開關運動方式分，有水平旋轉(zhuǎn)式、垂直旋轉(zhuǎn)式、擺動式和插入式。4按有無接地裝置分，有不接地、單接地和雙接地。5按極數(shù)分，有單極和三極。6按操作機構(gòu)分，有手動、電動和氣動等。7按使用性質(zhì)分，有一般用、快分用和變壓器中性點接地用等。1.3 隔離開關的作用隔離開關在電力系統(tǒng)中

4、主要起安全隔離作用。它的任務是在無負荷下分、合電路，以達到停電檢修和轉(zhuǎn)換的目的。隔離開關在合閘狀態(tài)能可靠地通過額定電流，并能承載規(guī)定的短路電流；在分閘狀態(tài)形成明顯可見的具有可靠絕緣的隔離斷口，使需要檢修或分段的線路與帶電線路相互隔離，以保證檢修人員及線路設備的安全。為了確保安全，不少隔離開關還附有接地開關，也有的接地開關是獨立的，接地開關的作用是在需要的時候，人為地將線路與地相連。隔離開關由于沒有專門的滅弧裝置，通常只在無負載的情況下分、合線路。但是在一些特殊使用下，如倒換母線、開斷空載變壓器和空載母線等場合，也應能分、合母線轉(zhuǎn)換電流及空載變壓器的勵磁電流、空載母線的電容電流等小電流。隔離開關

5、主要作用有：（1）設備檢修時，用隔離開關來隔離有電和無電部分，造成明顯的斷開點，使檢修的設備與電力系統(tǒng)隔離，以保證工作人員和設備的安全。（2）隔離開關和斷路器相結(jié)合，進行倒閘操作，以改變運行方式。（3）用來開斷小電流和旁路、環(huán)路電流。（4）用隔離開關進行500kv小電流電路合旁路、環(huán)路電流的操作。-13-高壓隔離開關的應用2 高壓隔離開關發(fā)展和研究狀況隔離開關的研究和制造隨著科學技術(shù)的不斷進步和電力工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，各項指標越來越好。2.1 我國高壓隔離開關的發(fā)展和研究現(xiàn)狀我國電力工業(yè)已有120年的歷史，高壓隔離開關作為電力系統(tǒng)的重要設備之一也經(jīng)歷了幾個時代的發(fā)展。20世紀60年代中及70年代

6、末自主研制出363、550kv超高壓隔離開關。80年代中，西開和平高各研制出結(jié)構(gòu)形式和傳動結(jié)構(gòu)更加完善的550kv隔離開關；80年代末高強度絕緣子的研制成功和90年代末三峽工程的投運以及“西電東送”工程的實施，推動了電力設備的發(fā)展，高壓隔離開關在額定電流、峰值耐受電流、短時耐受電流和時間等參數(shù)上都大有改進。中國電力設備歷經(jīng)多年的不斷創(chuàng)新、發(fā)展，如今已成功地跨入特高壓時期。2005建成750kv青海官亭至甘肅蘭州東輸電工程，接著800kv直流輸電和1000kv交流輸電等特高壓輸電線路相繼建成投運，特高壓電網(wǎng)正逐步形成。國內(nèi)知名的高壓隔離開關生產(chǎn)廠家如西安西電高壓開關有限責任公司（西開）、新東北電

7、氣（沈陽）高壓隔離開關有限公司（沈高）、河南平高電氣股份有限公司（平高）、湖南長沙高壓開關集團股份公司（長高）等相繼研制出相應的隔離開關，有效保證了我國電力設備的國產(chǎn)化。2.2 國外高壓隔離開關發(fā)展和研究水平發(fā)達國家受經(jīng)濟和電力工業(yè)的快速發(fā)展影響，高壓隔離開關研究和生產(chǎn)水平都要領先于我國。abb公司（由組建于1891年的瑞士bbc公司和組建于1883年的瑞典asea公司合并而成）、法國mg（egic）、alstom、德國siemens、日本高岳、荷蘭hapam等國際知名公司生產(chǎn)的電力設備一直享有很高的聲譽。這些知名公司的許多技術(shù)和管理經(jīng)驗值得我們借鑒。2.3 1000kv特高壓隔離開關國家電網(wǎng)

8、公司在2005年工作會議上明確提出：在今后幾年內(nèi)，我國需要建設全國特高壓電網(wǎng)，目前，特高壓電網(wǎng)建設已進入高潮階段。1000kv配電裝置有常規(guī)gis，復合式組合電器(hgis)和敞開瓷柱式電氣設備(ais)3種。世界上投運750kv電網(wǎng)已有幾十年的歷史，均采用800kv隔離開關，由一些著名制造廠商提供成熟的工業(yè)產(chǎn)品。而1000kv電網(wǎng)只在日本、前蘇聯(lián)、美國等少數(shù)國家處于試運行階段，有的國家目前還是降壓運行。國外的一些著名制造廠商，如西門子、alstom，abb，ssl(美國)、egic(原法國mg)、hapam(荷蘭)等所生產(chǎn)的800kv隔離開關工業(yè)產(chǎn)品以及1000kv隔離開關試制產(chǎn)品對我國的隔

9、離開關研發(fā)具有巨大的借鑒價值。我國相關廠商也與國外知名企業(yè)合作，研發(fā)出適合自己國情的特高壓隔離開關，目前已大量使用。高壓隔離開關的應用3 隔離開關操作回路和操作機構(gòu)3.1 隔離開關操作回路圖3.1 隔離開關操作回路示意圖隔離開關操作回路是指控制隔離開關分閘或者合閘的控制回路。如圖3.1所示為隔離開關控制回路的總體示意圖，控制回路為單相220v交流，動力回路另外接入，為三相380v交流。就地電氣聯(lián)鎖是把控制回路接入到本間隔內(nèi)和該隔離開關有邏輯閉鎖的斷路器、接地閘刀的輔助觸點，只有斷路器和接地閘刀的狀態(tài)符合一定的邏輯才能導通。監(jiān)控閉鎖則是根據(jù)本間隔以及其他間隔有邏輯閉鎖相關的斷路器、接地閘刀的狀態(tài)

10、都考慮在內(nèi)，符合條件才能導通。當閉鎖回路導通且收到動作命令，操作回路導通，隔離開關動作。3.2 隔離開關操作機構(gòu)隔離開關的操作回路是控制回路，而操作機構(gòu)則是具體實現(xiàn)部件。西門子隔離開關的ma-6電動操作機構(gòu)具有普遍意義，其原理如圖3.2所示。q1為空氣開關，用于通斷控制回路和電機電源。s7為操作方式切換開關，切至左邊為就地操作，切至右邊為遠方遙控。s1為隔離開關的輔助觸點，有多組輸出，幾組經(jīng)過常開常閉邏輯轉(zhuǎn)換后接入控制回路，使電動機構(gòu)在操作到位后斷開控制回路，其它用于提供信號。le為遠方合閘控制回路，la為遠方分閘控制回路，ls為控制回路電源輸入，l為就地控制回路電源，這4路電都是單相220v

11、交流。s4為就地合閘按鈕，s5為就地分閘按鈕。k1為合閘交流接觸器，k2為分閘交流接觸器。f為熱過載繼電器，當電機回路過載時切斷控制回路。s2為行程開關，如果切換為手搖操作，需要打開機構(gòu)，s常閉觸點就斷開，防止電動和手動操作同時進行。轉(zhuǎn)動機構(gòu)由三相異步電機帶動，電機的兩相互換，旋轉(zhuǎn)方向即相反。因此兩組交流接觸器的主觸點接成如圖模式，實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)。k1和k2的常閉觸點和對方的常開觸點串聯(lián)是為了防止兩組接觸器都導通而短路。圖3.2 西門子ma-6電動機構(gòu)原理圖4 隔離開關防誤操作邏輯閉鎖4.1 “五防”內(nèi)容電力系統(tǒng)各種設備操作時要遵守一定的操作順序，否則會造成嚴重的安全事故。浙江省電力公司企業(yè)標

12、準110500 kv 變電所防誤操作閉鎖邏輯規(guī)范中規(guī)定：防誤閉鎖邏輯應滿足“五防”功能：1防止誤分、合斷路器；2防止帶負荷拉、合隔離開關或手車觸頭；3防止帶電掛（合）接地線（接地閘刀）；4防止帶接地線（接地閘刀）合斷路器（隔離開關）；5防止誤入帶電間隔。4.2 “五防”實現(xiàn)形式實現(xiàn)“五防”的方式主要有五種：機械連鎖、電氣閉鎖、電磁閉鎖、微機防誤閉鎖、監(jiān)控系統(tǒng)防誤閉鎖。4.3 隔離開關防誤閉鎖邏輯關系4.3.1 母線閘刀a) 斷路器斷開、斷路器兩側(cè)接地閘刀斷開、母線接地閘刀斷開；b) 正常倒母時，母聯(lián)運行狀態(tài)、本間隔另一母線閘刀合上；c) 當需硬連接倒母時，某間隔（主變或旁路間隔）正、副母閘刀均

13、合上、本間隔另一母線閘刀合上；d) 當間隔硬連接需切空母線時，本間隔正、副母線閘刀均合上、被切母線所有閘刀均斷開（壓變閘刀除外）。4.3.2 線路閘刀（變壓器閘刀）斷路器斷開、斷路器兩側(cè)接地閘刀斷開、線路接地閘刀斷開（變壓器各側(cè)接地閘刀斷開）。4.3.3 母聯(lián)閘刀斷路器斷開、斷路器兩側(cè)接地閘刀斷開、所連接母線接地閘刀斷開。4.3.4 分段閘刀斷路器斷開、斷路器兩側(cè)接地閘刀斷開、所連接母線接地閘刀斷開。4.3.5 旁路閘刀不停電旁路代時，被代間隔正母閘刀合上及副母閘刀斷開（或副母閘刀合上及正母閘刀斷開）、線路（或變壓器）閘刀合上、旁路間隔斷路器斷開、旁路母線接地閘刀斷開、旁路母線閘刀合上、旁路間

14、隔正母或副母閘刀合上（旁路兼母聯(lián)接線方式的，跨條閘刀斷開）；停電旁路代時，被代間隔線路（或變壓器）閘刀斷開、線路（或變壓器各側(cè)）接地閘刀斷開、旁路母線接地閘刀斷開、旁路斷路器斷開（旁路兼母聯(lián)接線方式的，跨條閘刀斷開）。4.3.6 壓變閘刀壓變接地閘刀斷開、母線接地閘刀斷開。4.3.7 電容器（電抗器）閘刀電容器（電抗器）接地閘刀斷開、斷路器斷開位置。4.3.8 接線為3/2 方式時閘刀a) 邊開關母線側(cè)閘刀：邊開關斷開、邊開關兩側(cè)接地閘刀斷開、母線接地閘刀斷開。b) 邊開關出線側(cè)閘刀：邊開關斷開、邊開關兩側(cè)接地閘刀斷開；若無線路閘刀，則線路接地閘刀斷開。c) 邊開關變壓器側(cè)閘刀：邊開關斷開、邊

15、開關兩側(cè)接地閘刀斷開；各側(cè)變壓器接地閘刀斷開；若低壓側(cè)無變壓器閘刀，則低壓側(cè)母線接地閘刀斷開。d) 中開關閘刀：中開關斷開、開關兩側(cè)接地閘刀斷開；若無線路閘刀，則線路接地閘刀斷開；若一側(cè)為主變間隔，則各側(cè)變壓器接地閘刀斷開；若低壓側(cè)無變壓器閘刀，則低壓側(cè)母線接地閘刀斷開。4.3.9 變壓器500kv閘刀（變壓器直接接母線）a) 斷路器與變壓器間無閘刀：斷路器斷開、斷路器母線側(cè)接地閘刀斷開、母線接地閘刀斷開、各側(cè)變壓器地刀斷開；若低壓側(cè)無變壓器閘刀，則低壓側(cè)母線地刀斷開。b) 斷路器與變壓器間有閘刀時：1） 母線閘刀：斷路器斷開、斷路器兩側(cè)接地閘刀斷開、母線接地閘刀斷開；2） 變壓器閘刀：斷路器

16、斷開、斷路器兩側(cè)接地閘刀斷開、各側(cè)變壓器接地閘刀斷開；若低壓側(cè)無變壓器閘刀，則低壓側(cè)母線接地閘刀斷開。4.4 隔離開關閉鎖邏輯實例國網(wǎng)公司電氣作業(yè)安全操作規(guī)程規(guī)定，電氣裝置中，可以用隔離開關同其他電氣裝置分開的部分為一個電氣連接部分，閉鎖邏輯相關設備即在一個電氣連接部分內(nèi)，因此，開關、變壓器等沒有明顯斷開點和有電磁聯(lián)系的設備都視為直接相連部分，兩側(cè)的設備要有閉鎖邏輯。圖4.1 雙母雙分段接線圖如圖4.1所示，為雙母雙分段主接線圖。相關的隔離開關的閉鎖邏輯如表4.1所示。表中，0表示該設備在斷開位置，1表示在合上位置。母線閘刀的第2條閉鎖邏輯為閘刀的熱倒方式之一，通過母聯(lián)進行熱倒，要求母聯(lián)開關在

17、運行狀態(tài)，另一把隔離開關合閘位置。母線閘刀的第3條閉鎖邏輯也為閘刀的熱倒方式之一，通過另一條線路（500kv變電站一般為主變220kv側(cè)）兩把閘刀直接跨接兩條母線來熱倒。母線閘刀的第4條閉鎖邏輯為利用閘刀切空母線。表4.1 隔離開關閉鎖邏輯表相關操作 設備設備正母閘刀副母閘刀開關母線側(cè)地刀開關開關線路側(cè)地刀線路地刀正母地刀副母地刀母聯(lián)正母閘刀母聯(lián)開關母聯(lián)副母閘刀第n條線路正母閘刀第n條線路副母閘刀正母閘刀0000011111111100副母閘刀0000011111111100線路閘刀00005 隔離開關的異常運行及事故處理隔離開關運行中經(jīng)常會產(chǎn)生故障，工作中了解熟悉設備的結(jié)構(gòu)、工作原理及其性能

18、，經(jīng)常加強對設備的運行巡視和檢修維護，預想設備運行中可能出現(xiàn)的故障隱患，提前做出解決辦法，減少故障的發(fā)生，既能延長設備使用壽命又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全可靠性。5.1 隔離開關出現(xiàn)過熱現(xiàn)象及處理過熱的主要原因有：觸頭表面氧化或接觸不良，接觸電阻增大，使觸頭發(fā)熱；隔離開關過負荷造成發(fā)熱。可以通過紅外測溫儀判斷隔離開關觸頭是否過熱。發(fā)現(xiàn)隔離開關觸頭、接點過熱時，首先匯報調(diào)度，設法減少或轉(zhuǎn)移負荷，加強監(jiān)視，然后根據(jù)不同接線進行處理：1雙母線接線。如果一母線側(cè)隔離開關過熱，通過倒母線，將過熱的隔離開關退出運行，停電檢修。2單母線接線或者線路側(cè)隔離開關過熱。降低負荷，加強監(jiān)視，如條件允許，可退出運行進行檢

19、修。3帶有旁路斷路器的可用旁路斷路器倒換。4一個半斷路器接線的可開環(huán)運行。5.2 隔離開關拒合、拒分故障由于隔離開關的傳動桿斷裂，齒輪卡齒等機械故障，或因電氣回路故障，可能發(fā)生刀桿與操作機構(gòu)脫節(jié)或者卡死，從而引起隔離開關拒絕合閘或分閘。電動操作結(jié)構(gòu)的隔離開關拒合、拒分應檢查：1控制電源是否正常，檢查控制熔絲是否熔斷；2檢查監(jiān)控裝置運行是否正常；3閘刀輔助接點位置是否正確，接觸是否良好；4檢查閘刀的命名是否相符，是否符合防誤閉鎖的要求；5檢查閘刀的操作方式是否為“遠方”操作方式；6電機電源是否正常，檢查電機電源開關是否已全部投入，接觸器是否完好；7閘刀的機械傳動部分有無卡澀、頂齒現(xiàn)象；手動操作機

20、構(gòu)的隔離開關拒合、拒分應檢查：1檢查閘刀的命名是否相符，是否符合防誤閉鎖的要求；2檢查有機械聯(lián)鎖的接地閘刀是否完全拉開到位；3檢查機械機構(gòu)是否潤滑，有無卡滯現(xiàn)象。5.3 隔離開關合閘不到位或三相不同期故障隔離開關合不到位，多數(shù)是機構(gòu)銹蝕、卡澀、檢修調(diào)試未調(diào)好等原因引起的，刀閘如果在操作時，不能完全合到位，接觸不良，運行中會發(fā)熱并危及電網(wǎng)和設備的安全運行。在出現(xiàn)合不到位，三相不同期時，應拉開重合，反復合幾次，操作動作要符合要領，用力要適當。若無法完全合到位，不能達到三相完全同期，應戴絕緣手套，使用絕緣棒，將刀閘的三相觸頭頂?shù)轿?。并向上級匯報，安排計劃停電檢修。5.4 隔離開關誤操作故障帶負荷錯拉

21、隔離開關時，刀閘動觸頭剛離開靜觸頭便有異?；」猱a(chǎn)生，此時應立即將刀閘合上，電弧便可熄滅，避免發(fā)生事故。若刀閘已全部拉開，則不許將誤拉的刀閘再合上。若再合上會形成帶負荷合刀閘，帶負荷合刀閘會產(chǎn)生三相弧光短路，擴大事故。帶負荷錯合隔離開關時，即使合錯，甚至在合閘時產(chǎn)生電弧，也不準再拉開隔離開關，否則會形成帶負荷拉刀閘，帶負荷拉刀閘，也會造成三相弧光短路，擴大事故。錯合隔離開關后，應立即采取措施，操作斷路器切斷負荷。為了避免誤操作造成生產(chǎn)事故，目前許多高壓隔離開關采用了閉鎖裝置，就是只有在斷路器斷開的情況下才能拉開或合上隔離開關。6 結(jié)論高壓隔離開關是一種結(jié)構(gòu)比較簡單的開關電器，是電網(wǎng)中重要的開關電器之一。它由操作機構(gòu)驅(qū)動本體刀閘進行分、合，分閘后形成明顯的電路斷開點。高壓隔離開關保證了高壓電器及裝置在檢修工作時的安全，起隔離電壓的作用，不能用與切斷、投入負荷電流和開斷短路電流，僅可用于不產(chǎn)生強大電弧的某些切換操作，即是說它不具有滅弧功能。它沒有專門的滅弧裝置，不能用來開斷負荷電流和短路電流，否則在高壓作用下，斷開點將產(chǎn)生強烈電弧，并很難自行熄滅，甚至可能造成飛弧（