機械設計畢業(yè)設計開題報告--10kv彈簧式高壓斷路器操動機構的設計

1、<p>　　畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p>　　學 院： 機械與動力工程學院 </p><p>　　專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 </p><p>　　班 級： </p><p>　　學生姓名： </p><p&

2、gt;　　指導教師： </p><p>　　上交日期：2010年4月14日</p><p>　　10KV彈簧式高壓斷路器操動機構的設計</p><p>　　高壓斷路器(或稱高壓開關)是變電所主要的電力控制設備,具有滅弧特性,當系統(tǒng)正常運行時,它能切斷和接通線路及各種電氣設備的空載和負載電流;當系統(tǒng)發(fā)生故障時,它和繼電保護配合,能迅速切

3、斷故障電流,以防止擴大事故范圍.因此,高壓斷路器工作的好壞,直接影響到電力系統(tǒng)的安全運行；高壓斷路器種類很多，按其滅弧的不同，可分為：油斷路器（多油斷路器、少油斷路器）、六氟化硫斷路器（SF6斷路器）、真空斷路器、壓縮空氣斷路器等。</p><p><b>　　一、選題意義</b></p><p>　　隨著電力系統(tǒng)要求的提高和制造工業(yè)的進步，電力能源的更廣泛應用，高壓

4、斷路器也得到了迅猛的發(fā)展。高壓斷路器作為電力系統(tǒng)中不可缺少的一部分，其安全可靠性不斷得到重視。隨著電力線路的延伸，斷路器的需求也隨之增加。高壓斷路器的主要包括兩個方面:一方面是滅弧室新的滅弧形式和結構的發(fā)展；而是操動機構的結構、高可靠性和小型化的研究。彈簧操動機構是高壓斷路器操動機構中最常見且使用最廣泛的形式之一，它具有設計靈活，易滿足動力配合要求、維護方便等特點。而從高壓斷路器的故障統(tǒng)計表明，我國的操動機構的設計和制造水平較低，尤其對

5、如何設計滿足斷路器性能要求的操動機構沒有系統(tǒng)的理論基礎整體設計。而本設計是選擇高壓范疇內低段10KV為基準的斷路器操動機構的設計。 </p><p><b>　　二、論文綜述</b></p><p>　　1、 高壓斷路器的工作原理</p><p>　　高壓短路器主要以實現(xiàn)在高壓大電流下實現(xiàn)快速合閘分閘滅弧為主要目的。</p>&l

6、t;p>　　高壓斷路器常見的類型有以下幾種：（1）油斷路器：采用變壓器油作為滅弧介質和觸頭開斷后的弧隙絕緣介質的斷路器稱為少油式斷路器；采用變壓器油作為滅弧介質和觸頭開斷后弧隙絕緣介質以及帶電部分與接地外殼之間絕緣介質的斷路器稱為多油式斷路器。（2）壓縮空氣斷路器：采用壓縮空氣作為滅弧介質和觸頭開斷后的弧隙絕緣介質的斷路器。其滅弧能力強、動作迅速，但結構復雜、耗材較多。（3）真空斷路器：利用真空的高介質強度來滅弧的斷路器，其滅弧速

7、度快、壽命長、體積小。（4）六氟化硫（SF6）斷路器：采用具有優(yōu)良滅弧和絕緣性能的SF6氣體作為滅弧介質的斷路器。其開斷能力強、體積小，但結構復雜、耗材多。</p><p>　　高壓斷路器由以下五個主要部分組成：通斷元件，中間傳動機構，操動機構，絕緣支撐件和基座。</p><p>　　通斷元件是斷路器的核心部分，主電路的接通和斷開由它來完成。主電路的通斷，由操動機構接到操作指令后，經(jīng)中間傳

8、動機構傳送到通斷元件，通斷元件執(zhí)行命令，使主電路接通或斷開。通斷元件包括有觸頭、導電部分、滅弧介質和滅弧室等，一般安放在絕緣支撐件上，使帶電部分與地絕緣，而絕緣支撐件則安裝在基座上。這些基本組成部分的結構，隨斷路器類型不同而異。</p><p>　　2、 國內外有關研究的綜述及差距</p><p>　　2008年，全國水電裝機容量達1.7億千瓦，已居世界第一位；核電裝機達910萬千瓦，在建

9、規(guī)模2290萬千瓦，規(guī)劃容量超過4000萬千瓦；風電裝機總規(guī)模超過1200萬千瓦，在建裝機規(guī)模1000萬千瓦；太陽能和生物質能等可再生能源發(fā)電得到快速發(fā)展。電力工業(yè)已成為我國經(jīng)濟社會又好又快發(fā)展的強有力支撐。近幾年來，我國中壓和高壓開關有了飛躍發(fā)展，其中12KV真空斷路器和126VK熱脹式SF4斷路器的發(fā)展最為耀眼。</p><p><b>　　可靠性的差距</b></p>&

10、lt;p>　　“十五”期間城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設中，每條10KV線路為3～4個分段，每段之間接入3～4臺配電變壓器。開關配置原則是變電站出線配置斷路器，分段之間配置負荷開關。繁華市區(qū)采用電纜入地，改幅射式供電為手拉手環(huán)網(wǎng)供電。環(huán)網(wǎng)間距不超過500～600m。供電可靠性高。可達到99.9%~99.99%。與國外設備的差異小。</p><p><b>　　絕緣水平的差異</b></p>

11、<p>　　絕緣配合就是按系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種電壓與限制過電壓的期間的特性，來確定電器裝置的絕緣水平。我國生產(chǎn)的高壓斷路器的絕緣水平相較國外公司的產(chǎn)品有一定差異。例如日本三菱公司新開發(fā)出的金屬封閉式開關柜中使用的ＶＦ－８／１３Ｄ型真空斷路器，除考慮環(huán)境和省能源因素外，進一步地提高了安全性、可靠性、標準化及方便使用。在絕緣鑄型設有許多粉塵、水滴難以滯留的垂直面，更進一步地提高了耐電痕性能。此外，減小了分閘掣子的分閘負荷，采用無潤滑

12、油軸承后，實現(xiàn)了穩(wěn)定的動作特性，提高了可靠性，將初期檢修周期的３年延長至６年。產(chǎn)品具有以下特長造成這種絕緣水平差距的主要原因是國內沒有研制、開發(fā)出生產(chǎn)這些關鍵零部件的材料，國內相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展技術依附國外技術的發(fā)展，這樣造成國內生產(chǎn)的產(chǎn)品總是滯后于國外產(chǎn)品。</p><p><b>　　技術性能差距</b></p><p>　　與進口或中外合資企業(yè)產(chǎn)品相比，技術水平和技

13、術性能方面還處于一定的劣勢，當然價格上是有優(yōu)勢的。國外產(chǎn)品已有不少采用熱膨脹原理的滅弧結構，配用彈簧操動機構，產(chǎn)品整體可靠性較高，運行業(yè)績優(yōu)良。例如西門子公司，雖然長期推出定開距結構配用液壓機構的3AQ型SF6斷路器，這幾年又成功地開發(fā)出配彈簧機構的3AP型SF6斷路器，從而有力地拓展了市場。從配用的操動機構看，由于自能式SF6斷路器不需要操動機構提供滅弧所需的壓縮功，極大的減輕了機構的負擔，這個可以不用大功率且易出現(xiàn)問題的液壓機構，而

14、改用小功率且輕巧的彈簧機構。因此，從壓氣式發(fā)展到自能式，操動機構也從液壓式發(fā)展到彈簧式（或氣動式）發(fā)展成彈簧式。</p><p>　　3、 對綜述的評價及設計方案確定</p><p>　　針對現(xiàn)在高壓斷路器的發(fā)展應用出現(xiàn)的問題，在設計中應該從實際問題出發(fā)，有針對性的設計改良，吸收操動機構中的優(yōu)點、長處。以現(xiàn)代的設計思想為主線，滿足技術要求為基本，在此基礎上追求更高的性能，可靠性。在結構上進

15、行優(yōu)化，在細節(jié)上下功夫，提高工作效率，節(jié)約能源為目標。結合彈簧操動機構在實際工作中遇到的問題，將對高壓電路中低壓段10KV為對象做出設計改進，將具體表現(xiàn)在減小操動機構的動態(tài)沖擊力和傳輸時無功消耗以及適當減少零件數(shù)，降低故障，減少成本。彈簧操動機構以彈簧為儲能元件，合閘彈簧儲能為合閘以及分閘彈簧儲能提供能量。合閘彈簧能量由電動機或手動提供，由于合閘動作要求，合閘彈簧一次儲能不僅要提供合閘動作，還要將一部分能量用于為分閘彈簧儲能，因此可以選

16、用雙合閘彈簧式或多合閘彈簧來滿足需要。</p><p>　　1 0 k V高壓真空斷路器彈簧操動機構總體方案設計的問題 ,闡述了分、合閘彈簧參數(shù)的確定方法 .通過理論分析和比較 ,探討了分閘彈簧及其放置位置和合閘彈簧參數(shù)對操動機構總體方案的影響 .結果表明 :在滿足機構所要求的分閘特性的前提下 ,分閘彈簧宜放置在操動機構運動鏈的中間行程較大之處 ,放置方位應使彈簧力的作用方向與力作用點的速度方向在分閘的整個過程中

17、都趨于一致 .合閘彈簧則要按輸出力特性曲線來設計其參數(shù) ,且相應確定操動機構的數(shù)目 .對 1 0 k V真空斷路器 ,采用三相雙斷口的操動機構設計較為適宜。</p><p><b>　　4　結論</b></p><p>　　1) 分閘彈簧的參數(shù)和放置位置對操動機構的影響是比較大的．在滿足機構所要求的分閘特性的前提下，分閘彈簧宜放置在操動機構運動鏈的中間行程較大之處．

18、分閘彈簧的放置方位應使彈簧力的作用點的速度方向在分閘的整個過程中都趨于一致．</p><p>　　2) 合閘彈簧的設計首先要根據(jù)負載特性曲線選擇合適的輸出力曲線，按輸出力特性曲線確定合閘彈簧參數(shù)和操動機構的數(shù)目．對10 kV真空斷路器彈簧操動機構，采用三相雙斷口的操動機構設計較為適宜．</p><p><b>　　三、論文提綱</b></p><p

19、>　　1、高壓斷路器的意義及彈簧操動機構介紹</p><p><b>　　2、方案選擇與比較</b></p><p>　　3、通過比較確定設計方案</p><p>　　4、彈簧操動機構的整體計算</p><p>　　5、總結該設計的創(chuàng)新點，解決的實際技術問題，以及仍存在的不足之處。</p><p

20、>　　四、論文寫作進程安排：</p><p>　　第一周：調研、收集資料；</p><p>　　第二周：撰寫開題報告、翻譯外文資料；</p><p>　　第三周：彈簧式高壓斷路器總體設計的方案比較與分析；</p><p>　　第四周：彈簧式高壓斷路器操動機構的總體設計的方案比較與分析；</p><p>　　第五周

21、：彈簧式高壓斷路器操動機構的總體設計;</p><p>　　第六周：彈簧式高壓斷路器操動機構的設計計算;</p><p>　　第七周：繼續(xù)進行彈簧式高壓斷路器操動機構的設計計算;</p><p>　　第八周：繪制彈簧式高壓斷路器操動機構的原理圖;</p><p>　　第九周：繪制彈簧式高壓斷路器操動機構的總裝圖；</p><

22、;p>　　第十周：繪制彈簧式高壓斷路器操動機構的總裝圖；</p><p>　　第十一周：繪制彈簧式高壓斷路器操動機構的零件圖；</p><p>　　第十二周：對彈簧式高壓斷路器操動機構進行性能分析；</p><p>　　第十三周：撰寫畢業(yè)設計論文；</p><p>　　第十四周：修改畢業(yè)設計論文；</p><p>

23、;　　第十五周：撰寫打印畢業(yè)設計論文；</p><p><b>　　第十六周：答辯。</b></p><p><b>　　五、參考文獻目錄</b></p><p>　　[1] 王連鵬、王爾智 正空斷路器彈簧操動機構仿真與優(yōu)化[J]高電壓技術 2006年02期</p><p>　　[2] 羅日成,袁松

24、貴;真空開關真空度在線檢測系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J];長沙電力學院學報(自然科學版);2005年03期</p><p>　　[3] 張劍平;真空斷路器狀態(tài)參數(shù)測試器研究[D];重慶大學;2002年</p><p>　　[4] 徐國政、張節(jié)容、錢家驪、黃瑜瓏編著. 高壓斷路器原理和應用 清華大學出版社 2006.</p><p>　　[5] 楊幫文編. 新型斷路器實用

25、手冊 電子工業(yè)出版社 2006．</p><p>　　[6] 魏本紀;操動機構分閘電壓兩種測試方法的比較[J];高壓電器;1982年05期</p><p>　　[7] 徐國政主編. 高壓斷路器原理和應用 清華大學出版社2001</p><p>　　[8] 石飛,林莘,徐建源;機械與電子可靠性在真空斷路器中的應用[J];電力設備;2004年12期</p