毕业论文低压配电柜.docx

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毕业论文低压配电柜

河南机电高等专科学校

毕业设计论文

论文题目：

低压配电柜

—低压成套GGD交流配电柜

系部：

电气工程系

专业：

电机与电器

班级：

2009级01班

学生姓名：

学号：

指导教师：

2012年05月08日

摘要

本为主要参照自己在河南中州电气有限公司实习的这几个月来所看到的和学到的知识与实际动手经验为依据书写的。

随着新一轮经济的持续快速增长，电力负荷的需求也迅猛增长，为了提高电力中断电能使用的方便性、灵活性和可靠性，低压配电柜开发以及应用日显重要。

低压配电柜按功能来分有：

进线柜、出线柜、联络柜、馈线柜、计量柜、无功功率补偿柜等。

低压电器涉及的技术领域比较广，对新技术发展也比较敏感。

许多新技术的发展与应用都将带动低压电器的发展。

随着现场总线技术的发展与应用，低压配电、控制系统与成套装置也有了新的发展动向，包括紧凑化、智能化、可通信、高防护、高可靠性、模块化、环保等新技术特征。

同时低压配电柜也凭借这些优点得到人们的认可。

GGD型交流配电柜是电压配电柜的一种。

GGD型交流配电柜具有分段能力高，热动稳定性好，电气方案灵活、组合方便、系列性、实用性强、结构新颖、防护等级高等特点。

可作为低压成套开关设备的更新换代产品使用。

关键词：

低压配电柜电器元件工作原理

Abstract

BeingthemainreferencetotheZhongZhouElectricCo.,Ltd.inHenanpracticethisafewmonthstoseeandlearntheknowledgeandhands-onexperienceinwritingasthebasis.Withanewroundofsustainedandrapideconomicgrowth,theelectricityloaddemandisalsogrowingrapidly,inordertoimprovetheconvenience,flexibilityandreliabilityofthepoweroutageofelectricityuse,thedevelopmentoflowvoltagedistributioncabinetandtheapplicationofmoreandmoreimportant.Lowvoltagedistributioncabinetdividedbyfunction:

IncomingCabinetoutletcabinet,thecontactcabinets,feederpanel,meteringcabinet,reactivepowercompensationcabinet.Thewidefieldoflow-voltageelectricaltechnologyinvolved,themoresensitivetothedevelopmentofnewtechnologies.Thedevelopmentandapplicationofmanynewtechnologieswilldrivethedevelopmentoflow-voltageelectrical.Fieldbustechnologydevelopmentandapplicationoflowvoltagedistribution,controlsystems,andcompletesetsofequipmenthasalsobeennewdevelopments,includingthecompact,intelligent,canthenewtechnologiesofcommunication,highprotection,highreliability,modularity,environmentalprotection,etc.characteristics.Lowvoltagedistributioncabinetbyvirtueoftheseadvantagesarerecognizedbythepeople.

GGDACdistributioncabinetisavoltagedistributioncabinet.GGDACdistributioncabinetofcompetenceandgoodthermalstability,electricalprogramisflexible,convenientcombinationseries,practical,novelstructure,highprotectionclass.Canbeusedasthereplacementoflowvoltageswitchgearproducts.

KeyWords:

Lowvoltagedistributioncabinet,Electricalcomponents,Workingprinciple

摘要……………………………………………………………………….….I

绪论………………………………………………………………….………1

第1章低压配电柜概述……………………………………….……...2

1.1引言……………………………………...………………..................2

1.2低压配电柜介绍…………………………...………………….…….2

第2章元件介绍……………………………………...………….……....4

2.1隔离开关……………………………………………………….…...4

2.2刀开关……………………………………………………................5

2.3低压断路器………………………………………………….…..….6

2.4中间继电器………………………………………………….……...7

2.5电流互感器………………………………………………….……...9

2.6转换开关……………………………………………………….…..10

第3章GGD交流型低压配电柜………………………………..……12

3.1引言……………………………………………………………..….12

3.2成套GGD交流型低压配电柜概述…………………………………12

3.3GGD交流型低压配电柜的电器元件选择………………………….15

3.421台GGD交流型配电柜工作原理…………………………...…15

第4章展望…………………………………………………………..….....18

致谢………………………………………………….………...................20

参考文献……………………..….…...…..…………….……………..…..20

附录………………………………………………….………...................21

绪论

低压配电柜光应用于工农业生产的方方面面，其结构简单，操作灵活。

有很强的市场应用潜力。

随着经济的持续快速增长，电力负荷的需求也迅猛增长，为了提高电力终端电能使用的方便性，灵活性和可靠性，低压配电柜的开发及应用日显重要。

低压成套GGD交流配电柜是低压配电柜的一种，它符合IE439《低压成套开关设备和控制设备》、GB7251《低压成套开关设备》等标准。

在大学生涯即将结束的时候，利用这次毕业设计的机会我选择了低压配电柜。

通过这次毕业设计我希望能够对以前《电器学》学到的各种低压电器件有个更深的了解，对电路中各种器件的原理及操作能够熟练掌握，更主要的是学会组合运用它们。

与此同时学会熟练运用AutoCAD画图，熟练应用各种办公软件。

最主要的是学以致用，把书本上学到的各种知识应用到现实生活中，在实践中总结。

第1章低压配电柜概述

1.1引言

低压开关柜（配电柜）适用于发电厂、石油、化工、冶金、纺织、高层建筑等行业，作为输电、配电及电能转换之用。

产品符合IEC439-1，GB7251.1-1997《低压成套开关设备》的标准规定。

低压开关柜通过了国家3C认证。

低压配电柜的应用十分广泛，有很强的市场潜力。

通过对低压配电柜的学习和设计，对电力终端设备的发展有着重要的意义。

1.2低压配电柜介绍

1.低压配电柜的定义

一个或多个低压开关设备和与之相关的控制、测量、信号、保护、调节，按钮，转换开关等设备，有制造厂负责完成所有内部的电气和机械连接，用结构部件完整地组装在一起的一种组合体。

2.低压配电柜的功能

（1）作为电能分配转换、电动机控制、无刷功率补偿等之用。

（2）保护人身安全防止静电（直接和间接接触）。

（3）保护设备防止外界影响。

①溅水。

②挤压。

③振动。

④电磁波辐射。

（4）防止动物进入（蛇，鼠，鸟……）。

3.低压配电柜功能分

（1）配电用：

如PC馈电柜。

（2）控制用：

如电机控制柜。

（3）补偿用：

如无功功率补偿柜（电容器柜）。

4.低压配电柜的主要组成部分

（1）柜体：

开关柜的外壳骨架及内部的安装、支撑件。

主要包括：

C型骨架，门板，侧板，隔板。

母线：

一种可与几条电路分别连接的低阻抗导体。

主要包括：

水平排，垂直排，连接排。

（2）功能单元：

完成同一功能的所有电气设备和机械部件的组成体（包括进线单元和出线单元）主要包括：

抽屉单元，固定单元，电容器单元。

5.低压柜主要的两类柜体

按结构分：

固定式。

抽出式。

6.配电柜的作用

配电柜的作用：

能后起到配置电源的的作用，当线路出现故障时，有利于控制故障范围也方便快速找出故障点及时加以排除，无须大面积停电。

另外，配电柜内方便放置各种保护设备，如：

防止短路的熔断器（保险丝），防止过载的空气开关等，可以对线路和用电设备起到保护作用。

也就是说把东西集中到一块，方便维护、检查。

配电柜内主要有：

隔离开关、断路器、各种型号的刀开关、接线端子、保护设备（热继电器、时间继电器、熔断器之类，高级的还有综合保护装置、操控装置等）、测量设备（电压表、电流表、电度表、功率因数表等），指示设备（各种信号灯、带电显示等），还有互感器和各种传感器。

第2章元件介绍

2.1隔离开关

隔离开关隔离开关是高压开关电器中使用最多的一种电器，顾名思义，是在电路中起隔离作用的它本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。

刀闸的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。

隔离开关在分位置时，触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合位置时，能承载正常回路条件下的电流及在规定时间内异常条件（例如短路）下的电流的开关设备。

我们所说的隔离开关，一般指的是高压隔离开关,即额定电压在1kv及其以上的隔离开关，通常简称为隔离开关，是高压开关电器中使用最多的一种电器，它本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。

刀闸的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。

隔离开关用于各级电压，用作改变电路连接或使线路或设备与电源隔离，它没有断流能力，只能在用其它设备将线路断开后再操作。

一般带有防止开关带负荷时误操作的联锁装置，有时需要销子来防止在大的故障的磁力作用下断开开关

2.1.1隔离开关的主要作用

1.分闸后，建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的设备或线路与电源用一个明显断开点隔开，以保证检修人员和设备的安全。

2.根据运行需要，换接线路。

　3.可用来分、合线路中的小电流，如套管、母线、连接头、短电缆的充电电流，开关均压电容的电容电流，双母线换接时的环流以及电压互感器的励磁电流等。

　　4.根据不同结构类型的具体情况，可用来分、合一定容量变压器的空载励磁电流。

　　高压隔离开关按其安装方式的不同，可分为户外高压隔离开关与户内高压隔离开关。

户外高压隔离开关指能承受风、雨、雪、污秽、凝露、冰及浓霜等作用，适于安装在露台使用的高压隔离开关。

按其绝缘支柱结构的不同可分为单柱式隔离开关、双柱式隔离开关、三柱式隔离开关。

其中单柱式刀闸在架空母线下面直接将垂直空间用作断口的电气绝缘，因此，具有的明显优点，就是节约占地面积，减少引接导线，同时分合闸状态特别清晰。

在超高压输电情况下，变电所采用单柱式刀闸后，节约占地面积的效果更为显著。

在低压设备中主要适用于民宅、建筑等低压终端配电系统。

主要功能：

带负荷分断和接通线路。

2.1.2隔离开关的应用

1.用于隔离电源，将高压检修设备与带电设备断开，使其间有一明显可看见的断开点。

2.隔离开关与断路器配合，按系统运行方式的需要进行倒闸操作，以改变系统运行接线方式。

3.用以接通或断开小电流电路。

一般在断路器前后二面各安装一组隔离开关，目的均是要将断路器与电源隔离，形成明显断开点；因为原来的断路器采用的是油断路器，油断路器需要经常检修，故二侧就要有明显断开点，以利于检修；一般情况下，出线柜是从上面母线通过开关柜向下供电，在断路器前面需要一组隔离开关是要与电源隔离，但有时，断路器的后面也有来电的可能，如通过其它环路的反送，电容器等装置的反送，故断路器的后面也需要一组隔离开关。

隔离开关主要用来将高压配电装置中需要停电的部分与带电部分可靠地隔离，以保证检修工作的安全。

隔离开关的触头全部敞露在空气中，具有明显的断开点，隔离开关没有灭弧装置，因此不能用来切断负荷电流或短路电流，否则在高压作用下，断开点将产生强烈电弧，并很难自行熄灭，甚至可能造成飞弧（相对地或相间短路），烧损设备，危及人身安全，这就是所谓“带负荷拉隔离开关”的严重事故。

隔离开关还可以用来进行某些电路的切换操作，以改变系统的运行方式。

例如：

在双母线电路中，可以用隔离开关将运行中的电路从一条母线切换到另一条母线上。

同时，也可以用来操作一些小电流的电路。

2.2刀开关

刀开关又称闸刀开关或隔离开关，它是手控电器中最简单而使用又较广泛的一种低压电器，如图是最简单的刀开关（手柄操作式单级开关）示意图。

刀开关是带有动触头——闸刀，并通过它与底座上的静触头——刀夹座相楔合（或分离），以接通（或分断）电路的一种开关。

1.作用

隔离电源，以确保电路和设备维修的安全；或作为不频繁地接通和分断额定电流以下的负载用

分断负载，如不频繁地接通和分断容量不大的低压电路或直接启动小容量电机。

刀开关处于断开位置时，可明显观察到，能确保电路检修人员的安全。

2.组成和分类

（1）组成

刀开关通常由绝缘底板、动触刀、静触座、灭弧装置和操作机构组成。

（2）分类

其中以熔断体作为动触头的，称为熔断器式刀开关，简称刀熔开关。

采用刀开关结构形式的称为刀形转换开关；

采用叠装式触头元件组合成旋转操作的，称为组合开关。

3.常用刀开关

常用的刀开关有HD型单投刀开关、HS型双投刀开关（刀形转换开关）、HR型熔断器式刀开关、HZ型组合开关、HK型闸刀开关、HY型倒顺开关和HH型铁壳开关等

2.3低压断路器断路器

能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件（包括短路条件）下的电流的开关装置。

低压断路器又称自动开关，俗称"空气开关"也是指低压断路器，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。

低压断路器是低压配电系统中的主要电器，也是结构最复杂的低压电器，与低压熔断器比较，具有保护方式多样化、可以多次使用、恢复供电快等优点，又有结构复杂的缺点。

它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。

而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件，已获得了广泛的应用。

1.低压断路器分类

（1）按用途分类有保护配电线路用、控制和保护电动机用、保护照明线路用和漏电保护用低压断路器。

（2）按结构形式分有框架式（又称万能式）和塑料外壳式（又称装置式）低压断路器。

（3）按极数分有单极、双极、三极和四极低压断路器。

（4）按限流性能分有一般不限流和快速限流低压断路器。

（5）按保护特性分有选择性和非选择性低压断路器。

（6）按操作方式分有直接手柄操作式、杠杆操作式、电磁铁操作式和电动机操作式。

2.低压断路器的组成

低压断路器由主触头系统、辅助触头、脱扣器、分合闸操作机构、灭弧室和框架或外壳等部分组成。

脱扣器接受外来信号，并传递给分合闸操作机构，由其控制主触头及辅助触头系统在分断电路时产生的电弧。

3.低压断路器主要参数

（1）额定电压

有额定工作电压和额定绝缘电压。

同一个低压断路器可以规定几个额定工作电压，二相应的通断能力并不相同。

额定绝缘度是设计低压断路器绝缘的电压值，其电气间隙和爬电距离等应按此电压值确定，一般情况下，额定绝缘电压就是断路器的最大额定工作电压。

（2）额定电流

断路器的额定电流，是指过电流脱扣器的额定电流。

断路器主触头系统的额定电流（又称壳架等级额定电流）应大于或等于过电流脱扣器的额定电流。

（3）额定短路通断能力

指断路器在规定的条件（电压、频率、功率因数和规定的试验程序等）下，能够接通和分段的预期短路电流值的能力。

4.低压断路器的分断时间

（1）从断路器的（固有）断开时间开始起到燃弧时间结束为止的时间间隙，包括（固有）断开时间和燃弧时间。

（2）（固有）断开时间从断开操作开始瞬间（即操作机构开始动作瞬间）起，到所有极（弧）触头都分开瞬间为止的时间间隔。

（3）燃弧时间从（弧）触头断开始出现电弧的瞬间（即操作机构动作瞬间）起，至电弧完全熄灭为止的时间间隔。

断路器的固有断开时间一般在0.1s以下。

2.4中间继电器

中间继电器用于继电保护与自动控制系统中，以增加触点的数量及容量。

它用于在控制电路中传递中间信号。

中间继电器的结构和原理与交流接触器基本相同，与接触器的主要区别在于：

接触器的主触头可以通过大电流，而中间继电器的触头只能通过小电流。

所以，它只能用于控制电路中。

它一般是没有主触点的，因为过载能力比较小。

所以它用的全部都是辅助触头，数量比较多。

新国标对中间继电器的定义是K，老国标是KA。

一般是直流电源供电。

少数使用交流供电。

1.DZ系列继电器为阀型电磁式继电器。

线圈装在"U"形导磁体上，导磁体上面有一个活动的衔铁，导

磁体两侧装有两排触点弹片。

在非动作状态下触点弹片将衔铁向上托起，使衔铁与导磁体之间保持一定间隙。

当气隙间的电磁力矩超过反作用力矩时，衔铁被吸向导磁体，同时衔铁压动触点弹片，使常闭触点断开常开触点闭合，完成继电器工作。

当电磁力矩减小到一定值时，由于触点弹片的反作用力矩，而使触点与衔铁返回到初始位置，准备下次工作。

2.本继电器的"U"形导磁体采用双铁心结构，即在两个边柱上均可装设线圈。

对于DZY、DZL和DZJ型只装一个线圈，而对于DZB，DZS，DZK型可根据需要在另一个铁心上装以保持线圈或延时用阻尼片等。

从而使线圈类型大不相同的继电器都通用一个导磁体。

3.技术参数

（1）动作电压：

不大于70%额定值。

（2）返回电压：

不小于5%额定值。

（3）动作时间：

不大于0.02S（额定值下）。

（4）返回时间：

不大于0.02S（额定值下）。

（5）电气寿命：

继电器在正常负荷下，电寿命不低于1万次。

（6）功率消耗：

直流回路不大于4W，交流回路不大于5VA。

（7）触点容量：

在电压不超过250V、电流不超过1A的直流有感负荷（时间常数τ=5±0.75ms）中，断开容量为50W；在电压不超过250V、电流不超过3A的交流回路中为250VA（功率因数CosΦ=0.4±0.1）,允许长期接通5A电流。

（8）绝缘电阻：

下列部位用开路电压500V兆欧表测量其绝缘电阻应≥300MW（常温下）。

①导电端子与外露非带电金属或外壳之间；

②动、静触点之间；

③常开触点与常闭触点之间；

④触点与电压回路之间。

（9）介质强度：

对下部位应能承受规定的交流电压试验1分钟而无绝缘击穿或闪络现象。

①所有导电端子与外露非带电金属或外壳之间2000V/50Hz；

②动、静触点之间1000V/50Hz；

③常开触点与常闭触点之间1000V/50Hz；

④触点与电压回路之间1000V/50Hz。

（10）抗干扰性能：

继电器的抗干扰应符合DL478-92《静态继电保护及自动装置通用技术条件》中的有关规定。

2.5电流互感器

1.原理

电流互感器原理是依据电磁感应原理的。

电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。

它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的2次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。

在供电用电的线路中电流电压大大小小相差悬殊从几安到几万安都有。

为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流，另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。

电流互感器就起到变流和电气隔离作用。

　较早前，显示仪表大部分是指针式的电流电压表，所以电流互感器的二次电流大多数是安培级的（如5A等）。

现在的电量测量大多数字化，而计算机的采样的信号一般为毫安级（0-5V、4-20mA等）。

微型电流互感器二次电流为毫安级，主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。

　微型电流互感器也有人称之为“仪用电流互感器”。

（“仪用电流互感器”有一层含义是在实验室使用的多电流比精密电流互感器，一般用于扩大仪表量程。

）

　微型电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作，变压器变换的是电压而微型电流互感器变换的是电流罢了。

如图绕组N1接被测电流，称为一次绕组（或原边绕组、初级绕组）；绕组N2接测量仪表，称为二次绕组（或副边绕组、次级绕组）。

　微型电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比，叫实际电流比K。

微型电流互感器在额定工作电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比，用Kn表示。

　Kn=I1n/I2n…………………………………………………………….（2-5-1）

微型电流互感器大致可分为两类，测量用电流互感器和保护用电流互感器

2.作用

电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。

如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。

2.6转换开关

转换开关又称组合开关，与刀开关的操作不同，它是左右旋转的平面操作。

转换开关具有多触点、多转换开关位置、体积小、性能可靠、操作方便、安装灵活等优点，多用于机床电气控制线路中电源的引入开关，起着隔离电源作用，还可作为直接控制小容量异步电动机不频繁起动和停止的控制开关。

转换开关同样也有单极、双极和三极。

一种可供两路或两路以上电源或负载转换用的开关电器。

转换开关由多节触头组合而成，在电气设备中，多用于非频繁地接通和分断