1、毕业设计开题报告 电气工程及其自动化 高压隔离开关温升的研究和设计 一、选题的背景、意义 高压隔离开关是电力系统中使用量最大的高压开关设备，通常是高压断路器使用数量的 2 4 倍。隔离开关因其具有结构简单、纵向尺寸小、布置方便、操作轻便、运行安全可靠、规格品种齐全、适用范围广等特点，被电力系统广泛应用，具有十分重要的地位。 高压隔离开关在工作时随着电流的不断流过，温度会上升，从而会影响高压隔离开关的性能，并且可能导致高压隔离开关过热。一旦隔离开关发生过热故障，则需限制负荷，有时必须紧急停电进行处理，严重影响电力 系统的安全运行及供电可靠性，因此，应重视高压隔离开关过热的原因，并提出相应的预防措
2、施。 温升值是它的一项重要性能指标。它影响到开关的制造成本、运行安全性与使用寿命。开关的温升值是它本身发热与散热两方面因素综合作用的结果。开关的发热量来自于接触电阻处的集中发热及各导电部分的焦耳热。通过开关裸露表面的自然对流与辐射将这些热量散发到环境中去。由于开关运行方式决定 , 强制冷却措施是很难采用的 , 而自然对流与温常辐射的散热能力是很有限的 。 为了散去所发的热量 , 开关必然要维持比较高的温升值。随着开关温度的升高 ,导体电阻 率加大 , 发热量以温度每升高一度增长千分之四的比率增大。所以这是一种恶性循环。随着开关容量的增大 , 温升间题将变得更为严重。这是因为开关的发热量是与电流
3、的平方成正比 , 而开关的散热量大约与温升的一次方成比例 , 当电流增大到二倍时 , 发热量将增大到四倍 , 温升也将增大到四倍。所以在设计大容量开关时 , 温升问题将变得更为重要。 二、相关研究的最新成果及动态 1、 电力系统中使用的高压隔离开关的导电回路主要由动静触头构成的主刀口接触导电杆（片）、导电杆（片）与接线座的过渡接触、引线接线座等组成，因此过热的部位主要 是主接触刀口、过渡接触、引出线接线座。 （ 1） 导流部分的触指烧损问题 因外力原因造成左右闸刀触指不在一条水平线上或它们之间的距离发生变化 , 就会造成开关合闸时触指发生碰撞 , 接触不良 , 并可使左右触指间存有污物 , 进
4、一步使接触电阻增大 , 导致触指烧损 ; 分闸时困难 , 产生电弧 , 严重时烧损触头 1。 （ 2） 接线座过热 隔离开关接线座过热是一种比较复杂的过热现象，其发热的隐蔽性、严重性正逐渐引起设计者和运行人员的重视 2。 （ 3） 隔离开关接触部分发热 这也是隔离开关的一个常见故障 , 它跟设备所在地的环境、运行负 荷、运行年限、操作方法等因素有关。 运行中常常发生导电回路异常发热现象，多数是由于静触指压紧弹簧疲劳、特性变坏，静触指单边接触以及长期运行接触电阻增加而造成的。运行中由于静触指压紧弹簧长期受压缩，如果工作电流较大，温升超过允许值，就会使其弹性变差，恶性循环，最终造成烧损，这是造成触
5、头发热的主要原因。此外，触头镀银层工艺差、易磨损露铜，接触面脏污，触头插入不够、螺栓锈蚀造成线夹接触面压力降低等也是造成发热的原因 4。 在操作过程中，若用力不当会使位置不正，触头压力不足而导致接触不良使触头过热。另外由于站内设备 的瓷绝缘大都喷涂过 RTV 防污闪涂料，在喷涂过程中对隔离开关刀口没有采取包扎塑料袋等防护措施，使得处于下风向的断开的隔离开关动静触头沾染大量 RTV 涂料，增大了动静触头间的接触电阻，容易引起过热 7。 2、 高压隔离开关常见过热故障的研究 将高压隔离开关简化为以导电杆为中心的一维导热问题 , 分别对无限长杆、半无限长杆及有限长杆三种情况导出了解析解 , 从中得到
6、下列结论： （ 1） 导电系统温升分解为三部分 , 分别由电流焦耳热、集中热源、集中热汇产生 （ 2） 增大导电杆表面黑度系数及横截面的周长一面积比可有效地降低温升。 （ 3） 设置适当的散热表面造成热汇 , 亦可有效地降低触头处的温升 8。 3、 隔离开关接触部分发热故障处理措施 （ 1） 接触面氧化使接触电阻增大 , 处理方法是卸下触头 , 用汽油清洗油污 , 然后置于氨水中浸泡 15 min, 再用清水冲洗干净 , 最后涂一层中性凡士林。 （ 2） 动静触头接触面小 , 应调整隔离开关使触头插入深度和接触面满足要求。 （ 3） 触头压缩弹簧疲软 , 应调整压缩弹簧压力 ,必要时应更换。
7、（ 4） 在拉合过程中 , 电弧烧伤触头或用力不恰当使接触不正 , 引起触头压力降低 , 在手动操作过程中应遵循慢 ! 快 ! 慢的过程 , 防止过大的操作冲击力 , 操作后应仔细检查触头的接触情况 10。 三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标 1、 课题的研究内容 （ 1） 了解 高压隔离开关 的工作原理，以及当前的温升研究发展情况。 （ 2） 分析 高压隔离开关 的电气特性。 （ 3） 高压隔离开关 的参数材料的选择与设计。 （ 4） 实验验证 。 （ 5） 撰写设计说明书。 2、研究方法 了解并掌握 高压隔离开关 的工作原理查阅资料了解国内外 高压隔
8、离开关温升 现状及研究成果，结合电力系统方向所学的专业课以及他人的设计、研究成果，分析 高压隔离开关温升 的特性，对 高压隔离开关 参数材料进行选择与设计，最后通过实验来验证设计的控制高压隔离开关温升问题的可行性。 3、研究难点 目前国内电铁用隔离开关大都是 20年前国内运行的 GW4-27.5或 GW5-27.5、110 老式结构产品，这类开关不管用在接触网还是牵引站都是比较落后的，一般产品的回路电阻的温升都处于国家标准的临界状态， GB11022、 （ GB763） 都要求温升不应大于 65 （ 75 ） 。 为此在选型上不得不选用大一个电流等级以确保安全。特别是高速电铁飞跃发展这就更要求
9、隔离开关回路电阻小、温升 低、转动灵活、安全可靠，针对这种现实情况，研发重点在高可靠性、转动力小、回路电阻小、温升低、寿命长。 4、 预期达到的目标 我们通过给高压隔离开关通电试验，来测试其温升的大小。并且通过对高压隔离开关材料、参数的研究和设计来有效的控制温升，使其温度能在安全可靠的范围内。在达到这目标的同时，将高压隔离开关的制作成本降到最低，使用寿命尽可能长，最重要的是要有绝对的安全系数。 四、研究工作详细进度和安排 2011.2 2011.3 根据 具体情况 ,确定高压隔离开关的机构方式 , 并对高压隔离开关的电气参数进行研究，希望 在最大限度的满足输电线路的前提条件下，也能保证高压隔离
10、开关的可靠运行。确定高压隔离开关的材料、参数，如何有效的控制高压隔离开关的温升。最后 完成整体 高压隔离开关温升控制的 设计方案。 2011.4 2011.5 根据前面确定的指标来完成 高压隔离开关温升控制的研究 ，并将高压隔离开关在专门实验室中进行现场模拟，来确定它的温升情况和可行性可靠性。有不满足的参数或制作工艺，再进一步进行修改。 五、参考文献 1王建功，温海泉 GW4-15 型隔离开关运行中的问题及其改进措施 J高压电器 ， 2001， 37（ 2） ： 50-53 2柳建平，张治国 GW4 型高压隔离开关过热问题分析及解决措施 J河南平高电气股份有限公司， 2010（ 4） ： 52
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