導語：如何才能寫好一篇電氣開關，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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電氣開關柜是電力系統(tǒng)中最為重要的設備之一，因為電氣開關柜的質量優(yōu)劣，直接關系到電力系統(tǒng)的正常運行。因此電氣開關柜從設計上就充分考慮電氣開關柜的運行電壓、使用環(huán)境、內部結構等有可能影響電氣開關柜正常運行的不利因素，而根據電氣開關柜的不同分類，開關柜有很大的差別。

1.電氣開關柜的部件

電氣開關柜的部件根據開關柜的功能和工作電壓不同有所變化，但是大體上包括幾大類分別是：柜體、梁架、各種面板、開關柜門、支架和配件。一般小型開關柜柜體是整體結構，而大型和高壓開關柜采用可拆卸式柜體。開關柜的梁包括橫梁、縱梁、內橫梁、電纜梁、刀開機構梁、掛料梁、母排梁等；面板包括頂板、底板、側板和隔板；柜門包括：儀表門、前下門、后上門、后大門左、后大門右支架包括：角支架、單門支架、雙門支架。

2.電氣開關柜各部件在設計時的要求

2.1電氣開關柜柜體的設計

低壓電氣開關柜的柜體設計一般為整體設計，柜體材料應采用冷彎鋼板材，開關柜柜體及門板采用2.0mm優(yōu)質冷軋鋼板，如果沒有特殊要求應盡可能少用或不用焊接。柜體整體應具有一定的強度，能夠承受一定的外力沖擊。柜體在設計中要考慮柜內各種電氣配件的發(fā)熱問題，柜體的扇熱一般采用自然風冷散熱方式，如開關柜的符合較大可采用風扇強制散熱。在自然散熱方式中，開關柜應在柜體的上下和兩側均應設置散熱孔槽，以便形成自然空氣對流，熱空氣從上端孔槽排出，冷空氣從下端孔槽流入。同時柜體的防護等級最低為IP4X。

2.2梁架的設計

在高壓電氣開關柜設計上一般采用框架結構，外部安裝頂板和側板，柜體骨架一般分為橫梁和縱梁，開關柜的橫梁和縱梁都應采用開口型鋼，在梁架上設置標準安裝孔，實現(xiàn)框架的靈活組裝和拆卸，同時在梁架設計上要實現(xiàn)標準化，同一系列的開關柜梁架要統(tǒng)一，在設計精度上要高，提高梁架的互通性。

目前電氣開關柜多采用抽屜式功能結構，因此開關柜的內橫梁要滿足抽屜式功能模塊支撐的要求。電纜梁、電容器梁、刀開機構梁和掛料梁這些功能梁要有一定的機械強度，同時采用開口型鋼，在梁上有預留小孔，滿足安裝時固定螺絲的需要。

開關柜在設計母排梁時根據開關柜的功能，將母線設計為柜頂式和柜后式，梁架要有足夠的強度，提高母排的抗電動能力。同時要有一定的空間，避免相間空氣擊穿的高強度短路。必要時設計保護功能的隔板，隔板必須是高阻燃、高絕緣的非金屬材料，一旦發(fā)生故障能夠抵御電弧放出的熱量。母線連接孔一律倒角45度，母線上接二次線時一律用M5螺釘，鉆4、兩孔套絲。母線彎曲時原則上不允許熱加工，但不熱加工不能滿足彎曲形狀和尺寸要求時，其彎曲部分的加熱溫度不準超過下列數值：銅母線：350℃；鋁母線：250℃。

2.3開關柜柜門的設計

開關柜的儀表門在設計上要根據開關柜的功能布置好各種儀表，在儀表門上要做好安裝儀表的預留孔，并且適當設計一些預留孔，便于以后開關柜設備增添或功能改變時儀表的安裝，同時要注意儀表布置上的美觀。儀表門的材料要選用高強度的冷彎鋼板，在儀表門門沿上要設置橡膠條，防止儀表門在開關過程中對儀表造成損害，同時也提高了開關柜的防護等級。

在開關柜的前中門設計上要突出對人員的安全性考慮，防止操作人員誤入帶電區(qū)間，特別是高壓開關柜應設置與斷路器或隔離開關的機械聯(lián)鎖裝置，確實實現(xiàn)這些帶電設備，確實處于斷路狀態(tài)才能打開開關柜門。柜體門的開啟應轉動靈活，開啟角度不得小于90°，在開閉過程中不應損壞噴涂層。門的縫隙應調整一致，低壓開關柜同一縫隙均勻差

2.4開關柜頂板和側板的設計

柜體的頂板在設計上應該便于拆卸，便于現(xiàn)場母線的裝配和調整，頂板和側板可為全通風型，側板、頂板的材料要選用高強度的冷彎鋼板，其厚度不小于2.0mm，其表面的涂覆層質量要保障均勻、附著力強、噴涂層厚度達到規(guī)定要求，色彩一致并符合規(guī)定，噴涂層不能有皺紋、流痕、針孔、氣泡透底，無劃痕等。平整度總的要求是每米內的凹凸不超過+11nm。

2.5開關柜支架的設計

電氣開關柜內部電氣元件水平安裝時離不開支架，水平安裝支架的兩端在設計上要與梁架適應，以便支架為可卡住開關柜主體梁架上，并且可沿著梁架上下滑動的卡槽。這樣每次調整支架的時無需反復地去拆卸固定螺絲，使得更換元件變得更加靈活。電纜安裝支架距柜底高度不小于300mm。當間隔的電纜較多（3根及以上），在開關柜電纜室設置母線排，母線排距柜底高度不小于5001m。

2.6開關柜的接地設計

為保障設備和人員的人身安全，開關柜必須設計沿開關柜寬度方向的專用貫通式接地母線，接地母線必須與接地網相連。金屬殼體或可能帶電的金屬體（包括因絕緣由損壞可能會帶電的金屬體）與接地螺釘問，必須保證具有可靠的電氣連接，其與接地螺釘問的連接電阻實測值不得超過O.01。接地螺釘應不小于M12，一次設備接地均采用編結銅扁線，但必須有接地標識（接地標牌或接地色標）。壓接頭搪錫，截面不小于32mm。

3.結束語

綜上所述，在電氣開關柜部件的設計上一定要遵循“安全、實用、可靠”的原則，做到既能滿足電氣開關柜內電氣元件安裝的需要，又要能夠滿足電氣開關柜的防護等級需求，同時又滿足人性化、市場化和合理化的綜合特點，只有這樣才能突出自己的優(yōu)勢，在電氣開關柜市場上立于不敗之地。

參考文獻

[1]簡明機械設計手冊，機械工業(yè)出版社，1997.10

[2]中國國家標準分類匯編，機械卷4，中國標準出版社，1993

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關鍵詞：隔離開關；仿真模型；實訓教學；設備檢修

電力類專業(yè)的高職學生步入工作崗位后，大多從事電氣設備運行、維護與檢修工作。隔離開關作為電力系統(tǒng)廣泛使用的開關電器，主要作用是將被檢修的設備與帶電部分可靠隔離，以保證工作人員的人身安全和檢修的設備安全。高壓隔離開關在電力系統(tǒng)中的運行數量最多，其質量優(yōu)劣、運行維護好壞將直接影響到電力系統(tǒng)的安全運行。隔離開關的檢修與故障處理是電力系統(tǒng)檢修人員的必備技能，也是電力類技能比武的一項重要賽項。隔離開關檢修時，檢修人員應掌握隔離開關的結構及相關的技術參數，必須嚴格遵守現(xiàn)場作業(yè)指導書進行規(guī)范操作，以確保檢修質量[1]。因此，在電氣設備檢修類實訓課程中引入仿真模型，通過模型演示與現(xiàn)場設備檢修實操相結合，增強學生專業(yè)學習興趣，提高教學質量，使學生掌握高壓開關設備的檢修作業(yè)規(guī)范具有重要意義。

1課程現(xiàn)狀分析

電氣設備檢修類實訓課程是發(fā)電廠及電力系統(tǒng)、供用電技術等高職電力類專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，課程內容包含電力安全工作規(guī)程、高壓斷路器檢修、高壓隔離開關檢修、高壓開關柜檢修等內容?；陔娏ο到y(tǒng)電氣設備檢修相關的最新發(fā)展趨勢，許多高職院校將高壓隔離開關的拆卸與組裝、單極調整與試驗、三極調整與試驗作為實訓內容的核心模塊，通過課程學習，使學生掌握常見電氣設備的檢修作業(yè)流程，具備能勝任設備運行維護檢修崗位的職業(yè)能力。學生在實訓前缺乏現(xiàn)場工作經驗，對高壓開關設備的結構、動作原理缺少感性認識，在檢修過程中，對各個部件的作用不甚了解，容易出現(xiàn)螺絲、底座、連桿等安裝錯誤，發(fā)生觸頭彈簧、止釘、閉鎖連板漏裝等問題，使實訓效果大打折扣?；趯嵱栐O施、場地條件限制與學生操作安全考慮，實訓教學中難以在檢修平臺上完成高壓開關設備檢修的全流程，同時開關設備在檢修過程中頻繁的分、合閘操作對設備本身損壞較大?；谏鲜龇治?，學生僅通過現(xiàn)場操作訓練，難以全面掌握高壓開關設備的調試與檢修作業(yè)規(guī)范。本文建立某型號高壓隔離開關仿真模型，以期通過模型各部件展示及其分合閘動作演示，加深學生對高壓開關設備的結構和動作原理的認知，進一步提升電氣設備檢修類實訓課程教學效果[2]。

2仿真模型開發(fā)

結合電氣設備檢修類實訓課程內容，本文選取我國電力系統(tǒng)中應用數量較多的GW4型隔離開關為建模對象，采用三維設計軟件SolidWorks建立某GW4型雙柱水平旋轉式高壓隔離開關的三維模型。由于GW4型隔離開關是由大量零件（包含多種桿件、軸銷、軸承、主從動支柱絕緣子、導電臂、觸頭、觸指等）交叉組合構成的多體機械系統(tǒng)，其建模過程較為復雜。首先，根據某廠家提供的GW4隔離開關安裝圖紙，按照實際尺寸1：1比例對各零部件單獨建模，其典型零部件軸銷、操作桿拐臂、連接頭、軸承如圖1所示。其次，將已建立的零部件根據其動作關系通過不同類型的配合（如重合、平行、同心及距離配合等）進行裝配[3]，分別組建隔離開關的操作部分、支柱絕緣子以及導電部分等局部結構，建立的各裝配體如圖2所示。最后，根據GW4型隔離開關動作原理，將各局部結構的裝配體進行整體模型的組裝。由于GW4型隔離開關A、B、C三相結構類似，建模時先組裝A相單極模型，經調試無誤后再通過重復導入，形成B、C兩相模型。再加入相間連桿，通過配合定義約束，對三個單極模型進行連接，完成三相隔離開關的整體模型建模，以實現(xiàn)三極隔離開關模型主、從動極的聯(lián)動操作，最終建立的GW4型三極隔離開關整體裝配模型如圖3所示。

3模型應用

“電氣設備檢修實訓”是某校發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)的一門專項實訓課程，學生通過課程學習能掌握常見型號高壓隔離開關的動作原理；能準確闡述隔離開關檢修周期、檢修項目及檢修作業(yè)的流程；能分析隔離開關典型機械故障現(xiàn)象并進行基本的檢修調試操作。本文以該課程為例，將上述隔離開關仿真模型應用于“電氣設備檢修實訓”課程教學，并從以下方面開展教學實踐。（1）隔離開關分、合閘動作過程教學GW4型隔離開關本體為雙柱水平旋轉式結構。其動作過程涉及部件較多，分合閘運行時，由操作桿轉動驅動底部傳動機構動作，帶動各相支柱絕緣子轉動，進而使上部主、從動導電臂在水平方向內轉動，直至觸頭觸指嚙合，以實現(xiàn)分合閘運行?，F(xiàn)場實踐教學環(huán)節(jié)中，由于學生普遍缺乏現(xiàn)場工作經歷，未曾接觸過高壓隔離開關設備的分合閘動作過程，僅根據教師的語言描述難以準確掌握隔離開關的動作原理。教學中引入可動作的隔離開關三維模型，通過對模型進行分合閘操作演示，使學生對高壓開關設備的動作原理認識由抽象轉換為具象。同時，學生將隔離開關仿真模型的分合閘模擬演示與實訓現(xiàn)場隔離開關設備的分合閘操作相結合，通過對比分析以深刻體會設備運行的理論動作與實踐操作間的區(qū)別。（2）隔離開關狀態(tài)調試模擬演示高壓隔離開關在解體檢修后，需要按照相應型號的安裝作業(yè)書進行規(guī)范整體調整作業(yè)，以確保各部件參數指標滿足技術要求。若調試不得當，可能引發(fā)導電回路過熱，燒蝕觸頭等不良影響，威脅隔離開關安全穩(wěn)定運行[4]。因此，掌握隔離開關狀態(tài)調試方法是電力類專業(yè)學生的一項必備技能?！半姎庠O備檢修實訓”課程教學中，教師對上述隔離開關仿真模型中交叉連桿、操作拐臂等桿件的機械尺寸進行調整，以模擬演示隔離開關的多種調試不當狀態(tài)。引導學生結合演示結果自主分析調試不當對隔離開關分合閘運行產生的影響，并總結各桿件伸長及縮短的作用影響規(guī)律。學生將作用規(guī)律應用至現(xiàn)場實操環(huán)節(jié)，加深其對電氣設備運檢工作重要性的認識。

4結束語

電氣設備檢修類實訓課程作為高職電力類專業(yè)學生的一門專業(yè)核心課程，其教學效果對學生從事電力設備檢修、電力安全生產管理等相關專業(yè)工作具有重要意義。本文以目前廣泛應用的高壓開關設備GW4型隔離開關為對象，建立其三維仿真模型，在電氣設備檢修類實訓課程中應用該模型進行隔離開關分、合閘動作與狀態(tài)調試的模擬演示。通過仿真與實操相結合，增強學生對專業(yè)學習的興趣，豐富實訓教學內涵，進一步提升實訓教學效果。將仿真模型應用至相關專業(yè)課程的實踐教學環(huán)節(jié)，不僅能提高課程教學效果，又能對《電氣設備檢修實訓》課程的教學提供新的教學理念，是檢修類實訓課程教學改革的發(fā)展方向。同時，隔離開關檢修是電網企業(yè)、發(fā)電企業(yè)電氣設備檢修、技能培訓、技能鑒定主要項目，本文建立的隔離開關三維模型的開發(fā)對現(xiàn)場標準化作業(yè)的開展、員工培訓及技能鑒定有良好的促進作用，具有廣泛的應用前景。

參考文獻

[1]張濤．高壓隔離開關安裝與檢修[M]．北京：中國電力出版社，2012．

[2]劉德泉．仿真模型在高職建筑設備類課程教學改革中的實踐與應用探討[J]．職業(yè)教育與培訓，2019（25）：178-179．

[3]丁正龍．solidworks實戰(zhàn)教程[M]．武漢：華中科技大學出版社，2020．

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關于礦用電氣設備隔爆外殼在電弧短路故障狀態(tài)下安全性能的研究是前蘇聯(lián)馬凱耶夫采礦安全研究所1950-1954年開始進行的。他們發(fā)現(xiàn)了在這種狀態(tài)下出現(xiàn)的各種情況以及影響間隙隔爆結構參數的因素。試驗研究結果表明，在隔爆外殼內產生相間電弧短路或者大電流熔化導線的條件下，間隙寬度為0. 5mm的平面隔爆接合面不能保證所要求的安全等級（p=10-3）。

德國ωβκ的F?凱林（Fritz Killing）、格勞（Groh ）和蘇聯(lián)馬凱耶夫采礦工業(yè)勞動安全科學研究所的А.Г.依赫諾（А.Г.Ихно）、斯柯琴斯基礦業(yè)研究所的H?Φ?什世金（H?Φ?Шищкин）和В.Ф.安東諾夫（В?Φ?Aнтонов）的研究表明，在隔爆外殼內發(fā)生2～10kA 的電弧短路時，當斷電時間大于某一時間時，隔爆外殼便失去了防爆作用。當短路電流Id＝5kA，斷電時間t0≥100ms 時，10mm 的鋼板外殼可被燒穿噴出電?。划?0≤t0≤100ms時，灼熱的爆炸生成物將沿著隔爆間隙噴出， 引燃殼外的甲烷空氣混合物。

電弧燒穿隔爆外殼的情況在我國不少礦井時有發(fā)生。1973年6月24日徐州礦務局夾河煤礦的爆炸事故便是典型案例之一。由于QC83-225磁力起動器的隔爆殼內發(fā)生電弧短路，將外殼燒穿，形成一個Φ100的洞， 電器芯體熔融一 體，電弧及電弧生成物噴出，引起瓦斯煤塵爆炸，死亡56人。

1976年大同挖金灣礦，因鏈板運輸機卡住，電動機堵轉，點動起動時，起動器順隔爆間隙往外噴煙、噴火。反復多次，引燃周圍棉紗，形成火災。燒毀支護棚子，頂板冒落，煤塵飛揚，繼而引起煤塵爆炸，死亡35人。

研究與實踐表明，只有當短路電弧的存在時間小于10ms時，隔爆外殼才具有充分的防爆性能。但目前傳統(tǒng)的礦用電器保護切斷時間一般為250ms， 少數可達30～80ms。因此，單純靠隔爆外殼保障電氣設備防爆性能，存在著一定的局限性。

此外，在大短路電弧的作用下，隔爆外殼的溫度急劇升高，有可能引燃外殼表面堆積煤塵?？諝馐介_關裝置觸頭分斷電弧釋放的能量可表為：

At=KhUIt0

式中：Kh=2Uh/(πUr)；Uh─電弧電壓降，V；Ur─燃弧電壓，V；

U─電源電壓，V；I──電弧電流，A；t0──電弧作用時間。

巴烏愛爾（Бауер）提供了系數Kh的數值。在小短路容量時,可取Kh =0.07當短路容量為10~50MVA時，相應地取Kh=0.12￣0.25。

全蘇科學院標準樣品物理研究所（ВННИСО）A?A?卡依馬柯夫（A?A?камаков）研究了礦用電氣設備的外殼在強電弧短路作用下的防火防爆性能。研究表明，在礦井電網短路容量為50MVA，電弧能量At＝130￣300kJ，電弧距殼壁距離L＝60￣100mm，t0＝150ms時,殼壁外表面被加熱到允許溫度極限（殼壁厚3mm）； 當電網短路容量增至100￣150MVA（Id＝10～15kA，t0＝150～200ms）時，短路電弧釋放的能量At＝500～600kJ。這時殼壁外表面的溫度將為240～450℃。

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【關鍵詞】10kv真空開關，電力， 檢修，技術

中圖分類號： F407.61 文獻標識碼： A

一.前言

最近幾年來，真空開關在當今社會中越來越受歡迎。特別是的大、中、小型的水力發(fā)電站運用特別的廣泛。真空開關機械壽命長、檢修周期長、開斷容量大、滅弧性能好等優(yōu)勢，相信在不久的未來它將普及在企業(yè)和人們的日常生活中。但是，也時有報道真空開關出現(xiàn)故障的事情，加強真空開關質量的提升，有著提高人們生活質量、社會以及經濟意義。

二、真空泡真空度的檢測

1.將開關管兩觸頭拉至額定開距，逐漸增大觸頭間的工頻電壓，若能承受額定工頻耐壓1min即為合格。10kv真空開關管的額定工頻耐壓為42kv。試驗時，如發(fā)現(xiàn)真空泡內有細微放電聲，則表明真空度已下降，即使工頻耐壓試驗通過，也不能作為合格產品投入運行，應立即更換。

2.用真空度檢測儀檢測，將檢測結果與出廠試驗和交接試驗時測得的值相比較，不應有顯著變化。工頻耐壓法只能發(fā)現(xiàn)真空度嚴重下降的真空滅弧室。當真空滅弧室真空度下降至10-2-10-1Pa時，工頻耐壓仍能通過。因此，新修訂的DL/T596—1996《電力設備預防性試驗規(guī)程》中，對真空開關的試驗增加了“有條件時，在大修、小修后對真空滅弧室的真空度進行測量”的條文。但目前市場上銷售的真空檢測儀大多需要將真空泡拆下來后才能進行檢測，給檢修帶來不便，并增加了機構調整工作量。有的檢測儀不需要將真空泡拆下來，但測量精度往往不夠，這一點有待有關廠家解決，不過采用同一臺儀器在不同時期測得的真空度還是具有可比性的。

由于真空泡做工頻耐壓試驗時，有可能發(fā)生X射線，故國外的真空泡制造廠商，有的明確表示不希望進行耐壓試驗。

三.真空斷路器開距、超行程的調整

開距是指斷路器處于分閘狀態(tài)時，真空開關管兩觸頭之間的距離。開距對絕緣性能影響很大。開距的大小由真空開關管的技術條件決定。測試方法是在動導電桿上任選一點A，然后在真空開關管固定件上任選另一點B，測定A在開關分合閘位置時相對于B所走的位移差即可確定。常用調整方法是：

1.同超行程調整方法；

2.轉動真空泡一定角度，調整動導電桿的長度，不同安裝方式的真空泡能夠旋轉的角度不一樣，此法較適用于微調。

超行程是指當真空開關管的動觸頭由分閘位置運動到動靜觸頭接觸后，斷路器的觸頭彈簧被壓縮的位移。開距和超行程之和即為行程。

超行程的測量方法是：量出觸頭彈簧在分、合閘位置時的長度，將分閘時的長度減去合閘時的長度即為觸頭的超行程。超行程的變化能夠反映真空泡觸頭的磨損量。

超行程會影響分合閘速度，故每次檢修時均應及時調整超行程并做好記錄。當觸頭磨損量累計達到一定程度時，應及時更換真空泡。不同型號的真空泡觸頭允許的磨損程度不一樣。裝配真空泡時，幾個方向螺母應均勻擰緊，以免開關管單側受力。

四.10kV隔離開關的改進措施

1.安裝分段開關保護器

10kV柜內隔離開關的改進措施之一是安裝分段開關保護器。安裝分段開關保護器可以有效地解決10kV柜內隔離開關存在的問題。分段開關保護器主要10kV及以下電壓等級的新一代微機綜合保護測控裝置，可集中組屏或就地安裝。裝置按常規(guī)保護理念設計，出口獨立，集測量、保護、控制于一體，功能簡單，層次清晰，界面友好，操作方便。裝置結構采用雙CPU、后插式結構，強、弱電分開，抗干擾性能強。主CPU采用DSP6726微處理器，每秒執(zhí)行300MIPS浮點運算，運行速度高，存儲容量大，可在線紀錄事件、操作、故障、遙信等多種SOE信息。與此同時，它也起到了保護10kV柜內隔離開關的速斷以及過流等情況，提高了10kV柜內隔離開關的正常工作運行速率。

2.隔離開關和接地開關

10kV配電開關柜隔離開關或接地開關的分、合閘操作位置應明顯可見。安裝于10kV配電開關柜中的接地開關，其關合短路電流的能力和短時耐受電流及短路持續(xù)時間均應滿足10kV配電開關柜銘牌的要求。特別是通過短路電流時，接地開關不會由于產生的電動力作用而被意外地打開。

3.堅持隔離開關定期大小修制度。

對于久未停電檢修的母線側隔離開關應積極申請停電檢修或開展帶電檢修，防止和減少惡性事故的發(fā)生。結合電力設備預防性試驗，應加強對隔離開關轉動部件、接觸部件、操動機構、機械及電氣閉鎖裝置的檢查與，并進行操作試驗，防止機械卡澀、抽頭過熱、瓷瓶斷裂等事故的發(fā)生，確保10kV隔離開關運行的可靠性。

五.目前主流運轉車結構特點及性能比較

1.主要結構型式

經了解,中置手車式高壓柜運轉車,主要基本類型有兩種:螺桿式結構和掛鉤式結構。

螺桿式結構,主要體現(xiàn):(1)螺桿實現(xiàn)運轉車與柜體連接。(2)螺桿傳動,實現(xiàn)斷路器手車從柜體內進出。(3)斷路器手車運轉車上升降由螺桿裝置驅動。這種結構代表是西門子公司中置柜運轉車。

掛鉤式結構,主要體現(xiàn):(1)掛鉤和導向桿實現(xiàn)運轉車與柜體連接。(2)調節(jié)手輪,實現(xiàn)運轉車導軌面與柜體內導軌面一致性調整。(3)掛鉤式運轉車沒有提升機構,需靠人力將斷路器手車放置運轉車或柜內,再運轉車實現(xiàn)斷路器手車進出。這種結構代表是ABB公司中置柜運轉車。

2.優(yōu)缺點對比

相掛鉤式運轉車,螺桿式運轉車提供了比較完善使用功能。但國內生產廠家選用螺桿式運轉車并不普遍,主要原因是螺桿式運轉車結構比較復雜,機加工零件較多,生產成本高,同時,與開關柜配套運轉車所需數量較少,許多廠家并沒有運轉車上投入更多設計,重視不夠。掛鉤式運轉車功能上不及螺桿式,但因其結構簡單,易于加工制造,成本低廉,到了生產廠家廣泛選用。,現(xiàn)場實踐及對掛鉤式運轉車設計分析,發(fā)現(xiàn)目前常規(guī)掛鉤式運轉車均存一定缺陷,這種缺陷會對斷路器手車造成潛損害,增加維護工作量,會引起非正常停電時間延長。同時存在不同程度變形,每個工程中約有一、二臺變形較大影響正常操作,需維修處理。

六.對10KV高壓開關柜結構設計改進的措施

針對上文所述運轉車存問題,我們設計了一種改進方案,這種方案著重解決了上文所述掛鉤式運轉車存各種缺陷,主要表現(xiàn)以下幾個方面:

1.消除柜體導軌與運轉車導軌之間間隙,避免產生撞擊力,結構上,確保當運轉車靠緊柜體時,運轉車導軌與柜體導軌可靠接觸,基本無間隙。

2.特別設計了鎖定裝置:利用磨擦自鎖原理,一個特別設計凸輪裝置,可以實現(xiàn)運轉車鎖定。其工作方式為:凸輪未鎖定前,彈簧作用下掛鉤與柜體接觸面間有一定操作間隙,可以使運轉車掛鉤順利插入并鉤住柜體。逆時針轉動凸輪,消除操作間隙,將運轉車與柜體可靠鎖定,推拉斷路器手車時,無需再靠人力頂住運轉車,操作可靠性以提升。同時,為保證掛鉤轉軸不因受力變形,將掛鉤轉軸處改為腰形孔,鎖定前,彈簧將掛鉤向前拉,保證了掛鉤與柜體正常操作間隙。

3.操作間隙調整:一段時間使用后,掛鉤及凸輪會磨損,間隙增大,會降低鎖緊力,針對可能出現(xiàn)這種情況,凸輪與運轉車之間,增設了調整墊。調整墊可以作為配件,由用戶需要自行添加。

七.結束語

綜上所述，本文以真空開關的檢查與檢修為核心，對我國真空開關電氣設備的檢查、運用、結構、以及修理進行了分析，并闡述了真空開關設備結構檢查與修理改進，去發(fā)現(xiàn)問題，以自己的多年來的工作經驗提出具體的措施。希望以此來引起這一行業(yè)的相關人員對于真空開關檢查與維修的重視，保證設備的正常運行。

參考文獻

[1]雷海燕,劉俊國. 高壓真空斷路器故障分析與處理[J].科技資訊，2010(4).

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關鍵詞：低壓開關柜；結構特點；優(yōu)缺點

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

前言

低壓開關柜是由一個或多個低壓開關設備和與之相關的控制、保護、測量、信號、調節(jié)等設備, 由制造廠家負責完成所有內部電氣和機械的連接, 用結構部件完整地組裝在一起的一種組合體。低壓開關柜主要集中安裝在變電所, 緊靠變壓器, 作為動力配電中心( PC), 把電能分配給不同地點的下級配電設備。隨著新建和改造配網電力工程的不斷增多, 低壓開關柜作為低壓配電系統(tǒng)最主要的成套設備, 在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著越來越重要的作用。低壓開關柜從斷路器的安裝方式上分, 主要有固定式和抽出式兩種結構。其中, 抽出式低壓開關柜以其功能單元空間利用率高、柜內出線回路多、相同規(guī)格的抽屜可靈活互換的優(yōu)點,在低壓成套設備中得到了廣泛的應用, 無論是產量、品種和電氣性能都超過了固定柜。

1. 抽出式低壓開關柜的結構特點

抽出式低壓開關柜是采用鋼板制成封閉固定的外殼,作為完整功能的開關設備和相應的附件安裝在柜體可水平抽出的底板上, 完成某一類供電任務的功能實體。抽出式

低壓開關柜的主要特點為:

1.1 相互隔離的功能小室: 利用絕緣隔板或接地的金屬隔板將柜體分成若干個功能隔室, 一般包括: 母線室(裝設水平母線的空間)、電器室(裝設功能單元的空間)、電纜室(電纜進出線空間)。在饋電柜中, 還要用隔板將抽屜之間隔開, 形成抽屜單元隔室。隔室能防止觸及相鄰功能單元的帶電部件, 限制事故電弧的擴大, 防止外來物從一個單元進入另一個單元。

1.2 模數化尺寸設計: 抽出式低壓開關柜在高度方向上采用模數尺寸設計。模數化設計就是確定一個基本模數,柜體骨架及其安裝孔尺寸、功能單元區(qū)空間和功能單元的外形尺寸均以基本模數的整數倍按需要進行增減變化。在有效安裝空間內, 不同模數的電器元件可以任意組合。

1.3 抽出部件的互換性: 饋電柜能夠靈活地根據所需要的各種單元線路方案進行任意組合, 可以迅速更換故障單元而不需要將其余回路停電, 提高了供電的連續(xù)性, 并且相同單元可在任一柜上互換。

1.4 抽屜單元的四個位置: 抽屜單元一般設置連接位置(運行中, 電氣回路接通)、試驗位置( 主回路斷開, 控制回路接通)、分離位置( 電氣回路斷開)、移出位置( 取出抽屜)。這四個位置都有機械定位裝置, 不會因外力的作用從一個位置移動到另一個位置。通過機械連鎖裝置的操作程序性, 只有在主回路和輔助回路全部斷開的狀態(tài)下才能移動抽屜。

2. 柜體尺寸

低壓抽出式開關柜柜體的基本尺寸如表1, GCK、GCS和MNS柜體尺寸均為標準化設計。

表1 低壓抽出工開關柜柜體的基本尺寸

應注意的是:

(1) 進線柜和母聯(lián)柜根據萬能式斷路器的尺寸, 即框架電流選擇合適的柜寬。

(2) 采用后出線方式時, 柜深優(yōu)選1000mm, 800mm 柜深不便于連接出線電纜。

(3) 后出線的饋電柜柜寬為400mm 或600mm, 側出線的柜寬為800mm 或1000mm。

3．進線和饋出電纜方式

抽出式低壓開關柜有兩種電纜進出線方式:

(1)后出線方式: 水平母線室在柜體上部, 電纜室在柜體后部, GCK、GCS和MNS 都可以做到, 此時, 柜后應留有至少600mm 的操作通道。

(2)側出線方式: 水平母線室在柜體后部, 電纜室在柜體前右側部, GCS 和MNS 可以做到。當受場地限制, 柜體靠墻布置及背靠背布置時只能選用側出線方式。

4．抽屜尺寸及安裝數量

一般抽出式柜型功能單元的有效高度為1800mm, 由于基本模數尺寸( E) 不同, 不同柜型的抽屜尺寸和安裝數量有所不同。以下是三種柜型的比較。

(1) GCK: 1E = 25mm, 1 單元抽屜為8E ( 200mm ),抽屜分1單元、2單元、3單元三種, 有效高度區(qū)間最多可容納9個1單元抽屜。

(2) GCS: 1E = 20mm, 1 單元抽屜為8E (160mm ),抽屜尺寸有1 /2 單元、1 單元、2 單元、3 單元四種, 有效高度區(qū)間最多可容納22個1 /2單元或11個1單元抽屜。

(3) MNS: 1E = 25mm, 1 單元抽屜為8E (200mm ),抽屜尺寸有1 /4單元、1 /2單元、1單元、2單元、3單元五種, 有效高度區(qū)間最多可容納36個1 /4單元、18個1 /2單元或9個1單元抽屜。

一般來說, 1 /4 單元抽屜所允許塑殼開關最大電流為32A, 1 /2單元為63A, 1 單元為250A, 2 單元為630A, 3單元為800A。

5． 技術性能

不同柜型之間存在區(qū)別的主要技術參數如表

表2不同柜型之間存在區(qū)別的主要技術參數

比較而言, GCK的主母線額定電流較小, 抗短路能力較弱, 適合用在變壓器容量較小( 1600kVA 及以下) 的中小型變電所中。

6．固定插拔式結構與抽出式結構的比較

說到抽出式結構, 就不得不提到饋電柜的另一種結構型式: 固定插拔式。固定插拔式結構同抽出式結構一樣,由固定的柜體和裝有開關等主要電器元件的可移裝置部分組成, 所不同的是, 插拔式結構所選用的斷路器本體帶有插接式底座, 依靠插接式底座和元件室后端的垂直可插母排, 可以將斷路器從間隔回路中拔出進行維修或更換, 完畢后再將斷路器插入回路即可。功能單元和垂直母排之間的連接, 采用一次隔離觸頭, 即使與其連接的回路是帶電的, 也不影響其互換性。柜體采用分隔式布置, 每個電氣單元均占有一個獨立的隔室, 隔室門上設有機械或電氣聯(lián)鎖開關, 電路接通時隔離室不能打開, 只有開關分斷時隔室門才能打開。固定插拔式結構保留了固定柜結構簡單、操作方便的優(yōu)點, 同時也具有抽屜柜功能單元分隔明確、隔離可靠的特點, 因此是一種可替代抽出式結構的經濟實用的方案。

很多饋電柜都同時具有這兩種結構形式, 用戶可以根據自己的習慣和工程特點進行選擇。一般說來, 抽出式結構偏向于饋出少、回路電流大的動力回路或電動機控制回路; 插拔式結構在饋出多、回路電流小的配電回路中更具優(yōu)勢。

現(xiàn)在一些低壓開關柜的高端產品, 能夠做到將兩種結構形式的功能單元組裝在一面饋電柜中, 饋出單元既可抽出式連接, 亦可插拔式連接。小電流回路采用插拔式結構,簡化了開關柜的制造工藝, 降低了造價; 大電流回路采用抽出式結構, 使較大體積的斷路器移動更省力, 操作更安全。組合式結構是抽出式低壓開關柜的發(fā)展趨勢之一。

總結

綜上所述, 要選擇出性價比高、實用性強的產品, 首先要全面掌握抽出式低壓開關柜的性能和特點; 其次要針對工程的實際情況, 在滿足各種技術性能的前提下, 選擇標準化程度高、經濟耐用的結構類型; 再次由于配電系統(tǒng)的不斷發(fā)展和銷售市場的激烈競爭, 使產品更新?lián)Q代的速度與日俱增, 因此要善于選用融合了新技術和新工藝的產品?，F(xiàn)在, 低壓抽出式開關柜所面臨的主要問題是: ( 1)高端進口產品技術的國產化和通用化, 在提高產品的使用壽命和可靠性、縮短生產周期的同時, 降低工藝成本; ( 2)隨著傳感技術和通信技術的發(fā)展, 狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術將得到質的提高, 免維護、自動化程度高、無人值守必將是產品的發(fā)展方向。

篇6

變電站運行過程中一個非常重要的組成部分就是其電氣隔離開關，電氣隔離開關是否能夠正常運行對于整個變電站及電力網絡的正常運行都具有非常重要的作用，在變電站的電氣隔離開關的安裝過程中，綜合的考慮各種影響因素，注意安裝過程中常見的問題，應用合理的安裝施工思路及安裝技術是非常必要的，本文就對其施工過程中常見的問題進行簡單分析，并對其常用的安裝施工技術進行簡單分析，對于變電站電氣隔離開關安裝施工質量的提升具有積極的作用。

【關鍵詞】變電站電氣隔離開關 安裝施工 問題 技術

隨著社會市場經濟的發(fā)展，社會對于電力供應的需求在不斷增大，并且對于供電的安全、穩(wěn)定性性能也提出了更高的要求，做為供電網絡中的重要組成部分，保證變電站的安全、穩(wěn)定運行是非常必要的，而在變電站運行過程中，一個非常重要的部件就是電氣隔離開關，其能否在變電站運行過程中發(fā)揮良好作用，對于整個電力網絡的安全、穩(wěn)定運行都具有嚴重的影響，這就要求在電氣隔離開關的安裝過程中充分的考慮各種問題，保證其安裝施工質量，這對于變電站的正常運行是非常必要的，本文就針對此予以簡單分析。

1 變電站電氣隔離開關安裝施工過程中應該注意的問題

在變電站的電氣隔離開關的安裝過程中，其安裝質量對于整個變電站的正常運行有著非常重要的影響，這就需要在相關的電氣隔離開關的安裝過程中綜合考慮各種問題，控制好各種不利因素給整個施工質量帶來的影響，這對于整個變電站的運行質量的提升具有積極的作用，下面就對變電站電氣隔離開關安裝過程中的一些常見問題進行簡單分析。

1.1 儀表及線路的安裝

在電氣隔離開關的安裝過程中，涉及到大量的線路連接問題及儀表安裝問題，在此過程中，應該加強相關儀表的保護，防止在安裝的過程中造成相關儀表的損害，并且要嚴格規(guī)范儀表的安裝手段，不能在儀表的安裝過程中對其進行晃動與敲擊，這時因為在相關儀表的內部含有較多的精密元件，如果相關的元件受到較大的震動，很容易造成內部精密元件的損害，這會直接對儀表的測量準確性造成影響，嚴重時還會導致儀表不能正常工作。

另一方面，保證儀表能夠與相關的設備儀器良好連接，使儀表在工作的過程中能夠保持水平狀態(tài)，并且相關的設備、儀表以及線路之間的結合點應該能夠保持受力均勻，為了避免結合點中出現(xiàn)松動或者是虛連現(xiàn)象，不能對結合點施加非正常的外力對其正常工作產生影響。為了保證整個安裝工作的有效性，在開展儀表及線路的安裝工作之前，應該保證施工現(xiàn)場的清潔，使得整個安裝工作在干燥、無塵的環(huán)境下開展，這對于保證儀表的良好使用性能是非常必要的，如果不得不在相對較潮濕的地方開展安裝工作，應該保證相關設備、儀表具有良好的密封性。

1.2 高壓隔離開關的安裝

在高壓隔離開關的安裝過程中，要保證設備相關設備能夠正常運行，保證恰當的用力是非常重要的，如果在安裝的過程中用力過大，則容易導致設備內部的齒輪不能進行正常的吻合，一旦出現(xiàn)這種情況，則容易導致設備在使用的過程中出現(xiàn)三相電流不同期的情況，導致設備不能正常運行。并且在接觸點的調整過程中，要嚴格控制動靜接頭的安裝質量，保證接頭在運行的過程中良好接觸，如果在設備運行的過程中，接頭附近出現(xiàn)嚴重的發(fā)熱現(xiàn)象，則有可能時因為出頭沒有完全接觸或者是接頭的插入深度不夠，應該進行重新的插入。另外，在接地刀連桿的安裝過程中，尤其要注意接地刀的調整工作，保證其能夠在安裝結束之后正常工作。

1.3 接地開關的安裝

在隔離開關的安裝過程中，尤其要注意其開關所處位置，如果其隔離開關處于分閘位置中，容易導致開關不能進行靈活轉換，并且其在動作的過程中很容易與隔離開關發(fā)生碰撞，導致其不能正常工作，所以在實際的安裝工作中，應該先將隔離開關的機箱進行固定，之后在開展接地開關的安裝工作，這能夠有效的避免隔離開關對接地開關的安裝產生嚴重干擾。

1.4 隔離開關機箱的固定

上文中提到，在接地開關的安裝過程中，要想有效的避免隔離開關對接地開關安裝工作的干擾，應該先對隔離開關機箱進行固定，之后再開展相關的接地開關的安裝工作，實際的安裝過程中，設備的型號不同，隔離開關機箱的安裝要求及開關就會存在一定的差異，這就需要在實際的安裝施工過程中，保證設備支架的型號與設備本身相一致是非常必要的，這樣能夠有效的避免開關機箱無處固定的情況。

2 變電站電氣隔離開關安裝施工中的常用技術

變電站電氣隔離開關的安裝是一個比較復雜的過程，并且在實際的安裝過程中，施工現(xiàn)場的環(huán)境對于安裝質量具有較大的影響，在施工的過程中，只有保證了安裝技術的合理性，才能保證隔離開關的安裝質量，下面就對隔離開關安裝過程中的常用技術進行進行簡單分析。

2.1 隔離開關母線接觸頭的安裝

電氣隔離開關中的常用的一種母線是懸掛式母線，依據其適用范圍對其柔性靜觸頭進行分類，可以分為A型與B型兩種，其中A型柔性靜觸頭適宜應用于雙列母線的安裝中，而B型柔性靜觸頭既能應用于單列母線的安裝中，也能應用于雙列母線的安裝中，在實際的應用中，A型觸頭的應用能夠保證設備在運行的過程中能夠保持靜觸桿的水平狀態(tài)，但是在其安裝過程中，安裝過程是比較復雜的，安裝的過程中需要對兩根導線及四只單T型線夾進行壓接，而在B型觸頭的安裝過程中，只需要進行一只線夾的壓接，并且B型靜觸頭的靜觸桿具有較大的長度，要想使其在工作的過程中保持穩(wěn)定，需要使其保持梯形布置。另一方面，在實際的安裝過程中，不同的電氣隔離開關具有各種不同的型號，在其安裝的過程中，對于施工技術的要求是不同的，要想保證母線觸頭的施工質量，必須在施工的過程中采用合理的技術。將GW16型隔離開關作為實例來進行簡單分析，即使對其靜觸桿進行了加緊操作，在滾輪的作用下仍然會引起滑動現(xiàn)象，并且會產生側面的擠壓，這容易引起靜觸頭的變形，因此，在實際的施工過程中，要綜合的考慮各種因素的影響，選擇合理的靜觸頭，選用A型靜觸頭是比較合適的。

2.2 隔離開關的母線馳度的確定

母線發(fā)生垂直變化的程度就是母線的馳度，其馳度的變化值受到溫度的影響是比較大的，一旦母線的馳度的波動幅度超出觸頭接觸區(qū)的限定范圍，容易導致觸頭的接觸不良現(xiàn)象，這會對變電站的正常運行產生嚴重的影響，這就需要采取有效的措施，使目前的馳度保持在要求的設計范圍中，在實際的安裝過程中，要對具體的安裝方案進行科學合理的規(guī)劃，對GW16型電氣隔離開關的安裝作為實例來進行簡單分析，在開始電氣隔離開關的安裝之前，需要對母線馳度進行詳細的計算，充分的考慮溫度變化對母線的長度及相關參數的影響，經過初步的分析之后，得到觸頭接觸區(qū)的大致范圍，一般情況下，可以將靜觸桿的安裝位置設置在與動觸座距離大概65毫米的位置，但是在實際的安裝過程中，由于現(xiàn)場環(huán)境條件的不同，對于母線的性能影響是具有較大不同的，需要根據實際的情況進行設定，并且實驗表明，接近母線中間位置的馳度變化程度是比較大的，因此，在實際的安裝分析過程中，應該對不同位置的母線進行針對性的考慮，這能夠保證計算及分析的準確性。

2.3 隔離開關靜觸頭接觸點的選定

靜觸頭的接觸點的選定是電氣隔離開關安裝過程中的重要內容，在隔離開關的安裝過程中，粗調工作完成之后，靜觸頭接觸點的確定可以依據施工現(xiàn)場的環(huán)境以及施工過程中的設備種類進行設定，但是在實際的施工過程中，由于受到各種因素的影響，安裝結束后，出現(xiàn)接觸點的偏移現(xiàn)象是比較常見的，出現(xiàn)這種情況的主要原因是安裝施工的過程中沒有充分考慮母線自身重量對安裝過程的影響，因此，在實際的安裝過程中，需要在對母線進行馳度調整之后在進行靜觸頭的安裝，另一方面，在靜觸頭的安裝過程中，應該充分的考慮觸頭類型對于施工技術的特殊要求。如在A型靜觸頭的安裝過程中，應該使用T型線夾進行觸頭的固定，隔離開關合上之后，要截取長度適當的導線進行觸頭的壓接，使其能夠與T型夾保持良好的連接，但是在實際的安裝過程中，如果先進行T型線夾的壓接，很容易導致靜觸桿實際的位置與預計的接觸點之間出現(xiàn)較大的偏移。在B型靜觸頭的安裝過程中，相比之下，施工難度顯著降低，在安裝過程中，T型線夾的壓接可以預先進行，可以在壓接完成之后再進行導線的截取，靜觸桿位置的調整也可以通過導線線圈調節(jié)來進行，這能夠有效的提升靜觸桿安裝位置的準確性。

3 結束語

電氣隔離開關是變電站中的重要部件，對于變電站的安全穩(wěn)定運行具有非常重要的作用，本文就對電氣隔離開關安裝過程中應該注意的主要問題進行了簡單分析，并對其安裝過程中的一些關鍵技術進行了簡單分析探討，對于電氣隔離開關安裝質量的提升及變電站的安全穩(wěn)定運行具有積極的作用。

參考文獻

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【關鍵詞】雙電源轉換開關；可靠性；選擇與應用

中圖分類號：O434文獻標識碼： A

雙電源自動轉換開關，由一個（或幾個）轉換開關電器和其他必需的電器（轉換控制器）組成，用于監(jiān)測電源電路，并將一個或幾個負載電路從一個電源轉換至另一個電源的開關電器。作為消防負荷和其他重要負荷的末端互投裝置，雙電源自動轉換開關在重要負荷的供電系統(tǒng)中是不可缺少和重要的一個環(huán)節(jié)。所以其性能應符合相關標準要求的重要性也越來越強。其中，轉換時間也是考核雙電源自動轉換開關性能的重要指標之一。但是，因為雙電源自動轉換開關的特殊構造，其轉換試驗方法又有別于其它普通的低壓開關電器，而且目前并無精確測量轉換時間的成熟設備

一、雙電源轉換開關的現(xiàn)狀分析

在上個世紀80年代初期，我國對雙電源轉換開關的研制還處于空白階段，一些需要雙電源切換的場所不得不采用手動式雙投刀開關。到了80年代中期，針對國內市場對雙電源轉換開關的需求現(xiàn)狀，一些電器商相繼從日本、法國、韓國和美國等國家引進了一些雙電源轉換開關，這在一定程度上豐富了我國的電器元件市場，極大程度地緩解了國內對雙電源轉換開關電氣設備的需求。雙電源轉換開關自誕生以來經歷了以下四個發(fā)展階段：第一個階段是兩接觸器型轉換開關。這是我國最早生產出來的雙電源轉換開關，該裝置雖然整體結構較為簡單、價格低廉，但是其在電壓檢測功能方面略顯不足，并且能耗較大，同時線圈長時間處于通電狀態(tài)非常容易燒毀，不適用于可靠性要求較高的場所；第二階段是兩斷路器式轉換開關，即CB級ATSE。該裝置具有過電流保護功能，屬于保護和電源切換一體化的裝置；第三階段是勵磁式專用轉換開關。該裝置主要是由一個勵磁式接觸器和控制器構成的，它的機械聯(lián)鎖較為可靠，轉換由電磁線圈產生吸引力來驅動開關，速度較快。從雙電源轉換開關的概念角度上講，該裝置屬于PC級的ASTE；第四階段是電動式專用轉換開關，該裝置也歸屬于PC級ASTE的范疇。它的主體是負荷開關，屬于機電一體化的開關電器設備，轉換機構則是由電機或是勵磁驅動，整個轉換過程較為平穩(wěn)且速度相對較快，同時還可以配過零位功能。然而，因為PC級ASTE本身不帶保護功能，因而需要加裝斷路器等保護裝置，這樣才能實現(xiàn)過流和短路等保護功能。

二、雙電源轉換開關電氣的選擇

CB級雙電源轉換開關具備短路保護功能和雙電源切換功能，大幅度地減少了連接點，相比較PC級雙電源轉換開關而言，具有明顯的低價格優(yōu)勢。由于雙電源開關必須保障電源的可靠供電，所以不允許其存在過載切換，即不能使用具備過載保護功能的斷路器作為雙電源開關主觸頭的開關電器。通常在電氣工程設計中，應當盡量選用塑殼斷路器，避免選用微型斷路器。此外，CB級雙電源轉換開關的低壓斷路器與上下級出線回路低壓斷路器的選型必須滿足配電保護選擇性要求，避免存在上下級同時出現(xiàn)跳閘問題。當使用一臺雙電源轉換開關帶動若干路負荷時，極易因某路負荷回路出現(xiàn)故障而致使出現(xiàn)同時跳閘現(xiàn)象。因雙電源轉換開關只具備檢測進線端電源狀態(tài)的功能，所以在電源側電壓和頻率均處于正常運行的情況下，雙電源轉換開關的控制器根本無法檢測到電源故障，不能實現(xiàn)開關的自動轉換操作，從而導致同一雙電源轉換開關下其他重要負荷電源易發(fā)生供電中斷的事故。由此分析可知，在電氣工程設計時，應當避免在重要負荷（如消防負荷）中采用CB級雙電源轉換開關。

PC級雙電源轉換開關僅具備電源轉換功能，而不具備過載保護和短路保護功能，同時該類雙電源轉換開關擁有獨立一體式結構形式、耐短路電流沖擊性強、主觸頭切換容量大、操作機構簡單、轉換速度快、抗氧化性能強等特點。當雙電源轉換開關的前端與后端出現(xiàn)選擇性保護不當而引起同時跳閘時，雙電源轉換開關能夠及時檢測到電源停電狀況，進行轉換到備用電源的操作，進而保障其他重要負荷供電不受其影響。因此，應對一級負荷、二級負荷采用PC級雙電源轉換開關，以達到提高設備供電可靠性的目的。

三、雙電源轉換開關的具體應用

（一）考慮技術因素

雙電源轉換開關不僅要完成負載在兩路電源間的選擇和轉換，還要根據供電電路中出現(xiàn)的復雜情況（如設備頻繁操作、過負荷、短路電流沖擊等）作出反應。所以，在選擇和應用雙電源轉換開關時必須充分考慮技術因素，如供電系統(tǒng)配電方式、負載使用性質以及轉換時間等因素。

（二）三位式雙電源轉換開關的應用

三位式雙電源轉換開關主要適用于市電與發(fā)電機電源轉換。在正常電源一旦發(fā)生一相斷相時，雙電源轉換開關必須及時切斷電源，并使其自身置于零位，直到發(fā)電機穩(wěn)定送電一段時間之后，再將其置于發(fā)電機位置。通常情況下，轉換應當集中裝設在低壓配電室的母線上，以便于日常維護。因發(fā)電機組的輸出柜自身配備了保護電器，所以應當在該轉換設計中選用PC級雙電源轉換開關。

（三）雙電源轉換開關極數的應用

一般情況下，雙電源轉換開關可分為兩極、三極、四極，在選擇開關極數時應當以配電系統(tǒng)為依據。兩極雙電源轉換開關適用于單相電路，三極雙電源轉換開關適用于三相電路，四極雙電源轉換開關適用于擁有兩個不同輸入電源的接地系統(tǒng)，同時也適用于需滿足剩余電流保護的配電系統(tǒng)。在采用四極雙電源轉換開關時，能夠實現(xiàn)三相電路帶中性線的轉換，完全隔離兩套系統(tǒng)，確保兩套系統(tǒng)獨立運行。

（四）PC級雙電源轉換開關的應用

當消防負荷容量大且較為集中時，需要在低壓配電室的母線上直接放射作雙電源轉換，或者需要在電源進線后直接作雙電源轉換的場合，如消防水泵房等，在選擇雙電源轉換開關時應滿足放射式供電要求，選用PC級雙電源轉換開關，而不宜選用CB級雙電源轉換開關，從而避免因開關電氣自身故障而導致電源轉換失誤，造成事故損失。

（五）雙電源轉換開關在關鍵電氣設備中的應用

對于消防排煙機、消防泵、防火卷簾門等關鍵的電氣設備而言，必須配置兩套設備，當一套設備發(fā)生故障，可以利用雙電源轉換開關的自動轉換功能，切換至正常設備運行。兩臺雙電源轉換開關電氣要分別負責雙路電源自動轉換和主、備設備的自動使用。目前，這種雙電源轉換開關的設計方案得到了廣泛應用，不僅能夠考慮電源和設備因素，還能夠保障關鍵用途設備的正常運行。

四、結 論

總而言之，雙電源轉換開關作為一種低壓配電產品，其可靠性對于較為重要負荷的供電十分重要。由于我國對雙電源轉換開關的研究起步較晚，應用也尚處于初級階段，為此，在今后一段時期內，應將研究的重點放在電源轉換時對設備的影響上，這有利于雙電轉換開關的進一步推廣應用。

參考文獻：

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關鍵詞 自動轉換開關；電器雙電源切換；問題研究

中圖分類號TP3 文獻標識碼A 文章編號2095―6363（2017）03―0025―02

自動轉換開關電器用于緊急供電系統(tǒng)中，其工作原理是從一個電源將負載的電路轉換到另一個電源，并保證負荷的傳送是連續(xù)和可靠的。電源自動給轉換開關是保證產品的可靠和安全運行，如果一旦轉換失敗，輕則導致電源間的短路引發(fā)停電，重則會令生產停頓，造成很大的經濟損失和社會問題。

1 ATSE的核心電氣性能

自動轉換開關電器即ATSE，其核心包括開關本體和控制器兩部分，其電氣性能開關，應用較普遍開關本體的性能與本體接在主電路上，不同類型的ATSE是通過電機行程帶動開關，有的由接觸器、斷路器等元件加機械聯(lián)鎖組成，具有同步性，動觸頭開啟速度較慢；有的為一體式結構，應遵循建筑電氣的設計規(guī)律也由專用的負荷開關組成，以防止主、備電源同時接通開關本體，需具有可靠聯(lián)鎖，本體轉換驅動機構有電機驅動和電磁驅動之分。電磁驅動方式反應迅速，作為ATSE的執(zhí)行機構，材料與主觸頭的結構使用動、靜觸頭的連接方式，適合快速轉換的場合，滅弧方式等多方面有關，ATSE的基本取決于此。

對于ATSE的選擇，按照使用類別和荷載的要求，進行轉換時間等，例如轉Q條件上必須標明三相失電、過壓、欠壓等。如果對比較大的系統(tǒng)進行轉換，出現(xiàn)不合適的額情況，就要設定時間差，將負荷的要求、延時自復的要求進行調整，達到常用電源穩(wěn)定30s以上，才能被視為正常。

2 PC級和CB級的ATSE的選擇

根據國家關于自動轉換開關電器分級的規(guī)定，一般可以分為PC和CB級。對2種級別的選擇，可以從以下幾方面進行考慮：現(xiàn)今，在電流等級相同的情況下，PC級的制造成本會比CB級的高，所以，CB級比PC級更具有經濟、實惠。從可靠性角度看，PC級的自動轉換開關電器對故障電源的敏感度比較高，因此在進行斷路器的自動轉換開關電器選擇的時候，一般會選用PC級的斷路器的減速電機驅動轉速來驅動開關，電機轉速一般為15r/min～20r/min，開關需要轉動到一定轉角后觸頭才能斷開，并發(fā)出了轉換信號后，才能采用勵磁直接驅動的自動轉換開關電器加以運行，大約30ms之后再斷開故障電源。

3 PC級ATSE前端是否需要加斷路器或隔離電器

由于斷路器的核心功能是保護電路避免發(fā)生過載、短路、接地故障，因此，在進行開關設置的時候，往往對于PC級的自動轉換開關電器不加載開關保護，而是將負荷一側的電源分開，使剩余電源小于等于1MA。了確保供電的穩(wěn)定性，可以把高低壓屏置于配電系統(tǒng)的最前端，但這樣會使回路中的可開斷觸頭增多，增加了經濟成本，而且也沒有此項規(guī)定。一般情況下，在隔離電器中設置散熱性能好、儲存空間大的落地自動轉換開關電器是很有必要的，可以在建筑物中配備配電柜、消防泵房等大型的自動轉換開關電器，并采用高低壓屏可以保證供電的可靠性，但是由于隔離開關占用空間大、成本高，對可靠性有一定影響，因此不是所有出線開關都要加隔離開關。

4兩工作位與三工作位的ATSE選擇

兩工作位主要應用在消防應急系統(tǒng)中，當火災發(fā)生的時候，二路電源能夠保持一路的暢通，并且在火災發(fā)生的時候能夠得到及時的救援。而三工作位主要應用在柴油機電的備用電和非消防系統(tǒng)上，將發(fā)電機的負荷調整為正常電源的斷相狀態(tài)，對自動轉換開關電器進行電源的切斷，將自動轉換開關電器放置在零位上，然后確認電機組的電源指標都達到了穩(wěn)定狀態(tài)。當電動機的荷載在轉換的時候出現(xiàn)了振動，或者出現(xiàn)了負載轉換的高感抗時，就要在相位差距較大的時候，采用零位的轉換的方法，將自動轉換開關電器的三工作位加以轉換，避免在切換大電機的時候引發(fā)負載導致的電流沖擊。

5三極和四極的ATSE選擇

在正常的供電電源和備用發(fā)電機之間進行系統(tǒng)的三極和四極的自動轉換開關電器開關的選擇具體表現(xiàn)在：備用電源為發(fā)電機組的時候，一般自動轉換開關電器的可靠性較強，因此對于CB級的脫扣的保護和PC級的電機驅動中發(fā)生的不可靠的因素，建議選擇勵磁驅動的專用PC級。作為高感性負載的發(fā)電機，在三段位的自動轉換開關電器應該具有隔離功能，并且配備現(xiàn)場可調的延時轉換設置，還要具備電源轉換到正常的備用電源的命令啟動功能，發(fā)出指令后，荷載將返回到常用的電源中，發(fā)電機組停止自投自復和不白復的設置功能。

6重要荷載對ATSE的選擇

根據供電電源的有關規(guī)定，智能化設計采用的是微處理器和集成芯片兩種器件，一級負荷應有兩個電源供電，如果其中一個有故障，另一個隨時可以作為備用加以替補。其他供電系統(tǒng)的負荷，如果有重要的負荷，參數可調，兩個電源之外再增設應急電源精度高，但是不能接入，控制器發(fā)出動指令，將采集的信號與之進行比較，當被測電源異常（如斷相、失壓或頻率偏差）時，具有性能好、可靠性高和使用方便等優(yōu)點。建議在一級負荷中使用一體化結構的專業(yè)PC級。數字化、智能化控制器的工作原理是：在單片機中存儲判斷電路信號是否正常的標準值，開關本體則帶著負載從一個電源自動轉換至另一個電源。

7 ATSE的發(fā)展趨勢

ATSE向大容量、高分斷方向發(fā)展，具有可編程、自動測量、數字通信等功能，除了完成負載，產品融合了現(xiàn)代材料、機電、測量、控制和微機技術，不斷更新?lián)Q代，技術性能不斷提升，包括控制器和開關本體部分，雙電源放射式供電，控制器的發(fā)展集數字化、智能化、網絡化于一身在兩路電源間的選擇和轉換功能外，還需考慮供電電路中的各種復雜情況，充分考慮供電系統(tǒng)的配電方式，如短路電流的沖擊等，如消防水泵房等，對ATSE的選擇應從技術角度出發(fā)，為確保關鍵用途設備的正常運行，符合轉換時間及負載使用性質等實際要求消防負荷容量大且比較集中時，需要在低壓配電室的母線上直接放射作雙電源轉換，或因電源進線后需要直接作雙電源轉換的場合。

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關鍵詞:網絡理論;EMI電源濾波器;插入損耗;開關電源

中圖分類號:TN713文獻標識碼:B

文章編號:1004-373X(2009)10-193-02

Design and Simulation of EMI Filter of Switching-mode Converter

WANG Jinxia1,YANG Qingjiang1,ZHANG Hui2

(1.Electric and Information College,Heilongjiang University of Science and Technology,Harbin,150027,China;2.Pacific Circuit Company,Dalian,116001,China)

Abstract:Filtering is a good way to suppress the conducted EMI.In order to improve the performance of filter and shorten the research and development time,a simple and good effect filter design method is presented in this dissertation for DC-DC switch power.Basic theory of EMI source filter,topological structure,principle of design and high frequency performance of filtering components are illustrated in this dissertation.Then filter insertion loss simulation model is established,simulation program is compiled and design results are analyzed.Finally,correction of design method is verified by practice test.At the same time,on the basis of design of EMI source filter,continuation function circuit of filter is designed.It is main against surge voltage by switch motion.

Keywords:network theory;EMI source filter;insertion loss;switch power

目前,在我國絕大多數工程設計中,尤其是在設計初期,很少考慮設備內部電路對內以及對外的電磁干擾問題,致使許多電力電子裝置性能都不能得到理想效果。往往是問題出現(xiàn)了才去尋找原因與解決方案,這既耗時又耗力,而且加大了產品的成本。因此,提高電力電子裝置的電磁兼容性[1]已成為十分重要的問題。為了提高產品質量與可靠性,縮短產品的開發(fā)周期,則要求進一步加強對電力電子裝置電磁干擾特性的研究,特別是在設計初期,則考慮設備電路之間的電磁干擾是十分必要的,然而電磁干擾濾波器[2]是提高電力自動化設備電磁兼容性的重要器件之一。

1 研究方法和實驗方案

1.1 開關電源頻率分布

根據開關電源[3]產生共模、差模干擾的特點,可以粗略按干擾的分布劃分3個頻段:0.15~0.50 MHz差模干擾為主;0.5~5 MHz差模、共模干擾共存;5~30 MHz共模干擾為主。

1.2 共模和差模等效電路

在進行EMI電源濾波器電路結構分析時,通常將共模干擾和差模干擾分開分析,分別計算各自等效電路的A參數矩陣,并得出對應的插入損耗[4]。

分別給出濾波器在理想狀態(tài)下的共模等效電路和差模等效電路如圖1、圖2所示。

1.3 干擾信號分析

近年來,共模和差模干擾信號分離技術發(fā)展日漸成熟,可通過多種方法獲得共模和差模干擾信號各自的相量成分大小。常用的干擾信號分離方法有電流探棒、差模拒斥網絡以及干擾分離器等。在進行傳導型電磁干擾測量時,必須使用傳輸線阻抗穩(wěn)定網絡[5],它是電磁兼容檢測規(guī)定的線性阻抗固定網絡,其主要功能是提供待測物工作電源,隔絕外部干擾,并提供一個固定阻抗,以攝取待測物干擾,利用頻譜分析儀[6]讀取干擾的大小,測量電路如圖3所示。當分別獲知干擾源共模和差模干擾大小時,便可利用共模和差模等效濾波電路[7],并依據所需的衰減量設計適當的元件值。

根據現(xiàn)有條件,通過對測試結果和標準要求的綜合分析可得濾波器抑制共模和差模干擾需要達到衰減量。共模和差模插入損耗與頻率對應關系如表1所示。

2 程序設計及仿真

所有算法采用Matlab語言編程實現(xiàn)。從程序功能分為濾波器設計和濾波器分析兩大模塊。

2.1 共模電感和差模電感的計算

共模電感和差模電感的計算頻點是根據開關電源的工作頻率來取值的,分別是工作頻率、諧波頻率及幾個高頻點。

2.2 仿真結果分析

測試工作是對EMI電源濾波器性能做出評價的重要依據,一般在電磁中進行。電磁屏蔽室[8]是能夠提供防止電磁干擾、凈化電磁環(huán)境試驗場所插入損耗常用的設備,一般是頻譜分析儀、人工電源網絡等,該實驗使用的分析儀型號為HP3585ASPECTRUMAN ALYZER 20 Hz~40 MHz。表2所示為濾波器實際測得的共模和差模插入損耗。

2.3 結論

通過一個直流EMI電源濾波器的設計實例,闡述濾波器的整個設計流程。設計過程主要包括:首先明確EMC規(guī)范要求[9],選擇濾波電路結構,并使用網絡理論進行分析,同時在分析干擾信號的基礎上給出濾波器的共模和差模插入損耗設計指標[10]。在此使用Matlab軟件建立濾波器仿真模型,通過編程計算出部分濾波元件的參數,并分別對濾波器的理想及高頻電路模型進行仿真分析,討論元件參數、高頻分布參數及源、負載阻抗對濾波器頻率特性的影響。最后通過實驗驗證濾波器設計方法和仿真模型的正確性。在此使用的濾波器設計方法同樣適用于多級濾波器、交流單相濾波器及交流三相濾波器。

3 結 語

總之,本設計是建立在網絡理論上的EMI電源濾波器設計技術,能嚴格保證濾波器網絡的穩(wěn)定性和網絡傳輸特性,使其彌補以前經驗設計的不足。同時結合實際工程技術,使設計方案更加實用,縮短濾波器的開發(fā)周期,并節(jié)省研發(fā)成本。該設計方法使該設備具有抑制電氣電子設備的傳導干擾,提高電氣電子設備傳導敏感度水平,保證電氣電子設備整體或局部屏蔽效能等優(yōu)點,同時具有結構簡單,性能可靠,操作方便,有較好的實用價值。

參考文獻

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[5]周立夫,林明耀.EMI電源濾波器的設計和仿真分析.低壓電器,2004(4):7-9.

[6]周志敏,周紀海.開關電源實用技術設計與應用.北京:人民郵電出版社,2003.

[7]王麗,張小青.EMI濾波器與浪涌抑制技術的結合.電力系統(tǒng)通信,2006(7):50-53.

[8]王麗,陳楊,張小青.開關電源EMI濾波器的設計.電氣時代,2006(9):132-133.

[9]錢照明,袁義生.開關電源EMC設計研究現(xiàn)狀及發(fā)展(上).電子產品世界,2003(7):51-53.

篇10

關鍵詞：自動轉換開關電器；產品選擇；應用；發(fā)展趨勢

中圖分類號：TM52 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 04-0009-02

自動轉換開關電器也稱作ATSE，現(xiàn)已發(fā)展成為低壓配電系統(tǒng)的重要組成部分。自動轉換開關電器一般應用于額定電壓交流不超過1000伏特或者直流不超過1500伏特的低壓供電系統(tǒng)之中，并在轉換電源期間中斷向負載供電。在電源切換系統(tǒng)之中，如果轉換失敗就會導致電源之間的短路，或者因負荷過大而產生斷電的情況，這種結果的出現(xiàn)不但會影響到生產活動的順利進行，還可能進一步的致使金融系統(tǒng)陷入癱瘓的狀態(tài)，產生不可估量的經濟損失，當然，也有可能將生命置于危險的境地，由此而引發(fā)的社會問題是極為棘手的[1]。所以，在一些發(fā)達國家，一般都將都將自動轉換開關電器產品的生產與使用進行重點限制與規(guī)范。而不同電器產品的技術水平會對用電的可靠性產生直接的影響，所以，在實際應用中對其進行選擇和應用就顯得十分重要。本文以此為基礎，首先分析了自動轉換開關電器的主要特點和功能，然后討論了自動轉換開關電器的選擇與應用，最后從多個層面探討了自動轉換開關電器的發(fā)展趨勢。旨在通過本文的工作，為自動轉換開關電器的生產和應用提供一定的可供借鑒的信息，促進電器產業(yè)的良性發(fā)展。

一、自動轉換開關電器的主要特點及功能

（一）負荷開關雙投型自動轉換開關電器

該種自動轉換開關電器是由兩套負荷開關共同拼裝為一個整體，利用一套微型可逆電機形成電動操作機構，然后借助齒輪變速箱傳動實現(xiàn)雙電源的自動轉換與控制的功能，動作方式和有單電機完成驅動的斷路器投切型自動轉換開關的電器原理完全相同。通常，負荷開關雙投型自動轉換開關電器具備以下特征：一是因為自身的運動、傳動機械相對簡單于緊湊，除了電氣聯(lián)鎖以外，還能夠借助機械齒輪傳動結構實現(xiàn)機械聯(lián)鎖功能，這樣使得安全性得到保障。二是二次控制回路許多產品均集開關和邏輯控制于一身，因為采用電子產品，使得故障隱患降低，基本適應了可靠性要求。而且受結構形式制約，通常又不具備過載和短路等保護功能，因此要求該電器體積適中，外觀整齊與統(tǒng)一以及價格合適[2]。

（二）控制保護器投切型自動轉換開關電器

該種自動轉換開關電器通常主要是由系列主電路基本模塊與其他輔助模塊構成。因此，控制保護器投切型自動轉換開關電器具備以下特征：首先，因為它使用了模塊化結構，所以，它在單一的結構形式上完成了集成化、內部相互協(xié)調配合的控制和保護的功能，具備斷路器、接觸器以及熱繼電器的很多功能和優(yōu)勢，而且它通過內部電氣和機械聯(lián)鎖功能，借助電磁線圈吸引驅動來實現(xiàn)自動轉換過程，不需要再外加其它操作與轉換機構[3]，因此它的結構簡單緊湊，而且轉換速度非常快，安全性能良好。如今這種產品在國內是獨立企業(yè)生產的，它的二次控制回路不管采用集開關和邏輯控制于一體，或者是采用智能控制器，均可以較好地達到可靠性的要求。它能夠為負載提供完整的過載和短路保護功能，其他功能及特點和斷路器投切型的自動轉換開關電器相對類似。

（三）斷路器投切型自動轉換開關電器

通常斷路器投切型自動轉換開關電器的具備以下特征：首先，從結構形式上來說，運用了兩臺斷路器，其絕緣等級非常高，而且具備電氣和機械雙重聯(lián)鎖作用，消除兩臺斷路器任何狀態(tài)下均不會同時合閘，這樣就會在很大程度上確保了其安全性；其次，其二次控制回路是由智能控制器構成，在非強電控制、無觸點化以及功能強大等方面非常高端，降低了元器件，這樣就為供電的連續(xù)性帶來了可靠的運行前提，完全滿足了相關可靠性要求；再次，它為負載帶來了全面的過載和短路保障，能夠實現(xiàn)兩段或者三段保護作用，而且能夠按照需要增加接地等諸多保護能力；除此之外，它還具備限流強、選擇性良好、級聯(lián)配合與能量保護等作用，并且在選擇性能上表現(xiàn)尤為顯著；最后，它還具有電源很多故障保護、故障報警系統(tǒng)、運行參數可調以及電源電壓實時顯示等作用，而且可以預防故障電源向負載供電；因為不同用戶或者設備對供電電壓及轉換時間各不相同，能夠運用數字整定可調系統(tǒng)，這樣就會大大方便用戶使用，它還為完成“四遙”提供了重要保障。

二、自動轉換開關電器的選擇與應用

（一）雙電源樹干式供電自動轉換開關電器的選擇

如果配電線路的導線截面積降低或者其特點、安裝方式以及結構發(fā)生改變時，需要在分支或者被改變的線路和電源線路的連接處加裝設短路保護或者過負荷保護電器動作。如果分支線截面降低時能夠在電纜分支處配別保護電器，進而分支線路根據負荷側額定電流的要求降低截面，引到用電設備處然后再加裝PC級的自動轉換開關電器，最后在負荷側各出線回路上安裝保護電器。如果分支線截面不減低和電源干線等截面，需要在用電設備處安裝PC級的自動轉換開關電器，而且在負荷側各出線回路上安裝相應保護電器。

（二）市電與發(fā)電機電源轉換時自動轉換開關電器的選擇