高炉联合泵站自动控制系统设计本科论文.doc

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1、学 号： HEBEI UNITED UNIVERSITY毕业设计说明书GRADUATE DESIGN设计题目：高炉联合泵站自动控制系统学生姓名： 专业班级： 学 院：电气工程学院指导教师： 2014年5月30日 摘 要钢铁行业是我国重工业之一，是我国的支柱产业。高炉冷却系统是炼铁生产的重要环节，其控制方案与设计直接影响高炉的寿命和产量。高炉冶炼过程是一个连续的、大规模的、高温生产过程，正确、合理选择高炉的冷却水循环系统控制方式对提高我国炼铁工业的节水降耗水平、延长高炉寿命具有重要的指导作用和现实意义，将对我国的钢铁业产生深远影响。现在国内外钢铁企业都非常关注高炉产量和寿命如何提高的问题，也都在

2、积极应用高炉自动化冷却系统。本设计是基于PLC控制、组态软件监控显示的高炉联合泵站自动控制系统，高炉联合泵站包括高炉冷却水循环水泵、各类阀门等设备，为高炉生产提供冷却用水。本课题按照生产工艺的要求，研究设计泵站设备的电气控制回路、泵阀逻辑控制、温度检测与控制、泵机状态检测预警等。完成电气、自动化设备生产图纸的设计、PLC控制程序和HMI人机界面软件的设计开发，最终使设计达到生产现场应用的条件。现代高炉自动化主要是指检测及控制系统、电气控制系统和过程及管理用的上位机。即高炉“三电”一体化。关键词 高炉；泵站；自动化；控制系统 AbstractIron and steel industry is

3、one of Chinas heavy industry, is the pillar industry of our country. Blast furnace cooling system is an important link of ironmaking production, the control scheme and design directly influence the life of the blast furnace and yield. The blast furnace smelting process is a continuous, large-scale,

4、high temperature production process, correct, reasonable selection of circulating cooling water system of blast furnace control mode has an important guiding role and practical significance for improving Chinese ironmaking industry water consumption, prolong the service life of the blast furnace, wi

5、ll produce far-reaching effect to our country iron and steel industry.Domestic and foreign steel companies are very concerned about how to improve the yield and the life of furnace problems, are also active in the application of automation of blast furnace cooling system. The design of automatic con

6、trol system of PLC control, configuration software monitoring display based on blast furnace blast furnace combined pumping station, pump station including blast furnace cooling water circulation pumps, valves and other equipment, to provide cooling water for the blast furnace production. According

7、to the production process requirements, design the electric control circuit of the pumping equipment, pump & valve logic control, temperature detection and control, pump machine state detecting and early warning. Complete electrical, automation equipment production drawings design, PLC control p

8、rogram and the HMI interface software design and development, the design to reach production site application conditions.The modern blast furnace automation mainly refers to the detection and control system, electrical control system and the process and management with computer. The three integratio

9、n of blast furnace.Keywords the blast furnance;pumping station;automation; control systemIII目录目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 高炉联合泵站自动控制系统的背景和意义11.2 高炉联合泵站自动控制系统国内外研究现状11.3 高炉联合泵站自动控制系统的应用价值21.4 本章小结2第2章 高炉联合泵站控制系统概述32.1联合泵站系统工艺简介32.2 高炉联合泵站控制要求42.3 高炉联合泵站设计方案42.4本章小结6第3章 高炉联合泵站自动控制系统低压电气设计73.1联合泵站低压设备表

10、73.2 联合泵站低压设备控制方式83.3 联合泵站低压电机启动方式选择83.4 联合泵站低压电机一次系统器件选择103.4.1 断路器选型103.4.2 接触器选型103.4.3 中间继电器选型113.5 本章小结11第4章 高炉联合泵站自动控制系统高压电气设计124.1 KYN28-12铠装移开式交流金属封闭开关设备124.1.1开关柜组成124.1.2断路器隔室134.1.5继电器仪表室134.1.6防误操作及连锁装置134.1.7防止凝露和防腐蚀144.1.8接地装置144.2电器元件及设备选型144.2.1真空断路器144.2.2互感器154.2.3避雷器174.2.4智能操控装置1

11、74.2.5带电显示装置184.2.6接地刀184.2.7微机综保装置184.3高压开关柜系统组成194.3.1进线柜194.3.2联络柜194.3.3 PT柜194.3.4 馈线柜204.3.5 电容柜204.4高压柜一次系统图204.5高压柜一次器件表214.5本章小结21第5章 联合泵站自动控制系统自动化设计225.1 自动化柜网络拓扑设计225.2 PLC及I/O模块选型225.3 配电器，隔离器及仪表选型275.4 本章小结29第6章 联合泵站自动控制系统程序及组态的设计306.1 程序设计306.2 组态画面的设计316.3 组态软件中的动画连接设计336.4 本章小结34结 论3

12、5参考文献36谢 辞38附录一39附录二49第1章 绪论第1章 绪论1.1 高炉联合泵站自动控制系统的背景和意义随着炼铁技术的进步，对高炉的长寿、优质、高产、低耗提出了更高的要求，从我国高炉生产实践来看，影响高炉寿命的主要问题是炉底、炉缸以及炉身下部的寿命问题，例如：炉缸因蘑菇状侵蚀，产生炉缸烧穿，炉身下部、炉腰等部位的冷却壁过早大量损坏，失去砖衬，造成炉壳开裂，影响高炉寿命，因此，为了达到较高的高炉寿命，除了需要合理的高炉炉型，优质的高炉耐火材料，正常的高炉操作制度外，高效、稳定的高炉冷却系统将是保证高炉高产、长寿的关键。高炉各种供水冷却系统除工业水直流供水冷却系统已被淘汰外,还有开路过滤水

13、净循环冷却系统,软水汽化冷却系统,闭路软水(除盐水、纯水) 净循环冷却系统,开路软水净循环冷却系统。上述系统可以根据高炉对水量、水质、水温等供排水条件的要求,结合工程投资、厂方运营经验、节水节能等具体情况,进行具体分析,最后做出决策。正确、合理选择高炉的冷却水循环系统控制方式对提高我国炼铁工业的节水降耗水平、延长高炉寿命具有重要的指导作用和现实意义，将对我国的钢铁业产生深远影响。根据技术合同、资料与要求，本次设计、施工、投产运行的1080m3高炉,按照甲方要求采用开路软水净循环冷却系统。1.2 高炉联合泵站自动控制系统国内外研究现状在炼铁高炉生产过程中应用可编程序控制器(简称PLC)进行电气控

14、制和仪表检测系统的改造已经十分普遍，随着PLC和网络技术的飞速发展，使得PLC的联网通讯功能日益强大，也对炼铁高炉自动化系统提出了更高的要求。高炉控制系统规模由原来单独一个系统控制，发展到包括槽下上料、炉顶装料、高炉本体、热风炉、煤气除尘、煤粉喷吹等高炉全套控制，并实现各系统之间互相通讯，多座高炉联网，实现系统冗余、数据共享、整理并统计生产数据，从而为实现高炉生产过程控制和生产管理自动化提供有力的系统支持。但是目前作为高炉的冷却水循环系统的控制一般采用的都是手动控制，这给整个系统的联网和统一管理带来了很大不便。影响整个高炉系统的效率，并且造成一定的能源和资源的浪费。为了降低泵站运行费用，提高泵

15、站的自动化程度，根据泵站的运行工艺特点，49采用可编程序控制器（PLC）进行控制，通过设定运行程序对整座泵站进行运行和监控，实现半无人值守或无人值守。通过传输设备联网，可以实现无人值守泵站运行，大大降低泵站运行人工费用，让有限的运行费用更多的用于泵站设备改造、维修和维护，更有效提高泵站设备完好率和可用保证率。1.3 高炉联合泵站自动控制系统的应用价值1.高炉是连续生产的，给水特别是高炉炉体的冷却是至关重要的，高炉在生产过程中，任何短时间的断水，都会造成严重事故，高炉供水系统必须安全可靠，所以光靠手动是无法实现高效合理的供水，所以必须借助自动化技术。2.随着高炉的大型化、自动化程度的发展,高炉使

16、用寿命的延长便成为突出的问题。而延长使用寿命的首要问题则是冷却方式和冷却水水质。采用适宜的冷却系统和冷却水质可以安全、稳定、可靠地使高炉正常生产,延长使用寿命1015 年。各国对高炉的高热负荷关键性被冷却构件,诸如:炉底、炉缸、炉腹、炉腰、炉身等冷却壁,风口大小套,热风阀等,都提出了很高的水质要求。有的不仅需要软化水,还有的需要除盐水,甚至纯水。由于高炉供排水系统是工艺连续化、前后工序关联化的，为了实现这些要求，光靠手动是无法可靠保障的，所以需要可靠的自动化技术。1.4 本章小结本章通过讲解高炉联合泵站自动控制系统的背景、高炉联合泵站系统的国内外现状以及高炉泵站应用自动控制系统的意义，阐明了随

17、着高炉炼铁的发展，高炉泵站自动控制系统对高炉长寿、稳定生产的重要作用，说明了本课题的研究的价值。第2章 高炉联合泵站控制系统概述第2章 高炉联合泵站控制系统概述2.1联合泵站系统工艺简介炼铁厂的给水主要用于：高炉热风炉的冷却、高炉的清洗、鼓风机冷却、铸铁机及其产品冷却、炉渣的粒化处理及水力输送等。从水在使用的过程中的作用大致可分为：（1）设备间接冷却用水，主要是净循环水、纯水循环系统，对象是高炉炉体，包括炉腹、炉腰、炉身和风口冷却等，净循环水由于经冷却塔喷淋等过程中会使各种离子物质的平衡破坏而会形成水垢和腐蚀管道，故需加药平衡。（2）设备及产品冷却直接用水，包括高炉炉缸喷水冷却、高炉生产后期的

18、炉壳直接喷水冷却、铸铁机及铸铁块的喷水冷却等。（3）生产工艺过程用水，如高炉煤气洗涤用水及水冲渣用水等和其他杂用水。高炉是连续生产的，给水特别是高炉炉体的冷却是至关重要的，高炉给排水的特点是：高循环率和串级使用、安全供水以及循环水的水质稳定。系统设计的循环水量、补水量、冷却水进出口温差等依据工程技术要求而定。高炉给排水自动控制系统见图2-1。图2-1 高炉给排水自动控制系统图高炉在生产过程中，任何短时间的断水，都会造成严重事故，高炉供水系统必须安全可靠。为此，水泵站供电系统须有两路电源，并且两路电源应来自不同的供电回路。为了在转换电源时不中断供水，应设有水塔，塔内要储有30min的用水量。泵房

19、内应备有足够的备用泵。由泵房向高炉供水的管路应设置两条。串联冷却设备时要由下往上，保证断水时冷却设备内留有一定水量。2.2 高炉联合泵站控制要求本次设计应实现高炉对冷却水的实时性和可靠性要求。1.自动控制系统能正常运行，满足系统的温度、压力、流量等工艺参数要求，系统可靠性高。2.泵站系统的过载检测、故障实时报警，并实现故障紧急处理，避免危险情况的发生。系统的可维护性强，发生故障能迅速定位，出现故障能快速修复。整个设计合理切合工程实际，便于施工且性价比合理。3.实现整个系统可以与钢厂的网络系统联网，能进行通信，上位机可以监控所有设备的运行情况，能对所有设备进行管理。系统的通信总线采用PB总线或光

20、纤。4.高炉给排水电气传动控制主要是电气连锁、自动起动和顺序控制。净循环水系统主要是设备间接冷却水，包括炉体和高炉辅助设备的冷却，主要电气设备有：炉体供水泵的电动机，风口高压送水泵，安全供水电动机，冷却塔扬送泵、冷却塔风机的电动机。5.水压、流量和水温差的参数控制（1）确定冷却水压力的重要原则是冷却水压力要大于炉内静压，防止个别冷却设备烧坏时煤气进入冷却器中，造成大量冷却器烧坏，这在高压操作时更为重要，特别是风口冷却，更是注意的重点。（2）冷却水的进水温度与大气温度和回水冷却状况有关，一般情况下应小于33。出水温度与水质有关，一般不应超过50-60，即反复加热时水中碳酸盐沉淀温度，不然钙镁盐类

21、会沉淀出来形成水垢，导致冷却器烧坏。工作中考虑到热负荷的波动和侵蚀状况的不同，实际的进出水温度应该比允许的进出水温差适当低些，各部位要用一个合适的后备系数。2.3 高炉联合泵站设计方案本系统控制对象为高炉及风口的水压，系统有较大的时间常数，由于高炉的特性系统要求控制精度不太高，针对这些特性对系统可以进行如下结构设计：1.系统的被控对象为：冷却炉内的水压。2.系统的控制器为：PLC。3.系统的检测单元为：压力检测部分、液位检测部分、流量检测部分和温度检测部分。4.系统的执行机构为：6个泵。5.系统的控制方式为PLC开关控制。该系统为开关量的逻辑控制，当系统采用自动控制策略时，首先设定压力给定，然

22、后各启动2个水泵，经过一定的时间延迟后对压力进行检测比较然后确定启动泵的个数，通过改变泵的个数来改变冷却炉壁和风口的压力。被控对象为冷却炉内和风口的水压。传感器和变送器包括压力、温度、流量和液位传感器、电流互感器，传感器和变送器在系统中起到检测系统参数并转换为标准信号供控制系统检测系统运行情况。系统的控制器为PLC。PLC是整个系统的核心部分，由PLC来控制各个泵的启停，保证水压要求。系统的执行器真空断路器，由PLC发出的信号经继电器后驱动真空断路器。系统的连锁保护机构包括报警指示灯和扬声器，在PLC内部程序上采用连锁保护。系统的控制框图如图3-2所示。当系统上电启动后首先有压力给定，然后系统

23、启动三个泵，五分钟延迟后系统检测压力回馈信号，决定采用什么控制策略，再等五分钟后系统根据压力回馈决定采用该策略是否能满足压力要求。在每个泵启动的时候，过10s后检测该泵的流量信号，如果有流量流过，则说明水泵起动正常，若果没有流量信号，则关闭该泵，启动备用泵并报警。图2-2 系统工艺图系统主要工作流程，当系统启动后，首先有PLC对系统进行初始化，当主程序开始时系统做初始准备，系统首先检测是采用集中控制还是本地控制，也就是采用手动控制还是自动控制，根据系统的控制方式来确定采用的控制方法。当采用手动的控制方式，则系统等待输入各个泵的启动信号，由于系统的特性，最多需要启动2个泵就能满足水压的要求，所以

24、手动操作时最多只需要启动2个泵，留一个作为备用。当采用自动控制策略的时候，系统首先启动三个泵，五分钟后检测冷却炉壁处的水压，如果此时压力超过压力上限，则关闭一个运行泵，等系统运行十分钟后再进行压力检测，如果压力没有低于压力下限，则系统采用两备两用的控制策略，否则采用三用一备的控制策略。如果五分钟检测的时候压力没有达到上限，则采用三用一备的控制策略。采用三用一备的控制策略时，系统采用三用一备的工作流程倒泵，各泵之间会为备份。采用两备两用的控制策略时，系统采用两备两用的工作流程倒泵，各泵之间互为备份。6.设备选型，高压配电套系统设计及硬件选型根据具体技术资料、技术协议及实现功能，完成高炉联合泵站自

25、动控制系统的高压配电图完整设计。 7.PLC编程及WinCC组态根据I/O分配表和逻辑要求、控制策略编写梯形图，通过WinCC组态实现人机交互2.4本章小结本章对高炉联合泵站自动控制系统进行了研究。首先介绍和分析了高炉冷却水系统的工艺要求，接着介绍了高炉联合泵站的自动控制要求，系统的介绍了高炉联合泵站的设计方案。 第3章 高炉联合泵站自动控制系统低压电气设计第3章 高炉联合泵站自动控制系统低压电气设计低压配电屏按其结构形式分，有固定式和抽屉式两种类型。固定式低压配电屏的所有电器元件都固定安装、固定接线，适用于发电厂、变电所和厂矿企业的低压供配电系统中，做动力和照明配电之用。固定式低压配电屏结构

26、简单，价格低廉，故应用广泛。目前使用较广的固定式低压配电屏有GGD型。GGD型交流低压配电柜适用于发电厂、变电所、厂矿企业等电力用户的交流50Hz，额定电压380V，额定电流至3150A的配电系统中，作为动力，照明及配电设备的电能转换、分配、控制之用。GGD交流低压配电柜是本着安全、经济、合理、可靠的原则设计的新型低压配电柜。产品具有分断能力高，动热稳定性好，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。GGD型交流低压配电柜符合IEC439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。3.1联合泵站低压设备表

27、表3-1 低压设备表编号设备号设备名称传动方式备用28BSF2上塔泵出水总蝶阀电动阀29LQT1冷却塔1低压电机30LQT2冷却塔2低压电机31LQT3冷却塔3低压电机32LQT4冷却塔4低压电机33LQT5冷却塔5低压电机34LQT6冷却塔6低压电机35LQT7冷却塔7低压电机36LQT8冷却塔8低压电机3.2 联合泵站低压设备控制方式设备数量备用冷却塔风机8上塔泵蝶阀11.机旁箱手动控制。用于设备的启停操作。操作方法是：将控制方式选择开关打到“机旁”位置，然后对冷却塔风机进行操作。操作结束后，将控制方式选择开关打到“集中”位置，由PLC进行控制。2.集中手动控制。由操作者在中控室CRT上将

28、冷却塔风机设为手动式，然后在CRT上进行开、关、停操作。3.3 联合泵站低压电机启动方式选择三相异步电机起动方式1、直接起动，电机直接接额定电压起动。2、降压起动：（1）定子串电抗降压起动 （2）星形-三角形启动器起动（3）软起动器起动（4）用自耦变压器起动三相异步电机降压起动方式选择比较（1）实行降压起动的目的是为了减小线路的浪涌，保障变压器正常供电。电机直接启动它的启动电流是额定电流的7倍。（2）星-三角降压起动：启动电流是额定电流的2.3倍。但星三角启动的力距较小，只能轻负载的电机可以启动。一般叫重负启动荷设备不能用。星三角启动造价轻、体积小、操作方便。（3）软起动：软启动是电机由软启动

29、器启动，一般用于不能直接启动的设备上。造价最大、使用方便、运行平稳。（4）自耦变压器降压起动：自耦变压启动由于它可以按要求调整启动电流，所以它的启动力距比较大，适合重负载启动，或大型机械设备。但它的体积大、造价也大、操作麻烦。本设计低压45kw电机采用直接启动方式，电路图如下图3-1 一次系统图控制回路如下图3-2 控制回路图3.4 联合泵站低压电机一次系统器件选择3.4.1 断路器选型断路器正常情况下接通和断开高压电路中的空载及负荷电流。在系统发生故障时能与保护装置和自动装置相配合，迅速切断故障电流，防止事故扩大，从而保证系统安全运行。 其实断路器就是一种开关，它和其他普通开关的不同点主要在

30、: (1)适用电压等级高 (2)灭弧介质及方式，有真空，少油，多油及六氟化硫等等 (3)灭弧能力强，效果好 一般情况下断路器本身不存在润滑方面的问题，需要润滑的常常是它的操动机构 根据断路器额定工作电压和额定电流分别不低于线路额定电压和计算电流。3.4.2 接触器选型接触器广泛用作电力的开断和控制电路。（起到频繁开关作用） 接触器利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。 接触器的动作动力来源于交流电磁铁，电磁铁

31、由两个“山”字形的幼硅钢片叠成，其中一个固定，在上面套上线圈，工作电压有多种供选择。为了使磁力稳定，铁芯的吸合面，加上短路环。交流接触器在失电后，依靠弹簧复位。另一半是活动铁芯，构造和固定铁芯一样，用以带动主接点和辅助接点的开断。20安培以上的接触器加有灭弧罩，利用断开电路时产生的电磁力，快速拉断电弧，以保护接点10。根据接触器的额定通断能力应高于通断时电路中可能出现的电流值，耐受过载电流能力应高于电路中的可能出现的工作过载电流，以及主电路的额定工作电压，额定工作电流。设计中选用接触器：LC1-D620QDCLC1-D18Q7C LC1-D80Q5CLC系列接触器适合于交流50HZ，额定工作电

32、压至660V，额定电流至620A中的电路中供远距离接通分断电流及控制电动机，并可与热继电器或其他保护一起组成电磁启动器。其产品型号含义为：LC表示接触器交流控制线圈，1表示单个接触器，D620表示D2系列620A电流，Q表示380V，D、7、5表示直流、50Hz/60Hz、50Hz，C表示标准型SSIC制造。3.4.3 中间继电器选型 继电器是一种电控制器件。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器：根据中间继电器的整定电流

33、等于或大于被保护电动机额定电流，选择设计中用到的适用的中间继电器。3.5 本章小结本章首先介绍了低压配电柜柜型，然后根据被控制设备进行启动方式的选择，最后介绍了工程设计上选型的方法与一些元器件的选型并给出了主要元器件型号列表。 河北联合大学电气工程学院第4章 高炉联合泵站自动控制系统高压电气设计高压开关柜是高压系统中用来接受和分配电能的成套配电设备，主要用于335kV系统中。高压开关柜按开关电器的安装方式分，有固定式和手车式；按开关柜隔室的结构分，有金属封闭铠装式，间隔式和箱式等；按断路器手车安装位置分，有落地式和中置式。目前我国大量生产和广泛应用的手车式开关柜产品有JYN型间隔式和KYN型铠

34、装式。KYN28-12开关柜是广泛吸收国内外同类产品优点的基础上研制开发的新一代开关柜。该开关柜完全金属铠装，由金属板分割成手车式、母线室、电缆室和仪表室，每一单元的金属外壳均独立接地。该开关柜具有完善的“五防闭锁功能”，试用与312kV户内单母线或单母线分段系统中，作为接受和分配电能之用，并对电路实行控制、保护和监测。4.1 KYN28-12铠装移开式交流金属封闭开关设备4.1.1开关柜组成河北联合大学电气工程学院4.1.2断路器隔室在断路器室安装了供断路器手车滑行的导轨。手车能在工作位置、试验/隔离位置之间移动。活动帘板由金属板制成，安装在手车室的后壁上。手车从试验/隔离位置移动至工作位置

35、过程中，装在母线小室和电缆室内的静触头盒上的静触头前的活动帘板自动地打开，反方向移动手车，活动帘板自动闭合，把静触头盒封闭起来，从而保障了操作人员不触及带电体。4.1.3母线隔室母线从一个开关设备引至另一个开关设备,通过分支母线和静触头盒固定。主母线与联络母线为矩形截面的圆角铜排。用于大电流负荷时需要用二根矩形母线。扁平的分支线通过螺栓接线与静触头盒主母线相连接。母线穿越开关设备隔板处用绝缘套管支撑，如果柜内出现内部故障电弧，能防止母线贯穿熔化，保证事故不致蔓延到邻柜，并避免主母线因电动力的作用而变形。4.1.4电缆隔室电缆隔室空间较大，可安装电流互感器、接地刀、电压互感器、避雷器以及电缆连接

36、铜排和接地母线等。必要时也可以在电缆室内设置电压互感器手车或避雷器手车。电缆隔室底板可拆卸，并配置了相应的电缆固定夹及变径密封圈。4.1.5继电器仪表室继电器仪表室内可装继电保护元件、仪表、带电监察指示器以及特殊要求的是二次设备。控制线路敷设在足够空间的线槽内，并有金属盖板，左侧线槽是为控制小母线的引进和引出预留的，开关设备自身内部的二次线敷设在右侧。继电器仪表室的侧板上还留有小母线穿越孔位以便施工。顶盖板可供翻转，便于小母线的安装。4.1.6防误操作及连锁装置开关设备具有完善的连锁装置，从根本上防止出现危险局面和可能引起严重后果的操作。从而有效地保证了操作运行人员以及开关设备本身的安全。机械

37、闭锁断路器手车在推进或拉出过程中无法合闸，只有在试验位置或工作位置时，断路器才能进行合闸操作，防止了误合断路器；断路器合闸后，手车无法移动，防止了带负荷推拉断路器手车；仅当接地开关处在分闸位置时，断路器手车才能从试验位置移至工作位置；仅当断路器手车处于试验位置或柜外时，接地开关才能进行分、合闸操作，防止了带接地线合闸；接地开关处于分闸位置时，后门无法打开，防止了误入带电间隔；手车在工作位置时，二次插头被锁定，不能被拨除，防止了带负荷拉刀闸。电气闭锁开关设备还可以配置下列电气连锁功能，以提高连锁的可靠性。断路器在分断状态，在该回路上的邻柜隔离手车或计量手车才能摇动；隔离手车或计量手车在工作位置时

38、，该回路的邻柜断路器才能合闸；母线带电时，接地刀不能进行操作；母线带电时，隔离手车或计量手车不能推进或拉出；柜内下端母线带电时，后门不能打开。4.1.7防止凝露和防腐蚀为了防止在高湿度或温度变化较大的气候环境中产生凝露带来之危险。在断路器和电缆室内分别装设加热器，以便在上述环境中使用和防止腐蚀发生。4.1.8接地装置在电缆室内单独设立有5402的接地铜排，贯穿相邻的开关设备，并与柜体良好接触。此接地排供直接接地之元器件使用。同时由于整个柜体用敷铝锌板相拼联，这样使整个柜体都处在良好接地状态之中，确保运行操作人员及柜体安全。4.2电器元件及设备选型4.2.1真空断路器功能:真空断路器主要是接通和

39、切断主回路电源。工作原理:真空断路器工作原理与其它断路器相比只是灭弧介质不同罢了。真空不存在导电介质，使电弧快速熄灭，而是利用真空中电流流过零点时，等离子体迅速扩散而熄灭电弧，完成切断电流的目的。基本参数:常用的真空断路器（以下简称断路器）有VS1(ZN63)、ABB公司的VD4、施耐德公司的EV12s等等。额定电压：12(kV)；额定电流：6304000(A)；额定短路开断电流：25、31.5、40（kA)；针对灭弧室：敞开型和固封型（免维护）；（固封式的只是比非固封的绝缘度要好点，还具有良好的防潮、防凝露性能，适用于高温潮湿地区使用。但散热就没有非固封式的好了。一般设计院设计根据使用的环境

40、决定的，因此我觉得只要是潮气大的地方基本上要使用固封式的，但额定电流不会太大，太大的话真空管的温度很难很快散去。）安装方式：固定式和抽出式（手车式）；操作机构：弹簧机构和永磁机构。（弹簧机构：由弹簧的拉力来带动灭弧室触头运动，弹簧的能量一般由电机供应。在这种机构中一般有合闸弹簧和分闸弹簧。永磁机构：由磁铁的磁力来带动灭弧室触头运动，分单稳态永磁机构和双稳态永磁机构。）断路器推入柜内后可通过底盘车将断路器从试验位置摇进到工作位置，亦可由工作位置摇出到试验位置。解锁后可将手车由柜内拖出，将断路器置于运转车上，检修方便，底盘车与断路器及柜体之间具备安全的连锁装置，通过底盘车上的辅助开关S8、S9保证

41、了与断路器之间可靠的电气连锁。4.2.2互感器互感器是一种特殊的变压器，可以分为电压互感器（PT）和电流互感器（CT）。主要用途是与仪表配合测量线路上的电流、电压、功率和电能，与继电器配合对线路及变配电设备进行定量保护（例如短路、过流、过电压、欠电压等故障保护）。为配合仪表测量及配电保护的需要，电压互感器将系统中电流或低压系统中的大电流变换成标准的小电流（5A或1A）.（1）电流互感器电流互感器是按电磁感应原理工作的。构造与普通变压器相似，主要由铁心、一次绕组、二次绕组等几个主要部分组成。一次绕组串联在被测线路里，二次绕组与测量仪表和继电器等电流线圈串联。举例：LZZBJ9-10C,0.5/5

42、P20,200/5A这里主要说明一下“5P10”, “5P10”是电流互感器保护级，“10”是准确限值系数，5P10表示当一次电流是额定电流的10倍时，该绕组的复合误差5%。其它以此类推。另外还有10P15、10P20、5P20等等。（2）电压互感器电压互感器是将一次侧的高电压降到线电压为100V的低电压，供仪表或继电器用电。电压互感器可分为全绝缘和半绝缘两种。全绝缘：试验时可进行耐压试验。半绝缘：试验时不能进行工频耐压试验，只可进行二次侧的感应耐压，只有相地型一种。(下面是常用的一种型号)PT在准确级上可分为测量级、计量级和保护级三种，根据供配电的需要，一般将0.2级定为计量级，0.5级定为

43、测量级，3P和6P定为保护级。含义如下：0.2级 应用中的误差为0.2%0.5级 应用中的误差为0.5%1.0级 应用中的误差为1.0%3P级 应用中的误差为3%6P级 应用中的误差为6%说明：以上精度所代表的含义要求实际运行电压值维持在PT规定的额定电压的80%120%Un,才可以获得以上所定义的理想误差。PT柜和计量柜内电压互感器的区别是PT柜内电压互感器带有开口三角绕组，而计量柜内无此绕组。（3） 零序电流互感器零序电流互感器是用来检测零序电流的，因此可以称为零序电流过滤器，它的构造与普通穿心式电流互感器相仿，只是它的一次绕组是被保护系统的三个相的导线，二次绕组反应一次系统的零序电流。在

44、中性点不直接接地系统中，零序电流互感器与接地继电器（或综保）等构成单相接地保护装置，系统正常运行时，通过零序电流互感器一次测三相电流的矢量和为零，即IA+IB+IC=0，此时，零序电流互感器处于非工作状态。当系统发生单相接地故障时，三相电流之和不为零，产生了零序电流。因此在铁心中出现零序磁通，该磁通在二次绕组感应出电动势，二次电流流过接地继电器（或综保）使之动作。4.2.3避雷器避雷器是用来限制过电压幅值的保护电器，并联在被保护电器与地之间。当雷电波沿线路侵入时，过电压的作用使避雷器动作（即放电），使导体通过电阻或直接与大地相连接，雷电流经避雷器泄入大地，从而限制了雷电过电压的幅值，使避雷器上

45、的残压不超过被保护电器的冲击放电电压。为了保证电流系统的安全运行，避雷器应满足的基本要求是：当过电压超过一定值时，避雷器应动作，使导线与地直接或经电阻相连接，以限制过电压；在过电压作用之后，能够迅速截断工频续流（即避雷器放电时形成的放电通道在工频电压下所通过的工频电流）所产生的电弧，使电力系统恢复正常运行。 TBP 三相组合式过电压保护器保护对象：A 电动机；B 发电机、变压器、母线线路、开关；C 并联补偿电容器；O 电机中性点持续运行电压：允许持久地施加在相间及相对地的工频电压有效值外套类型：F 硅橡胶外套；无F为瓷外套使用环境： W 户外型；无W为户内型附加功能 “IM” 为产品带过电压动

46、作记录仪（只适用于户内型35kV）；“J” 为产品带过电压动作计数器（只适用于户内型10kV及以下电压）；J 为产品带JS-8计数器（只适用于系统电压为35kV户外型）避雷器图片4.2.4智能操控装置智能操控装置功能简介：动态模拟图可以显示断路器的分合闸指示，接地开关装置指示和弹簧储能指示；高压带电显示及闭锁适用于3.640.5kV/50Hz系统，与相应电压等级的传感器配合使用，显示主回路带电情况，母线各项电压均偏离额定电压较大时采取闭锁功能；自动温湿度控制，有温湿度模拟控制和温湿度数字控制可显示现场的温度和湿度，可根据需要自行设置加热、除湿、鼓风的上下限；智能语音防误提示是在断路器或接地开关处于合闸状态时，若误操作小车位置，会有语音提示纠正操作；人体感应通过感应周围红外场的变化感知有人接近，自动起动柜内照明电力参数测量包括测量主回路的电流、电压、有功功率、功率因数、电能等电流参数。4.2.5带电显示装置带电显示装置由传感器和显示器两部分组成。传感器安装在电缆室或母线室，与母排连接。其作用是将带电体的高电压分压，取出其中一部分低电压提供给装在仪表门上的显示器；另一个作用是支柱绝缘子的作用。显示器分显示型和强制闭锁型两种。显示型是显示高压回路带电状况；强制闭锁型除了显示高