电气工程及其自动化专业论文范文--毕业

电气工程及其自动化专业论文范文--毕业内容摘要：

供电系统应满足“ N1 准则”，又称单一故障华南理工大学网络教育学院毕业论文（设计 说明书 ） 10 安全准则。 按照这一准则，供电系统的 N 个元件中的任一独立元件（发电机、输电线路、变压器等）发生故障而切除后，其他元件不过负荷，电 压和频率均在允许范围内，供电系统应能保持稳定运行和正常供电。 对于城市轨道交通电源网络来说，当一个电源推出时，另一个电源应能保证系统的正常供电，保证列车正常运行；当一个电源点（主变电所或电源开闭所）的两个电源都推出时，应从相邻电源点引入两路应急电源，提供一定的运输能力和必要的动力照明，维持城市轨道交通继续运行。 （ 3） 适用性 城轨供电系统的适用性，是指城轨供电系统的建设应满足业主 的 建设目的与性能要求。 设计是实现业主建设需求的首要环节。 供电系统设计应根据业主需求进行，供电系统的建设标准、技术水 平 、设备档次 、工期要求、投资控制等，应与城市特点、本线功能定位及特殊要求相适应。 （ 4） 经济性 城轨供电系统的经济性，这里是指从项目全生命周期的角度实现供电系统费用的经济合理。 在满足供电系统 的 安全性、可靠性、适用性的前提下，要重视供电系统的经济性。 经济性不但要求节省工程投资，同 时 还要求降低运营成本，争取得到最佳的技术经济效果。 供电系统设计应优化电源网络结构，实现外部电源资源共享；另外应尽可能地采用成熟设备、新型材料，做到经济合理、简便实用。 （ 5）先进行 城轨供电系统的先进性，体现在先进的设计理念、先进的系统方案 、现金的设备及工艺、 先进的管理手段等方面。 供电系统应具有一定的先进性，但要兼顾系统基本功能、投资规模、运营成本、环保要求、操作灵活性以及技术发展等因素，合理选择。 供电系统设计应采用先进的理念。 要充分认识到环境保护与节约能源的重要性，采取必要措施进行环境保护与降低能耗。 要解决好电磁辐射、噪音、温室气体、不易分解废料等问题。 供电系统的构成 为便于设计任务的分割及设计界面的清晰，城市轨道交通供电系统可以划分成以下设计单元：主变电所、全线系统、牵引变电所、降压变电所、接触网、电力监控系统、杂散电流。 腐蚀防护系统。 动力照明设备，属于车站等建筑物附属设备，一般划归土建工点单位连同建筑结构一起进行设计，而不由供电系统设计单位进行第一章 概述 11 设计。 (1)主变电所 主变电所设计内容包括：主接线、二次接线、设备选择、设备布置、土建设计等。 主变电所与城市电网的设计界面为城网变电所 110 kV(或 66 kV)高压出线间隔，电源外线一般由主变电所设计单位同时设计；主变电所与全线系统的设计界面为主变电所中压馈线开关的电缆接线端，主变电所馈出电缆一般由全线系统设计单位设计。 (2)全线系统 全线系统设计内容包括：供电系统方案、中压网 络、牵引变电所布点、系统运行方式、潮流分析、谐波计算、综合接地系统、再生能量吸收装置、 UPS 电源整合等。 全线系统与牵引变电所和降压变电所的设计界面为中压进线开关的引入端。 (3)牵引变电所 牵引变电所设计内容包括：主接线、二次接线、自用电、设备平面布置、电缆敷设等。 牵引变电所与接触网的设计界面为接触网隔离开关的电源端、回流箱的电源端。 上网电缆及回流电缆由牵引变电所负责设计。 (4)降压变电所 降压变电所设计内容包括：主接线、二次接线、自用电、低压无功补偿、设备平面布置、电缆敷设等。 降压变电所与动力照明的设计 界面为降压变电所低压开关柜的馈出端子，低压馈出电缆由动力照明负责设计。 (5)接触网 接触网设计内容包括：接触悬挂、支持结构与基础、附加导线、防雷与接地、平面布置等。 接触网隔离开关、回流箱及尾线由接触网设计。 (6)电力监控系统 电力监控系统与变电所的设计界面在变电所综合自动化屏的通信端口；变电所综合自动化由变电所设计。 电力监控系统所需要的通信通道由通信专业设计。 如果采用综合监控系统，电力监控系统将被集成到综合监控系统中，作为综合监控系统的一部分而进行统一设计 (7)杂散电流腐蚀防护系统 杂散电流腐蚀防护系 统设计内容包括：排流柜设置、排流钢筋设置、监测系统设置等 SCADA 系统的角色和意义 电力监控系统又称电力 SCADA 系统或者远动系统，往往简称 SCADA 系统，有时也称 PSCADA 系统。 它对城轨供电系统主变电所、牵引变电所、降压变电所等不同类别变电所内的高压 66~110KV 设备、中压 10~35KV 设备、直流 750V 或直流 1500V华南理工大学网络教育学院毕业论文（设计 说明书 ） 12 设备、低压 400V 设备、交直流电源屏、排流柜、钢轨电位限制装置等对象进行监控，实现对各种设备的控制、信息采集、数据分析处理 、远方维护、统计报表、事故报警、画面调阅、 历史数据 查询等功能。 早期的城轨供电系统由于技术的局限，没有条件设立电力监控系统，其监控管理以人工为主，辅以调度电话方式来实现供电系统的运行管理。 这种监控方式要求变电所内设置当地报警设备，当系统发生故障时值班人员能够及时发现并上报调度部门。 20 世纪末，随着计算机技术和网络技术的快速发展，各个分立的自动化系统逐步走向综 合集成，城市轨道交通各专业的自动化系统采用统一的计算机网络平台和统一的软件体系，构成综合监控系统，从而实现不同自动化系统的集成。 按目前的技术水平，典型的综合监控系统一般集成电力监控系统、环境与设备监控 系统等自动化系统，这种方式有利于不同系统之间的数据信息互通、软硬件资源共享。 综合监控系统运行所依赖的底层基础依然是原先各分立系统的远程终端数据采集处理系统或者设备。 电力监控系统集成于综合监控系统后，电力监控系统设计范围包括电力调度中心主站系统及供电复示系统的功能设计、变电所综合自动化系统的软硬件设计，而电力调度中心主站系统、供电复示系统的硬件及软件则由综合监控系统统一建设。 双方的硬件接口一般位于变电所综合自动化系统与综合监控系统的通信连接装置的通信端子。 本设计的主要工作 本次设计主要针对轨道交通 供电系统的组成部分 高压设备、中压设备和低压设备 进行介绍， 介绍设备的选择，具备的作用及其参数。 并 针对这些设备的参数与状态监测、监控设计一个电力监控系统 （ SCADA） ， SCADA 系统的组成、方案的选择，监控、监测对象的分析。 设计一个 能够使轨道交通安全、可靠的运行与服务 的电力监控系统。 设计的内容： 控制中心电力监控系统的功能要求； 供电复示工作站电力监控系统功能要求； 电力监控系统技术指标的相关内容第二章 轨道交通供电系统介绍 13 第二章 轨道交通供电系统介绍 设备分类 按照电压等级可划分为高压设备、中压设备和低压设备、高压设备 包括高压开关设备、主变压器；中压设备包括中压开关设备和配电变压器、牵引变压器、 1500V直流开关设备；低压设备包括低压开关设备、整流器、 750V 直流开关设备、继电保护类设备。 按照设备所位置划分为主变电所设备、牵引变电所设备和降压变电所设备。 主变电所设备主要包括高压开关设备、主变压器、接地变压器、所变压器、中压开关设备；牵引变电所设备主要包括中压开关设备、直流开关设备、牵引变压器、整流器；降压变电所设备主要包括中压开关设备、低压开关设备、配电变压器等。 设备的功能和型式 高压开关设备 高压开关设备应用于城轨工程主变电所，作为高压配电设备，接受城网电源并分配给所内主变压器。 高压开关设备为户内式安装，一般采用高压 GIS 全封闭组合电器设备。 高压 SF6 全封闭组合电器，将 SF6 断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组合在一起，这些设备或部件全部封闭在已接地的金属外壳中，在其内部充有一定压力的 SF6 绝缘气体。 该设备简称 GIS（ gas isolate system）。 由于 GIS是将 多个高压电器元件有机的组合在一起，因此 具有结构紧凑、元器件不受污染及大气环境因素的影响、安 装方便、有利于缩短安装工期等特点。 高压 sF6 全封闭组合电器不仅电气绝缘介质采用 sF6 气体，灭弧介质也是 sF6气体。 虽然 SF6 气体本身极稳定，有很高的绝缘强度和灭弧能力，但在 SF6 气体环境中的断路器和电器设备的稳定性、可靠性完全取决于 sF6 气体的纯洁度。 如果纯洁度受到破坏，例如混入了过量的水分、杂质及加工余屑和金属粉末等，它的稳定性就会受到破坏，同时绝缘强度和灭弧能力也会大大降低。 此时受到弧光温度的作用和影响，还将分解出有害的分解物，在严重的情况下甚至会产生对人体有害的物质。 中压开关设备 （ 1） 功 能 中压开关设备应用于城轨工程的主变电所、电源开闭所、牵引变电所和降压变电所，用于接受和分配中压电能。 华南理工大学网络教育学院毕业论文（设计 说明书 ） 14 在主变电所，中压开关设备的进线电源引自主变压器，馈出线引至主变电所供电范围内的牵引变电所、降压变电所。 电源开闭所的中压开关设备接受城网或主变电所的中压电源，并为开闭所供电范围内的牵引变电所、降压变电所提供中压电源。 依据中压网络的设计，牵引变电所的中压开关设备由主变电所、电源开闭所、相邻牵引变电所或降压变电所引入中压电源，并供给所内牵引变压器。 降压变电所的中压开关设备由主变电所、电源开闭所、相 邻牵引变电所或降压变电所引入中压电源，并供给所内配电变压器。 （ 2） 开关柜型式 按照电气绝缘介质可分为空气绝缘开关柜、复合绝缘开关柜和 SF6 气体绝缘开关柜。 按照开关柜内安装的开关设备可分为断路器柜、负荷开关柜、隔离开关柜和熔断器柜。 空气绝缘和复合绝缘开关柜的结构形式为金属铠装封闭式，内部设有不同功能隔室，手车可为落地式或中置式。 SF6 气体绝缘开关柜可分为全密封充气 (SF6)环网开关柜和 C GIS(Cubicle Type— GIS)开关柜。 不同的电气绝缘介质，对开关柜的外形尺寸影响很大，采用空气绝缘的开关 柜体积最大，采用复合绝缘次之，采用 SF。 气体绝缘时开关柜体积最小。 对于 10 kV开关柜，空气绝缘开关柜的宽度多为 800 1000 mm，采用复合绝缘可为 650 mm，采用 SF6 气体绝缘时可为 400~600 mm。 对于 35 kV 开关柜，空气绝缘开关柜的宽度多为 1 400 mm，采用 sF6 气体绝缘时可为 800 mm 左右。 采用空气绝缘和复合绝缘开关柜的外壳防护等级在 IP20 及以上。 35 kv 开关柜多采用 C． GIS 开关柜，以减小变电所的土建规模， 20 kV 及以下开关柜应采 用空气绝缘的金属铠装开关柜，避免温室气体 SF6 对环境的影响。 金属铠装封闭手车式开关柜、 C． GIS 开关柜可用于主变电所、牵引变电所和降压变电所，全密封充气只 sF6)环网开关柜、负荷开关柜一般用于跟随式降压变电所。 (3)断路器类型 按照断开速度不同分为低速断路器和高速断路器，一般以断开时间为 0． 02 s分界。 从灭弧介质则可分为油断路器、真空断路器、 sF6 断路器、压缩空气断路器、自产气断路器和磁吹断路器等。 目前，油断路器城网仍有少量采用，其他断路器已被真空断路器和 sF6 断路器取代。 油断路器分为多油式断路器和少油式断路器，主要区别是：少油式断路器的 触头及灭弧装置对地的绝缘是由支撑绝缘子、瓷套管和有机绝缘部件实现的，而多油式的触头及灭弧装置对地的绝缘和触头之间的绝缘则是靠油来实现的，因而油量第二章 轨道交通供电系统介绍 15 大、体积大、断流容量小。 少油式则油量小、体积小、断流容量大，技术比多油式先进。 SF6 断路器以 sF6 气体为灭弧介质，它有很好的灭弧性能，灭弧性能是空气的100 倍，并且灭弧后不变质，可重复使用。 sF6 气体优良的绝缘和灭弧性能，使 sF6断路器具有如下优点：开断能力强，断口耐受电压较高，燃弧时间短，不会产生重燃过电压。 在正常情况下， sF6 是一种不燃、无臭、无毒的惰性气体 ，密度约为空气的 2倍。 但 sF6 气体在电弧作用下，小部分会被分解，生成一些有毒的低氟化物，如sOF sF sOF4 和 s02F2 等，对身体健康有影响，对金属部件也有腐蚀和劣化作用，因此， sF6 断路器对加工精度要求高，需要具备非常良好的密封性能。 由于 sF6气体是温室效应气体，从环保角度出发，也不建议采用 SF6 断路器。 目前，城轨工程一般采用真空断路器。 真空断路器的主要部件是真空灭弧室，灭弧室是一个高度真空的玻璃泡或矾土陶瓷，内置动静触头，利用真空的绝缘性能强迫灭弧，灭弧时没有游离气体产生，电弧容易熄灭，触头不 会烧损。 由于真空的绝缘性能很好，动静触头的开距较小，适合于频繁操作。 真空断路器的灭弧原理是在断路器跳闸动静触头分开的瞬间，真空灭弧室内触头间形成高温液态的金属桥，金属桥被拉断时，金属桥蒸发，产生金属蒸气，使触头间隙击穿，产生电弧。 电弧电流流过触头时，将产生磁场，驱使电弧在电流过零点时熄灭，或在过零点前被强迫熄灭。 在这熄灭的瞬间，金属蒸气离子在磁场的作用下被迅速扩散，并被吸附在触头和金属屏蔽罩上，金属离子的密度迅速降低，使触头间恢复真空间隙，不再被较高的恢复电压击穿，使电弧熄灭，实现断路器的开断功能。 低压开关设备 （ 1） 功 能 低压开关设备用于降压变电所中，是动力照明供。