关于变压器的设计电子与电气工程系毕业论文

关于变压器的设计电子与电气工程系毕业论文内容摘要：

定连接电容器加可控硅控制的电抗器可控硅开关操作的电容器加可控硅 控制的电抗器。 实际上，由断路器 (电磁型交流接触器 )操作的电容器和电抗器在电网中正在大量使用，可以说这种补偿技术是静态的，因为它不能及时响应无功功率的波动。 这种装置以电磁型交流接触器为投切开关，由于受电容器承受涌流能力、放电时间及电容器分级以及接触器操作频率、使用寿命等因素制约，因而无法避免以下不足： (1)补偿是有级的、定时的，因而补偿精度差，跟随性不强，不能适应负荷变化快的场合；受交流接触器操作频率及寿命的限制，静态补偿装置一般均设有投切延时功能，其延时时间一般为 30s。 对一般稳定负荷，即负荷变 化周期大于 30s的负荷，这类补偿装置是有效的，但对一些变化较快的负荷，如电梯、起重、电克拉玛依职业技术学院 毕业设计（论文） 焊等，这类补偿装置就无法进行跟踪补偿。 (2)不能做到无涌流投入电容器，对于接触器加电抗器方案，增加损耗较大，对于容性接触器方案，事故率较大，对金属化电容器的使用寿命影响很大；目前，低压电力电容器以金属化自愈式电容器为主，这种电容器的引线喷金属端面对涌流承受能力有限，因此，涌流的大小及次数是影响电容器使用寿命的主要因素。 (3)运行噪声较大。 (4)由于控制部分的负载是接触器的线圈，在投切过程中，造成火花干扰， 影响补偿装置的可靠性和使用寿命。 针对上述问题，基于智能控制策略的 TSC补偿装置正在引起关注。 TSC 的基本结构如图 1所示。 事实上，如果能够进行动态无功功率补偿则能够克服以上不足。 图 1 TSC 的基本结构 将微处理器用于 TSC，可以完成复杂的检测和控制任务，从而使动态补偿无功功率成为可能。 基于智能控制策略的 TSC 补偿装置的核心部件是控制器，由它完成无功功率 (功率因数 )的测量及分析，进而控制无触点开关的投切，同时还可完成过压、欠压、功率因数等参数的存贮和显示。 因此，与断路器操作的电容器装置相比，尽管单台无触点开关的造价比交流接触器高，但该装置仍然有以下几个特点： ① 无涌流，允许频繁操作； ② 跟踪响应时间快，动态跟踪时间 ～ 2s(可调 )； ③ 采用编码循环 式投切电容器，可均匀使用电容器，从而延长整个装置的使用寿命； ④ 具有各种保护功能，如过压保护、缺相保护及谐波分量超限保护等。 静止无功发生器 静止无功发生器 (static var generator， SVG)又称静止同步补偿器(STATCOM)，是采用 GTO 构成的自换相变流器，通过电压电源逆变技术提供超前和滞后的无功，进行无功补偿。 与 SVC 相比，其调节速度更快且不需要大容量的电克拉玛依职业技术学院 毕业设计（论文） 容、电感等储能元件，谐波含量小，同容量占地面积小，在系统欠压条件下无功调节能力强。 SVG 的等效电路 如图 2所示。 其中，变压器与补偿器可看作逆变器电路。 从电力系统一侧来观察，我们可以把逆变器电路看成是一个产生基波和谐波电压的交流电压源，控制补偿器基波电压大小与相位来改变基波无功电流的大小与相位。 当逆变器基波电压比交流电源电压高时，逆变器就会产生一个超前 (容性 )无功电流。 反之，当逆变器基波电压比交流电源电压低时，则会产生一个滞后 (感性 )无功电流，因此能与系统进行有功、无功之间的交换。 若控制方法得当， SVG 在补偿无功功率的同时还可以对谐波电流进行补偿。 在稳态情况下， SVG 的直流侧和交流侧之间没有有功功率交换，无 功功率在三相之间流动，因此直流只需要较小容量的电容即可。 此外， SVG 装置用铜和铁较少，且有优良的补偿特性，因此是新一代无功补偿装置的代表，有很大的发展前途。 图 2 SVG等效电路 我国首台 20MvarSVG 于 1999 年 3月并入河南电网试运行。 无功功率补偿技术的发展趋势 电力有源滤波器 电力有源滤波器 (active power filter， APF)的基本原理如图 3所示。 图 3 电力 有源滤波器的基本原理 克拉玛依职业技术学院 毕业设计（论文） 电力有源滤波器的交流电路分为电压型和电流型。 目前实用的装置 90％以上为电压型。 从与补偿对象的连接方式来看，电力有源滤波器可分为并联型和串联型。 并联型中有单独使用、 LC 滤波器混合使用及注入电路方式，目前并联型占实用装置的大多数。 目前电力有源滤波器仍存在一些问题，如电流中有高次谐波，单台容量低，成本较高等。 随着电力半导体器件向大容量、高频化方向发展，这类既能补偿谐波又能补偿无功的装置必然有很好的发展前景。 第 四 章 220KV 变电站电气部分短路计算 系统阻抗： 220KV 侧电源近似为无穷大系统 A，归算至本所 220KV 母线侧阻抗为 （ Sj=100MVA） ,110KV 侧电源容量为 500MVA，归算至本所 110KV 母线侧阻抗为 （ Sj=100MVA）。 变压器型号为 SFPS7— 180000/220。 短路的基本类型 指电力系统正常运行情况以外的一切相与相之间的短接。 三相系统中短路的基本类型有两相短路，单相接地短路，两相接地短路。 短路电流计算的目的 （ 1）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下，能安全可靠地工作。 同时，又力求节约资金 ，这需要进行全面的短路计算。 克拉玛依职业技术学院 毕业设计（论文） （ 2）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施，均需要进行必要的短路电流计算。 （ 3）在设计屋外配电装置时，需按短路条件校验相间和相对地安全距离。 （ 4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。 （ 5）接地装置的设计，也需要短路电流。 短路点的确定 计算短路点应选择在正常接线方式时，短路电流为最大的点。 比如变压器回路的断路器，应比较断路器前后短路时通过该断路器的电流值；母联断路器则应考虑母联断路器 向备用母线充电时，备用母线故障，流过母联断路器的电流值。 在每个电压等级选一个短路点， 220kV 电压等级选在 d1 点， 110kV 电压等级选在d2点， 10kV 电压等级选在 d3 点。 计算短路电流的步骤 （ 1）本所的最大运行方式为两台主变并列运行，此时阻抗最小；最小运行方式为单台主变运行，此时阻抗最大。 （ 2）本所的短路计算为近似计算， 220kV侧系统可近似看成无穷大系统，而110kV、 10kV 侧正常情况下不接外来电源，所以 d d d3 短路时，该侧提供的短路电源可以忽略不计。 （ 3）计算时，基准容量 取 100MVA，基准电压取各级平均额定电压，即 220kV侧取 230kV， 110kV 侧取 115kV， 10kV 侧取。 （ 4）计算项目：三相短路电流、冲击电流、全电流（具体计算过程详见设计计算书）。 （ 5）短路电流计算结果（见表） 短路电流 短路计算点 I∞(3)(kV) ich (kV) Ich (kV) Iim (kV) d1 d2 d3 克拉玛依职业技术学院 毕业设计（论文） 第 五 章 导体和电气设备的选择 正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。 在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。 尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。 电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。 本设计，电气设备的选择包括：断路器和隔离开关的选择 ，电流、电压互感器的选择、避雷器的选择，导线的选择。 气设备选择的一般原则： 应满足正常运行、检修、断路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。 应按当地环境条件校验； 应力求技术先进与经济合理； 选择导体时应尽量减少品种； 扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致； 选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。 技术条件： 选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。 同时，所选择导线和电气设备应按短路条件下进行动、热稳定校验。 各种高压设备的一般技术条件如下表： 克拉玛依职业技术学院 毕业设计（论文） 表 51 高压电器技术条件 序号 电器名称 额定 电 压 额定 电 流 额定 容 量 机械 荷 载 额定开 断电流 热稳定 动稳定 绝缘水 平 KA A KVA N A 1 断路器 √ √ √ √ √ √ √ 2 隔离开关 √ √ √ √ √ √ 3 组合电器 √ √ √ √ √ √ 4 负荷开关 √ √ √ √ √ √ 5 熔断器 √ √ √ √ √ √ 6 PT √ √ √ 7 CT √ √ √ √ √ √ 8 电抗器 √ √ √ √ √ √ 9 消弧线圈 √ √ √ √ √ 10 避雷器 √ √ √ √ 11 封闭电器 √ √ √ √ √ √ √ 12 穿墙套管 √ √ √ √ √ √ 13 绝缘子 √ 断路器和隔离开关的选择 断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装克拉玛依职业技术学院 毕业设计（论文） 调试和运行维护，并经济技术方面都比较后才能确定。 根据目前我国断路器的生产情况，电压等级在 10KV~220KV 的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时，可以选用 SF6断路 器。 220KV 出线、主变侧 （ 1）、主变断路器的选择与校验 流过断路器的最大持续工作电流 m a x 1 . 0 5 1 8 0 0 0 0 4 9 6 . 0 1 ( )3 2 2 0 AI  具体选择及校验过程如下： ： UN≥UNs=220KV ： IN＞ Imax= ： INbr＞ I″= 选择 SW6— 220/1200，其 SW6— 220/1200 技术参数如下表： 表 62 SW6— 220/1200 技术参数表 型号。