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电气工程及其自动化毕业论文：220KV降压变电所电气一次部分设计（220降为110和10kV），有开题报告PPT、论文、答辩报告PPT、设计图纸（CAD) QQ：1159407631前言 1第一章 概述 待建变电所基本资料 220KV、110KV和10KV用户负荷统计资料 1 110KV和10KV用户负荷统计资料见表1和表 2 系统阻抗 设计任务 3第二章 电气主接线的设计 电气主接线的基本要求 1安全性 2可靠性 3灵活性 4经济性 4
五、电气工程师在工程造价方面应注意的几个问题： 电气工程师未必人人都是造价工程师，但都必须熟练地掌握工程概预算及造价控制方面的有关内容，全面熟悉施工方与业主（总包商）签定的合同条款。 要清楚对同一项目采用不同处理方案后对投资产生的不同影响。电气工程师都要从工程的经济性出发，对电气设计中严格影响工程投资的部分仔细斟酌。 由于全国各地的安装定额均不尽相同，所以根据工程的特点必须熟悉当地执行的定额，防止重复取费。如“陕西安装定额2001版”中压接铜接线端子，定额内材料费已包括了接线端子的费用，不能另计主材费；室外接地母线敷设已包括了挖、填土方的费用，对户外埋地敷设的接地线就不能另计挖、填土方的费用；路灯、投光灯等的安装已考虑了高空作业因素，不能另取超高系数等等。 熟悉工程量计算规则，定额中对线管、导线、电缆等主材的损耗量已经计算在主材料费用中，损耗率是定额取费时综合考虑的，一般不应做调整。 对已完成的分项工作及时报验，同时进行工程量计量以便支付工程进度款，未经报验的分项工程不能作为工程进度款申请的内容。 电气工程师应注意，报验的分项工作必须真正完成后才可计量工程量，比如灯具安装分项，内容应包括线路绝缘测试及灯具试亮工作，如果只安装完，未测试绝缘或未试灯，均不能进行计量或支付全部款额。 严格遵守现场签证的原则和程序，避免因签证引起纠纷。这就要求一定要全面熟悉施工方与业主（总包商）签定的合同内容，比如合同价内是否已包括了要办签证的项目，合同中对单价、取费的规定，是否有让利（下浮）的规定等。 六、电气工程施工的安全工作 要坚持“安全第一、预防为主”的方针，对新进场员工要根据工程的特点进行岗前安全培训。要编制针对本工程的安全技术措施及安全组织措施。并对施工人员进行安全技术交底。并应设专职持证上岗的安全员。 要求施工班组每天上班前要根据当天的工作安排进行安全交底。安全工具及设施要落实到位。电气设备要符合有关临时用电的管理规定。 临时安全用电技术措施应包括下列内容： 1）临时用电系统一般应采用TN-S供电系统。它是把工作零线N和专用保护线PE在总供电电源处严格分开的供电系统，也称三相五线制。它的优点是正常情况下PE专用保护线上无电流，此线专门承接故障电流，确保其保护装置动作。应该特别指出，PE线不许断线。在距离较远的供电干线末端应将PE线做重复接地。 2）设置漏电保护器，应坚持三级保护和“一机一闸、一漏一箱”的原则。漏电保护器的选择应符合国标GB6829—86《漏电电流动作保护器(剩余电流动作保护器)》的要求。施工现场的总配电箱和分配电箱应至少设置两级漏电保护器，而且两级漏电保护器的额定漏电动作电流和额定漏电动作时间应合理配合，使之具有分级保护的功能。漏电保护器应装设在配电箱电源隔离开关的负荷侧和分配电箱电源隔离开关的负荷侧。设备的机旁开关箱内的漏电保护器其额定漏电动作电流应不大于30mA，额定漏电动作时间应小于1s。使用潮湿和有腐蚀介质场所的漏电保护器应采用防溅型产品。其额定漏电动作电流应不大于15mA，额定漏电动作时间应小于1s。且与其控制的固定式用电设备的水平距离不宜超过3m。 3）特殊场所应根据有关要求使用相应安全电压等级供电。安全电压指不戴任何防护设备，接触时对人体各部位不造成损害的电压。我国国家标准GB3805--83《安全电压》中规定，安全电压值的等级有42、36、24、12、6V五种。同时还规定：当电气设备采用了超过24V时，必须采取防直接接触带电体的保护措施。 4）电气设备的制造、安装及防护、安装位置、配电分级、导线选择及布线、接线等均要符合临时用电规范要求。电气设备应由专人操作及负责维护保养检查。并留有记录。 5）电气设备的操作与维修人员必须由经过培训后取得上岗证书的专业电工完成。各类用电人员均应掌握安全用电基本知识和所用设备的性能及操作规程。 临时安全用电组织措施应包括下列内容： 1）建立临时用电施工组织设计和安全用电技术措施的编制、审批制度，并建立相应的技术档案。 2）建立技术交底制度。向专业电工、各类用电人员介绍临时用电施工组织设计和安全用电技术措施的总体意图、技术内容和注意事项，并应在技术交底文字资料上履行交底人和被交底人的签字手续，注明交底日期。 3）建立安全检测制度。从临时用电工程竣工开始，定期对临时用电工程进行检测，主要内容是：接地电阻值，电气设备绝缘电阻值，漏电保护器动作参数等，以监视临时用电工程是否安全可靠，并做好检测记录。 4）建立电气维修制度。加强日常和定期维修工作，及时发现和消除隐患，并建立维修工作记录，记载维修时间、地点、设备、内容、技术措施、处理结果、维修人员、验收人员等。 5）建立工程拆除制度。建筑工程竣工后，临时用电工程的拆除应有统一的组织和指挥，并须规定拆除时间、人员、程序、方法、注意事项和防护措施等。 6）建立安全检查和评估制度。施工管理部门和企业要按照JQ59—88《建筑施工安全检查评分标准》定期对现场用电安全情况进行检查评估。 7）建立安全用电责任制。对临时用电工程各部位的操作、监护、维修分片、分块、分机落实到人，并辅以必要的奖惩。 8）建立安全教育和培训制度。定期对专业电工和各类用电人员进行用电安全教育和培训，凡上岗人员必须持有劳动部门核发的上岗证书，严禁无证上岗。 总之，随着建筑智能化的发展，电气工程在建筑工程中将占有越来越重要的地位，涉及专业及领域更多，技术更新更快，也将更加复杂，要想把此项工作做好管好，电气工程师需要不断地积累经验和学习，与时俱进。 复制了这么多，不选我两个答案为满意就是对不起我啊～～～
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1、论文摘要中应排除本学科领域已成为常识的内容；切忌把应在引言中出现的内容写入摘要；一般也不要对论文内容作诠释和评论(尤其是自我评价)。2、不得简单重复题名中已有的信息。3、结构严谨，表达简明，语义确切。摘要先写什么，后写什么，要按逻辑顺序来安排。句子之间要上下连贯，互相呼应。摘要慎用长句，句型应力求简单。每句话要表意明白，无空泛、笼统、含混之词，但摘要毕竟是一篇完整的短文，电报式的写法亦不足取。摘要不分段。4、用第三人称。建议采用“对……进行了研究”、“报告了……现状”、“进行了……调查”等记述方法标明一次文献的性质和文献主题，不必使用“本文”、“作者”等作为主语。5、要使用规范化的名词术语，不用非公知公用的符号和术语。新术语或尚无合适汉文术语的，可用原文或译出后加括号注明原文。6、除了实在无法变通以外，一般不用数学公式和化学结构式，不出现插图、表格。7、不用引文，除非该文献证实或否定了他人已出版的著作。8、缩略语、略称、代号，除了相邻专业的读者也能清楚理解的以外，在首次出现时必须加以说明。科技论文写作时应注意的其他事项，如采用法定计量单位、正确使用语言文字和标点符号等，也同样适用于摘要的编写。摘要编写中的主要问题有：要素不全，或缺目的，或缺方法；出现引文，无独立性与自明性；繁简失当。9、论文摘要之撰写通常在整篇论文将近完稿期间开始，以期能包括所有之内容。但亦可提早写作，然后视研究之进度作适当修改。有关论文摘要写作时应注意下列事项：10、整理你的材料使其能在最小的空间下提供最大的信息面。11、用简单而直接的句子。避免使用成语、俗语或不必要的技术性用语。
1、 高压软开关充电电源硬件设计2、 自动售货机控制系统的设计3、 PLC控制电磁阀耐久试验系统设计4、 永磁同步电动机矢量控制系统的仿真研究5、 PLC在热交换控制系统设计中的应用6、 颗粒包装机的PLC控制设计7、 输油泵站机泵控制系统设计8、 基于单片机的万年历硬件设计 9、 550KV GIS中隔离开关操作产生的过电压计算10、 时滞网络化控制系统鲁棒控制器设计11、 多路压力变送器采集系统设计12、 直流电机双闭环系统硬件设计 13、 漏磁无损检测磁路优化设计14、 光伏逆变电源设计15、 胶布烘干温度控制系统的设计16、 基于MATLAB的数字滤波器设计与仿真17、 电镀生产线中PLC的应用18、 万年历的程序设计19、 变压器设计20、 步进电机运动控制系统的硬件设计21、 比例电磁阀驱动性能比较22、 220kv变电站设计23、 600A测量级电流互感器设计24、 自动售货机控制中PLC的应用25、 足球机器人比赛决策子系统与运动轨迹的研究26、 厂区35kV变电所设计27、 基于给定指标的电机设计28、 电梯控制中PLC的应用29、 常用变压器的结构及性能设计30、 六自由度机械臂控制系统软件开发31 输油泵站热媒炉PLC控制系统设计32 步进电机驱动控制系统软件设计33 足球机器人的视觉系统与色标分析的研究34 自来水厂PLC工控系统控制站设计35 永磁直流电动机磁场分析36 永磁同步电动机磁场分析37 应用EWB的电子表电路设计与仿真38 电路与电子技术基础》之模拟电子篇CAI课件的设计39 逻辑无环流直流可逆调速系统的仿真研究40 机器人足球比赛图像采集与目标识别的研究41 自来水厂plc工控系统操作站设计42 PLC结合变频器在风机节能上的应用43 交流电动机调速系统接口电路的设计44 直流电动机可逆调速系统设计45 西门子S7-300PLC在二氧化碳变压吸附中的应用46 DMC控制器设计47 电力电子电路的仿真48 图像处理技术在足球机器人系统中的应用49 管道缺陷长度对漏磁场分布影响的研究 50 生化过程优化控制方案设计51 交流电动机磁场定向控制系统设计52 开关电磁阀流量控制系统的硬件设计53 比例电磁阀的驱动电源设计54 交流电动机SVPWM控制系统设计55 PLC在恒压供水控制中的应用56 西门子S7-200系列PLC在搅拌器控制中的应用57 基于侧抑制增强图像处理方法的研究58 西门子s7-300系列plc在工业加热炉控制中的应用59 西门子s7-200系列plc在电梯控制中的应用60 PLC在恒压供水控制中的应用61 磁悬浮系统的常规控制方法研究62 建筑公司施工进度管理系统设计63 网络销售数据库系统设计64 生产过程设备信息管理系统的设计与实现
1、对蜗杆传动的类型进行选择利用GB-T10085-1988中数据的条件，本次蜗杆利用蜗杆（ZI）。2、对蜗杆和蜗轮材质的选择蜗轮采用模具铸造而成，材质采用锡磷青铜。围绕着保护环境节约价值高的材料，因此齿圈利用青铜铸造而成，而轮芯则采用材质更好的灰铸铁铸造而成。蜗杆与蜗杆之间传动的能量一般，之间传动的速度并不是很快，蜗杆采用45钢；并在蜗杆螺旋表面做淬火处理。采用45钢可以增强效率和耐磨性，提高韧性，加强强度。3、对齿根弯曲疲劳强度检验和对接触疲劳强度设计传动之间的中心距为 （4-6）1）计算T2的大小根据Z1=8，估计选择效率η1=85，则T2=55×106=55×106=55×106=932）确定载荷系数K蜗轮和蜗杆的转速并不是很高，他们之间冲撞不是很高，因此选择系数为Kv=05;则K=KβKAKv=1×1×05=15。蜗轮蜗杆载荷比较稳定，因此载荷系数为Kβ=1;在利用12-5[8]中数据可以知道帮并选择系数KA=1。3）对ZE的确定蜗轮的材质ZCuSn10PI和钢蜗杆匹配，所以 弹性影响系数为160。 4）对于Zp的选择首先预先估计d1/a=35，然后利用图12-13[8]中的数据可以知道Zρ=9。5） 对于[σH]的选择依照蜗轮的材质采用ZCuSn10PI构成并由模具压铸而来，因此螺旋齿面的硬度应该超过45HRC，然后可以利用表12-7[8]中数据可以知道蜗轮 [σH]＇等于245MPa N=60jn2Lh=60×1×20×12000/5=67×107 KHN==8845则 a≥=75mm6）计算中心距预先定其中心距为220mm，又根据i=5，所以可以利用表12-2[8]中数据可以知道模数为8mm可以确定分度圆直径大小为70mm。这时d1/a=4，再次利用表12-18[8]中数据可以知道Zρ＇等于65，得出Zρ＇小于Zρ，所以以上假设成立，可以使用。。4、对于蜗杆和蜗轮的各种具体数字准确的计算1）蜗杆首先对蜗杆的轴向齿距和轴向齿厚大小进行判断得出Pa=133mmSa=5664mm;然后对直径的系数大小和齿顶圆齿根圆以及分度圆导程角q=10；da1=96mm; df1=8mm; γ=11°18´36"。2）蜗轮对于蜗轮主要对蜗轮的分度圆直径d2，齿根圆和喉圆直径df2，da2；以及蜗轮的齿数z2和变位系数x2和对传动比的验证iz2=40;x2=-5;i=40/8=5；d2=mz2=8×40=320mm；da2=d2+2ha2=320+2×8=336mm；df2=d2-2hf2=320-2×2×8=8mm；rg2=a- da2/2=200-5×336=32mm。5）、对齿根圆强度的校核 齿数为 zv2===08因为x2=-5， zv2=08，所以利用12-14[8]中数据可以知道YFa2=87 Yβ=1-=9192许用应力[σF]= [σF] ＇KFN。利用12-8[8]中数据可以知道并得出铸锡磷青铜制造的蜗轮的弯曲应力 [σF]＇=56MPa。由以上数据可以得出其寿命的系数为 KFN==985其强度满足实际要求，合理。 6）、蜗杆蜗轮的精度根据GB/T10089-1988这个，可以从其中圆柱形蜗杆，蜗轮的精度等级为8级，侧隙的种类为f，因此标注是8f GB/T10089-1988，以上都是选择都是由于蜗杆属于通用机械减速器。4 链传动设计 已知链传动传动比i=5，输入功率P=86W。 1 选择链轮齿数z1,z2 假定链速υ=3～8m/s,由表9-8[8]选取小链轮齿数z1=22，从动链轮齿数z2=iz1=5×22=55。2 计算功率Pca查得工作情况系数KA=2，故Pca=2×86=83W3 确定链条链节数Lp初定中心距a0=40p,则链节数为Lp==[]节 =12节，最终确定Lp=124节。4 对链条节数的选择和确定利用9-10[4]中数据可以查询知道齿数的系数大小为Kz=11; KL=06;利用9-13[8]中数据可以对小链轮的转速进行预先估计，因为链板有可能会发生疲劳破坏，这是由于链板在功率曲线顶点左侧。链板选择用单排链，利用9-11[8]中数据可以查询知道多排链的系数为KP=1,因此功率为是P0===4W为了验证上面预计的链的工作的点在功率曲线的顶点的左侧是否是对的，利用n1=04r/min和P0=4W，再根据9-13[8]中数据查询并选择单排链。因此上述假设成立。再根据9-1[8]中数据可以查询知道节距p=875mm。5 计算链长和中心距L===97ma= =mm =642mm（002～004）a=（002～004）×642mm =3～6mma＇=a-△a=642-(3～6)mm=7～4mm取 a＇=640mm6 验算带速υ==m/s=5m/s，满足实际要求。利用9-4[8]中数据可以知道小链轮毂孔直径dkmax=59mm, 并大于电动机的轴径大小，因此比较满足要求。8对压轴力的计算和确定 圆周力的的计算==30N将其依照水平方向安置取，因此其系数为KFP=15,所以=40N5 齿轮传动设计根据已知功率输入为P=79W，小齿轮转速 n1=15转/分传动比i=2。 1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1）选择直齿圆柱齿轮 2）齿轮速度中等不是很快，因此选择7级精度 3）对齿轮的材质进行选择。利用10-1[5]表中数据选择小齿轮材料的选择为40 Cr，并且做出调质处理，与此同时可以得出其硬度为280HBS；和上一个一样的道理大齿轮所用材质是45钢，并知道其硬度为240HBS。4）对小齿轮的齿数进行选择z1=25,对大齿轮的齿数的选择和计算z2=iz1=2×25=50。 2 对齿轮的设计用接触疲劳强度来设计 先根据计算公式来计算，即 1）弄清公式中各个代表的数值大小； (a) 首先对载荷系数的确定Kt=2； (b) 对其传动的转矩大小进行确定=5×105×44679/15Nmm=845×105N·mm (c) 由表10-7[9]选取齿宽系数ød=1 (d) 利用10-6[9]中数据可以知道其材质的ZE大小；ZE=8MPa1/2 (e) 利用10-21d[9]中数据可以查询到其齿面硬度的接触疲劳强度σHlim1=600MPa;同理也可以查询到大齿轮的强度为σHlim2=550MPa； (f) 根据10-13[9]中的公式来计算循环次数 N1=60n1jLh=60×15×1×(2×8×300×15)=65×109 N2=N1/i=65×109 /2=325×109 (g) 利用10-19[9]中数据可以知道KHN1=90;KHN2=95； (h) 对其应力的计算利用（10-12）[9]中数据可以得到 2）计算 (a) 对分度圆直径的计算，将其代[σH]入中最小的值 d1t≥==50mm (b) 计算圆周速度υ (c) 对齿宽的计算 (d) 计算b/h的大小 mt=d1t/z1=50/25=78 h=25mt=25×78=505 mm b/h=50/505=11 (e) 对载荷的系数的计算因为υ=07422m/s，所以精度等级为7，在利用10-8[9]中数据可以查询知道KV=12；预先估计KAFt/b＜100N/m。在利用表10-3[9]中数据可以查询知道KHα=KFα=2；再利用10-2[9]中数据可以知道系数KA=1；再次利用10-4[9]中数据可以知道精度等级为7级、两个小齿轮不是相互对称安装时相对支撑时，KHβ=12+18（1+6）+23×10-3b把上述数值代到下面可以得到KHβ=12+18（1+6×）×+23×10-3×5=425；由b/h=11，KHβ=425；再利用10-13[9]中数据可以查询得到KFβ=35；因此得到 =1×12×425×35=918。（f）对分度圆直径的验证，根据（10-10a）[9]中数据可以知道===49 mm（g）对模数的确定m=d1/z1=49/25=42 mm3 对其强度计算弯曲强度设计公式为 （4-9）1）对计算中强度极限和寿命安全系数的确定（a）σFE1=500 MPa,σFE2=380 MPa；（b）KFN1=85, KFN1=88；（c）S=4；[σF]1==85×500/4 MPa=57 MPa；[σF]2==88×380/4 MPa=86 MPa；（d）对载荷系数的确定K=KAKVKFαKFβ=1×12×2×35=814（e）查取齿行系数=65，=226。（f）查取应力校正系数=58，=764。（g）计算大小齿轮的并加以比较==01379，==01644大齿轮数值大。2）设计计算=98就近取m=4，d1=49，算出小齿轮齿数z1= d1/m=49/4=27，z2=i z1=2×27=54。4 对其具体尺寸的计算1）齿轮分度圆的直径的计算d1=z1 m=27×4=108 mm, d2=z2 m=54×4=216 mm2）计算中心距 a=(d1+d2)/2==(108+216)/2=162mm3）对齿轮的宽度进行计算 b==1×108=108mm,取b1=108mm,b2=113mm5 验算 Ft=2T1/d1=2×845×/108=52 N ==73 N/mm＜100 N/mm，合适。5互感器线圈绝缘包纸机工作执行部分设计设计一个机械设备的最终目的是能让所设计的设备投入实际生产，并要达到生产的要求。设计包纸机的目的是它的工作部分能实现包纸，并达到所要求的技术参数[10]。互感器线圈绝缘包纸机工作执行部分由包纸轮、放纸架和一个压紧装置组成。包纸轮的材料是45钢，轮体加工后进行抛光处理，表面镀铬，结构如图2。由电动机经带传动带动包纸轮转动，同时纸从上方的放纸架上包在包纸轮上。包纸轮上有槽，纸包在轮上的同时经过槽再包在需要包纸的线圈上。线圈在包纸轮内部，并和它同轴转动。 图2存放待用纸的地方是放纸架。放纸架由电木盘、放纸架支架、尼龙滚、星形电木杆很多部件构成。因为放纸架所受载荷不大，其各个部件的材料为酚醛布板、尼龙棒等。压紧结构示意图在图三所展示。保证包纸的紧凑性就是利用这个装置，工作时通过旋转外面的轮盘，通过一个蜗轮蜗杆传动带紧一根橘皮带，橘皮带再带紧正在进行包扎的纸，从而达到工作目的。 图3结 论综上所述，互感器线圈绝缘包纸机性能优越，完全能满足现在社会工业发展的要求。它在工作时具有以下优点：（1） 互感器线圈绝缘包纸机在工作时能够通过压紧装置，经过人工简单的操作使包纸紧凑；（2） 从电机到实现包纸只经过了两次带传动，传动过程简洁合理； （3）互感器线圈绝缘包纸机的直线行走部分行走范围达3000mm，能实现较长距离包纸；另外，互感器线圈绝缘包纸机具有高效率、稳定的可靠性以及耐用持久等特点，而这些都是机械设备的基本要求。其次是成本低，无论是制造、运营还是维修，互感器线圈绝缘包纸机的成本相比同类设备来说都降低了不少；然后是该设备的环保性能好。随着社会的发展，环保将会是机械设备最基本的要求。而此次设计的包纸设备完全不同于以往的包纸机，它的噪音、废弃物污染都降到了最低程度；最后是互感器线圈绝缘包纸机的操作和使用非常便利简单易于维修，对人体没有危害。综上所述，互感器线圈绝缘包纸机将会有良好的前景，当然，随着科学技术的发展，相信包纸设备将会进一步改进。致 谢毕业设计马上就要结束了。随之四年的大学生活也接近尾声，在这一学期的毕业设计时间里，非常感谢老师给予的指导，和同学们对我的帮助，非常感谢大家对我的指导和监督。在毕业设计过程中，我的指导老师从始至终都认认真真、勤勤恳恳地指导我进行设计，在他身上我不仅学到一些本科专业知识，还学到了他对工作认真负责的态度，这些都是我终身受益的，他们在我毕业设计过程中给予了我鼓励和帮助，感谢他们的耐心指导，祝老师，身体健康，在各自的工作岗位上创出良好的佳绩。还有一同设计的同学们，在共同相处的一学期里，我感到非常愉快，没有他们给予的帮助，我无法如此顺利的完成设计任务。同时，也感谢各位评审老师。毕业答辩是我大学的最后一次考核，为了我们顺利毕业，各位老师在这炎热的六月坚守岗位，尽职尽责。祝各位评审老师工作顺利。我向那些曾经给予我巨大帮助和鼓励的老师和16级机自2班的全体同学表示感谢，谢谢他们四年里对我无微不至的关怀和照顾，祝他们身体健康，前途无量！参考文献[1] 石娜 一种简易实用的引线包纸机 [J]变压器 ,1998 ,(01): 9—[2] 刘力,周伟组合导线联合包纸机设计[J]变压器 ,2004 ,(07): 12—[3] 胡来榕,陈启松机械传动手册[M] 北京: 煤炭工业出版社 ,[4] 王凤兰, 宗振奇 机械设计学[M] 长春: 吉林科学技术出版社, 2[5] 成大先 机械设计手册[M] 北京: 化学工业出版社 ,[6] 余梦生,吴宗泽机械零部件手册[M]北京: 机械工业出版社 ,[7] 张富洲轴承设计手册[M] 北京: 机械工业出版社 ,[8] 濮良贵, 纪名刚 机械设计[M] 北京: 高等教育出版社, 12[9] 朱孝录齿轮传动设计手册[M] 北京 : 化学工业出版社 ,[10] 成大先 机械设计图册[M] 北京: 化学工业出版社 ,[11] 孙振权 电子式电流器互感器研发现状与应用前景[J] 高压电器 ,2004 ,(12）: 8—[12] 司徒东语 红外光技术在组合导线包纸机上的应用 [J] 变压器 ,2001 ,(11）: 31—[13] 郎沪勇 一种新颖高效的包纸设备[J] 变压器 ,2001 ,(01): 24—[14] 张贵芳 滑动轴承[M] 北京: 高等教育出版社 ,[15] 吴宗泽 机械设计课程设计手册（第二版）[M] 北京: 高等教育业出版社 ,[16] Orlov P Fundamentala of Machine D Moscow: Mir P ,
以后希望到我毕业的时候能跟你要 哈哈
电气化铁道电能质量综合控制研究摘 要:作为典型的非平衡负载,电气化铁道的牵引负载给公共电网带来的谐波、负序和无功等电能质量问题不容忽视。静止无功补偿装置(SVC)是一种减小甚至消除无功、谐波以及其他电能质量问题的有效方法。以静止无功补偿器(SVC)为基础,对电气化铁道的电能质量问题的综合控制进行研究。关键词:电气化铁道;电网;电能质量;综合控制1 前言中国的电气化铁道总里程已经突破2·4万公里,跃居世界第二。电气化铁道具有运载能力强、行车速度快、节约能源、对环境污染小等优点,在现代国民经济发展中起着举足轻重的作用。但是,由于电气化铁道牵引负载所具有的随即波动性和不对称性,其给公共电网带来的诸如负序电流、谐波以及无功功率等电能质量问题也引起了极大的关注。研究如何利用有效手段治理电气化铁道牵引负载所带来的一系列电能质量问题,确保电网中其他电力设备的安全经济运行具有重大意义。2 电气化铁道牵引供电系统2·1 概述我国的动力供电电网电压一般为110kV或者220kV,通过牵引变压器转换为27·5kV作为牵引动力机车的供电。现在普遍流行的牵引变压器种类主要有单相牵引变压器、Y-D11牵引变压器、阻抗匹配牵引变压器、Scott变压器等。我国电气化铁道采用工频交流50Hz三相供电单相用电,其负荷牵引电力机车的功率大,速度、负载状况变化频繁,且具有不对称的特性,导致牵引电网具有功率因数低、谐波含量高、负序电流大等特点,不但自身损耗大,而且对公共电网及铁路沿线的其他电力设备也带来严重危害,必须采取有效措施加以治理[1]。2·2 单相变压器牵引供电网采用单相牵引变压器的牵引供电系统拓扑结构如图1所示[2]。单相接线牵引网采用单相变压器供电,供电方式又分为单相接线方式和V-V接线方式。单相接线牵引变压器的原边跨接于三相电力系统中的两相;副边一端与牵引侧母线连接,另一端与轨道及接地网连接。牵引变压器的容量利用率高,但其在电力系统中单相牵引负荷产生的负序电流较大,对接触网的供电不能实现双边供电。所以,这种结线只适用于电力系统容量较大,电力网比较发达,三相负荷用电能够可靠地由地方电网得到供应的场合。另外,单相牵引变压器要按全绝缘设计制造。而单相V-V接线将两台单相变压器以V的方式联于三相电力系统每一个牵引变电所都可以实现由三相系统的两相线电压供电。两变压器次边绕组,各取一端联至牵引变电所两相母线上。而它们的另一端则以联成公共端的方式接至钢轨引回的回流线。这时,两臂电压相位差60°接线,电流的不对称度有所减少。这种接线即通常所说的60°接线。2·3 三相Y-D11变压器牵引供电网采用三相Y-D11牵引变压器的牵引供电系统拓扑结构如图2所示[2]。三相Y-D11结线牵引变压器的高压侧通过引入线按规定次序接到110kV或220kV,三相电力系统的高压输电线上;变压器低压侧的一角c与轨道,接地网连接,变压器另两个角a和b分别接到27·5kV的a相和b相母线上。由两相牵引母线分别向两侧对应的供电臂供电,两臂电压的相位差为60°,也是60°接线。因此,在这两个相邻的接触网区段间采用了分相绝缘器。3 SVC静止型动态无功补偿装置3·1 SVC的发展静止型动态无功补偿装置SVC是一种先进的高压电网动态功率因数补偿装置。它通过提高功率因数来节约大量的电能,同时又起到减少电网谐波、稳定电压、改善电网质量(环境)的作用。20世纪70年代以来,以晶闸管控制的电抗器(TCR)、晶闸管投切的电容器(TSC)以及二者的混合装置(TCR+TSC)等主要形式组成的静止无功补偿器(SVC)得到快速发展。SVC可以看成是电纳值能调节的无功元件,它依靠电力电子器件开关来实现无功调节。SVC作为系统补偿时可以连续调节并与系统进行无功功率交换,同时还具有较快的响应速度,它能够维持端电压恒定3·2 SVC的工作原理及在电网中应用TCR+TSC型SVC的基本拓扑结构见图3。它由1台TCR、2台TSC以及2个无源滤波器组成,在实际系统中,TSC及无源滤波的组数可根据需要设置。TCR的工作原理是通过控制与相控电抗器连接的反并联晶闸管对的移相触发脉冲来改变电抗器等效电纳的大小,从而输出连续可变的无功功率。图3中两个晶闸管分别按照单相半波交流开关运行,通过改变控制角α可以改变电感中通过的电流。α的计量以电压过零点为基准,α在90°~180°之间可部分导通,导通角增大则电流基波分量减小,等价于用增大电抗器的电抗来减小基波无功功率。导通角在90°~180°之间连续调节时电流也从额定到0连续变化,TCR提供的补偿电流中含有谐波分量[3]。TSC的工作原理是根据负载感性无功功率的变化通过反并联晶闸管对来切除或者投入电容器。这里,晶闸管只是作为投切开关,而不像TCR中的晶闸管起相控作用。在实际系统中,每个电容器组都要串联一个阻尼电抗器,以降低非正常运行状态下产生的对晶闸管的冲击电流值,同时避免与系统产生谐振。用晶闸管投切电容器组时,通常选取系统电压峰值时或者过零点时作为投切动作的必要条件。由于TSC中的电容器只是在两个极端的电流值之间切换,因此它不会产生谐波,但它对无功功率的补偿是阶跃的。TCR和TSC组合后的运行原理为:当系统电压低于设定的运行电压时,根据需要补偿的无功量投入适当组数的电容器组,并略有一点正偏差(过补偿),此时再利用TCR调节输出的感性无功功率来抵消这部分过补偿容性无功;当系统电压高于设定电压时,则切除所有电容器组,只留有TCR运行。4 电网电能质量综合控制与治理4·1 谐波抑止与无功补偿利用SVC动态无功补偿装置对牵引供电系统的谐波和无功进行综合治理的关键是SVC最大无功补偿量的确定和滤波器支路的设计[3]。SVC最大无功补偿量Qsvc应该和设计线路牵引负荷的大小相适应,应该按电气化铁道牵引负荷的最大有功需求以及补偿后对装设地点功率因数或在最大无功冲击时的最大电压损耗的要求来确定,具体可以按照式(1)、(2)来计算。QSVC=(tanφ1-tanφ2)Pmax(1)式中,φ1、φ2分别为补偿前后110kV电源测功率因数角;Pmax为电铁负荷最大有功需求。QSVC=Qfmax-ΔU%Xs(2)式中,Qfmax为装设地点最大无功冲击;ΔU%为装设地点最大电压损耗要求;Xs为系统阻抗。要想达到理想的谐波抑止效果,必须综合考虑FC滤波支路的设计,既要保证装置的安全运行,又要达到预计的理想效果。在实际设计中,首先需要根据供电臂中所含的谐波分量来确定FC滤波支路的组成。由于在电力牵引负荷的谐波中, 3、5、7次谐波占了很大的比重,所以FC滤波支路一般由3、5、7次单调谐滤波器构成。当最大无功补偿容量和滤波支路的组成确定后,如何将需补无功容量合理分配到各滤波支路中,这是非常重要的问题。如果各滤波支路的容量分配不合理,一方面会使设备安装总容量偏大,另一方面有可能因为某此滤波回路补偿功率偏小而发生过负荷,对设备安全运行造成影响。一些著名的电气公司采用的一些算法如下[6]:如西门子公司的无功功率补偿按式(3)分配Qc(h)=QSVCIh/h∑Ih/h(3)式中,Qc(h)是第h次滤波支路分配的补偿容量;Ih为供电臂第h次谐波电流。BBC电气公司按照式(4)分配无功功率Qc(h)=QSVC∑Ih(4)AEG电气公司则按照式(5)分配无功Qc(3)∶Qc(5)∶Qc(11)∶Qc(13)=2∶2∶1∶1 (5)式中,Qc(3)、Qc(5)、Qc(11)、Qc(13)分别为第3、5、11、13次滤波支路分配的补偿容量。4·2 负序电流补偿牵引电力机车产生的大量负序电流给电网中其他的电力设备的安全、经济运行带来极大影响。SVC静止动态无功补偿装置在补偿负序和末端电压上有着相当高的效率。工程应用上可以选择在电网系统和负荷上都安装SVC[5]。在电网系统端安装应用SVC来补偿负序电流的原则是参照斯坦梅茨法则(Steinmetz′s laws)。不管采用哪一种牵引变压器,负序补偿的实现分为如下两步:(1)电力因数修正。通过安装电容器件,使得每相负荷都为电阻性。(2)参照斯坦梅茨法则(Steinmetz′s laws),AB相的电阻性负荷G,与BC相的电容性负荷G/ 3以及CA相的电感性负荷G/ 3互相对称。电流环路图和相位图分别如图4、5所示:从图5可以明显看到线电流I·A,I·B,I·C是对称且正序的,BC相和CA相之间的阻抗负载也可以做到类似的对称,因此系统中的所有负序电流都可以被补偿而消除。现在问题的关键是如何随着牵引负荷的起伏动态地控制补偿需要的电容和电感器组。急于数字信号处理器(DSP)的固定电容(FC)和晶闸管控制的电抗器(TCR)的组合得以广泛应用,如图6所示。得益于DSP对数据信息的快速处理,补偿所需的电容和电感参数可以被快速、精确计算得到。5 结论与展望本文提出的基于静止动态无功补偿装置(SVC)的电气化铁道牵引电网电能质量综合控制与治理原理与方案具有重要的工程意义。电气化铁道的电能质量是一个突出且严峻的课题与难题,要求我们不断探求新的综合补偿方法,来综合控制与治理影响电能质量的无功、谐波、负序等因素,以提高电网电能质量,确保电网安全、经济运行。参考文献[1] 李群湛电气化铁道并联综合补偿及其应用[M]北京:中国铁道出版社, [2] TB/10009-2005铁路电力牵引供电设计规范[S][3] 王兆安谐波抑止和无功功率补偿[M]北京:机械工业出版社,[4] 铁道部电气化工程局电气化勘测设计院电气化铁道设计手册牵引供电系统[M]北京:中国铁道出版社, [5] 安鹏,张雷,刘玉田电气化铁道对电力系统安全运行的影响及对策[J]山东电力技术, 2005, (4): 16-[6] 马千里动态无功补偿装置在牵引变电所的应用[J]电气化铁道, 2008(4)
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