特高压交流电气设备AC electrical equipment for UHV.doc
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1、 本科生毕业设计(论文)特高压交流电气设备AC electrical equipment for UHV姓名与学号 指 导 教 师 年级专业小班 电力系统 所在学院和系 电气工程学院电气工程及其自动化 浙江大学本科生毕业设计(论文)检查表学生姓名学号专业年级小班指导教师职称联系电话题 目评定成绩检查内容评价栏(打) 选 题较好一般毕业设计论文1封面(应使用学院网上的统一封面)有无2毕业论文(设计)诚信承诺书有无3. 任务书(含题目、要求)有无4毕业设计(论文)工作进度表填写有无5中文摘要有无6英文摘要有无7目录(标注页码)有无8正文(2万字以上,(应含文献综述、外文文献原稿与译稿、开题报告等内
2、容,标注页码)有无9参考文献有无10指导教师评阅表各栏目填写有无11答辩小组考核评语答辩记录表有无12计算机打印有无13装订成本有无检查人(签名): 检查日期: 浙江大学本科生毕业论文(设计)诚信承诺书 1.本人郑重地承诺所呈交的毕业论文(设计),是在指导教师的指导下严格按照学校和学院有关规定完成的。2.本人在毕业论文(设计)中引用他人的观点和参考资料均加以注释和说明。3. 本人承诺在毕业论文(设计)选题和研究内容过程中没有抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。4. 在毕业论文(设计)中对侵犯任何方面知识产权的行为,由本人承担相应的法律责任。 毕业论文(设计)作者签名: 年 月 日浙江大学本科
3、生毕业设计(论文)任务书学生姓名: 学号: 年级专业小班: 一题目:(中文)(英文)二指导教师对毕业设计(论文)的具体任务要求:三起讫日期: 2012年 2月13日 至 2012年5月29日 指导教师(签名): 职称: 四系、研究所审核意见: 负责人(签名): 本 科 生 毕 业 设 计 教 学 环 节 工 作 进 度 表毕业设计(论文)各阶段工作内容工 作 进 度 周 次 安 排导师签名 检查日期12345678910111213141516171.毕业设计选题2.指导教师与学生见面,布置毕业设计任务3.广泛阅读中英文文献,制定毕业设计题目的实施方案、步骤,完成外文文献翻译、文献综述、开题报
4、告4.完成毕设正文5.整理装订,做PPT摘 要特高压输电是当今世界最先进的送电技术,我国在特高压电网的科研、建设、运行等各方面,攻克了很多技术难题,积累了宝贵的经验。在特高压交流电气设备的研制方面,西安西电电力电容器有限公司、桂林电力电容器有限责任公司、无锡日新电机公司等国内制造商以及国网武汉电科院都进行了大量的研究,并生产出了样机,有的已经在特高压示范工程中挂网运行。本文介绍了特高压交流电气设备的基本原理,根据历史资料和网络最新报道,叙述了国内外特高压电气设备的情况。并且在借鉴以往设备制造方法的基础上,按照特高压设备的参数要求,总结了特高压交流电气设备的技术难点。再结合国内优秀制造商的设计方
5、法和国网武汉电科院对特高压交流设备现场试验的参数要求,归纳了我国特高压设备的设计情况。文章分为六部分,分别为特高压变压器、特高压并联电抗器、特高压电压互感器、特高压电流互感器、特高压避雷器以及其他特高压设备。前面五部分分别从基本原理、国内外情况、技术难点、设计参数选择四个方面来介绍,最后一部分概述了开环设备和GIS、绝缘子、套管的情况。Abstract UHV transmission is the worlds most advanced transmission technology.In terms of scientific research, construction, operat
6、ion and other aspects of UHV power grid, China has overcome many technical difficulties, and has accumulated valuable experience. In the development of UHV AC electrical equipment, Xian XiDian Power Capacitor Co., Ltd., Guilin Power Capacitor Co., Ltd., Wuxi, RiXin Electric Co., Ltd. and other domes
7、tic manufacturers, and EPRI of State Grid,Wuhan conducted a lot of research and production a prototype, and some have been hanging on in the UHV demonstration project running.This article describes the basic principles of UHV AC electrical equipment, according to the latest report from network and h
8、istorical data , describes the situation of domestic and foreign UHV electrical equipment. To learn from the past method of equipment manufacturing, according to the parameters of UHV equipment, sum up the technical difficulty of the UHV AC electrical equipment. Combined with excellent domestic manu
9、facturers and EPRI of State Grid,Wuhan field test of the UHV equipment parameters and requirements, summarizes the design of the UHV equipment. The article is divided into six parts for UHV transformer, UHV shunt reactors, UHV transformer, UHV current transformer, UHV surge arresters and other UHV e
10、quipment. The first five parts introduce the basic principles、the situation of domestic and external research, technical difficulties, the design parameters to select, the last part is an overview of the open loop devices and GIS, insulator, casing.目 录第一部分 文献综述与开题报告第1章 文献综述11.1引 言11.2特高压交流电气设备的概述11.
11、3国内外特高压交流电气设备的研究现状31.4特高压交流电气设备的特点和设计选择4第2章 外文文献翻译102.1外文文献原稿102.2中文翻译译稿22参考文献30第二部分 毕业设计论文正文第1章特高压变压器311.1国内外特高压变压器现状311.2特高压变压器特点与选型321.3特高压交流试验示范工程用特高压变压器主要参数33第2章特高压并联电抗器352.1结构设计352.2绝缘设计362.3冷却方式372.4噪声控制37第3章特高压电压互感器393.1特高压电压互感器的基本原理393.2国内外特高压电压互感器情况413.3 1000kV特高压电压互感器的技术难点433.4我国1000kV特高压
12、柱式电压互感器的设计46第4章特高压电流互感器504.1特高压电流互感器的基本原理504.2国内外特高压电流互感器情况524.3特高压电流互感器的技术难点534.4特高压电流互感器主要参数的选择55第5章特高压避雷器565.1避雷器的基本原理565.2国内外特高压避雷器情况565.3交流特高压避雷器的结构特点与参数选择585.4特高压交流避雷器主要参数59第6章其他特高压设备626.1开关设备和GIS626.2 绝缘子636.3套管64参考文献66致 谢67第一部分:文献阅读和开题报告第1章 文献综述1.1引 言文章通过搜集当下特高压交流电气设备的书籍和文献,综述特高压交流电气设备的概况、国内
13、外研究情况、特点和设计选择。随着国家电网公司在“十二五”规划中提出,今后我国将建设联接大型能源基地与主要负荷中心的“三纵三横”特高压骨干网架和13项直流输电工程(其中特高压直流10项),形成大规模“西电东送”、“北电南送”的能源配置格局,特高压交流电气设备的研究成为热点。文章旨在介绍什么是特高压交流电气设备、特高压交流电气设备的研究情况,并通过和超高压交流电气设备对比,突出特高压交流电气设备的特点,从而使读者对特高压交流电气设备有一定的认识。1.2特高压交流电气设备的概述 特高压交流电气设备包括特高压变压器、特高压并联电抗器、特高压互感器、特高压避雷器等其他设备。电力变压器能将一个等级的交流电
14、压与电流转换为频率相同的另一个电压等级或几种不同等级电压与电流。特高压变压器电压等级高、容量大、体积和质量大的特点使得特高压变压器的设计制造不同于以往的750kv或500kv变压器,其研制技术也是特高压交流输电技术的重要组成部分。特高压并联电抗器是特高压交流设备的重要组成部分,通常安装在特高压交流线路中的变电站和开关站里。特高压并联电抗器能够有效改善特高压交流线路的运行状况,包括减轻特高压线路的电容效应以降低工频暂态过电压;改善长距离输电线路上的电压分布;平衡线路无功功率,降低线路损耗,提高输电效率;在大机组与系统并列时降低高压母线上工频稳态电压,便于发电机同期并列;防止同步发电机带空载长线路
15、可能出现的自励磁谐振现象;并联电抗器中性点经小电抗接地时,有效降低潜供电流幅值,加速电弧熄灭,从而提高单相自动重合闸成功率。特高压互感器包括特高压电压互感器和特高压电流互感器,电压互感器主要用于计量、测量,并为继电保护提供电压信号,是电力系统中不可缺少的设备。1000kV电压互感器是将1000/kV一次电压转换为用于测量的100/kV和用于保护的100V二次电压,从而实现对特高压电网的检测和保护。目前特高压工程的电压互感器可选用的类型有柱式结构电容式电压互感器、罐式电容式电压互感器、罐式电磁式电压互感器以及电子式电压互感器。电流互感器是将一次(高压)测交流电流按额定电流比转换成可供仪表、继电保
16、护或控制装置使用的二次(低压)测电流的变流设备。目前敞开式的超高压变电站中,常用油浸式电流互感器,包括电容型结构和链型结构两种。特高压变电站中使用的户外传统式电流互感器重量大,关键技术问题是解决套管的承载及绝缘问题。避雷器是能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量,保护电工设备免受瞬时过电压危害,又能截断续流,不致引起系统接地短路的电器装置。避雷器通常接于带电导线与地之间,与被保护设备并联。当过电压值达到规定的动作电压时,避雷器立即动作,流过电荷,限制过电压幅值,保护设备绝缘;电压值正常后,避雷器又迅速恢复原状,以保证系统正常供电。避雷器的保护特性决定了电网中可能出现的过电压幅值,因而也决定
17、了设备应有的绝缘水平,可见改善避雷器的保护特性(最主要是它的的残压)对电网的绝缘配合具有很大的意义。1000kV特高压系统的电压等级很高,相关设备制造的体积和造价及其运行的可靠性,在很大程度上取决于系统的绝缘水平。同时,在过电压动作时,通过避雷器的能量与电压的平方成正比,所以要求特高压避雷器通流能力加大。因此研制性能优异的避雷器,对于建设技术先进、经济、运行可靠的特高压电网具有深远而重大的意义。1.3国内外特高压交流电气设备的研究现状1.3.1国外情况世界上现有的特高压交流输电线路并不多,具备生产特高压交流电气设备能力的国家也少之又少。意大利、日本、前苏联(俄罗斯、乌克兰)是较早研究开发特高压
18、输电技术的国家,也是较早拥有特高压线路的国家。意大利1000kV交流输电工程于l97l年由意大利国家电力局(ENEL)发起,后来由巴西、阿根廷和加拿大等国公司参加,是一个国际联合研究开发的特高压输变电工程项目,其1000kV特高压变压器均由Ansaldo公司Milan变压器厂生产。而日本于1978年决定建设1000kV系统,在20世纪90年代初完成主要设备的试制,并于1996年在位于东京北140km处的新榛名变电站进行试验,该站有三台1000kV/1000MVA单相变压器,其中A、B、C相变压器分别为东芝公司、日立公司、三菱公司的产品。该站采用的是气体绝缘金属封闭开关设备(GIS),电压互感器
19、算则的是电容分压是电子是电压互感器,电流互感器采用套装式TA绕组,避雷器用SF6罐式避雷器。最后,乌克兰的扎布罗热变压器厂曾为前苏联生产过1150kV 级电力变压器,而后者也于20世纪80年代制造出了单相667MVA/1150kV变压器和1150kV避雷器。前苏联交流特高压变电站为敞开式结构,选择的电压互感器类型为柱式结构CVT。而前苏联的特高压电流互感器采用传统结构的TA,用三级串联方式解决绝缘问题。1.3.2国内情况 国内特高压交流电气设备研究的起步较晚。20世纪90年才开始特高压交流设备的研究和设备研制。随后,2008年7月保定天威保变电气股份有限公司自主设计、自主制造的1000kV、1
20、000MVA特高压交流变压器成功通过全部试验,标志着我国已具备自主研制特高压变压器的能力。2008年2月13日,中国1000kV特高压试验示范工程第一台主设备1000kV240Mvar特高压单相并联电抗器在西安西电变压器有限公司研制成功;3月,该公司自主设计并制造的世界上电压等级最高、容量最大的1000kV320Mvar高压并联电抗器一次通过全部形式试验。5月,特变电工衡阳变压器有限公司自主研制的1000kV/200Mvar特高压交流并联电抗器成功通过型式试验。至此,特高压交流试验示范工程所需3种高压并联电抗器全部完成试验,并进入供货阶段。同时我国制造厂还具备研制1000kV柱式CVT的能力,
21、包括5节耦合电容器串联结构和3节耦合电容器串联结构两种。在电流互感器的制造上采用在GIS套管上、断路器端部和变压器套管上套装环形TA绕组的方法。我国西安西电高压电磁有限责任公司、廊坊电科院东芝避雷器有限公司和抚顺电瓷制造有限公司都具备制造生产1000kV特高压避雷器的能力。1.4特高压交流电气设备的特点和设计选择1.4.1特高压变压器特高压变压器的主要特点有: (1)容量巨大,三相容量往往在1000MVA及以上,甚至达到几千兆伏安;(2)绝缘水平很高,基准绝缘水平(雷击冲击绝缘水平)高,一般在19502250kV之间或更高;(3)容量大和绝缘水平高导致相应的变压器重量和体积庞大。特高压变压器选
22、型设计时需要充分考虑这些特点,保证研制的特高压变压器能够安全可靠运行。大容量和高绝缘水平使得特高压变压器重量和体积庞大,由此增加了变压器制造、运输、安装的一系列难度,采用自耦变压器则可以有效减小变压器的体积和重量,而选择单相变压器代替三相变压器也将减少运输限制。另外,自耦变压器还具有制造成本小、损耗小、运行效率高以及能够改善系统稳定性能等优点,同时,变压器损坏时,单相变压器的更换相对于三相变压器更快速,能够尽快恢复供电,增加了系统可靠性。因此,特高压变压器宜采用单相自耦变压器,而现有世界主流1000kV变压器均采用单相自耦变压器。变压器的调压方式分为有载调压和无励磁调压,前者大大增加了变压器结
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