毕业设计开题报告.docx

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毕业设计开题报告

一、毕业设计（论文）课题来源、类型

课题来源：

生产实习

课题类型：

工程设计

二、选题的目的及意义

1.电气一次设计的目的和意义

电气一次设计，通过对电气主接线方案的初步设计，根据可靠性，灵活性和经济型三个指标，来得出最优的主接线方案，这对工程投资提供了依据，对二次设计提供了基础。

一次设计在电力设计中有着重要的意义[1]。

2.电气二次设计的目的和意义

（1）继电保护设计的目的和意义：

设计继电保护装置，可以消除或减少发生故障的可能性；如果故障一旦发生，能迅速而有选择的切除故障元件，保证电力系统安全运行。

当电力系统的被保护元件发生故障时，继电保护装置应能自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，以保证无故障部分迅速恢复正常运行，并使故障件免于继续遭受损害；当电力系统的被保护元件出现异常运行状态时，继电保护应能及时反应，并根据运行维护条件，而动作发出信号、减负荷或跳闸。

所以，继电保护装置是电力系统不可或缺的设备，在进行电厂设计过程中，加入继电保护装置的设计，能够保证设计成果的科学性和可靠性，符合实际要求，对整个设计工程是至关重要的。

（2）电厂计算机监控系统设计的目的和意义：

计算机监控系统软件采用模块化、结构化设计,保证系统的可扩展性,满足功能增加及规模扩充的需要。

人机接口功能强、操作方便,适应电厂运行人员操作习惯。

使用计算机监控系统的水电站能满足各级调度自动化的要求,机组开/停、功率设定及负荷调整均能实现远方监控,而且系统具有高度的可靠性、安全性,实时性好,抗干扰能力强,适应现场环境[2]，所以，在进行电厂一二次设计的过程中，加入电厂计算机监控系统的设计，符合当今对电厂实现无人或少人值守的发展趋势的要求，也是电厂未来发展的趋势，因此，具有重要的意义。

三、本课题在国内外的研究状况及发展趋势

本课题主要涉及的是水电厂的一次、二次设备，以及电厂的监控系统设计。

在当今的水电厂用到了许多电力系统的一次和二次设备，比如发电机，变压器，高压隔离开关，断路器，继电保护装置，电厂自动化系统等等。

在此，将对其中一些些设备以及电厂的自动化系统的国内外研究现状和发展趋势做一定的阐述。

一．电气一次设备

1.水电机组的现状及发展趋势

随着我国水电事业的发展,越来越多的河流上建成了梯级水电站。

我国的水电事业正朝着大容量、大机组的方向发展。

三峡工程70万kW水轮机组国产化战略的成功,为我国大型水电站建设提供优质、先进、可靠的机组奠定了基础[4]，使我国水电重大装备制造业跨入自主设计、制造世界最大水电机组的新时代。

目前，我国正自主研发单机容量为100万kW的水轮发电机组,并将首先在装机容量1200万kW的金沙江白鹤滩水电站上投入运行[5]。

经专家论证,我国完全有能力研发100万kW水轮发电机组,它将进一步提高我国装备制造业水平和国内厂家的竞争力。

使用更大单机容量的机组可减少装机数量和投资成本,而且将来国内外都会有此需求[3]。

2.国内变压器的发展现状（以干式变压器为例）

据有关资料统计,近20年来干式变压器得到了迅猛发展,特别是在配电变压器中,干式变压器所占比例越来越大,发达国家已占50%以上;我国起步晚,近年大中城市中约占30%~40%。

在我国,80年代逐步使用干式变压器,80年代末各地纷纷从国外引进技术和设备,并以此作为基础,不断开拓、创新,使我国干式变压器制造水平上了新的台阶。

从90年代开始,其产销量逐年迅猛递增,据行业有关资料分析统计,全国（除港、澳、台外）干式变压器每年以高达20%以上的增长率递增。

中国已经成为世界上干式变压器产销量最大的国家之一。

随着我国城乡中、低压配电网建设和改造的步伐加快,干式变压器面临着新的发展机遇,预计近几年其产销量会有新的飞跃。

2.1技术现状：

（1）电压水平:

目前大批量生产主要集中于10kV电压等级,各发电厂站多为6kV电压。

15~20kV产品也常有订货。

目前国际上树脂绝缘干式变压器最高电压为35kV,我国几家大厂以生产近百万千伏安35kV产品在各地投往运行。

试制的110kV树脂绝缘干式变压器样机已经问世。

（2）容量：

配电变压器:

10/0.4kV以及20/0.4kV、35/0.4kV的配电变压器容量30~2500kVA,受低压PC屏进线开关遮断容量的限制,目前尚未见超过2500kVA这一容量的;电力变压器:

10、20、35kV的电力变压器可生产容量达20000kVA。

1996年我国制造出容量达16000/24000kVA（AN/AF）、35kV亚洲第一台容量最大、电压最高的干式变压器,标志着我国在大容量变压器制造技术上已处于世界先进水平。

（3）损耗和噪音:

我国干式变压器制造技术的研究、创新,主要集中在性能参数的优化等方面,特别是在变压器的损耗及声级水平这些世界性课题的研究上,我国已经取得了诸多可喜的成绩,使得我国干式变压器的损耗（特别是空载损耗）及噪音大幅度下降。

据有关资料统计,SC（B）9系列干式变压器比引进技术的SC系列之总损耗水平下降达15%~20%,新的10系列总损耗比现行国标下降约19%,其中空载损耗下降达33%。

SC（B）9及SC（B）10系列干式变压器的节能降噪等技术性能参数已达到世界先进水平[4]。

2.2未来展望

随着干式变压器的推广应用,其生产制造技术也获得长足发展。

可以预测,未来的干式变压器将在如下几方面获得进一步发展:

（1）节能低噪:

新的低耗硅钢片环境保护要求,噪声研究的深入,计算机优化设计等新材料、新工艺、新技术的引入,将使未来的干式变压器更加节能,更加宁静。

（2）高可靠性:

提高产品质量和可靠性,将是人们的不懈追求。

在完成引进技术的消化吸收之后,在电磁场计算、波过程、浇注工艺、热点温升、局放机理、质保体系、可靠性工程等方面进行大量的基础研究、积极进行可靠性认证,进一步提高干式变压器的可靠性。

（3）环保特性认证:

以欧洲标准HD464为基础,开展干式变压器的耐气候（C0、C1、C2）、耐环境（E0、E1、E2）、耐火（F0、F1、F2）特性的研究与认证。

（4）大容量:

从50~2500kVA配电变压器为主的干式变压器,向10000~20000kVA/35kV电力变压器拓展,随着城市用电负荷不断增加,城网区域变电所越来越深入城市中心区、居民小区、大型厂矿等负荷中心,35kV大容量的小区中心供电电力变压器将获广泛应用[5]。

3.高压隔离开关国内外发展现状和趋势

国外生产高压隔离开关产品始于上世纪50至60年代，到上世纪90年代由于各国电力事业发展减慢而导致市场缩小，造成高压开关制造业不景气，生产厂家开始减少。

发展至现在，国际上积累了诸如美国南州电力、ABB、ALSTO洲、SIEMENS、施耐德、德国RUHRTAL、法国MG、日本高岳等诸多著名的高压隔离开关生产厂家。

目前，国际上各大生产厂家的竞争均通过对高压隔离开关各部分的具体结构进行不同程度的改进来赢得市场。

采用一些新材料、新技术、新工艺，以不断地提高产品的技术参数、完善产品性能，使产品的绝缘结构、通流能力和机械传动等方面更加可靠耐久。

如单柱对折式隔离开关，德国A比公司虽于1945年就已制成，但因与软母线连接稳定性较差，迟迟未发展。

上世纪60年代以来，随着电力迅速向超高压发展，单柱式隔离开关节省占地面积的优点突显，一些制造厂改进了单柱式隔离开关的结构，解决了隔离开关与软母线连接的问题。

发展至现在，国外主要的制造厂都在生产和发展这种单柱式的隔离开关。

德国AEG、西门子、瑞士ABB、S乙S、英国BP〔及日本的高岳等，都已形成了额定电流最高达4000一5000A、峰值耐受电流达160kA一200kA、短时耐受电流达63沁习35、80幻划S的72.5划~765kV的开关产品。

随着中国电力工业的不断发展，国内户外高压隔离开关生产厂家也逐渐增多，目前已有30多家，其中能够生产126kV以上产品的厂家除三大开以外还有长沙高压开关有限公司、重庆高压开关厂、山东泰开电气有限公司、西安高压开关厂中压电器制造公司、还有苏州阿尔斯通、杭州西门子和抚顺高岳等公司，其中长沙高压开关有限公司已成为交流高压隔离开关的专业生产厂家，产品范围涉及12kv一550kv的各类型隔离开关和接地开关，还开发了1100kV的接地开关。

而三大开关厂沈高、西开和平高则可以提供800kV和1100kv隔离开关与接地开关。

目前，国内户内交流高压隔离开关行业统计共有五十多个生产厂家。

西安西电高压开关有限责任公司作为国内主要隔离开关制造商之一，拥有7个系列100多种规格产品。

该公司经过对G以和G盯系列产品的市场调研，对该系列产品的设计结构、制造工艺、材料选用等方面进行完善化，研制出了两种替代型的G目4一252及阴7一252完善化改进型的户外交流高压隔离开关。

湖南长高高压开关集团股份公司主要从事隔离开关、断路器等产品的生产，其中隔离开关是其主导产品。

发展趋势：

现在，为了提高隔离开关的技术性能与机械可靠性，世界各国在产品的结构设计中，不断改进导电系统，采用新材料如高强度铝合金制成旋转部件，在导电接触方面除采用滑动、滚动接触外;还采用多触点触头，以节省铜材、减轻重量、提高导电容量。

同时，为了在开断小电流（电容性、电感性）和母线转换电流时，使电弧不损伤主触头接触面，国外不少产品还增设了用以引离电弧烧灼部位及易于熄弧的辅助装置，以助主触头长期保持良好的通流能力。

目前，国外还有些产品制造商在隔离开关的静触头处加装电阻器，以便分合闸时使电路串入电阻，由此来控制切合小电流可能产生的操作过电压，提高产品品质。

对要求有开合感应电流能力的接地开关，还加装灭弧装置以提高其开断能力。

为了适应这些要求，目前高压隔离开关正朝着高电压、大容量、高机械可靠性、少维护、小型化、组合化方向发展，其具体表现为:

高电压、大容量；搞机械可靠性；小型化，组合化[6]。

4.真空断路器的现状和发展趋势

我国自20世纪60年代开始真空开关的研究工作。

经过近30年的努力,我国已成为真空开关生产大国,真空开关生产水平已成熟。

目前,我国已有132家企业可以生产真空开关,其中年产量在10000台以上的企业有6家,真空断路器的型号有100多个。

2005年共生产12kV真空断路器约30万台,40.5kV真空断路器约2.4万台。

我国的真空断路器产品品种包容了世界上几个知名公司的产品,如西门子的3AF、3AG、3AH系列,ABB公司的VD4系列,日本东芝公司的VK系列,日本三菱公司的VPR系列等,产品的性能和主要技术参数以接近或达到国际先进水平[7]。

我国真空断路器技术已取得一些技术的进步:

⑴真空断路器向高压方面发展了72.5kV和126kV产品,其中72.5kV真空断路器已有几十台在东北地区投运。

⑵真空断路器向大容量方向发展了15kV120kA产品和12kV6300A80kA产品。

⑶真空断路器的极柱绝缘经历了空气绝缘—复合绝缘—固封绝缘,形成了三代真空断路器。

⑷真空灭弧室向小型化方向发展,真空灭弧室管径不断缩小。

⑸真空灭弧室生产工艺不断改善,大大提高了真空灭弧室的质量。

⑹取得了一些具有自主知识产权,处于国际同类先进水平的研究成果。

我国真空断路器技术虽然已达到较高水平,但还存在一些问题:

⑴我国生产真空断路器的生产厂家多,但形成规模的厂家不多。

⑵产品品种过多,在发展新产品时应注意产品的系列化的通用性。

⑶不少生产厂家加工设备、加工工艺落后,生产经验不足,产品质量波动较大。

⑷真空灭弧室的质量问题应当引起高度重视。

真空断路器的发展趋向于高电压、大容量、小型化、智能化、低过电压、免维护、专用化和多功能化[8]。

二．电气二次设备

1.继电保护的现状和展望

继电保护是否能安全可靠的工作直接关系到整个电力系统的安全运行情况。

因此在电力系统中对继电保护有很高的要求。

传统上采用独立的装置，有专门人负责，希望继电保护装置能快速有效地检出，切除、隔离故障，