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云南现代职业技术学院
专科毕业论文
题目：变流技术在电力系统中的应用
姓 名：李 博
学 号：201230201004
专 业：电气自动化
指导老师：
年 月 日
声 明
本人郑重声明：所呈交的毕业论文，是本人在导师指导下，独立进研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
签名: 李博 日期: 2015年5月25日
目录
引言 .............................................................. 1
一、变流技术的概况 ................................................ 1
(一)电力电子变流技术是电力电子技术的一个研究方向................ 1
（二）目前我国在电力电子变流技术研究和应用上仍待解决的问题....... 1
二、电力电子技术的应用 ........................................... 1
（一） 整流电路（AC-DC）........................................ 1
（二）逆变电路（DC-AC） ..................................... 2
1．水力发电的有效功率....................................... 2
2 . 发电厂风机水泵的变频调速................................ 2
3 . 太阳能发电控制系统...................................... 2
三、电力电子技术在电力系统中的应用 ............................... 3
（一）发电环节中的应用.......................................... 3
（二） 输电环节中的应用......................................... 3
（三） 配电环节中的应用......................................... 3 结束语 ............................................................ 3 致谢 .............................................................. 4
【参考文献】 ...................................................... 4
题目：变流技术在电力系统中的应用
摘要: 电力电子变流技术在电力系统中的应用非常广泛，发达国家在用户最终实用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。
关键词: 电力电子 变流技术 电力系统 应用
引言
电力电子技术理论是建立在电子学、电力学和控制学三个学科基 础之上的一门新型学科，随着该技术的不断发展，它已广泛的用于交 通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统等，在照明、空调等家用电器及其他领域中也有着广泛的应用。本文主要介绍了电力电子技术在电力系统中的运用
一、变流技术的概况
电力电子技术，又称功率电子技术，服务于以电力半导体器件及“变频技术”为核心的电力电子行业，是20世纪后期诞生和发展起来的一门崭新的技术，主要研究各种电力电子器件，以及这些电力电子器件所构成的各种各样能高效地完成对电能的变换和控制的电路或装置。作为一门新兴学科，电力电子技术是以电力为研究对象的电子技术，它利用各种电力电子器件和控制技术对电能（包括电压、电流、频率和波形等）控制和变换。
(一)电力电子变流技术是电力电子技术的一个研究方向
其在可再生能源发电方面应用广泛。可再生能源主要包括风能、太阳能、生物和地热能等。各种能源由于其转化为电能的方式不同，将其送入电网时必须要用变流技术按用户的要求对其进行调整和控制。大部分可再生能源产生的能量通常是不稳定的，在并网时都需要加以控制和调节，同时将尽可能多的有功能量送入电网，其中的能量变换、储存、发电机控制和并网控制等过程都离不开电力电子技术，特别是大功率变流技术。
（二）目前我国在电力电子变流技术研究和应用上仍待解决的问题
（1）大功率变流器制造技术水平较低，装置可靠性差；
（2）高性能大功率变流装置之前几乎全部依靠进口，需要突破关键技术实现国产化。
二、电力电子技术的应用
电力电子变流技术共有四大块，即整流电路（AC-DC）、逆变电路（DC-AC）、交流调压电路（AC-AC）、斩波电路（DC-DC）。它们在电力系统的各个环节起着举足轻重的作用尤其是自20 世纪80 年代，柔性交流输电（FACTS）概念被提出后，电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注，多种设备相继出现。已有不少文献介绍和总结了相关设备的基本原理和应用现状。以下介绍四大电路在电力系统中的作用。
（一） 整流电路（AC-DC）
整流电路是电力电子电路中出现在最早的一种，广泛用于电能的 变换电路，其作用是将交流电变换成大小可以调节的直流电，为直流 用电设备供电，如电
炉的温度控制、直流电机的转速控制、同步发电机的励磁调节控制、电镀及电解电源控制等。用于大型发电机的静止
励磁控制中，由于省去了励磁机这个中间惯性环节，因而具有其特有的快速性调节，给先进的控制规律提供了充分发挥作用并产生良好控制效果的有利条件。用于输电环节，大幅度改善了电力网的稳定运行特性。
随着大功率全控性电力电子期间的诞生和发展，整流电路通过多 相整流方式改变了输出电压的脉动频率，使得输出电压基本实现了无 脉动。通过对控制角的调节和功率因数的补偿环节，使得输出电压最 大可能的提供给负载，减少电能在转换过程中的能量损失。
（二）逆变电路（DC-AC）
电力系统中的逆变通常指的是无源逆变，即将直流电转换成负载 所需要的不同频率和电压值的交流电，通常称为逆变器。主要用于蓄 电池、干电池、太阳能电池、交流电动机调速、不间断电源、感应加热电源等。其核心部分都是逆变电路。逆变电路经常和变频的概念联系在一起。
1．水力发电的有效功率
取决于水头压力和流量，当水头的变化幅度较大时(尤其是抽水蓄能机组)，机组的最佳转速亦随之发生变化。风力发电的有效功率与风速的三次方成正比，风车捕捉最大风能的转速随风速而变化。为了获得最大有效功率，可使机组变速运行，通过调整转子励磁电流的频率，使其与转子转速叠加后保持定子频率即输出频率恒定。此项应用的技术核心是变频电源。
2 . 发电厂风机水泵的变频调速
发电厂的厂用电率平均为8%，风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的65%，且运行效率低。使用低压或高压变频器，实施风机水泵的变频调速，可以达到节能的目的。低压变频器技术已非常成熟，国内外有众多的生产厂家，并有完整的系列产品， 但具备高压大容量变频器设计和生产能力的企业不多，国内有不少院校和企业正抓紧联合开发。
3 . 太阳能发电控制系统
开发利用无穷尽的洁净新能源——太阳能，是调整未来能源结构的一项重要战略措施。大功率太阳能发电，无论是独立系统还是并网系统，通常需要将太阳能电池阵列发出的直流电转换为交流电，所以具有最大功率跟踪功能的逆变器成为系统的核心。日本实施的阳光计划以3～4kW 的户用并网发电系统为主，我国实施的送电到乡工程则以10～15kW 的独立系统居多， 而大型系统有在美国加州的西门子太阳能发电厂(7.2MW)等。
交流调压电路是指将一种形式的交流电转换成另一种形式的交流电的电路，可以改变相关的电压、电流、频率和相数等。交流调压电路除了在电力系统的发电环节、输电环节、配电环节中有桌广泛的应用而外，在高压电器中也起着重要的作用。常规电磁式开关在断开负载电路时往往有电弧产生，触头已烧损，开断时间长；在运行过程中有噪声污染环境，机械寿命收到限制等等。由电力电子器件组成的交、直流开关具有无触头、开关速度快、使用寿命长等优点。交流调压电路无需另加环流电路，所以电路简单，调整方便。但其含有较严重的谐波分量，不过对于加热炉、电光源、小容量电动机等惯性较大的负载，谐波对工作的影响较小。异步电动机的软起动装置也属于交流调压电路的一种应用，应当注意的是，软起动装置不仅在电动机起动或制动时可以起电压调节作用，在电动机运行中也可以适当调节加于电动机上的电压，使电动机上实际工作电压得到优化和保持。
电气自动化专业毕业论文题目
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218.基于单片机的乳粉包装称重控制系统设计
太原科技大学成人教育学院
毕业论文
专业名称：班 级：学生姓名：学 号：指导教师：
二零一三年十二月
I
（论文题目）
太原科技大学成人教育学院
内容摘要
本设计针对公司联合车间供配电系统进行的。根据公司地理位置及用电情况，采用双回路10KV供电，三类负荷，电源点在距离工厂1.5公里之外的三范变电所。本着安全可靠、技术先进、经济合理的要求，通过负荷计算、短路电流计算选择各级变电站的变压器容量及其它主要电气设备。经过优化计算, 科学合理对配电间进行选址、布局, 最大化的为企业节省投资及运行成本。为供配电系统方面的安全稳定可靠运行提供保证。
关键词：供配电系统；负荷计算；短路电流计算；继电保护；防雷保护；
太原科技大学成人教育学院
目 录
内容摘要 ··························································································································· I 引言 ·································································································································· 1 1 负荷计算及变压器的选择 ················································································ 2
1.1 负荷计算的目的 ····························································································· 2 1.2 负荷计算的方法及主要原始资料 ································································· 2 1.3 按需要系数法确定负荷计算 ········································································· 4 1.5 车间变压器选择 ····························································································· 5 2 短路电流的计算 ··································································································· 7
2.1 短路的概述 ····································································································· 7 2.2 短路的形式 ····································································································· 7 2.3 电力网路中的短路电流计算 ········································································· 8 3 导线及其截面的选择 ······················································································· 10
3.1 导线和电缆的选择 ······················································································· 10 3.2 导线截面选择及校验的方法 ······································································· 10 4 车间高、低压电气设备及其选择 ································································ 12
4.1 高压电气选择条件 ······················································································· 12 4.2 高压电气选择 ······························································································· 12 4.3 低压电气的选择 ··························································································· 13 5 车间变电所所址选择及总体布置 ································································ 13
5.1 车间变电所所址选择要求 ··········································································· 13 5.2 车间变电所的总体布置及要求 ··································································· 14 5.3 车间供电系统的主结线 ··············································································· 14 6 供电系统的继电保护 ······················································································· 15
6.1 继电保护概述 ······························································································· 15 6.2 继电保护方法 ······························································································· 16 6.3 车间变压器继电保护 ··················································································· 17 7 防雷保护 ················································································································· 17
致谢 ······························································································································· 19 参考文献 ······················································································································ 20 附录A：高压配电系统图 附录B：低压配电系统图
太原科技大学成人教育学院
1 引言
车间变电所是车间供配电的重要组成部分，它直接影响整个车间供电的可靠运行，是联系工厂与车间的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是车间变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是决定变电所电气部分技术经济性能的关键因素。按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、《低压配电设计规范》等，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：
1、 遵守规程、先进合理
必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。 2、 安全可靠，先进合理
应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高，能耗低和性能先进的电气产品。 3、 近期为主、考虑发展
应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。 4、 全局出发、统筹兼顾
按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。
工厂供电工作要能很好的为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，做到安全、可靠、优质、经济。合理处理局部和全局，当前和长远等关系，既要顾局部当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。因此做好工厂供电工作对于发展生产，实现工业现
代化，具有十分重要的意义。
1
太原科技大学成人教育学院
1 负荷计算及变压器的选择
1.1 负荷计算的目的
工业企业生产所需要的电能，除大型厂矿企业建有自备发电厂可供应部分外，通常均由电力系统共给。工业企业所使用的电能都是通过企业的各级变电站经过变换电压后，分配到各用电设备。因此，工业企业变电站可以说是企业电力供应的枢纽，所处地位十分重要。如何正确地计算选择各级变电站的变压器容量及其它主要电气设备，这是保证企业安全可靠供电的重要前提。进行企业电力负荷计算的主要目的就是为了正确选择企业各级变电站的变压器容量，各种电气设备的型号、规格以及供电网络所用导线牌号等提供科学的依据。
1.2 负荷计算的方法及主要原始资料
一般常用于企业电力负荷计算的方法有需用系数法、利用系数法、单位面积功率法、单位指标法和单位产品耗电量法。此设计采用的是需用系数法来对加氢裂化装置进行电力负荷计算的。因为，需用系数是用设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。采用利用系数法求出最大负荷的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷，计算过程十分繁琐。而单位面积功率法和单位指标法主要多用于民用建筑；单位产品耗电量法主要适用于某些工业。
2
摘要
本文对象为一机械厂，有大量的高低压供电设备。本文通过分析负荷及增容的具体情况，选出新配电室的具体位置，明确负荷等级，调整母线所接负荷，确定系统运行方案及配电柜参数，运用负荷计算、短路电流计算和动热稳定校验计算，选择并校验符合条件的电气设备，设计出二次回路，使变电所一次设备的控制、调节、继电保护和自动装置、测量和信号回路以及操作电源系统能有效的运行。在优化系统的过程中，尽量提高电能的利用率和使用效率，采取多种方式降低线损，从而节约能源节约资金，努力降低改造成本。在对供配电系统进行设计的基础上，根据变配电站实现综合自动化的现状，从设计原则、系统配置及结构、功能、技术指标等方面着手，对本厂变配电室综合自动化系统进行了可行性分析，设计出了符合本厂情况的综合自动化系统。最后，还进行了综合自动化系统的软件设计，使变配电室智能化水平得到了极大地提升。
关键词:负荷计算；二次回路；综合自动化；智能化
1绪论
一切大规模的现代化工业生产都需要电能。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用：电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。
在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小(除电化工业外)。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。
1.1课题背景
随着生产和生活的用电量大幅度增加，电能在给人们的生活和生产带来极大便利的同时也留下了安全隐患。据《中国火灾统计年鉴》公布，我国主要城市所发生的火灾当中，电气火灾已经成为威胁人民生活和生产安全的重要因素。而引起电气火灾的主要原因便是短路和过负载运行所产生
的导线超温情况。而线路绝缘胶皮燃烧产生的氯化氨与空气中的水分相结合，化合成稀盐酸附着在电气设备、仪器装置上生成导电薄膜，严重降低了机电设备和一、二次接线回路的绝缘性能，直接影响机电设备和发电机组的安全运行并缩短其寿命。另外，建筑供配电系统的可靠性，也直接关系到人身安全，任何事故都将造成公共场所秩序混乱，由此产生严重的经济损失乃至政治影响等。
该公司原有的供电系统已经很难满足现有现有生产的要求，况且电气设备的老化及落后已经极大的制约了新设备的投入。为了保障人身安全，供电可靠，技术先进和经济合理，供配电系统设计必须从全局出发，统筹兼顾，通过研究负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。此次供配电系统的设计应根据工程特点、规模和发展规划，做到远近期结合，以近期为主。供配电系统应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。
只进行工厂供配电的设计，使其满足现有的基本要求，显然是不够的。变配电室综合自动化使供配电系统更具有智能化。20世纪70年代，国外就开展了变配电站综合自动化的相关研究，技术也相对较成熟。而我国变配电站综合自动化系统的相关研究开始于20世纪80年代中后期。随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，变电站综合自动化技术也得到了迅速发展。变电站综合
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