JDC01-020@国产子午胎LCZ-3(A)型两鼓成型机的主电机系统改造设计
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机械毕业设计全套
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JDC01-020@国产子午胎LCZ-3(A)型两鼓成型机的主电机系统改造设计,机械毕业设计全套
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本科毕业设计（论文） 中 英 文 对 照 翻 译 学 院 电气工程与自动化学院 专业名称 电气工程及其自动化 年级班级 2003 级 2 班 学生姓名 余小闯 指导老师 王玉梅 2007 年 06 月 13 日 nts 1 东京电力 1000kV 交流输电工程系统设计 Hiroshi Okamoto (东京电力公司， Chiyoda-ku，东京 100-8560，日本 ) 摘要 :东京电力公司是日本最大的电力公司。 1999 年，它建设完成 190 公里的1000kV 输电线路 (南北线 )和 240 公里的 1000kV 输电线路 (东西线 )。这些输电线路现在运行在 500kV，将会在 21 世纪 10 年代中叶升级到 1000kV 在这篇文章中，我们将介绍东京电力公司的特高压输电技术 和特高压系统设计 关键词 :交流特高压输电 (1,000kV ):电力系统工程 :绝缘配合 :高速重合闸 1 简介 东京电力公司 (TEPCO)是日本最大的电力公司，现在为包括日本首都东京在内的 39000平方公里的区域提供电力。电力销售量在 2001年一个会计年为 2760亿千瓦时，占整 个日本电力总需求的 33%，在 2001 年 7 月，最大电力高峰时达到了 64.3GW 。 东电的电力供电有以下几个特点 :首先，电力需求主要集中在首都东京，由于计算机的发展和普及，对电力质量的要求特别高。其次，发电厂的厂址必在远离过度拥挤的首都城区的地区。 过去的 20 年中，电力需求的发展已经超过了两倍。从七十年代中叶开始，东京电力公司就努力地扩大 500kV 的电网，但是在日本，要确保成倍的输电线路是非常困难的。在 500kV 输电线路增多的过程中需要解决短路容量问题。基于上述原因，决定建立输送容量是 500kV 输电线路的 3 到 4 倍的 1000kV 的输电线路。 图 1 受短路电流限制的输电容量提高的观念 nts 2 东京电力在 1999 年建成了连接日本海边核电站和首都 (东京 )地区的1000kV 输电线路 (南北线 )，以及其它联接太平洋沿岸电厂的线路 (东西线 )。这些线路现在运行在 500kV电 压等级，将会在 21世纪 10年代中叶提升到 1000KV。 图 2 东京电力公司的 1000kV 输电线路 在 1000kV 电力系统设计中，很重要的就是通过使用避雷器来设置整个线路和变电站的绝缘配合。至于 1000kV 输电线路的结构方面，电晕放电导致的可听噪声 和无线电干扰的问题己经通过八分裂导线以及通过采用新高弹性的钢材料从而降低杆塔重量来解决。另一方面， 1000kV 变电站将建造在多山地区，由于环境融合和运输的原因必需考虑的尺寸的限制，所以有必要使设备尽可能紧凑。另外，还需要解决由于日本独特的环境条件带来的技术问题，如地震、盐污秽等。因此，从 1995 年就开始进行各种论证性试验。 在这篇论文里，将介绍我们日本的 1000kV 输电技术，如系统设计，输电线路结构以及变电站设备等。 2 1000kV 输电系统设计 为了实现 1000kV 输电系统，需要成熟的设计技术来处理我 们在较低电压系统没有碰到的由一些因素造成的现象，如随着电压等级提高，需要增加 MVA. 而且 ， 在 1000kV 系统中，经济、高可靠输电线路和变电站是最重要的。对设备的经济的绝缘设计，使其在系统产生的过电压必须抑制到范围从雷电冲nts 3 击到工频电压的合理的水平。东京电力进行了通过 EMTP 模拟程序对整个输电线路和变电站进行技术经济优化的 1000kV 绝缘配合的研究。 此节，我们将介绍采用了高速接地开关的重合闸装置，作为解决 MVA 增加问题和绝缘配合的措施之一。 图 3 使用了高速接地开关的快速重合闸 (1) 重合闸技术 快速 多相自动重合闸系统是减小双回 1000kV 输电线路损耗的可能性的最先进的技术。高速接地开关 (HSGS)被用来消除输电线路故障的二次电弧，在线路故障时对 1000kV 无换相双回路实现快速多相自动重合闸。 (2) 绝缘配合 (a)输电线路产生的过电压抑制为了减少 1000kV 输电系统的工程造价，很重要的就是使输电线路更加紧凑。决定杆塔尺寸主要因素就是系统中产生的操作冲击，包括合闸、分闸以及接地故障，必须尽可能地抑制这些操作冲击的水平。 在这些冲击中，接地故障冲击的产生和回路上的断路器的操作无关，还没有有效的方法来控 制它们，除非它们靠近变电站，可以在避雷器的帮助下减小(图 4)。相反，合闸和分闸冲击可以通过插入合闸电阻和分闸电阻来控制。这样，东京电力公司就可以控制合闸和分闸冲击在接地故障冲击以下的水平。 nts 4 一般情况下，在 500kV 系统，通过增加合闸电阻，操作冲击可以控制在 2.0 p.u.以下，而在目前 1000kV 系统设计中，通过额外增加分闸电阻，使操作冲击水平已经降到接地故障冲击水平 (1.7 p.u)以下。 图 4 接地故障冲击 图 5 带有分闸和合闸电阻的 GCB (b) 变电站产生的过电压的抑制 在变电设备的绝 缘设计中，主要考虑的过电压为雷电冲击过电压和暂态交流过电压 (TOVs)。关于雷电冲击，主要决定于安装经济合理尽可能多的高性能的避雷器来抑制过电压的水平。一般而言，安装越多的避雷器降低了雷电冲击水平和减少变电设备的成本，然而同时却使避雷器的成本增加。因此，这些成本需要好好核算，以决定避雷器的最经济的数量以及摆放位置。这样，试验设备的雷电冲击耐受试验电压就决定了。 暂态过电压 (TOVs)包括输电线路接地故障时健全相的过电压和甩负荷时的nts 5 暂态过电压。 因为东京电力 1000kV 输电系统的变电站间的线路相对比较短，主 要是甩负荷时的暂态过电压。甩负荷时的暂态过电压的峰值可以用避雷器来控制，然而它们的持续时间受到避雷器的能量吸收能力的限制 。 因此，很重要的是，采用继电保护系统设计来避开避雷器的热散失。 1000kV 系统的暂态过电压可以精确地模拟出由试验设备的试验电压中反映出来的暂态过电压水平。 3 输电线路技术 (1) 大容量输电技术 (a) 高电压大容量双回路输电技术的发展 东京电力己经使它的电力系统得到了很大发展，从边远地区大范围的发电厂用高效且可靠的方式输送到需求中心。正是由于这 个目的，东京电力的输电系统基本上由双回路输电线路组成。就 1000kV 输电线路而言，双回路方式的采用，是世界上首次进行的尝试。 可行性研究在不同类型的杆塔上进行，如自承重双回塔，自承重单回塔和拉线型杆塔。结果采用了自承重双回塔，原因如下 : 由于拉线型塔必须要有额外的区域用于拉线和拉线锚，由于可得到的土地资源的限制，这在日本是不适用的。而且，在陡峭多山地区拉线锚放置点的安全保证有技术上的困难。 当需要双回线路时，自承重双回杆塔与其它任何一种单回杆塔相比更加经济。 (b) 1000kV 输电线路的导线结构 1000kV 输电线路，很重要的就是，需要考虑减少由导线表面电场强度决定的电晕噪声。导线的分裂数和直径由雨中电晕特性、输电容量和导线机械强度决定。 随着分裂导线的数目和直径的增大，可以减少电晕噪声，然而由于支 持更重的导线和以及随之而来的机械负荷，需要更坚固的结构，从而使 (杆塔 )成本增加。因此，最优的导线结构由电晕特性和结构成本考虑比较得出。 nts 6 另一方面 ，当安装旋转线以减少导线的风噪声时，需要考虑导线可听噪声的水平，特别是交流电晕噪声水平的增大。 电晕噪声的基本特性在电力中研的 Shiobara 试验中心的一个 l000kV 电晕笼中进行研究，在电力中研 (CRIEPI)的 AKagi 试验线路上进行了 3 年的论证试验。试验结果和 Akagi 试验线路上的测量值非常相符。 主要试验结果如表 1 所示。结果表明，最佳的导线设计是采用八角形的8 810 2mm ACSR 导线，其间距为 40cm。采用这种设计能使电晕噪声降到 50dBA或以下，和目前 500kV 的输电线路的电晕噪声处于同种水平。 在多山地区，由于很少考虑可听噪声的影响，而且 8 ACSR610 2mm 分裂导线在机械性能方面的优异的性能，这种分裂导线被应用在覆冰和积雪严重的陡峭的多山地区，然而在居民区主要采用 8 ACSR810 2mm 的分裂导线。 图 6 同塔双回杆塔结构 表 1 赤城 (Akagi) 试验线路的主要测量结果 注 50%的参数值是在降雨时，在线路正下方测得。所有的值都是系统运行在nts 7 最高电 压 1100kV 时测量的。 (c) 铁塔成本减少 (Cost reduction of steel towers) 合理的绝缘设计和通过优化环境设计减少导线数量，使得 1000kV 输电线路尺寸的能够减小。而且，已经有高拉伸强度钢材，和框架结构也重新进行了检查和提高。 一种最新的高拉伸强度钢材 HT590 拉伸强度 590N/ 2mm )代替了传统的钢材 STK540 拉伸强度 540N/ 2mm ), 优化铁塔的结构和塔窗宽度。 铁 塔的部件间的紧凑连接发展，使铁塔更加紧凑。 (如图 5 所示 ) 采用这些技术，比采用传统技术的 500kV 铁塔，铁塔重量减少 15%，结构成本降低了 3%. 图 7 使用偏心连接缩小结构尺寸 (2 ) 信息传输 为了使 1000kV 输电线路可靠的传送信息，采用了架空地线复合光缆，其光缆被封装在中间。 由于考虑到温升特性、导线表面电场强度、拉伸强度、和光缆的屏蔽水平的评估，以及考虑到线路的环境条件， 1000kV 输电线路基本上选用了 OPGW 500 2mm 。 (3 ) 环境影 响考虑 在 1000KV 输电线路的建造中，对线路周围自然环境进行了调查，仔细小心的保护美丽的自然环境，使对它的破坏减小到最低的程度。 为了减小导线噪声，选用了低噪导线和地线。低噪导线和地线提高了风nts 8 噪声和电晕噪声特性。如果需要，也可以采取其它的抑制可听噪声的措施。 采用线路选择系统可以自动选择输电线路和输电杆塔，并考虑了自然环境，社会环境，地理特征和建设成本。这套系统可以自动地绘制出最优的垂直截面图。 当输电线路候选地区位于国家公园或其它风景区的时候，需采用风景评估系统通过合成风景照片和用计算机绘制的杆塔 和线路来评估风景。 图 6 低噪导线 图 8 低噪导线特性 5
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