2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  畢業(yè)設(shè)計(jì)論文</b></p><p>  題 目:避雷器在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的問題分析</p><p><b>  學(xué) 校:</b></p><p><b>  專 業(yè):</b></p><p><b>  姓 名:</b>

2、;</p><p><b>  摘要</b></p><p>  避雷器在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的問題分析</p><p>  文中闡述了避雷器自身防護(hù)問題及其對電力系統(tǒng)的影響,簡單的論述了避雷器的保護(hù)特性,分析了氧化鋅避雷器在應(yīng)用中的問題及解決問題的技術(shù)措施,探討了防雷界的熱點(diǎn)問題。     據(jù)國外有關(guān)技術(shù)

3、資料統(tǒng)計(jì),氧化鋅避雷器損壞的原因有雷電和操作過電壓,受潮、污閃、系統(tǒng)條件、本身故障等,但仍有一定比例損壞的原因不詳,故仍有其在運(yùn)行中對事故原因不明確的問題。又因氧化鋅避雷器的劣化速度的離散性,及雷電、操作過電壓、諧波、運(yùn)行環(huán)境等的隨機(jī)性,都決定著氧化鋅避雷器的安全運(yùn)行的可靠性,故需在今后的工作實(shí)踐中去研究、實(shí)驗(yàn)、探索和總結(jié),以使得其在運(yùn)行中的不安全因素可得以預(yù)防和完善。</p><p><b>  目錄

4、</b></p><p>  第一章 應(yīng)用中的問題探討――――――――――――4</p><p>  1.1 避雷器自身過電壓防護(hù)問題――――――――4 </p><p>  1.2 避雷器自身對電力系統(tǒng)不安全影響―――――4     </p><p&g

5、t;  1.3 避雷器其連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力――――――4</p><p>  1.4工頻能源的浪費(fèi) ―――――――――――――5</p><p>  第二章避雷器保護(hù)特性―――――――――――――5</p><p>  2.1避雷器的保護(hù)特性參數(shù)―――― ――――――5   </p><p>  2.2

6、 避雷器動作特性運(yùn)行穩(wěn)定性 ――――――――5   </p><p>  2.3 串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器 ――――――――――6   </p><p>  2.4 避雷器運(yùn)行工況監(jiān)測 ―――――――――――6</p><p>  第三章 避雷器應(yīng)用析――――――――-――――――6

7、</p><p>  3.1避雷器外形尺寸――――――――――――――7   </p><p>  3.2 避雷器性能價(jià)格比 ――――――――――――7   </p><p>  3.2 避雷器使用壽命問題――――――――――――7   </p><p>

8、;  第四章 氧化鋅避雷器的密封問題――――――――――7</p><p>  4.1 氧化鋅避雷器的密封問題―――――--――――8  </p><p>  4.2 電阻片抗老化性能差 ――――――――――――8   </p><p>  4.3 瓷套污染 ――――――――――――――――

9、―8</p><p>  4.4 高次諧波 ―――――――――――――――――8   </p><p>  4.5 抗沖擊能力差――――――――――――――――8</p><p>  第五章 技術(shù)措施 ――――――――――――――――――8      

10、  </p><p>  5.1 設(shè)計(jì)選型 ―――――――――――――--――――9 </p><p>  5.2 在線監(jiān)測 ――――――――――――――――――9   </p><p>  5.3 防污措施 ――――――――――――――――――9</p><

11、p>  5.4 諧波治理 ――――――――――――――――――9   </p><p>  5.5 技術(shù)管理 ――――――――――――――――――9 </p><p>  參考文獻(xiàn) ――――――――――――――――――――――10</p><p>  致謝信 ―――――――――――――――――――――

12、――11</p><p>  第一章 應(yīng)用中的問題探討論</p><p>  1.1 避雷器自身過電壓防護(hù)問題 避雷器是過電壓保護(hù)電器,其自身仍存在過電壓防護(hù)問題。對于能量有限的過電壓如雷電過電壓和操作過電壓,避雷器泄流能起限壓保護(hù)作用。對能量是無限(有補(bǔ)充能源)的過電壓,如暫態(tài)過電壓(工頻過電壓和諧振過電壓的總稱),其頻率或?yàn)楣ゎl或?yàn)楣ゎl的整數(shù)倍或分?jǐn)?shù)倍,與工頻電源

13、頻率總有合拍的時(shí)候,如因某些原因而激發(fā)暫態(tài)過電壓,工頻電源能自動補(bǔ)充過電壓能量,即使避雷器泄流過電壓幅值不衰減或只弱衰減,暫態(tài)過電壓如果進(jìn)入避雷器保護(hù)動作區(qū),勢必長時(shí)反復(fù)動作直至熱崩潰,避雷器損壞爆炸,因此暫態(tài)過電壓對避雷器有致命危害。如果已將全部暫態(tài)過電壓限定在保護(hù)死區(qū)內(nèi)不受其危害的避雷器,稱之為暫態(tài)過電壓承受能力強(qiáng),反之稱暫態(tài)過電壓承受能力差。碳化硅避雷器暫態(tài)過電壓承受能力強(qiáng),但由于運(yùn)行中動作特性穩(wěn)定性差,常因沖擊放電電壓(保護(hù)動作

14、區(qū)起始電壓)值下降,仍可能遭受暫態(tài)過電壓危害。無間隙氧化鋅避雷器因其拐點(diǎn)電壓(可近似地把參考電壓當(dāng)作拐點(diǎn)電壓)偏低,僅2.21~2.56Uxg(最大相電壓),而有些暫態(tài)過電壓最大值達(dá)2.5~3.5Uxg,故有暫態(tài)過電壓承受能差的缺點(diǎn)。對暫態(tài)過電壓危害有效防護(hù)辦</p><p>  1.3 避雷器其連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力    有時(shí)高壓電力裝置可能遭受連續(xù)雷電沖擊

15、,連續(xù)雷電沖擊是指兩次雷電入侵波間隔時(shí)間僅數(shù)百μs至數(shù)千μs,間隔時(shí)間極短。碳化硅避雷器保護(hù)動作既泄放雷電流也泄放工頻續(xù)流,切斷續(xù)流時(shí)耗最大達(dá)10000μs,一次保護(hù)循環(huán)時(shí)間要遠(yuǎn)大于10000μs才能恢復(fù)到可進(jìn)行再次動作能力,故碳化硅避雷器沒有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力。氧化鋅避雷器保護(hù)動作只泄放雷電流,雷電流泄放(小于100μs)完畢,立即恢復(fù)到可進(jìn)行再次動作能力,故氧化鋅避雷器具有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力,這對于多雷區(qū)或雷電活動特殊強(qiáng)烈地區(qū)的

16、防雷保護(hù)尤為重要。</p><p>  1.4工頻能源的浪費(fèi)  只關(guān)注防雷器件泄放雷電流的限(降)壓保護(hù)作用,輕視或忽視有些器件同時(shí)泄放工頻電流浪費(fèi)能源作用。保護(hù)間隙或管型避雷器保護(hù)動作可能伴隨短路電流(幾kA至幾十kA)對地放電,碳化硅避雷器保護(hù)動作有工頻續(xù)流(避雷器FS型為50A,F(xiàn)Z型為80A,F(xiàn)CD型為250A)對地放電,而造成能源浪費(fèi),使用氧化鋅避雷器可徹底避免保護(hù)作用帶來的工頻能源浪費(fèi)。 </

17、p><p>  第二章 避雷器保護(hù)特性2.1 避雷器的保護(hù)特性參數(shù)   各種型號的避雷器在同用途同電壓級時(shí),其雷電殘壓參數(shù)相同或接近,這是因?yàn)楦魃a(chǎn)廠都是按國標(biāo)規(guī)定決定殘壓值的。有人認(rèn)為既然雷電殘壓值一樣,它們的保護(hù)作用和效果也應(yīng)是一樣的,隨意選用哪種型號都可以。這是一種偏見,因?yàn)槌纂姎垑和?,還有其它保護(hù)參數(shù),如工頻放電電壓值,沖擊放電電壓值,是考察避雷器暫態(tài)過電壓承受能力

18、,保證其長期正常運(yùn)行的參數(shù);又如是否有雷電陡波殘壓值,是標(biāo)示避雷器防雷保護(hù)功能完全的重要參數(shù)。綜合來看,只有串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器齊備上述保護(hù)特性參數(shù),也就是說它有齊全的防護(hù)功能。</p><p>  2.2 控制無功補(bǔ)償和電壓優(yōu)化的規(guī)則    碳化硅避雷器保護(hù)動作要泄放雷電流和工頻續(xù)流,動作負(fù)載重,經(jīng)計(jì)算每次動作泄放雷電流為0.04~0.07 C電荷量,工頻續(xù)流

19、為0.5~2.5 C電荷量,后者與前者相比一般為11~17倍,且其間隙數(shù)量多隙距,常因動作負(fù)載重使部分間隙燒毛燒損,另外瓷套外殼臟污潮濕也會影響內(nèi)間隙電容分布,這些都可能使部分間隙失效而降低沖擊放電電壓值,即動作特性穩(wěn)定性差,可能增加保護(hù)動作頻度,或遭受暫態(tài)過電壓危害,而加速損壞。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器保護(hù)動作只泄放雷電流而無續(xù)流,動作負(fù)載輕,間隙不需具有滅弧及切斷續(xù)流能力,故間隙數(shù)量特少,3~ 10kV避雷器僅一個(gè)間隙,35kV避雷器為

20、3個(gè)間隙串聯(lián),間隙的工頻放電電壓值與碳化硅避雷器相同,符合GB7327規(guī)定,故間隙隙距大,動作特性可保持長期運(yùn)行穩(wěn)定。2.3 控制流程   碳化硅避雷器因其間隙結(jié)構(gòu)(隙距小,數(shù)量多)帶來一些缺點(diǎn):如沒有雷電陡波保護(hù)功能;沒有連續(xù)雷電沖擊保護(hù)能力;動作特性穩(wěn)定差可能遭受暫態(tài)過電壓危害;動作負(fù)載重壽命短等。無間隙氧化鋅避雷器因其拐點(diǎn)電壓較低,有暫態(tài)過電壓承受能力差,損壞爆炸率高和壽命短等<

21、;/p><p>  2.4 無功補(bǔ)償與電壓優(yōu)化的控制原理</p><p>  避雷器失效的主要特征是泄漏電流增大,運(yùn)行中不易發(fā)現(xiàn),有可能長時(shí)帶病運(yùn)行,以致擴(kuò)大事故,故有必要監(jiān)察其運(yùn)行工況。碳化硅避雷缺乏監(jiān)察手段,靠每年定期普遍測試篩選淘汰這樣作事倍功半,還不能隨時(shí)剔除失效品。氧化鋅避雷器可附帶脫離器,當(dāng)其失效損壞時(shí),脫離器自動動作(30mA時(shí)不大于8min)退出運(yùn)行,以免造成更大損

22、失和事故,提高運(yùn)行安全可靠性。</p><p>  第三章 應(yīng)用分析3.1 避雷器外形尺寸     制造避雷器均按戶內(nèi)外兩用條件決定其瓷套絕緣強(qiáng)度,其外形尺寸與閥片材料有關(guān)。當(dāng)其用于架空線路或戶外變配電設(shè)備時(shí),因其相間距大,避雷器外形尺寸不會帶來不良影響。戶內(nèi)手車式開關(guān)柜因其體積尺寸較小,避雷器外形尺寸大時(shí)會帶來不良影響。碳化硅避雷器的SiC閥片其單位通流容量僅為

23、ZnO閥片的1/4,在相同通流能力(5kA)條件下,SiC閥片直徑較大,避雷器外徑也大;在相同額定電壓和殘壓條件下,碳化硅避雷器高度比氧化鋅避雷器大。尤以35kV級的更為顯著。如JYN1-35型手車柜的112方案,原用FYZ1-35型無間隙氧化鋅避雷器,高僅650mm,裝在柜后部隔室內(nèi)簡易手車上,上部有隔離插頭,因該產(chǎn)品已停產(chǎn),工程設(shè)計(jì)堅(jiān)持改用FZ3-35型碳化硅避雷器,高 1500mm,隔室高度不夠,只得將母線室與隔室間隔板取消,避雷

24、器直接與主母線相聯(lián),這樣避雷器的測試或更換必需在整段主母線斷電下進(jìn)行,運(yùn)行維護(hù)困難,而避雷器外徑較大,相間空氣凈距不夠,加裝的相間絕緣隔板,有老化受潮絕緣事故隱患。氧化鋅避雷器外徑和高度相對較小,35kV級還可作成懸掛式,如Y5CZz-</p><p>  3.2 控制無功補(bǔ)償和電壓優(yōu)化的規(guī)則   無間隙氧化鋅避雷器的閥片運(yùn)行中長期承受電網(wǎng)電壓,工作條件嚴(yán)酷,產(chǎn)品制造時(shí)要

25、對閥片嚴(yán)格測試篩選,合格率低成本高,故價(jià)格也高;因它有暫態(tài)過電壓承受能力差的致命弱點(diǎn),不適于在我國3~35kV電網(wǎng)中推廣使用。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器因有間隙,大大改善閥片長期工作條件,產(chǎn)品制造時(shí)對閥片測試篩選要求相對低些,合格率高成本低,價(jià)格也就便宜,串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器價(jià)格比無間隙氧化鋅避雷器普遍便宜,有時(shí)也比碳化硅避雷器(如3~10kV的FZ型)便宜,同時(shí)它對其它防雷器件都有揚(yáng)長避短作用,實(shí)為當(dāng)代最先進(jìn)防雷電器,具有高的性能價(jià)格比,是

26、避雷器更新?lián)Q代的普及和推廣產(chǎn)品。3.3 控制流程 避雷器使用壽命與許多因素有關(guān),除制造質(zhì)量,密封失效受潮及其它外界因素外,避雷器閥片的老化速度是影響壽命的關(guān)鍵因素。碳化硅避雷器因其動作和負(fù)載重,續(xù)流大,動作特性穩(wěn)定差,可能遭受暫態(tài)過電壓危害等原因,加速閥片老化,壽命不長,一般7~10年,甚致有僅3~5年的。無間隙氧化鋅避雷器的閥片長期承受電網(wǎng)電壓,工作條件嚴(yán)酷,拐點(diǎn)電壓低,動作頻度大,還可能遭受暫態(tài)過電壓危害

27、,溫度熱損傷</p><p>  第四章 氧化鋅避雷器運(yùn)行中的問題分析4.1氧化鋅避雷器的密封問題     氧化鋅避雷器密封老化問題,主要是生產(chǎn)廠采用的密封技術(shù)不完善,或采用的密封材料抗老化性能不穩(wěn)定,在溫差變化較大時(shí)或運(yùn)行時(shí)間接近產(chǎn)品壽命后期,造成其密封不良而后使潮氣浸入,造成內(nèi)部絕緣損壞,加速了電阻片的劣化而引起爆炸。</p><p>

28、;  4.2 電阻片抗老化性能差    在氧化鋅避雷器運(yùn)行在其產(chǎn)品壽命的后期,電阻片劣化造成泄漏電流上升,甚至造成與瓷套內(nèi)部放電,放電嚴(yán)重時(shí)避雷器內(nèi)部氣體壓力和溫度急劇增高,而引起氧化鋅避雷器本體爆炸,內(nèi)部放電不太嚴(yán)重時(shí)可引起系統(tǒng)單相接地。</p><p>  4.3 瓷套污染   由于工作在室外的氧化鋅避雷器,瓷套受到環(huán)境粉塵的

29、污染,特別是設(shè)置在冶金廠區(qū)內(nèi)變電所,由于粉塵中金屬粉塵的比例較大,故給瓷套造成嚴(yán)重的污染而引起污閃或因污穢在瓷套表面的不均勻,而使沿瓷套表面電流也不均勻分布,勢必導(dǎo)致電阻片中電流IMOA的不均勻分布(或沿電阻片的電壓不均勻分布),使流過電阻片的電流較正常時(shí)大1—2個(gè)數(shù)量級,造成附加溫升,使吸收過電壓能力大為降低,也加速了電阻片的劣化。</p><p><b>  4.4 高次諧波</b&

30、gt;</p><p>  冶金企業(yè)電網(wǎng)隨著大噸位電弧爐、大型整流、變頻設(shè)備的應(yīng)用及軋鋼生產(chǎn)的沖擊負(fù)荷等的影響,使電網(wǎng)上的高次諧波值嚴(yán)重超標(biāo)。由于電阻片的非線性,當(dāng)正弦電壓作用時(shí),還有一系列的奇次諧波,而在高次諧波作用時(shí)就更加速了電阻片的劣化速度。 </p><p>  4.5 抗沖擊能力差 氧化鋅避雷器多在操作過電壓或雷電條件下發(fā)生事故,其原因是因電阻片在制造工藝過程中

31、,由于其各工藝質(zhì)量控制點(diǎn)控制不嚴(yán),而使電阻片的耐受方波沖擊能力不強(qiáng),在頻繁吸收過電壓能量過程中,加速了電阻片的劣化而損壞,失去了自身的技術(shù)性能。</p><p>  第五章 技術(shù)措施 5.1 設(shè)計(jì)選型       在設(shè)計(jì)選型上,應(yīng)首選有多年穩(wěn)定運(yùn)行實(shí)踐的產(chǎn)品,在選擇生產(chǎn)廠時(shí),應(yīng)選擇有先進(jìn)的工藝設(shè)備和完善的檢測手段的生產(chǎn)廠,才能保證所選用的氧化鋅避雷器具有高的抗老化

32、、耐沖擊性能,以使在產(chǎn)品的壽命周期內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。 </p><p>  5.2 在線監(jiān)測     增設(shè)氧化鋅避雷器的在線監(jiān)測儀,并加強(qiáng)對在線監(jiān)測儀的巡檢力度,特別是在雷雨后和易發(fā)生故障的部位(有電弧爐負(fù)荷的母線段、氧化鋅避雷器壽命已到后期)增加巡次數(shù)。定期給氧化鋅避雷器進(jìn)行各項(xiàng)電氣性能測試及在線監(jiān)測儀的校驗(yàn)。</p><p>  5.3

33、 防污措施    采用必要的避雷器瓷套的防污措施,如定期清掃或涂以防污閃硅油,在氧化鋅避雷器選型上選用防污瓷套型的氧化鋅避雷器。。</p><p>  5.4 諧波治理    加強(qiáng)電網(wǎng)諧波的治理力度,在有諧波源的母線段增設(shè)動態(tài)無功補(bǔ)償和濾波裝置,以使電網(wǎng)的高次諧波值控制在國家標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)。</p&g

34、t;<p>  5.5 技術(shù)管理  </p><p>  加強(qiáng)對氧化鋅避雷器的技術(shù)管理工作,即對運(yùn)行在網(wǎng)上的每一只氧化鋅避雷器建立技術(shù)檔案,對出廠報(bào)告、定期測試報(bào)告及在線監(jiān)測儀的運(yùn)行記錄均要存入技術(shù)檔案,直至該避雷器退出運(yùn)行。 </p><p>  據(jù)國外有關(guān)技術(shù)資料統(tǒng)計(jì),氧化鋅避雷器損壞的原因有雷電和操作過電壓,受潮、污閃、系統(tǒng)條件、本身故障等

35、,但仍有一定比例損壞的原因不詳,故仍有其在運(yùn)行中對事故原因不明確的問題。又因氧化鋅避雷器的劣化速度的離散性,及雷電、操作過電壓、諧波、運(yùn)行環(huán)境等的隨機(jī)性,都決定著氧化鋅避雷器的安全運(yùn)行的可靠性,故需在今后的工作實(shí)踐中去研究、實(shí)驗(yàn)、探索和總結(jié),以使得其在運(yùn)行中的不安全因素可得以預(yù)防和完善。</p><p><b>  參考文獻(xiàn)</b></p><p> ?。?]何仰瓚,

36、溫增銀,汪馥瑛,等.電力系統(tǒng)分析[M]. 武漢:華中理工大學(xué)出版社,1996.</p><p> ?。?]孫成保,李廣澤. 配電網(wǎng)實(shí)用技術(shù)[M]. 北京:中國水利水電出版社,1997.</p><p> ?。?]湖南省電業(yè)局中心試驗(yàn)所編 .閥式避雷器.1958.</p><p> ?。?](蘇)希思曼著.高壓閥式避雷器.1975.</p><p&

37、gt; ?。?]程學(xué)啟,楊春雷,咸日常,等.線路避雷器在輸電線路防雷中的應(yīng)用[J].中國電力,1999, 32(8): 66—67.</p><p>  [6].避雷器設(shè)計(jì)生產(chǎn)安裝新工藝新技術(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量檢測實(shí)用手冊.2007年5月.</p><p> ?。?]中國標(biāo)準(zhǔn)出版社編.輸變電常用標(biāo)準(zhǔn)匯編避雷器卷.2001-2-1 .</p><p>  [8]國家電網(wǎng)公司生

38、產(chǎn)部 組編. 110KV-500KV架空輸電線路管理制度宣貫培訓(xùn)讀本.2006-12-1 .</p><p> ?。?]國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會電力司 .電力技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編 電氣部分 第11冊 電力電容器及避雷器,:</p><p><b>  致謝信</b></p><p>  感謝我的各位導(dǎo)師,他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣

39、;他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。</p><p>  回想這一路走來,我要深深感謝我的各位導(dǎo)師,您在講壇上充滿智慧的談吐,把我引進(jìn)了科學(xué)的殿堂;您嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和敏銳的洞察力,為我在道路上的前行指明了方向;您樂觀的態(tài)度以及堅(jiān)韌不拔的毅力,深深影響了我的人生態(tài)度……您對我的指導(dǎo)將讓我受益終身。        感謝您們給了我

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