格式A1檔號 編號保存限期 密級階段標(biāo)志名稱 KWZL-110KW整流柜方案設(shè)計(jì)報(bào)告會(huì)簽部門編寫校正審查標(biāo)審?fù)馕錆h科聞傳感技術(shù)有限公司

內(nèi)容綱要：本報(bào)告就KWZL-110KW整流柜的設(shè)計(jì)狀況進(jìn)行了詳盡介紹，論述了實(shí)現(xiàn)方案的技術(shù)門路及主要工作內(nèi)容、達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)，并對設(shè)計(jì)狀況進(jìn)行了剖析和說明，最后得出了各項(xiàng)指標(biāo)知足研制任務(wù)書、能夠轉(zhuǎn)入生產(chǎn)階段的結(jié)論。主題詞KWZL-110KW整流柜設(shè)計(jì)報(bào)告更改欄改正單編號更他日期改正人改正狀況及標(biāo)志—目次1概括 TOC\o"1-5"\h\z任務(wù)根源 44研制指導(dǎo)原則 4整流柜構(gòu)成及功 能 2 主要技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計(jì)要求 4自然環(huán)境 44主要技術(shù)指 標(biāo) 3 設(shè)計(jì)方案 4整體方案 55參數(shù)計(jì)算 構(gòu)成部分設(shè)計(jì)方案 69系統(tǒng)構(gòu)造圖紙 915系統(tǒng)安全性設(shè).計(jì) 174方案知足技術(shù)指標(biāo)狀況 5風(fēng)險(xiǎn)剖析 18176結(jié)論181概括任務(wù)根源KWZL-110KW整流柜依照《KWZL-110KW整流柜研制任務(wù)書》睜開設(shè)計(jì)。研制指導(dǎo)原則全部零零件采納已定型的貨架產(chǎn)品保證系統(tǒng)靠譜性及研制周期；整流柜構(gòu)成及功能KWZL-110KW整流柜的重要構(gòu)成部分，由三相全波不控整流電路、無功賠償器三相溝通斷路器、直流保險(xiǎn)絲、薄膜電容、多功能儀表、直流表、保險(xiǎn)絲、溫度報(bào)警模塊、指示燈、銅排、電纜等構(gòu)成。KWZL-110KW 整流柜將額定電壓460V、頻次60Hz的三相溝通電整流為直流電，并裝備無功賠償器來提升系統(tǒng)的功率要素。2主要技術(shù)指標(biāo)及設(shè)計(jì)要求自然環(huán)境a)溫度最高溫度：+50°C；最低溫度：-20C；b) 相對濕度：不大于90%(+25C時(shí))；主要技術(shù)指標(biāo)輸入額定電壓：三相460Vac，60HZ；輸出功率：不低于300kW；賠償參數(shù)：電容器20Kvar+30Kvar(2路)，電感率為7%;；諧波重量：不大于20%；工作溫度：-20C?50C；f)防備等級：IP43；g) 外形尺寸：1120mmX700mmX700mm。3設(shè)計(jì)方案整體方案此方案主要目的在系統(tǒng)同意的條件下，盡可能提升功率要素，改良柴油發(fā)電機(jī)組的使用效率，同時(shí)也要防備功率要素過高造成系統(tǒng)不穩(wěn)固；并盡量減少系統(tǒng)的諧波重量。產(chǎn)品的電路原理圖如圖1所示，KWZL-110KW整流柜的重要構(gòu)成部分，三相全波不控整流電路、無功賠償器、三相溝通斷路器、直流保險(xiǎn)絲、薄膜電容、多功能儀表、直流表、保險(xiǎn)絲、溫度報(bào)警模塊、指示燈、銅排、電纜等構(gòu)成。考慮到整流柜的重要性，所以在設(shè)計(jì)該整流柜時(shí)，考慮更多的是整流柜的穩(wěn)固性和靠譜性。KWZL-110KW整流柜的輸入為柴油發(fā)電機(jī)組,柴油發(fā)電機(jī)組輸出電壓為460HZ，頻次為60HZ的三相溝通電，經(jīng)三相全波不控整流電路輸出直流電。考慮到現(xiàn)場實(shí)質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，比如：銘牌88KW，功率要素0.8的柴油發(fā)電機(jī)組，在沒有無功賠償狀況下，帶載40KW，柴油發(fā)電機(jī)組的功率要素為0.75。此刻本整流柜的輸入為在最大120KW，功率要素0.8的柴油發(fā)電機(jī)組，而實(shí)質(zhì)整流橋輸出功率需要知足110KW，為知足實(shí)質(zhì)要求，故一定提升功率要素，加入無功賠償器。變壓器isov/22avP2.150uF?1000￥6OWIHQ0V6(J}A/t800V―60JA/IKO0V?』1USOlIVIOOOVI50qF10MVIlSOwF^ltJOOVIX：-HSOuF/IOOOVtsoupTHnov圖1 .系統(tǒng)主電氣原理框圖變壓器isov/22avP2.150uF?1000￥6OWIHQ0V6(J}A/t800V―60JA/IKO0V?』1USOlIVIOOOVI50qF10MVIlSOwF^ltJOOVIX：-HSOuF/IOOOVtsoupTHnov圖1 .系統(tǒng)主電氣原理框圖EOT⑷fioo/k-'i^kwv參數(shù)計(jì)算本電源主要采納三相全波不控整流電路對三相溝通電整流獲得110KW直流電源。三相全波不控整流電路考慮到本整流柜的重要性，所以我們更多的考慮到整流柜的穩(wěn)固性和靠譜性，故采納三相全波不控整流電路，電路由6個(gè)整流二極管構(gòu)成。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)電路輸出電壓為U0=460*1.35=DC621V，輸出功率為110KW，則輸出電流為DC177A,故我們在選擇整流二極管時(shí)，留有必定余量，采納600A/1800V的二極管。散熱器的選型由晶閘管廠家介紹，采納風(fēng)冷散熱。輸入電流計(jì)算依據(jù)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)柴油發(fā)電機(jī)最大功率120KW，以效率為 計(jì)算，可得：Pi=1.732U*1*cos? =Po=120KW，cos?=0.9，U=460V獲得I=167A依據(jù)輸入電壓AC460V,輸入電流AC167A， 溝通斷路器我們均選用額定電流為250A的器件。濾波電容計(jì)算整流柜額定輸出電壓DC620V，而自己本系統(tǒng)的負(fù)載并聯(lián)了一個(gè)電池，相當(dāng)于一個(gè)無量大的電容，故本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)沒有太多考慮紋波的要求，可是考慮到整流橋的穩(wěn)固性以及靠譜性，輸出并聯(lián)有6個(gè)450uF/1000V的薄膜電容，主要除去尖峰電壓及高次諧波等。諧波值計(jì)算關(guān)于三相全波不控整流電路，當(dāng)忽視三相橋式可控硅整流電路換相過程和電流脈動(dòng)，假設(shè)溝通側(cè)電抗為零，直流電感為無量大，則溝通側(cè)電流傅里葉級數(shù)睜開為：由上式可得以下結(jié)論;sinia!由上式可得以下結(jié)論;sinia!- +~7 11 13 1電流中主要含有5、7、11、 13??等各次諧波，各次諧波的有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)，全部主要諧波為5次諧波。一般三相全波不控整流電路電壓諧波為15%-20%，電流諧波為

20%-30%,本系統(tǒng)增添有無功賠償器，可除去一部分諧波量。無功賠償器計(jì)算本系統(tǒng)中柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)的功率要素為，而整流柜最高輸出功率110KW，則柴油發(fā)電機(jī)的視在功率，則無功功率Q _s2—-f2 2一-一11082Kvar；依據(jù)柴油發(fā)電機(jī)組的性能要求，柴油發(fā)電機(jī)組的最大功率要素不可以超出，否者會(huì)致使柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)在不穩(wěn)固地區(qū)，會(huì)造成柴油發(fā)電機(jī)的損害，留有必定余量，我們經(jīng)過無功賠償器將功率要素由上漲到。當(dāng)功率要素為 0.9時(shí)，P=S*0.9=123KW,則無功功率QS2-P2 / 22 59Kvar；貝9無功功率賠償了82-59=23Kvar。則無功賠償器的電容器為23KVar，由于本系統(tǒng)的主要諧波重量為5次諧波，故無功賠償器中的電抗器采納電抗率為7%的電抗。電容器Q2feu2，此中Q=23Kvar， f=60Hz,U=460V ，C=288uF貝U。本系統(tǒng)可等效為該電路圖：InnsnsIn為系統(tǒng)n次諧波電流，也看作由一恒流源發(fā)出，L2為系統(tǒng)等值電感，其基波電抗值為X2，L1為電容器所串電抗器的電感，其基波電抗值為XI,C為賠償電容器的電容，其基波容抗值為 Xc,Ins為流入系統(tǒng)的n次諧波電流，Inc 為流入電容器的 n次諧波電流，Ins=In(nXl-Xc/n)/(nX2+nX1-Xc/),X1/Xc等于K代入，即得：Ins=InXXc(K-1/n2)/(X2 +Xc(K-1/n2)),(X1/Xc等于K)當(dāng)KT/n2 =0即K=1/n2流入系統(tǒng)的n次諧波為零，說明L-C回路對n次諧波完整濾除，它是一個(gè)單一諧濾波器。本系統(tǒng)主要功率為5次諧波，則K=1/25，12fc則XC=25XL，XC二/ =5.1,1二U/(XC+XL)=90A，則流經(jīng)無功賠償器的電流為90A。構(gòu)成部分設(shè)計(jì)方案三相溝通斷路器三相溝通斷路器采納施耐德的溝通斷路器NSX630/3P (3個(gè))，此中主回路斷路器采納250A，無功賠償回路采納2路160A。NSX630/3P額定絕緣電壓為800V，合用于溝通50HZ(或60HZ)，額定工作電壓690V的電路中作不屢次變換及點(diǎn)電機(jī)不屢次起動(dòng)之用，溝通斷路器擁有過載和短路保護(hù)功能，能保護(hù)線路和電源設(shè)施不受破壞。依據(jù)前面計(jì)算得出主回路電流為170A，故主回路斷路器采納250A可知足系統(tǒng)要求，而無功賠償回路電流為70A，應(yīng)采納160A斷路器。主要技術(shù)參數(shù)：額定絕緣電壓：800VAC；b) 額定工作電壓：630V；額定沖擊耐壓：8000V；級數(shù)：3；e) 額定極限短路分?jǐn)嗄芰Γ?2KA/440VAC；f) 額定運(yùn)轉(zhuǎn)短路分?jǐn)嗄芰Γ?2KA/440VAC；g)操作次數(shù)：機(jī)械操作15000次，電氣操作4000次；h)外形尺寸(WXHXD):140mmX255mmX110mm；

i)重量:j) 飛狐距離：W52mm。實(shí)物圖片：圖3.三相溝通斷路器實(shí)物圖無功賠償器無功賠償器采納指月公司有限公司的電容器、BMSJ0.69-20-3以及電抗器、，此中BMSJ0.69-30-3為自愈式三相并聯(lián)電容器，額定電壓690V，賠償功率為30Kvar， BMSJ0.69-20-3為自愈式三相并聯(lián)電容器，額定電壓690V，賠償功率為20Kvar，為30Kvar般配的電抗器，為20Kvar般配的電抗器。依據(jù)以前計(jì)算的賠償電容器應(yīng)當(dāng)為23Kvar，在我們進(jìn)行選型采買電容器時(shí)，因?yàn)槭袌錾先康碾娙萜鬟x型都是以 50HZ，額定電壓計(jì)算而來。我們將電容器23Kvar轉(zhuǎn)變?yōu)?0HZ,690V的電容器，由上述計(jì)算公式獲得C=288uF，Q2feu2=2*3.14*50*288*10 -6*690*690=45Kvar。為方便現(xiàn)場調(diào)試，應(yīng)采納2路，依據(jù)廠家選型，比較適合的有20Kvar和30Kvar兩種?？梢罁?jù)現(xiàn)場調(diào)試狀況選擇電容的投切。整流二極管及散熱器可控硅采納西安派瑞功率半導(dǎo)體變流技術(shù)股份有限公司的燒結(jié)構(gòu)造整流管，合用于高壓直流整流電源等裝置。依據(jù)本裝置的技術(shù)指標(biāo)，輸入電壓AC460V，輸出功率110KW，依據(jù)計(jì)算出的電流以及廠家介紹，最后采納二極管型號為ZP600/1800，散熱器為SF14型風(fēng)冷散熱器，該型號二極管的工作電壓為DC1800V，工作電流為600A，足以知足本裝置設(shè)計(jì)需求。散熱器安裝條件：安裝散熱器時(shí)，器件和散熱器的接觸表面應(yīng)平坦，光潔，安裝前擦抹潔凈。緊固力應(yīng)略大于規(guī)定的相應(yīng)數(shù)值。風(fēng)速應(yīng)大于6M/S，故使用2路8寸220V電扇進(jìn)行散熱。圖4.二極管及散熱器實(shí)物圖直流濾波電容直流濾波電容采納株洲宏達(dá)電子股份有限公司的有機(jī)薄膜電容，以聚丙烯薄膜為介質(zhì)，金屬化層為電極，采納無感卷繞構(gòu)造，阻燃環(huán)氧樹脂填補(bǔ)，螺柱或內(nèi)螺紋引出。自感低，ESR低，高頻消耗小，能蒙受大的紋波電流，高靠譜性。用于直流濾波或支撐電路，可代替鋁電解電容。如牽引驅(qū)動(dòng)器、磁化和焊接設(shè)備、風(fēng)能和太陽能等設(shè)施中的直流濾波和鏈接。

依據(jù)計(jì)算，電容選型為450UF/1000V的薄膜電容。實(shí)物照片：圖5.濾波電容實(shí)物圖保險(xiǎn)絲保險(xiǎn)絲采納美國巴斯曼公司的350A/700V熔斷器。主要用于半導(dǎo)體整流元件或整流裝置的短路保護(hù)。因?yàn)榘雽?dǎo)體元件的過載能力很低。只好在極短時(shí)間內(nèi)蒙受較大的過載電流，所以要求短路保護(hù)擁有迅速熔斷的能力。迅速熔斷器的構(gòu)造和有填料關(guān)閉式熔斷器基真同樣，但熔體資料和形狀不一樣，它是以銀片沖制的有V形深槽的變截面熔體。實(shí)物照片：圖6.直流電表實(shí)物圖直流表直流表采納安科瑞電氣股份有限公司的PZ系列直流檢測儀表PZ72-DE/C，該系列儀表可丈量直流系統(tǒng)中的電壓、電流。可帶RS485通信接口、模擬量數(shù)據(jù)變換、開關(guān)量輸入/輸出等功能，既可用于當(dāng)?shù)仫@示，又能與工控設(shè)施、計(jì)算機(jī)連結(jié)，構(gòu)成測控系統(tǒng)。合用于直流屏、太陽能發(fā)電、電信基站等直流系統(tǒng)的電力參數(shù)檢測。用于顯示直流輸出電壓電流。主要技術(shù)參數(shù):直流電壓輸入范圍：0-1000VDC；直流電流輸入范圍：0-9999ADC；霍爾元件：支持輸出為0~20mA、4~20mA、0~5V、0~10V等。精度等級：級。顯示：LED或LCD(高亮藍(lán)色背景光、背光延不時(shí)間可調(diào))。通訊：RS485接口，半雙工、光電隔絕，Modbus-RTU協(xié)議；工作電壓范圍：AC85~265V,50/60Hz。功耗：W2VA；絕緣電阻：三100MQ；工頻耐壓：電源端子組與信號輸入、輸出端子組之間3kV/1min(RMS)；k溫度：LCD-10°C?+45°C,LED-10°C?+55°C，儲(chǔ)存-20°C?+70°C；濕度：W93%RH，不結(jié)露，不含腐化性氣體；m) 海拔：W2500m。實(shí)物照片:圖7.直流電表實(shí)物圖多功能儀表流表采納安科瑞電氣股份有限公司的PZ系列溝通檢測儀表PZ72(L)-E4,該儀表采納溝通采樣技術(shù)，能分別丈量電網(wǎng)中的電流、電壓、功率、功率因數(shù)和電能等參數(shù)。可帶RS485通信接口、模擬量數(shù)據(jù)變換、開關(guān)量輸入/輸出等功能，實(shí)現(xiàn)電力參數(shù)、電氣元件工作狀態(tài)的遠(yuǎn)程傳輸，便于后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)集中檢測。合用于高、低壓電力系統(tǒng)中需要檢測電力參數(shù)的場合。用于顯示溝通輸入端的三相電流電壓以及功率。主要技術(shù)參數(shù)：輸入電壓：AC380V；輸入電流：5A；輸入頻次：45Hz?65Hz；輸入功耗：V;精度等級：電流、電壓： 級，頻次：，有功功率、有功電能：0.5級，無功功率、無功電能：1.0級；通信：RS485Modbus-RTU協(xié)議/Profibus-DP 協(xié)議；工作電源電壓：AC80-270V；電源功耗：V4VA；絕緣電阻：三100MQ；工頻耐壓：電源/輸入/輸出之間2kV/lmin；溫度：LCDTO°C?+45°C,LED-10°C?+55°C，儲(chǔ)存-20°C?+70°C；濕度：W93%RH，不結(jié)露，不含腐化性氣體；海拔：W2500m。實(shí)物圖片：圖8.多功能儀表實(shí)物圖系統(tǒng)構(gòu)造圖紙圖9.面板顯示正視圖圖10側(cè)視圖圖11整體圖系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)a） 在整流柜內(nèi)輸入端裝