开题报告：10KV工厂供配电.doc

目录
1 目的意义和研究概况 2
2 论文的理论依据、研究内容、研究方法 3
2.1、理论依据 3
2.2、研究内容 3
2.3 研究方法 4
2.3.1 负荷计算 4
2.3.2 变压器台数和容量的选择 6
2.3.3 电气主接线设计 7
2.3.4 无功功率补偿 8
2.3.5 短路电流计算 9
2.3.6 防雷和接地设计 9
3 研究条件和可能存在的问题 9
4 预期的结果 10
5 进度安排 10
6 参考文献 10

12

1 目的意义和研究概况与国内外研究现状
电能是现代工业生产的主要能源和动力。众所周知，电能是现在工业生产的主要能源和动力。是用其它形式能转化为电能，电能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，所以企业供配电的电路设计要联系到各个方面，负荷计算及无功补偿，变压器的型号、容量和数量的分配；短路的计算、设备的选择、线路的分配和设计等方面进行设计分析，把最适合的供配电设计应用到现实生产中，为企业的发展做出更好的服务。
企业工厂的供配电系统是整个工厂生产的动力源泉，它的正常运行直接关系到全厂安全生产。现代企业的供配电系统的主接线及运行方式都非常复杂，各种电器设备的数量和种类繁多。随着科技水平的不断提高，对电力供应的需求和要求也必然日益提高。在现代化工厂里，生产的连续性强，生产机械集中，对供电质量的要求极高。因此现代化工厂的配电系统设计对工厂的安全生产以及产品产量是很重要的。某些对供电可靠性要求很高的工厂即使是极短时间的停电，也有可能引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，造成重大损失。因此进行工厂负荷计算；确定补偿容量，确定变电所的型式；确定变压器的数量、容量、安装位置及方式；进行短路电流计算和电气设备选择，画出该工厂的电气接线图是对工厂是必不可少的一个过程。做好工厂供电系统的设计工作对于工厂的生产经营及后续发展具有十分重要的意义。

2 论文的理论依据、研究内容、研究方法
2.1、理论依据
使用需要系数法,利用系数法, 二项式法, 负荷密度法进行负荷计算。
根据相关要求制定主接线方案，选择合适的电气元件、设备和线路导线以及敷设方式。
根据相关要求选择变压器型号、数量和容量，并且选择合理可靠的继电保护。
计算无功功率，确定合适的并联电容器进行无功补偿，使功率因数满足要求。
计算短路电流，确定供电系统中线路、设备的动热稳定性。
2.2、研究内容
工厂供配电系统是企业能否安全、正常生产的最主要保证，其功能是变换电压等级、集中配送电能，主要包括电源进线、变压器、二次母线、开关设备、相关继电保护设备、建筑物、电力系统安全和控制所需的设施。其设计是否合理、运行是否安全可靠是电力系统运行的关键问题。
要求完成以下研究内容：
（1）、确定全厂计算负荷，编制负荷总表。
（2）、拟定供配电方案。
（3）、合理确定变压器台数及容量，选择其型号规格。
（4）、拟定高压配电所主接线方案，并选择元件和设备的型号规格。
（5）、合理确定无功补偿。要求10KV侧cosφ=0.95。
（6）、选择各线路的导线型号规格及敷设方式。

（7）、选择高压、低压一次设备时，应按动稳定度、热稳定度和断流能力等进行校验。
（8）、变压器继电保护设计。
（9）、完成主接线图，平面布置图等相关图纸的绘制。
2.3 研究方法
2.3.1 负荷计算
负荷计算有多种方法，其中包括：
① 需要系数法
用设备功率乘以需要系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简便，应用广泛，尤其适用于配变电所的负荷计算。
② 利用系数法
采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，再考虑设备台属和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数的计算负荷。这种方法的理论根据是概率论和数理统计，因而计算结果比较接近实际，但因利用系数的实测与统计较困难，在电气设计中一般不用。
③ 二项式法
在设备组容量之和的基础上，考虑若干容量最大设备的影响，采用经验系数进行加权求和法计算负荷。
④ 负荷密度法
当已知某建筑面积负荷密度ρ时，某建筑的平均负荷可按下式计算
Pav =ρ·A（kW） 式中:ρ——负荷密度（kW/m2）
A——某建筑面积（m2）
在建筑方案设计阶段，可采用建筑面积负荷密度法进行负荷估算。在建筑施工阶段设计时，可采用需要系数法进行复核。
工厂车间负荷明细：
序号
车间名称
设备用量
（KW）
计算负荷

P30 (KW)
Q30 (Kvar)
S30 (KV.A)

1
装卸台
246.5
172.6
129.4
215.8

2
灌装车间
338.2
236.8
177.6
296

3
一车间
3704.6
2963.7
18375
3486.7

4
成品车间
142.6
107
80.2
133.8

5
水厂
320.9
208.6
156.5
278.1

6
大化验室
67
53.6
47.2
68.7

7
二车间
2377.4
951
190.2
970

8
空分站
607
534.2
470.1
712.3

9
乙炔
368
257.6
193.2
322

10
循环水
561
392.7
345.6
523.6

11
三车间
1122
785.4
691.1
1047.2

12
制冷
450
315
236.2
393.8

13
四车间
634.4
507.5
243.6
243.6

2.3.2 变压器台数和容量的选择
① 选择主变压器台数应考虑下列原则:
1) 三级负荷一般设一台变压器，但考虑现有开关设备开断容量的限制，所选单台变压器的容量一般不大于1250kVA；当用电负荷所需的变压器容量大于1250kVA时，通常应采用两台或更多台变压器。
2) 当季节性或昼夜性的负荷较多时，可将这些负荷采用单独的变压器供电，以便这些负荷不投入使用时，切除相应的供电变压器，减少空载损耗。
3) 当有较大的冲击性负荷时，为避免对其他负荷供电质量的影响，可单独设变压器对其供电。
4) 当有大量一、二级负荷时，为保证供电可靠性，应设两台或多台变压器。以起到相互备用的作用。
5) 在确定变电所住变压器台数时，应考虑负荷的发展，留有一定的余量。
② 变压器容量的选择
1）只装一台主变压器的变电所
主变压器容量SN.T应满足全部用电设备总计算负荷S30的需求，即
SN.T≥S30
2) 装有两台主变压器的变电所
每台变压器的容量SN.T应该同时满足以下两个条件：
a.任一台变压器单独运行时，宜满足总的计算负荷S30的大约60%--70%的需要，即 SN.T=(0.6~0.7)S30
b.任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的要求。即
SN.T≥S30(Ⅰ+Ⅱ)
2.3.3 电气主接线及元件和设备的型号规格
电气主接线图即主电路图，是供电系统中电能输送和分配线路的电路图，亦称一次电路图。它的设计，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，关系着整个企业电力系统的安全、稳定和经济运行。
电气主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三方面：
① 可靠性：为了供应持续、优质的电力，电气主接线首先必须满足这一可靠性的要求。主接线的可靠性的衡量标准是运行实践，要充分地做好调研工作，力求避免决策失误，鉴于进行可靠的定量计算分析的基础数据尚不完善的情况，充分做好调查研究工作显的尤为重要。为了提高主接线的可靠性，选用运行可靠性高的设备是条捷径，这就要兼顾可靠性和经济性两方面，做出切合实际的决定。
② 灵活性：电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面：
1）操作的方便性： 电气主接线应在服从可靠性的基本条件下，满足接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少的要求，以便于运行人员掌握，不致在操作过程中出错。 
2）调度的方便性：  电气主接线在正常运行时，要根据调度要求，方便的改变运行方式。并且发生事故时，要能尽快地切出故障，保证系统的稳定运行。 
3）扩建的方便性 。 
4）经济性：采用简单的接线方式，减少设备数量，节省设备上的投资。

主接线现状为：高压10kv进线1路，取自变电所10kv母线，高压配电方式为单母线分段的总降压主接线。变压器保护主要靠熔断器，真空断路器以及配套继电保护设备完成，安全性高。变压器位于总配电室的变压器室，配有室内配电装置，配有电动操作机构远程操作机构，自动化程度高。图所示

①高压配电所主接线方案和元件、设备的型号规格选择。

②车间变电所主接线方案和元件、设备的型号规格选择。
2.3.4 无功功率补偿
供配电系统的功率因数提高，一般可从两个方面采取措施。一是提高用电设备的自然功率因数，自然功率因数是指不用任何补偿装置时的功率因数；二是采取人工补偿的方法使使总功率因数得以提高。
① 提高自然功率因数的方法：电动机类电气设备的额定功率因数是较高的，一般都在0.85以上，可是当它们在非额定状态下（如轻载）工作时，功率因数和效率都将大幅度降低，对此，主要采用如下措施改善自然功率因数：
1）合理选择电动机的型号和规格。
2）合理选择变压器的型号和规格，避免因长期轻载运行而造成的功率因数降低。
② 采用人工补偿提高功率因数的方法：人工补偿方法有发电机补偿、电容器补偿、调相机补偿和静止补偿器补偿，主要有两种，一是采用同步电动机补偿，一是采用并联电容器补偿。
1）在供配电系统中一般只有在能使负荷使用要求得以满足的情况下，才采用同步电动机代替异步电动机工作，且同步电动机兼作无功补偿设备，此时无功补偿的调节可以做到平滑的自动调节；专为无功补偿而设的同步电动机称为同步调相机，由于投资和损耗较大，又不便于维护、检修，供配电系统中很少采用这种补偿方式。
2) 采用并联电容器补偿是目前供配电系统中普遍采用的一种无功补偿方法，也叫移相电容器静止无功补偿。它具有功损耗小、运行维护方便、补偿容量增减方便、个别电容器的损坏不影响整体使用等特点，但不能实现无级调节。
2.3.5 各线路的导线型号规格及敷设方式
在低压供用电线路中，由于用电负载的情况和用电方式的不同，电线电缆的型号和敷设环境的不同以及供电距离的不等，我们应该在考理安全运行的前提下重视考理按经济运行的原则来选择不同的导线截面。
有裸铝绞线，有钢芯裸铝绞线，聚氯乙烯塑料铝线，聚氯乙烯塑料铜芯线。氯丁橡胶铝线，氯丁橡胶铜芯线，橡皮绝缘线，及护套线等等，还有橡皮电缆，聚氯乙烯塑料电缆，很多；有单芯线，多芯线，单股线，多股线，多股平行线，等等
供电线路敷设的形式：① 架空敷设② 电缆桥架敷设③ 电缆沟敷设④ 电缆直埋敷设⑤ 穿管敷设。导线敷设方式不同，散热环境越好，能量的损耗越少；它的温度校正系数也不相同。
供电导线截面选择：⑴按照安全载流量选择；⑵ 按照经济载流量选择
2.3.6 短路电流计算及动、热稳定性校验
在三相系统中，短路的形式有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路等，其中两相接地短路，实质是两相短路。 
按短路电路的对称性来分，三相短路属于对称性短路，其他形式短路均不为对称短路。 
电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小。但一般情况下，特别是远离电源的工厂供电系统中，三相短路的短路电流最大，因此造成的危害也最为严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠的工作，因此作为选择和校验电气设备用的短路计算中，以三相短路计算为主。实际上，不对称短路也可以按对称的短路电流分解为对称的正序、负序、零序分量，然后按对称量来分析和计算，所以对称的三相短路分析计算也是不对称短路分析计算的基础。
进行短路电流计算，首先要绘出计算电路图，在电路图上，将短路计算所需要考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各个元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。
2.3.7 变压器继电保护设计
为保证电力系统安全稳定运行，并将故障和不正常运行状态的影响限制到最小范围，变压器可装设如下继电保护：
1）短路故障的主保护。变压器短路故障的主保护主要有：纵联差动保护，重瓦斯保护，压力释放保护。另外，根据变压器的容量、电压等级及结构特点，可配置零差保护及分侧差动保护。
2）短路故障的后备保护。变压器采用较多的短路故障后备保护主要有：复合电压启动的过电流保护，零序过电流或零序方向过电流保护，负序过电流或负序方向过电流保护，复合电压闭锁功率方向保护，低阻抗保护等。
3）异常运行保护。变压器异常运行保护主要有：过负荷保护，过励磁保护，变压器中性点间隙保护，轻瓦斯保护，温度、油位保护及冷却器全停保护等
2.3.8 防雷和接地设计
防雷接地分为两个概念，一是防雷，防止因雷击而造成损害；二是静电接地，防止静电产生危害。
1）工厂防雷分为整体结构防雷，就是主厂房防雷，主要基础打接地极、接地带，形成一个接地网，接地电阻小于10欧。再与主厂房的钢筋或钢构的主体连接。水泥混凝土屋顶接避雷带或避雷针，墙外地面还得留有接地测试点，钢构应用镀锌扁铁作直接引到屋顶。
2）供电系统接地分为保护接地和工作点接地，保护接地是带电设备外壳接地。工作点接地指零线接地，接地网做法与避雷接地方式一样，接地电阻小于4欧。如达不到要求，则应加接地极，条件不好的，应加电解物及（或）更换土壤。工作接地和保护接地在配电室独立引出，系统可并为一个。工作方式，如地线和零线分开，也可合为一引到用电系统（或设备）。接地系统须重复接地。也有独立分开的方式，TN-C系统。零地不能再合为一。
3）仪器仪表接地系统。该系统接地电阻小于1欧，不能与防雷接地连接。
4）防静电接地，如油管等，每隔（弯头）35米就得有一处可靠接地（可系统也可独立），电阻小于30欧。
3 研究条件和可能存在的问题
在计算机房里进行资料的收集，完成相应的文档。在指导教师的指导与帮助下不断完善自己的方案。
起初的设计可能会遇到很多不确定因素，比如说方案选择时，考虑不够全面造成使自己的设计方案进入误区，延误设计的进度，所以在确定方案时一定要针对各项性能指标进行严格的校验和比较，并且还要考虑实际应用中应该注意的问题和现象。
4 预期的结果
在预期的时间内确定方案，运用选中的方案进行各项计算，选择保护装置所选用的设备型号，并对它们的性能指标进行校验，完成课题要求的任务。
5 进度安排
大四上第16-17周：寻找有关该设计的外文并翻译。
大四上第18-19周：熟悉课题，找参考资料，完成开题报告。
大四下第1-2周： 毕业实习。
大四下第3-4周： 根据原始资料选出变压器的型号、台数、容量和参数，初步完成电气主接线设计，确定变电站的结构。
大四下第5-6周：完成短路电流的计算。
大四下第7-8周：对高低压电气设备进行选型及所用电专题设计。
大四下第9-10周：变电站防雷与接地设计，对变电站主变压器进行继电保护设计。
大四下第11-12周：绘制相关图纸，完成毕业设计论文。
大四下第13周：毕业答辩。

6 参考文献
[1] 刘介才 工厂供电简明设计手册 机械工业出版社 2004
[2] 李宗纲 工厂供电设计 吉林科技出版 1985
[3] 苏文成 工厂供电. 中国建筑工业出版社 1981
[4] 芮静康 工业与民用配电设计手册 中国水利水电出版社 2004
[5] 王荣潘 工厂供电设计与实验 天津大学出版社 2002
[6] 周乐挺 工厂供配电技术 高等教育出版社 2007