開(kāi)題報(bào)告：10KV工廠供配電

目錄1 目的意義和研究概況22 論文的理論依據(jù)、研究?jī)?nèi)容、研究方法32.1、理論依據(jù)32.2、研究?jī)?nèi)容32.3 研究方法42.3.1 負(fù)荷計(jì)算42.3.2 變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇62.3.3 電氣主接線設(shè)計(jì)72.3.4 無(wú)功功率補(bǔ)償82.3.5 短路電流計(jì)算92.3.6 防雷和接地設(shè)計(jì)93 研究條件和可能存在的問(wèn)題94 預(yù)期的結(jié)果105 進(jìn)度安排106 參考文獻(xiàn)10111 目的意義和研究概況與國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。眾所周知，電能是現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。是用其它形式能轉(zhuǎn)化為電能，電能又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用。電能的輸送的分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。因此，所以企業(yè)供配電的電路設(shè)計(jì)要聯(lián)系到各個(gè)方面，負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償，變壓器的型號(hào)、容量和數(shù)量的分配；短路的計(jì)算、設(shè)備的選擇、線路的分配和設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，把最適合的供配電設(shè)計(jì)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，為企業(yè)的發(fā)展做出更好的服務(wù)。企業(yè)工廠的供配電系統(tǒng)是整個(gè)工廠生產(chǎn)的動(dòng)力源泉，它的正常運(yùn)行直接關(guān)系到全廠安全生產(chǎn)?，F(xiàn)代企業(yè)的供配電系統(tǒng)的主接線及運(yùn)行方式都非常復(fù)雜，各種電器設(shè)備的數(shù)量和種類(lèi)繁多。隨著科技水平的不斷提高，對(duì)電力供應(yīng)的需求和要求也必然日益提高。在現(xiàn)代化工廠里，生產(chǎn)的連續(xù)性強(qiáng)，生產(chǎn)機(jī)械集中，對(duì)供電質(zhì)量的要求極高。因此現(xiàn)代化工廠的配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)工廠的安全生產(chǎn)以及產(chǎn)品產(chǎn)量是很重要的。某些對(duì)供電可靠性要求很高的工廠即使是極短時(shí)間的停電，也有可能引起重大設(shè)備損壞，或引起大量產(chǎn)品報(bào)廢，造成重大損失。因此進(jìn)行工廠負(fù)荷計(jì)算；確定補(bǔ)償容量，確定變電所的型式；確定變壓器的數(shù)量、容量、安裝位置及方式；進(jìn)行短路電流計(jì)算和電氣設(shè)備選擇，畫(huà)出該工廠的電氣接線圖是對(duì)工廠是必不可少的一個(gè)過(guò)程。做好工廠供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作對(duì)于工廠的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)及后續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。2 論文的理論依據(jù)、研究?jī)?nèi)容、研究方法2.1、理論依據(jù)使用需要系數(shù)法,利用系數(shù)法, 二項(xiàng)式法, 負(fù)荷密度法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。根據(jù)相關(guān)要求制定主接線方案，選擇合適的電氣元件、設(shè)備和線路導(dǎo)線以及敷設(shè)方式。根據(jù)相關(guān)要求選擇變壓器型號(hào)、數(shù)量和容量，并且選擇合理可靠的繼電保護(hù)。計(jì)算無(wú)功功率，確定合適的并聯(lián)電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，使功率因數(shù)滿(mǎn)足要求。計(jì)算短路電流，確定供電系統(tǒng)中線路、設(shè)備的動(dòng)熱穩(wěn)定性。2.2、研究?jī)?nèi)容工廠供配電系統(tǒng)是企業(yè)能否安全、正常生產(chǎn)的最主要保證，其功能是變換電壓等級(jí)、集中配送電能，主要包括電源進(jìn)線、變壓器、二次母線、開(kāi)關(guān)設(shè)備、相關(guān)繼電保護(hù)設(shè)備、建筑物、電力系統(tǒng)安全和控制所需的設(shè)施。其設(shè)計(jì)是否合理、運(yùn)行是否安全可靠是電力系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題。要求完成以下研究?jī)?nèi)容：（1）、確定全廠計(jì)算負(fù)荷，編制負(fù)荷總表。（2）、擬定供配電方案。（3）、合理確定變壓器臺(tái)數(shù)及容量，選擇其型號(hào)規(guī)格。（4）、擬定高壓配電所主接線方案，并選擇元件和設(shè)備的型號(hào)規(guī)格。（5）、合理確定無(wú)功補(bǔ)償。要求10KV側(cè)cos=0.95。（6）、選擇各線路的導(dǎo)線型號(hào)規(guī)格及敷設(shè)方式。（7）、選擇高壓、低壓一次設(shè)備時(shí)，應(yīng)按動(dòng)穩(wěn)定度、熱穩(wěn)定度和斷流能力等進(jìn)行校驗(yàn)。（8）、變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)。（9）、完成主接線圖，平面布置圖等相關(guān)圖紙的繪制。2.3 研究方法2.3.1 負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷計(jì)算有多種方法，其中包括： 需要系數(shù)法 用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)，直接求出計(jì)算負(fù)荷。這種方法比較簡(jiǎn)便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配變電所的負(fù)荷計(jì)算。 利用系數(shù)法 采用利用系數(shù)求出最大負(fù)荷班的平均負(fù)荷，再考慮設(shè)備臺(tái)屬和功率差異的影響，乘以與有效臺(tái)數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)的計(jì)算負(fù)荷。這種方法的理論根據(jù)是概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，因而計(jì)算結(jié)果比較接近實(shí)際，但因利用系數(shù)的實(shí)測(cè)與統(tǒng)計(jì)較困難，在電氣設(shè)計(jì)中一般不用。 二項(xiàng)式法 在設(shè)備組容量之和的基礎(chǔ)上，考慮若干容量最大設(shè)備的影響，采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和法計(jì)算負(fù)荷。 負(fù)荷密度法 當(dāng)已知某建筑面積負(fù)荷密度時(shí)，某建筑的平均負(fù)荷可按下式計(jì)算 Pav =A（kW） 式中:負(fù)荷密度（kW/m2） A某建筑面積（m2） 在建筑方案設(shè)計(jì)階段，可采用建筑面積負(fù)荷密度法進(jìn)行負(fù)荷估算。在建筑施工階段設(shè)計(jì)時(shí)，可采用需要系數(shù)法進(jìn)行復(fù)核。工廠車(chē)間負(fù)荷明細(xì)：序號(hào)車(chē)間名稱(chēng)設(shè)備用量（KW）計(jì)算負(fù)荷P30 (KW)Q30 (Kvar)S30 (KV.A)1裝卸臺(tái)246.5172.6129.4215.82灌裝車(chē)間338.2236.8177.62963一車(chē)間3704.62963.71837.53486.74成品車(chē)間142.610780.2133.85水廠320.9208.6156.5278.16大化驗(yàn)室6753.647.268.77二車(chē)間2377.4951190.29708空分站607534.2470.1712.39乙炔368257.6193.232210循環(huán)水561392.7345.6523.611三車(chē)間1122785.4691.11047.212制冷450315236.2393.813四車(chē)間634.4507.5243.6243.6 2.3.2 變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇 選擇主變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)考慮下列原則: 1) 三級(jí)負(fù)荷一般設(shè)一臺(tái)變壓器，但考慮現(xiàn)有開(kāi)關(guān)設(shè)備開(kāi)斷容量的限制，所選單臺(tái)變壓器的容量一般不大于1250kVA；當(dāng)用電負(fù)荷所需的變壓器容量大于1250kVA時(shí)，通常應(yīng)采用兩臺(tái)或更多臺(tái)變壓器。 2) 當(dāng)季節(jié)性或晝夜性的負(fù)荷較多時(shí)，可將這些負(fù)荷采用單獨(dú)的變壓器供電，以便這些負(fù)荷不投入使用時(shí)，切除相應(yīng)的供電變壓器，減少空載損耗。 3) 當(dāng)有較大的沖擊性負(fù)荷時(shí)，為避免對(duì)其他負(fù)荷供電質(zhì)量的影響，可單獨(dú)設(shè)變壓器對(duì)其供電。 4) 當(dāng)有大量一、二級(jí)負(fù)荷時(shí)，為保證供電可靠性，應(yīng)設(shè)兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器。以起到相互備用的作用。 5) 在確定變電所住變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余量。 變壓器容量的選擇 1）只裝一臺(tái)主變壓器的變電所 主變壓器容量SN.T應(yīng)滿(mǎn)足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷S30的需求，即 SN.TS302) 裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所 每臺(tái)變壓器的容量SN.T應(yīng)該同時(shí)滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件： a.任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿(mǎn)足總的計(jì)算負(fù)荷S30的大約60%-70%的需要，即 SN.T=(0.60.7)S30 b.任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足全部一、二級(jí)負(fù)荷的要求。即 SN.TS30(+)2.3.3 電氣主接線及元件和設(shè)備的型號(hào)規(guī)格電氣主接線圖即主電路圖，是供電系統(tǒng)中電能輸送和分配線路的電路圖，亦稱(chēng)一次電路圖。它的設(shè)計(jì)，直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，關(guān)系著整個(gè)企業(yè)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 電氣主接線應(yīng)滿(mǎn)足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面： 可靠性：為了供應(yīng)持續(xù)、優(yōu)質(zhì)的電力，電氣主接線首先必須滿(mǎn)足這一可靠性的要求。主接線的可靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，要充分地做好調(diào)研工作，力求避免決策失誤，鑒于進(jìn)行可靠的定量計(jì)算分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)尚不完善的情況，充分做好調(diào)查研究工作顯的尤為重要。為了提高主接線的可靠性，選用運(yùn)行可靠性高的設(shè)備是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經(jīng)濟(jì)性?xún)煞矫?，做出切合?shí)際的決定。 靈活性：電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性包括以下幾個(gè)方面： 1）操作的方便性： 電氣主接線應(yīng)在服從可靠性的基本條件下，滿(mǎn)足接線簡(jiǎn)單，操作方便，盡可能地使操作步驟少的要求，以便于運(yùn)行人員掌握，不致在操作過(guò)程中出錯(cuò)。2）調(diào)度的方便性：電氣主接線在正常運(yùn)行時(shí)，要根據(jù)調(diào)度要求，方便的改變運(yùn)行方式。并且發(fā)生事故時(shí)，要能盡快地切出故障，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。3）擴(kuò)建的方便性。4）經(jīng)濟(jì)性：采用簡(jiǎn)單的接線方式，減少設(shè)備數(shù)量，節(jié)省設(shè)備上的投資。主接線現(xiàn)狀為：高壓10kv進(jìn)線1路，取自變電所10kv母線，高壓配電方式為單母線分段的總降壓主接線。變壓器保護(hù)主要靠熔斷器，真空斷路器以及配套繼電保護(hù)設(shè)備完成，安全性高。變壓器位于總配電室的變壓器室，配有室內(nèi)配電裝置，配有電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)程操作機(jī)構(gòu)，自動(dòng)化程度高。圖所示高壓配電所主接線方案和元件、設(shè)備的型號(hào)規(guī)格選擇。車(chē)間變電所主接線方案和元件、設(shè)備的型號(hào)規(guī)格選擇。2.3.4 無(wú)功功率補(bǔ)償供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高，一般可從兩個(gè)方面采取措施。一是提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)，自然功率因數(shù)是指不用任何補(bǔ)償裝置時(shí)的功率因數(shù)；二是采取人工補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ故箍偣β室驍?shù)得以提高。 提高自然功率因數(shù)的方法：電動(dòng)機(jī)類(lèi)電氣設(shè)備的額定功率因數(shù)是較高的，一般都在0.85以上，可是當(dāng)它們?cè)诜穷~定狀態(tài)下（如輕載）工作時(shí)，功率因數(shù)和效率都將大幅度降低，對(duì)此，主要采用如下措施改善自然功率因數(shù)：1）合理選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和規(guī)格。 2）合理選擇變壓器的型號(hào)和規(guī)格，避免因長(zhǎng)期輕載運(yùn)行而造成的功率因數(shù)降低。 采用人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)的方法：人工補(bǔ)償方法有發(fā)電機(jī)補(bǔ)償、電容器補(bǔ)償、調(diào)相機(jī)補(bǔ)償和靜止補(bǔ)償器補(bǔ)償，主要有兩種，一是采用同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償，一是采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償。 1）在供配電系統(tǒng)中一般只有在能使負(fù)荷使用要求得以滿(mǎn)足的情況下，才采用同步電動(dòng)機(jī)代替異步電動(dòng)機(jī)工作，且同步電動(dòng)機(jī)兼作無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，此時(shí)無(wú)功補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)可以做到平滑的自動(dòng)調(diào)節(jié)；專(zhuān)為無(wú)功補(bǔ)償而設(shè)的同步電動(dòng)機(jī)稱(chēng)為同步調(diào)相機(jī)，由于投資和損耗較大，又不便于維護(hù)、檢修，供配電系統(tǒng)中很少采用這種補(bǔ)償方式。 2) 采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償是目前供配電系統(tǒng)中普遍采用的一種無(wú)功補(bǔ)償方法，也叫移相電容器靜止無(wú)功補(bǔ)償。它具有功損耗小、運(yùn)行維護(hù)方便、補(bǔ)償容量增減方便、個(gè)別電容器的損壞不影響整體使用等特點(diǎn)，但不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。2.3.5 各線路的導(dǎo)線型號(hào)規(guī)格及敷設(shè)方式在低壓供用電線路中，由于用電負(fù)載的情況和用電方式的不同，電線電纜的型號(hào)和敷設(shè)環(huán)境的不同以及供電距離的不等，我們應(yīng)該在考理安全運(yùn)行的前提下重視考理按經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的原則來(lái)選擇不同的導(dǎo)線截面。有裸鋁絞線，有鋼芯裸鋁絞線，聚氯乙烯塑料鋁線，聚氯乙烯塑料銅芯線。氯丁橡膠鋁線，氯丁橡膠銅芯線，橡皮絕緣線，及護(hù)套線等等，還有橡皮電纜，聚氯乙烯塑料電纜，很多；有單芯線，多芯線，單股線，多股線，多股平行線，等等供電線路敷設(shè)的形式：架空敷設(shè) 電纜橋架敷設(shè)電纜溝敷設(shè)電纜直埋敷設(shè)穿管敷設(shè)。導(dǎo)線敷設(shè)方式不同，散熱環(huán)境越好，能量的損耗越少；它的溫度校正系數(shù)也不相同。供電導(dǎo)線截面選擇：按照安全載流量選擇；按照經(jīng)濟(jì)載流量選擇2.3.6 短路電流計(jì)算及動(dòng)、熱穩(wěn)定性校驗(yàn)在三相系統(tǒng)中，短路的形式有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路等，其中兩相接地短路，實(shí)質(zhì)是兩相短路。按短路電路的對(duì)稱(chēng)性來(lái)分，三相短路屬于對(duì)稱(chēng)性短路，其他形式短路均不為對(duì)稱(chēng)短路。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小。但一般情況下，特別是遠(yuǎn)離電源的工廠供電系統(tǒng)中，三相短路的短路電流最大，因此造成的危害也最為嚴(yán)重。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠的工作，因此作為選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備用的短路計(jì)算中，以三相短路計(jì)算為主。實(shí)際上，不對(duì)稱(chēng)短路也可以按對(duì)稱(chēng)的短路電流分解為對(duì)稱(chēng)的正序、負(fù)序、零序分量，然后按對(duì)稱(chēng)量來(lái)分析和計(jì)算，所以對(duì)稱(chēng)的三相短路分析計(jì)算也是不對(duì)稱(chēng)短路分析計(jì)算的基礎(chǔ)。進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先要繪出計(jì)算電路圖，在電路圖上，將短路計(jì)算所需要考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來(lái)，并將各個(gè)元件依次編號(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過(guò)。2.3.7 變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)為保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，并將故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)的影響限制到最小范圍，變壓器可裝設(shè)如下繼電保護(hù)： 1）短路故障的主保護(hù)。變壓器短路故障的主保護(hù)主要有：縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，重瓦斯保護(hù)，壓力釋放保護(hù)。另外，根據(jù)變壓器的容量、電壓等級(jí)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可配置零差保護(hù)及分側(cè)差動(dòng)保護(hù)。 2）短路故障的后備保護(hù)。變壓器采用較多的短路故障后備保護(hù)主要有：復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)，零序過(guò)電流或零序方向過(guò)電流保護(hù)，負(fù)序過(guò)電流或負(fù)序方向過(guò)電流保護(hù)，復(fù)合電壓閉鎖功率方向保護(hù)，低阻抗保護(hù)等。 3）異常運(yùn)行保護(hù)。變壓器異常運(yùn)行保護(hù)主要有：過(guò)負(fù)荷保護(hù)，過(guò)勵(lì)磁保護(hù)，變壓器中性點(diǎn)間隙保護(hù)，輕瓦斯保護(hù)，溫度、油位保護(hù)及冷卻器全停保護(hù)等2.3.8 防雷和接地設(shè)計(jì)防雷接地分為兩個(gè)概念，一是防雷，防止因雷擊而造成損害；二是靜電接地，防止靜電產(chǎn)生危害。1）工廠防雷分為整體結(jié)構(gòu)防雷，就是主廠房防雷，主要基礎(chǔ)打接地極、接地帶，形成一個(gè)接地網(wǎng)，接地電阻小于10歐。再與主廠房的鋼筋或鋼構(gòu)的主體連接。水泥混凝土屋頂接避雷帶或避雷針，墻外地面還得留有接地測(cè)試點(diǎn)，鋼構(gòu)應(yīng)用鍍鋅扁鐵作直接引到屋頂。2）供電系統(tǒng)接地分為保護(hù)接地和工作點(diǎn)接地，保護(hù)接地是帶電設(shè)備外殼接地。工作點(diǎn)接地指零線接地，接地網(wǎng)做法與避雷接地方式一樣，接地電阻小于4歐。如達(dá)不到要求，則應(yīng)加接地極，條件不好的，應(yīng)加電解物及（或）更換土壤。工作接地和保護(hù)接地在配電室獨(dú)立引出，系統(tǒng)可并為一個(gè)。工作方式，如地線和零線分開(kāi)，也可合為一引到用電系統(tǒng)（或設(shè)備）。接地系統(tǒng)須重復(fù)接地。也有獨(dú)立分開(kāi)的方式，TN-C系統(tǒng)。零地不能再合為一。3）儀器儀表接地系統(tǒng)。該系統(tǒng)接地電阻小于1歐，不能與防雷接地連接。4）防靜電接地，如油管等，每隔（彎頭）35米就得有一處可靠接地（可系統(tǒng)也可獨(dú)立），電阻小于30歐。3 研究條件和可能存在的問(wèn)題在計(jì)算機(jī)房里進(jìn)行資料的收集，完成相應(yīng)的文檔。在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)與幫助下不斷完善自己的