開題報告-某造紙廠低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計

開題報告題目：某造紙廠低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計姓名：學號：指導教師：班級：所在院系：開題報告表課題名稱某造紙廠低壓供配電系統(tǒng)設(shè)計課題來源生產(chǎn)實際課題類型指導教師學生姓名學號專業(yè)課題的意義以及國內(nèi)外發(fā)展狀況：課題的意義：電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，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單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。[1]工廠供配電設(shè)計的任務(wù)是從電力系統(tǒng)取得電源，經(jīng)過合理的傳輸、變換、分配到工廠車間中每一個用電設(shè)備上，隨著工業(yè)電氣自動化技術(shù)的發(fā)展，工廠用電量快速增長，對電能質(zhì)量、供電可靠性以及技術(shù)經(jīng)濟指標等的要求也日益提高，供電設(shè)計是否完善，不僅影響工廠的基本建設(shè)投資、運行費用和有色金屬消耗量，而且也反映到工廠的可靠性和工廠的安全生產(chǎn)上，它與企業(yè)的經(jīng)濟效益、設(shè)備和人身安全等是密切相關(guān)的。[2]因此，本次供配電設(shè)計旨在根據(jù)該工廠企業(yè)的負荷特性，并適當考慮到工廠的發(fā)展，設(shè)計一個安全可靠、經(jīng)濟、高效和環(huán)保的供配電系統(tǒng)。工業(yè)工廠供配電系統(tǒng)是整個工廠生產(chǎn)的動力源泉的命脈，它的正常運行直接影響全廠安全生產(chǎn)。現(xiàn)代大型工廠供配電系統(tǒng)的主接線及運行方式都非常復雜，各種電器設(shè)備的數(shù)量和種類繁多。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展、科技水平的不斷進步，對電力的需求和要求也必然日益提高。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但在工廠里生產(chǎn)的連續(xù)性強，生產(chǎn)機械集中，對供電質(zhì)量的要求較高。因此對工廠的配電系統(tǒng)進行設(shè)計對工廠的流水線以及它的產(chǎn)品產(chǎn)量是很重要的。某些對供電可靠性要求很高的工廠即使是極短時間的停電，也會引起重大設(shè)備損壞，或引起大量產(chǎn)品報廢[3]，因此在工業(yè)生產(chǎn)中進行工廠負荷計算；確定補償容量，確定車間變電所的型式、數(shù)量；確定車間變壓器的數(shù)量、容量；進行短路電流計算和電氣設(shè)備選擇，畫出該工廠的電氣接線圖是對工廠是及其重要的必不可少的一個過程。分析好工廠供電系統(tǒng)的的設(shè)計工作對于工廠加快發(fā)展具有十分重要的意義。國內(nèi)外發(fā)展狀況：我國供配電自動化的發(fā)展是電力市場和經(jīng)濟建設(shè)的必然結(jié)果。自1998年我們國家決定投巨資進行城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造起,國家電網(wǎng)公司配合國家計委作出了實施方案，分批投入城市電網(wǎng)建設(shè)和改造項目,三年國家投入資金數(shù)千億元用于我國農(nóng)網(wǎng)的建設(shè)與改造,拉開了建國以來最大規(guī)模的農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)的序幕。全國城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造的資金投入將近3000億元。這樣大規(guī)模的城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造加上1996年在濟南召開的全國電力工業(yè)技改會議提出的“把技術(shù)進步作為九五期間發(fā)展我國電力工業(yè)的主要方向”的方針[4]，極大促進配電自動化工作的開展,配電自動化已成為電力自動化的熱門技術(shù),是電網(wǎng)發(fā)展的大勢所趨。配電自動化是西方發(fā)達國家70年代提出的概念,目前在日本、歐美已得到了充分發(fā)展。我國近年來也已開展了不少試點工作。配電自動化指：利用現(xiàn)代電子、計算機、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將配電網(wǎng)在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形進行信息集成,構(gòu)成完整的自動化系統(tǒng),實現(xiàn)配電網(wǎng)及其設(shè)備在正常運行及事故狀態(tài)下的監(jiān)測、保護、控制、用電配電管理的現(xiàn)代化[5]。西方發(fā)達國家于80年代末開始應(yīng)用配電自動化技術(shù)。90年代以來,歐美一些國家先后開放電力市場,由于各電力企業(yè)忙于進行體制轉(zhuǎn)換,配電自動化實施工作一度放緩。目前,為了降低運營成本,提高供電可靠性和供電質(zhì)量,爭取更多的用戶,各供電企業(yè)正在積極地開展配電自動化工作。日本在70年代就開始進行高電壓大容量的配電方式,以解決大城市的配電問題,并著手開發(fā)依靠配電設(shè)備及繼電保護進行配電網(wǎng)絡(luò)自動化運行的方法,從80年代到現(xiàn)在已完成了計算機系統(tǒng)與配電設(shè)備配合的配電自動化系統(tǒng),在主要城市的配電網(wǎng)絡(luò)上投入運行,其中大規(guī)模的配電自動化系統(tǒng)可控制約4000個以上的中壓開關(guān),中小規(guī)模的配電自動化系統(tǒng)也可控制約1500個中壓開關(guān)。由于配電自動化工作的深入,電網(wǎng)供電可靠性得到顯著的提高,日本96年至97年度平均每戶停電0.1次,每次平均8分鐘,可靠性居全球之首。香港電燈公司的3000多個中壓開關(guān)全部可以遙控。韓國、臺灣于90年代也完成了局部配電系統(tǒng)的饋線自動化,并建立了自己配電自動化實驗網(wǎng)絡(luò)。與其它方面的現(xiàn)代化一樣,配電技術(shù)的現(xiàn)代化是建立在一定工業(yè)基礎(chǔ)之上的,而上述國家的90年代均是已實現(xiàn)經(jīng)濟騰飛、經(jīng)濟得到了充分發(fā)展的階段,是社會技術(shù)經(jīng)濟發(fā)展到一定程度的產(chǎn)物。[6]配電自動化在我國的興起主要是緣于城網(wǎng)改造。長期以來配電網(wǎng)建設(shè)不受重視,結(jié)構(gòu)薄弱,導致發(fā)電容量冗余的同時供配電能力低下。因此國家出臺城網(wǎng)改造的政策、資金,并提出要積極穩(wěn)步推進配電自動化。配電自動化實現(xiàn)的目標可以歸結(jié)為:提高電網(wǎng)供電可靠性,切實提高電能質(zhì)量,確保向用戶不間斷優(yōu)質(zhì)供電;提高城鄉(xiāng)電力網(wǎng)整體供電能力;實現(xiàn)配電管理自動化,對多項管理過程提供信息支持,改善服務(wù),提高管理水平和勞動生產(chǎn)率;減少運行維護費用和各種損耗,實現(xiàn)配電網(wǎng)經(jīng)濟運行;提高勞動生產(chǎn)率及服務(wù)質(zhì)量,并為電力系統(tǒng)電力市場的改革打下良好的技術(shù)基礎(chǔ)。[7]本課題的研究內(nèi)容、方法、手段及預期成果：本課題的研究內(nèi)容：工廠供配電系統(tǒng)是工廠能否正常生產(chǎn)的主要保證，其功能是變換電壓等級、匯集配送電能，主要包括變壓器、母線、線路開關(guān)設(shè)備、建筑物及電力系統(tǒng)安全和控制所需的設(shè)施。其設(shè)計是否合理、運行是否安全可靠是電力系統(tǒng)運行的關(guān)鍵問題，因此本課題的研究內(nèi)容包括：1)收集與本次設(shè)計相關(guān)的技術(shù)資料及相關(guān)的工廠的在供配電上的原始資料，學習相關(guān)供配電設(shè)計標準及技術(shù)規(guī)范，研究課題背景及發(fā)展方向。2)確定全廠計算負荷，編制負荷總表，計算短路電流。3)設(shè)計車間變電所及其一次系統(tǒng)：a．確定變壓器的臺數(shù)及容量；b.選擇供電電壓及其變電所主接線形式；c.確定變電所位置選擇及平面設(shè)計；d.選擇合適的電氣設(shè)備及其規(guī)格；4)繼電保護設(shè)備的選擇、整定及其二次接線設(shè)計。5)防雷接地及照明系統(tǒng)設(shè)計。6)完成主接線圖，平面布置圖等相關(guān)圖紙的繪制。本課題的研究方法與手段：1)負荷計算：在車間負荷計算的基礎(chǔ)上進行全廠總降壓變電所的負荷計算,考慮車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計算負荷及總功率因數(shù)。負荷計算有多種方法，其中包括：a.需要系數(shù)法：用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)，直接求出計算負荷。這種方法比較簡便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配變電所的負荷計算。b.利用系數(shù)法：采用利用系數(shù)求出最大負荷班的平均負荷，再考慮設(shè)備臺屬和功率差異的影響，乘以與有效臺數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)的計算負荷。這種方法的理論根據(jù)是概率論和數(shù)理統(tǒng)計，因而計算結(jié)果比較接近實際，但因利用系數(shù)的實測與統(tǒng)計較困難，在電氣設(shè)計中一般不用。c.二項式法：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)驗系數(shù)進行加權(quán)求和法計算負荷。綜上分析，本設(shè)計采用需要系數(shù)法確定負荷。2)綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。a.變壓器臺數(shù)的選擇[8]:①三級負荷一般設(shè)一臺變壓器，但考慮現(xiàn)有開關(guān)設(shè)備開斷容量的限制，單臺變壓器的容量一般不大于1250kVA；當用電負荷所需的變壓器容量大于1250kVA時，通常應(yīng)采用兩臺或更多臺變壓器。②當季節(jié)性或晝夜性的負荷較多時，可將這些負荷采用單獨的變壓器供電，以便這些負荷不投入使用時，切除相應(yīng)的供電變壓器，減少空載損耗。③當有較大的沖擊性負荷時，為避免對其他負荷供電質(zhì)量的影響，可單獨設(shè)變壓器對其供電。④當有大量一、二級負荷時，為保證供電可靠性，應(yīng)設(shè)兩臺或多臺變壓器。以起到相互備用的作用。⑤在確定變電所住變壓器臺數(shù)時，應(yīng)考慮負荷的發(fā)展，留有一定的余量。b.變壓器容量的選擇[9]①只裝一臺主變壓器的變電所主變壓器容量SNT應(yīng)滿足全部用電設(shè)備計算負荷S0的需求，即S②裝有兩臺主變壓器的變電所每臺變壓器的容量SNT應(yīng)該同時滿足以下兩個條件：任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足總的計算負荷S0的大約60%~70%的需要，即S任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足全部一、二級負荷的要求。即Sc.車間變電所主變壓器的單臺容量上限車間變電所主變壓器的單臺容量，一般不宜大于1000kVA。這一方面是受以往低壓開關(guān)電器斷流能力和短路穩(wěn)定度要求的限制，另一方面也是考慮到可以使變壓器更接近于車間負荷中心，以減少低壓配電線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。3)短路電流的計算及動熱穩(wěn)定性校驗a.短路電流的計算短路電流的形式有三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路四種，如果按短路電路的對稱性來分，三相短路屬于對稱性短路，其他形式短路均不為對稱短路。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地短路的可能性最大，高達70%，而發(fā)生三相短路的可能性最小。但一般情況下，特別是遠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重。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴重的短路狀態(tài)下也能可靠的工作，因此作為選擇和校驗電氣設(shè)備用的短路計算中，以三相短路計算為主。實際上，不對稱短路也可以按對稱的短路電流分解為對稱的正序、負序、零序分量，然后按對稱量來分析和計算，所以對稱的三相短路分析計算也是不對稱短路分析計算的基礎(chǔ)[10]。進行短路電流計算，首先要繪出計算電路圖，在電路圖上，將短路計算所需要考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各個元件依次編號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。b.高低壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負荷以及對應(yīng)的額定值，選擇變電所高、低壓側(cè)電器設(shè)備。并根據(jù)需要進行熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定檢驗。4)繼電保護設(shè)計：為保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，并將故障和不正常運行狀態(tài)的影響限制到最小范圍，例如變壓器可裝設(shè)如下保護：a.變壓器主保護：瓦斯（氣體）保護、縱聯(lián)差動保護；b.變壓器后備保護：復合電壓啟動的過電流保護，零序過電流或零序方向過電流保護，負序過電流或負序方向過電流保護，復合電壓閉鎖功率方向保護，低阻抗保護等；c.不正常狀態(tài)發(fā)信號：過負荷保護，過勵磁保護，冷卻器保護等；5)電氣主接線設(shè)計：電氣主接線圖即主電路圖，是表示供電系統(tǒng)中電能輸送和分配線路的電路圖，亦稱一次電路圖。它的設(shè)計，直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。本設(shè)計會根據(jù)工廠具體的負荷情況及變壓器臺數(shù)和地理等情況決定電氣主接線的方式。工廠電氣主接線的制圖中要使用計算機輔助設(shè)計軟件。3、本課題的預期成果：在預期的時間內(nèi)確定方案，運用選中的方案進行各項計算，選擇保護裝置所選用的設(shè)備型號，并對它們的性能指標進行校驗，完成課題要求的任務(wù)。完成一個安全可靠，經(jīng)濟高效且環(huán)保的供配電系統(tǒng)的設(shè)計。任務(wù)完成的階段安排及時間安排：周次設(shè)計任務(wù)及要求1—4畢業(yè)實習。整理資料，進一步查資料，完成開題報告5—6計算負荷，整理工廠負荷表，熟悉繪圖軟件7—8初步確定主接線方案，確定變壓器臺數(shù)和容量9—10計算短路電流，校驗動熱穩(wěn)定性，選擇一次設(shè)備11—12繼電保護整定計算及二次接線圖設(shè)計13—14防雷保護和接地裝置設(shè)計15—16編寫說明書文，繪制相關(guān)圖紙，準備答辯參考文獻：[1]溫步瀛.電力工程基礎(chǔ)[M],北京：中國電力出版社,2006.[2]劉介才.工廠供電[M],北京：機械工業(yè)出版社,2008.4[3]段建元.工廠配電線路及變電所設(shè)計計算[M],北京：機械工業(yè)出版社,1982[4]中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.中華人民共和國電力行業(yè)標準[S],北京:中國電力出版社,2004[5]張鵬.王守相.王海珍.配電系統(tǒng)可靠性評估的改進區(qū)間分析方法[J],電力系統(tǒng)自動化,2003.27(17).50-52.[6]張鵬.王守相.王海珍.配電系統(tǒng)可靠性評估的改進區(qū)間分析方法[J],電力系統(tǒng)自動化,2003.27(17).54-55.[7