開題報告：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)、研究內(nèi)容、研究方法32.1、理論依據(jù)32.2、研究內(nèi)容32.3 研究方法42.3.1 負荷計算42.3.2 變壓器臺數(shù)和容量的選擇62.3.3 電氣主接線設計72.3.4 無功功率補償82.3.5 短路電流計算92.3.6 防雷和接地設計93 研究條件和可能存在的問題94 預期的結果105 進度安排106 參考文獻10111 目的意義和研究概況與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。眾所周知，電能是現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。是用其它形式能轉化為電能，電能又易于轉換為其它形式的能量以供應用。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。因此，所以企業(yè)供配電的電路設計要聯(lián)系到各個方面，負荷計算及無功補償，變壓器的型號、容量和數(shù)量的分配；短路的計算、設備的選擇、線路的分配和設計等方面進行設計分析，把最適合的供配電設計應用到現(xiàn)實生產(chǎn)中，為企業(yè)的發(fā)展做出更好的服務。企業(yè)工廠的供配電系統(tǒng)是整個工廠生產(chǎn)的動力源泉，它的正常運行直接關系到全廠安全生產(chǎn)?，F(xiàn)代企業(yè)的供配電系統(tǒng)的主接線及運行方式都非常復雜，各種電器設備的數(shù)量和種類繁多。隨著科技水平的不斷提高，對電力供應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，生產(chǎn)機械集中，對供電質量的要求極高。因此現(xiàn)代化工廠的配電系統(tǒng)設計對工廠的安全生產(chǎn)以及產(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，也有可能引起重大設備損壞，或引起大量產(chǎn)品報廢，造成重大損失。因此進行工廠負荷計算；確定補償容量，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；進行短路電流計算和電氣設備選擇，畫出該工廠的電氣接線圖是對工廠是必不可少的一個過程。做好工廠供電系統(tǒng)的設計工作對于工廠的生產(chǎn)經(jīng)營及后續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。2 論文的理論依據(jù)、研究內(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, 二項式法, 負荷密度法進行負荷計算。根據(jù)相關要求制定主接線方案，選擇合適的電氣元件、設備和線路導線以及敷設方式。根據(jù)相關要求選擇變壓器型號、數(shù)量和容量，并且選擇合理可靠的繼電保護。計算無功功率，確定合適的并聯(lián)電容器進行無功補償，使功率因數(shù)滿足要求。計算短路電流，確定供電系統(tǒng)中線路、設備的動熱穩(wěn)定性。2.2、研究內(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、集中配送電能，主要包括電源進線、變壓器、二次母線、開關設備、相關繼電保護設備、建筑物、電力系統(tǒng)安全和控制所需的設施。其設計是否合理、運行是否安全可靠是電力系統(tǒng)運行的關鍵問題。要求完成以下研究內(nèi)容：（1）、確定全廠計算負荷，編制負荷總表。（2）、擬定供配電方案。（3）、合理確定變壓器臺數(shù)及容量，選擇其型號規(guī)格。（4）、擬定高壓配電所主接線方案，并選擇元件和設備的型號規(guī)格。（5）、合理確定無功補償。要求10KV側cos=0.95。（6）、選擇各線路的導線型號規(guī)格及敷設方式。（7）、選擇高壓、低壓一次設備時，應按動穩(wěn)定度、熱穩(wěn)定度和斷流能力等進行校驗。（8）、變壓器繼電保護設計。（9）、完成主接線圖，平面布置圖等相關圖紙的繪制。2.3 研究方法2.3.1 負荷計算負荷計算有多種方法，其中包括： 需要系數(shù)法 用設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，應用廣泛，尤其適用于配變電所的負荷計算。 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，再考慮設備臺屬和功率差異的影響，乘以與有效臺數(shù)有關的最大系數(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，在電氣設計中一般不用。 二項式法 在設備組容量之和的基礎上，考慮若干容量最大設備的影響，采用經(jīng)驗系數(shù)進行加權求和法計算負荷。 負荷密度法 當已知某建筑面積負荷密度時，某建筑的平均負荷可按下式計算 Pav =A（kW） 式中:負荷密度（kW/m2） A某建筑面積（m2） 在建筑方案設計階段，可采用建筑面積負荷密度法進行負荷估算。在建筑施工階段設計時，可采用需要系數(shù)法進行復核。工廠車間負荷明細：序號車間名稱設備用量（KW）計算負荷P30 (KW)Q30 (Kvar)S30 (KV.A)1裝卸臺246.5172.6129.4215.82灌裝車間338.2236.8177.62963一車間3704.62963.71837.53486.74成品車間142.610780.2133.85水廠320.9208.6156.5278.16大化驗室6753.647.268.77二車間2377.4951190.29708空分站607534.2470.1712.39乙炔368257.6193.232210循環(huán)水561392.7345.6523.611三車間1122785.4691.11047.212制冷450315236.2393.813四車間634.4507.5243.6243.6 2.3.2 變壓器臺數(shù)和容量的選擇 選擇主變壓器臺數(shù)應考慮下列原則: 1) 三級負荷一般設一臺變壓器，但考慮現(xiàn)有開關設備開斷容量的限制，所選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量的影響，可單獨設變壓器對其供電。 4) 當有大量一、二級負荷時，為保證供電可靠性，應設兩臺或多臺變壓器。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，應考慮負荷的發(fā)展，留有一定的余量。 變壓器容量的選擇 1）只裝一臺主變壓器的變電所 主變壓器容量SN.T應滿足全部用電設備總計算負荷S30的需求，即 SN.TS302) 裝有兩臺主變壓器的變電所 每臺變壓器的容量SN.T應該同時滿足以下兩個條件： a.任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足總的計算負荷S30的大約60%-70%的需要，即 SN.T=(0.60.7)S30 b.任一臺變壓器單獨運行時，應滿足全部一、二級負荷的要求。即 SN.TS30(+)2.3.3 電氣主接線及元件和設備的型號規(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，亦稱一次電路圖。它的設計，直接關系著全廠電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關系著整個企業(yè)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行。 電氣主接線應滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三方面： 可靠性：為了供應持續(xù)、優(yōu)質的電力，電氣主接線首先必須滿足這一可靠性的要求。主接線的可靠性的衡量標準是運行實踐，要充分地做好調(diào)研工作，力求避免決策失誤，鑒于進行可靠的定量計算分析的基礎數(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，選用運行可靠性高的設備是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經(jīng)濟性兩方面，做出切合實際的決定。 靈活性：電氣主接線應能適應各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉換。靈活性包括以下幾個方面： 1）操作的方便性： 電氣主接線應在服從可靠性的基本條件下，滿足接線簡單，操作方便，盡可能地使操作步驟少的要求，以便于運行人員掌握，不致在操作過程中出錯。2）調(diào)度的方便性：電氣主接線在正常運行時，要根據(jù)調(diào)度要求，方便的改變運行方式。并且發(fā)生事故時，要能盡快地切出故障，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。3）擴建的方便性。4）經(jīng)濟性：采用簡單的接線方式，減少設備數(shù)量，節(jié)省設備上的投資。主接線現(xiàn)狀為：高壓10kv進線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。變壓器保護主要靠熔斷器，真空斷路器以及配套繼電保護設備完成，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，配有電動操作機構遠程操作機構，自動化程度高。圖所示高壓配電所主接線方案和元件、設備的型號規(guī)格選擇。車間變電所主接線方案和元件、設備的型號規(guī)格選擇。2.3.4 無功功率補償供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高，一般可從兩個方面采取措施。一是提高用電設備的自然功率因數(shù)，自然功率因數(shù)是指不用任何補償裝置時的功率因數(shù)；二是采取人工補償?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：電動機類電氣設備的額定功率因數(shù)是較高的，一般都在0.85以上，可是當它們在非額定狀態(tài)下（如輕載）工作時，功率因數(shù)和效率都將大幅度降低，對此，主要采用如下措施改善自然功率因數(shù)：1）合理選擇電動機的型號和規(guī)格。 2）合理選擇變壓器的型號和規(guī)格，避免因長期輕載運行而造成的功率因數(shù)降低。 采用人工補償提高功率因數(shù)的方法：人工補償方法有發(fā)電機補償、電容器補償、調(diào)相機補償和靜止補償器補償，主要有兩種，一是采用同步電動機補償，一是采用并聯(lián)電容器補償。 1）在供配電系統(tǒng)中一般只有在能使負荷使用要求得以滿足的情況下，才采用同步電動機代替異步電動機工作，且同步電動機兼作無功補償設備，此時無功補償?shù)恼{(diào)節(jié)可以做到平滑的自動調(diào)節(jié)；專為無功補償而設的同步電動機稱為同步調(diào)相機，由于投資和損耗較大，又不便于維護、檢修，供配電系統(tǒng)中很少采用這種補償方式。 2) 采用并聯(lián)電容器補償是目前供配電系統(tǒng)中普遍采用的一種無功補償方法，也叫移相電容器靜止無功補償。它具有功損耗小、運行維護方便、補償容量增減方便、個別電容器的損壞不影響整體使用等特點，但不能實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)。2.3.5 各線路的導線型號規(guī)格及敷設方式在低壓供用電線路中，由于用電負載的情況和用電方式的不同，電線電纜的型號和敷設環(huán)境的不同以及供電距離的不等，我們應該在考理安全運行的前提下重視考理按經(jīng)濟運行的原則來選擇不同的導線截面。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，等等供電線路敷設的形式：架空敷設 電纜橋架敷設電纜溝敷設電纜直埋敷設穿管敷設。導線敷設方式不同，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。供電導線截面選擇：按照安全載流量選擇；按照經(jīng)濟載流量選擇2.3.6 短路電流計算及動、熱穩(wěn)定性校驗在三相系統(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，實質是兩相短路。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。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。2.3.7 變壓器繼電保護設計為保證電力系統(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，變壓器可裝設如下繼電保護： 1）短路故障的主保護。變壓器短路故障的主保護主要有：縱聯(lián)差動保護，重瓦斯保護，壓力釋放保護。另外，根據(jù)變壓器的容量、電壓等級及結構特點，可配置零差保護及分側差動保護。 2）短路故障的后備保護。變壓器采用較多的短路故障后備保護主要有：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。 3）異常運行保護。變壓器異常運行保護主要有：過負荷保護，過勵磁保護，變壓器中性點間隙保護，輕瓦斯保護，溫度、油位保護及冷卻器全停保護等2.3.8 防雷和接地設計防雷接地分為兩個概念，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構防雷，就是主廠房防雷，主要基礎打接地極、接地帶，形成一個接地網(wǎng)，接地電阻小于10歐。再與主廠房的鋼筋或鋼構的主體連接。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試點，鋼構應用鍍鋅扁鐵作直接引到屋頂。2）供電系統(tǒng)接地分為保護接地和工作點接地，保護接地是帶電設備外殼接地。工作點接地指零線接地，接地網(wǎng)做法與避雷接地方式一樣，接地電阻小于4歐。如達不到要求，則應加接地極，條件不好的，應加電解物及（或）更換土壤。工作接地和保護接地在配電室獨立引出，系統(tǒng)可并為一個。工作方式，如地線和零線分開，也可合為一引到用電系統(tǒng)（或設備）。接地系統(tǒng)須重復接地。也有獨立分開的方式，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)也可獨立），電阻小于30歐。3 研究條件和可能存在的問題在計算機房里進行資料的收集，完成相應的文檔。在指導教師的指導與幫助下不斷完善自己的