叶路遥开题报告
本科毕业设计(论文) 开题报告
题目: 电机制造厂总降压变电所
及高压配电系统设计
课 题 类 型: 设计□ 实验研究□ 论文□
学 生 姓 名: 叶路遥
学 号: 3100205104
专 业 班 级: 电气工程及其自动化
学 院: 电气工程学院
指 导 教 师: 张春(教授)
开 题 时 间:
201 年 月 日
一、课题的来源、目的意义(包括应用前景) 、国内外现状及水平
1、课题的来源:
随着我国经济的快速增长对工业产品的需求日益增多,工业活动增加导致工
业用电需求提高。重负荷给旧电力系统网络带来了较大的冲击, 稳定电供得不到保障。再加上厂的电设备用利用率低和用电力率不高的现象,在同类产品单位耗电量上也往往相差悬殊。厂区领导虽然知道节约用电重要,但又怕节约用电会影响产量和质量。因此电能的耗量增多,成本价钱增高,浪费国家的重大资源。另一方面,工厂电能突然中断,对本冷冻厂生产造成严重的后果。即使是极短时间的停电,也会引起重大设备的损坏,或引起大量产品的报废,甚至可能发生重大的人身事故,给工人和厂内带来经济上甚至政治上的重大损失。
2、目的意义:
工厂供电,就是指工厂所需电能的供应和分配,亦称工厂配电。电能既易于
由其它形式的能量转换而来,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。在工厂里,电能虽然是工业生产的主要能源和动力,但是它在产品成本中所占的比重一般很小。电能在工业生产中的重要性,并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少,而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量,提高产品质量,提高劳动生产率,降低生产成本,减轻工人的劳动强度,改善工人的劳动条件,有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说,如果工厂的电能供应突然中断,则对工业生产可能造成严重的后果。因此,做好工厂供电工作对于发展工业生产,实现工业现代化,具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面,而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义,因此做好工厂供电工作,对于节约能源、支援国家经济建设,也具有重大的作用。
3、国内外现状及水平:
工厂供电系统是电力系统的一个组成部分,它反映了电力系统各方面的理论和要求,但它不同于地阿里系统,它主要反映了工厂用户的特点和要求。怎么实现电能的合理利用和节约;厂内采用集中控制和调度技术的合理性问题。这些问题对电力系统的安全和经济运行关系密切,有的则为了保证用户的高质量用电。今年来由于能源紧缺,科技进步,计划用电,安全用电受到普遍重视,工厂供电的讨论内容也比过去更为广泛,耗能低,高性能,便于安装维护快速施工的新型电气设备及配电设备的选择;现正在运行的用户变压器的合理使用。我国配
电网自动化的发展是电力市场和经济建设的必然结果, 长期以来配电网的建设未
得到应有的重视, 建设资金短缺, 设备技术性能落后, 事故频繁发生, 严重影
响了人民生活和经济建设的发展, 随着电力的发展和电力市场的建立, 配电网
的薄弱环节显得越来越突出, 形成电力需求与电网设施不协调的局面。
工厂供电工作要很好地为工业生产服务,切实保证工厂生产和生活用电的需
要,并做好节能工作,就必须达到以下基本要求:
(1)安全 在电能的供应、分配和使用中,不应发生人身事故和设备事故。
(2)可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。
(3)优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求
(4)经济 供电系统的投资要少,运行费用要低,并尽可能地节约电能和减少
有色金属的消耗量。
然而在国内,变电所的设计中仍然存在很多问题,比如可靠性还欠提高。我
国经济的发展给电力行业带问题:电力能源的需求持续增长,电网过负荷运行,
减少线路的功率损耗,提高电力系统的稳定性等。变电所的设计需要既能保证安
全可靠性和灵活性,又能保证保护环境、节约资源、易于实现自动化设计方案。
在这种要求下,变电所电气主接线简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布
置紧凑、电磁辐射污染最小已是大势所趋。 当前我国配电网处于高速发展的时期, 国家从政策上给予很大支持, 具有
相应的资金条件, 但我国配电网仍处于方案的探索时期, 特别是我国配电网的
规模及覆盖面, 市场之大是任何一个经济发达或发展中国家无法比拟的, 而我
国配电网的发展也是随经济发展同步进行, 为了探索我国配电网自动化方案,
先后对国外配电网的模式进行考察并在国内进行实验试点。
与国外相比,我国主要是旧设备更换新型设备,有人控制变为无人控制。而
在国外,高科技的技术和先进的设备已经在工厂配电中运用起来。安全,可靠,
经济,优质的宗旨已经得到极度提高。低量的电能损耗和保护装置的高度灵敏性
对工厂供电的稳定有了保障。
二、课题研究的主要内容、研究方法或工程技术方案和准备采取的措施
1、其基本内容有:
根据原始资料,对某厂总降压变电所及高压配电系统进行初步设计。包括工
程的负荷计算、总变电所主接线方案、主变压器容量、台数;短路计算、一次设备选择;总配电所电气主接线图、平面图等。
2、工程技术方案:
从原始资料可知工厂的高压侧有2回35kV 进线,其中一回架空线路为电源,另一组为备用电源,两个电源不并列运行,线路较短,只有7千米。因此可工选择方案有两种:
单母线分段。该接线方式的特点是结构简单清晰、运行操作方便、便于日后扩建、可靠性相对较高,但配电装置占地面积大,断路器增多投资大。该厂只有2回线路,其中一回工作一回备扩建可能性不大。故没必要选择单母线分段方式。
外桥。该接线方式特点是需用断路器和其它设备少,占地面积和所需投资相
对较少,但可靠性不太高,适用于较短的输电线路,故障机率相对较低,而变压器要经常切换或系统有穿越功率流经较为合适。而本厂输电线路不长,出现故障机会较少,因此该方式比较合适。
3、准备采取的措施:
1)负荷计算
全厂总降压变电所的负荷计算,是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗,从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果
2)厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择
参考电源进线方向,综合考虑设置总降压变电所的有关因素,结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要,确定变压器的台数和容量。
3)工厂总降压变电所主结线设计
根据变电所配电回路数,负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数,确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求,即要安全可靠有要灵活经济,安装容易维修方便。
4)工厂供、配电系统短路电流计算
工厂用电,通常为国家电网的末端负荷,其容量运行小于电网容量,皆可按
无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短路参数,求出不同
运行方式下各点的三相及两相短路电流。
5)改善功率因数装置设计
按负荷计算求出总降压变电所的功率因数,通过查表或计算求出达到供电部
门要求数值所需补偿的无功率。由手册或厂品样本选用所需移相电容器的规格和
数量,并选用合适的电容器柜或放电装置。如工厂有大型同步电动机还可以采用
控制电机励磁电流方式提供无功功率,改善功率因数。
6)变电所高、低压侧设备选择
参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值,选择变电所
高、低压侧电器设备,如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互
感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验。用总降压变电所主
结线图,设备材料表和投资概算表达设计成果。
7)继电保护及二次结线设计
为了监视,控制和保证安全可靠运行,变压器、高压配电线路移相电容器、
高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器,皆需要设置相应的控制、信号、
检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。
8)变电所防雷装置设计
参考本地区气象地质材料,设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计
算,避免产生反击现象的空间距离计算,按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波
的避雷器的规格型号,并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压,频放电电压和最
大允许安装距离检验以及冲击接地 电阻计算。
三、现有基础和具备的条件
1、理论基础:
已经掌握一定的CAD 绘图方法和MATLAB 软件计算和简单的仿真方法,而
且在大学期间学了《发电厂电气主接线》、《电力系统分析》、《电力系统继电保护》、《配电网络及其自动化》、《电机学》、《高电压技术》和《工程力学》等课程。而
且在图书馆和网上也可以查找一些相关的资料,对完成该论文具有一定的基础条
件。
2、实践基础:
我们在假期期间参加了合肥市电机制造厂的参观实习。对其电机厂的生产车
间及其生产过程有了一定了解,并对其配电所中的配电网络和保护系统及其线路
的规划有了初步的认识。通过对配电系统的分析和了解,在原来的基础上找出问
题,解决问题。这为我这次课程设计提供了一定的条件。
3、参考资料:
[1]刘介才. 工厂供电设计指导[M].北京:机械工业出版社 2008
[2]余建明,同向前,苏文成. 供电技术[M].北京:机械工业出版社1997
[3]熊信银. 发电厂电气部分[M].第三版. 北京:中国电力工业出版 2004
[4]胡虔生,胡敏强. 电机学[M].北京:中国电力工业出版社 2005
[5]周文俊. 电气设备实用手册[M].北京:中国水利水电出版社 1999
[6][8]何仰赞. 电力系统分析(上)[M].武汉:华中科技大学出版社 2002
[7]何仰赞. 电力系统分析(下)[M].武汉:华中科技大学出版社 2002
[8]许克明. 配电网络技术[M].北京:重庆大学出版社 2007
[9]]刘继春. 发电厂电气设计与CAD 应用[D]. 四川:四川大学 2003
[10]贺家李. 电力系统继电保护原理[M].北京:水力电力出版社1983
四、总的工作任务,进度安排以及预期结果
1、总的工作任务:
完成设计说明书1份,设计计算书1份,选出最优配电方案,根据规程计算选定输电导线型号、变压器型号及基础结构和输电线路路径。进行内外的变、配电装置的总体布置和施工设计。绘制厂区主接线图、配电网络路径图、供电平面图等图纸。
2、进度安排:
2014年2月23日~2013年3月20日:熟悉课题,找参考资料,完成开题报告;
2014年3月21日~2014年4月1日:熟悉AutoCAD 绘图软件;
2014年4月1日~4月10日:完成方案比较及选出最优方案,确定线路设计路径;
2014年4月11日~4月20日:负荷计算,短路电流计算,杆塔及基础强度等计算;
2014年4月21日~5月1日:确定导线型号、线路路径、变压器的型号和数量;
2014年5月1日~5月10日:确定其他配电装置及选择主要电气设备,防雷保护设计和绝缘设计;
2014年5月10日~5月15日:整理并完成设计说明书、计算书及图纸初稿,撰写论文;
2014年5月15日~5月22日:课题送审,修改论文,完成论文撰写; 2014年5月23日~5月30日:论文答辩。
3、预期结果:
1. 厂区配电设计能够顺利完成,通过这个设计,巩固了自己的专业知识,同时也拓展了自己的知识面,为自己即将走向社会走进生产实践奠定了坚实的基础。
2.供电可靠性提高,断电现象基本没有,生产能够顺利进行以至大大增加产量,提高产品质量,提高劳动生产率,降低生产成本,减轻工人的劳动强度,改善工人的劳动条件,有利于实现生产过程自动化。