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1、 开题报告 题目： 某造纸厂低压供配电系统设计姓 名： 学 号： 指导教师： 班 级： 所在院系： 开题报告表课题名称某造纸厂低压供配电系统设计课题来源生产实际课题类型 指导教师 学生姓名 学 号 专 业 课题的意义以及国内外发展状况： 1、 课题的意义： 电能是现代工业生产的主要能源和动力。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。电能在工业生产中的重要性，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
2、利于实现生产过程自动化。1工厂供配电设计的任务是从电力系统取得电源，经过合理的传输、变换、分配到工厂车间中每一个用电设备上，随着工业电气自动化技术的发展，工厂用电量快速增长，对电能质量、供电可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提高，供电设计是否完善，不仅影响工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量，而且也反映到工厂的可靠性和工厂的安全生产上，它与企业的经济效益、设备和人身安全等是密切相关的。2因此，本次供配电设计旨在根据该工厂企业的负荷特性，并适当考虑到工厂的发展，设计一个安全可靠、经济、高效和环保的供配电系统。工业工厂供配电系统是整个工厂生产的动力源泉的命脉，它的正常运行直接影响全厂安全
3、生产。现代大型工厂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。随着经济的快速发展、科技水平的不断进步，对电力的需求和要求也必然日益提高。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但在工厂里生产的连续性强，生产机械集中，对供电质量的要求较高。因此对工厂的配电系统进行设计对工厂的流水线以及它的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，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废3，因此在工业生产中进行工厂负荷计算；确定补偿容量，确定车间变电所的型式、数量；确定车间变压器的数量、容量；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
4、厂是及其重要的必不可少的一个过程。分析好工厂供电系统的的设计工作对于工厂加快发展具有十分重要的意义。2、 国内外发展状况： 我国供配电自动化的发展是电力市场和经济建设的必然结果。自1998年我们国家决定投巨资进行城乡电网改造起, 国家电网公司配合国家计委作出了实施方案，分批投入城市电网建设和改造项目,三年国家投入资金数千亿元用于我国农网的建设与改造,拉开了建国以来最大规模的农村电网建设的序幕。全国城乡电网建设与改造的资金投入将近3000亿元。这样大规模的城乡电网建设与改造加上1996 年在济南召开的全国电力工业技改会议提出的“把技术进步作为九五期间发展我国电力工业的主要方向”的方针4，极大促进
5、配电自动化工作的开展,配电自动化已成为电力自动化的热门技术,是电网发展的大势所趋。配电自动化是西方发达国家70 年代提出的概念,目前在日本、欧美已得到了充分发展。我国近年来也已开展了不少试点工作。配电自动化指：利用现代电子、计算机、通信及网络技术,将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成,构成完整的自动化系统,实现配电网及其设备在正常运行及事故状态下的监测、保护、控制、用电配电管理的现代化5。西方发达国家于80年代末开始应用配电自动化技术。90年代以来,欧美一些国家先后开放电力市场,由于各电力企业忙于进行体制转换, 配电自动化实施工作一度放缓。目前,为了
6、降低运营成本,提高供电可靠性和供电质量,争取更多的用户,各供电企业正在积极地开展配电自动化工作。日本在70年代就开始进行高电压大容量的配电方式,以解决大城市的配电问题,并着手开发依靠配电设备及继电保护进行配电网络自动化运行的方法,从80年代到现在已完成了计算机系统与配电设备配合的配电自动化系统,在主要城市的配电网络上投入运行,其中大规模的配电自动化系统可控制约4000个以上的中压开关,中小规模的配电自动化系统也可控制约1500个中压开关。由于配电自动化工作的深入,电网供电可靠性得到显著的提高,日本96年至97年度平均每户停电0.1次,每次平均8分钟,可靠性居全球之首。香港电灯公司的3000 多
7、个中压开关全部可以遥控。韩国、台湾于90年代也完成了局部配电系统的馈线自动化,并建立了自己配电自动化实验网络。与其它方面的现代化一样,配电技术的现代化是建立在一定工业基础之上的,而上述国家的90年代均是已实现经济腾飞、经济得到了充分发展的阶段,是社会技术经济发展到一定程度的产物。6配电自动化在我国的兴起主要是缘于城网改造。长期以来配电网建设不受重视,结构薄弱,导致发电容量冗余的同时供配电能力低下。因此国家出台城网改造的政策、资金,并提出要积极稳步推进配电自动化。配电自动化实现的目标可以归结为:提高电网供电可靠性,切实提高电能质量,确保向用户不间断优质供电;提高城乡电力网整体供电能力;实现配电管
8、理自动化,对多项管理过程提供信息支持,改善服务,提高管理水平和劳动生产率;减少运行维护费用和各种损耗,实现配电网经济运行;提高劳动生产率及服务质量,并为电力系统电力市场的改革打下良好的技术基础。7本课题的研究内容、方法、手段及预期成果： 1、 本课题的研究内容：工厂供配电系统是工厂能否正常生产的主要保证，其功能是变换电压等级、汇集配送电能，主要包括变压器、母线、线路开关设备、建筑物及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，因此本课题的研究内容包括：1) 收集与本次设计相关的技术资料及相关的工厂的在供配电上的原始资料，学习相关供配电设计标准及技术规
9、范，研究课题背景及发展方向。2) 确定全厂计算负荷，编制负荷总表，计算短路电流。3) 设计车间变电所及其一次系统：a确定变压器的台数及容量；b. 选择供电电压及其变电所主接线形式；c. 确定变电所位置选择及平面设计；d.选择合适的电气设备及其规格；4) 继电保护设备的选择、整定及其二次接线设计。5) 防雷接地及照明系统设计。6) 完成主接线图，平面布置图等相关图纸的绘制。2、 本课题的研究方法与手段：1) 负荷计算：在车间负荷计算的基础上进行全厂总降压变电所的负荷计算,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。负荷计算有多种方法，其中包括：a. 需要系
10、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。b. 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。c. 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。综上分析，本设计采用需要系数法确定负荷。2) 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
11、。a. 变压器台数的选择8: 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，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。 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。 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。 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。 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。b. 变压器容量的选择9 只
12、装一台主变压器的变电所 主变压器容量SNT应满足全部用电设备计算负荷S0的需求，即 装有两台主变压器的变电所 每台变压器的容量SNT应该同时满足以下两个条件： 任一台变压器单独运行时，宜满足总的计算负荷S0的大约60%70%的需要，即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 c. 车间变电所主变压器的单台容量上限 车间变电所主变压器的单台容量，一般不宜大于1000kVA。这一方面是受以往低压开关电器断流能力和短路稳定度要求的限制，另一方面也是考虑到可以使变压器更接近于车间负荷中心，以减少低压配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。3) 短路电流的计算及动热稳定性校验a.
13、短路电流的计算短路电流的形式有三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路四种，如果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，发生单相接地短路的可能性最大，高达70%，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
14、短路分析计算的基础10。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。b. 高低压侧电气设备的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。并根据需要进行热稳定和动稳定检验。4) 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，例如变压器可装设如下保护：a. 变压器主保护：瓦斯（气体）保护、纵联差动保护；b. 变压器后备保护：复合电压启动的过电流
15、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；c. 不正常状态发信号：过负荷保护，过励磁保护，冷却器保护等；5) 电气主接线设计：电气主接线图即主电路图，是表示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，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。本设计会根据工厂具体的负荷情况及变压器台数和地理等情况决定电气主接线的方式。工厂电气主接线的制图中要使用计算机辅助设计软件。3、本课题的预期成果：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。完成一个安全可靠，经济高效且环
