最新版机械工厂供配电系统电气设计毕业论文.docx

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最新版机械工厂供配电系统电气设计毕业论文

毕业设计（论文）

题目名称：

机械工厂供配电系统电气设计

题目类别：

毕业设计

学生姓名：

吴友为

学院（系）：

电子信息学院

专业班级：

电气11103班

指导教师：

常秀莲老师

时间：

2015.3.23—2015.6.6

长江大学毕业设计（论文）任务书

学院（系）电信学院专业电气工程班级电气11103班

学生姓名吴友为指导教师/职称常秀莲讲师

1.毕业设计（论文）题目：

机械工厂供配电系统电气设计

2.毕业设计（论文）起止时间：

2015年3月23日～2015年6月6日

3．毕业设计（论文）所需资料及原始数据（指导教师选定部分）

机械工厂供电系统电气设计原始资料

《电力工程电气设计手册》电气一次部分、电气二次部分、《工厂供电》、《电力工程电气设备手册》上册、下册及相关资料和参考书籍

4．毕业设计（论文）应完成的主要内容

（1）设计厂用电电气主接线方案

（2）机械厂供电系统负荷的计算

（3）厂用主电源供电电压等级的确定

（4）主变压器及厂用变压器的确定

（5）短路电流计算

（6）主要电气设备的选择与校验

（7）厂用变电所主要保护设计

5．毕业设计（论文）的目标及具体要求

说明书：

厂用电电气主接线方案的拟定；厂用主电源供电电压等级的确定

全厂继电保护的配置

计算书：

机械厂供电系统负荷的计算；短路电流计算；电气设备的选择及校验

图纸：

电气主接线图1张

6、完成毕业设计（论文）所需的条件及上机时数要求

一台计算机,windowsXP系统，AutoCAD绘图软件，上机150机时

任务书批准日期2015年3月10日教研室（系）主任（签字）

任务书下达日期2015年3月15日指导教师（签字）

完成任务日期年月日学生（签名）

长江大学

毕业设计开题报告

题目名称：

机械工厂供配电系统电气设计

院（系）：

电子信息学院

专业班级：

吴友为

学生姓名：

电子信息学院

指导老师：

常秀莲老师

辅导老师：

常秀莲老师

开题报告日期：

2015.3.28

机械工厂供配电系统电气设计

学院（系）电信学院专业电气工程班级电气11103班

学生姓名吴友为指导教师/职称常秀莲讲师

一、题目来源

毕业设计

二、设计目的和意义

在工厂里生产的连续性强，生产机械集中，对供电质量的要求很高，某些对供电系统可靠性要求很高的工厂即使在极短时间内停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，则可能对工业生产造成严重的后果。

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。

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。

运用目前学习的知识和资料、设备对其设计，以达到在大学期间对所学专业的深入了解和认识，锻炼自己的独立思考研究能力，初步掌握设计的基本要领，为今后的工作打下良好的基础。

同时希望在毕业设计阶段将自己几年所学知识更好地应用于实践之中，与实际工程接轨。

更多的了解并能熟练地应用国家规范和标准，由此来指导整个的设计过程。

三、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向

我国变电所主要现状是老设备向新型设备转变，有人值班向无人值班变电所，交流传输向直流传输转变，国外主要是交流输出向直流输出转变。

四、主要研究内容

（1）设计厂用电电气主接线方案

（2）机械厂供电系统负荷的计算

（3）厂用主电源供电电压等级的确定

（4）主变压器及厂用变压器的确定

（5）短路电流计算

（6）主要电气设备的选择与校验

（7）厂用变电所主要保护设计

五．解决思路

1、资料的调研

资料的调研主要分两个方向：

（1）、查找纸质版资料：

包括图书馆书籍，手册。

（2）、查找电子版资料：

包括电子图书馆的电子图书，以及互联网上的相关信息。

2、负荷计算

根据所给任务书的条件判断负荷等级，通过正确计算得出各负荷功率，并确定总计算负荷，为后续设计提供数据。

3、主变压器及厂用主变压器的数量的确定以及功率补偿装置的选择

根据负荷情况以及工厂布局确定主变压器及厂用主变压器的数量，以及各车间所需的无功功率补偿。

按负荷计算求出变电所的功率因数，根据任务书所给的需求功率因数，由手册或厂品样本选用所需电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜或放电装置。

4、厂用主电源供电电压等级的确定

根据任务书所给条件，确定可选择的供电电压方案，分别通过技术指标（包括电压损失，电能损失，可靠性）以及经济指标（设备投资，电能投资，维护投资）对可选方案进行比较，最终确定在满足供电的可靠性，安全性，灵活性，经济性的的指标前提下的最优供电电压方案。

5、工厂车间变电所的设计及选择

根据负荷性质和电源情况选择变压器（包括容量、调压方式，绕组材质，绕组形式，冷却方式，连接组别等），根据技术指标、经济指标确定变电所类型，所址，根据载流量查表选择导线，计算线路功率损耗、变压器功率损耗及车间年电能需要量。

选择车间变电所的主接线方式，并绘制主接线图。

6、工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，确定主变压器的台数和容量。

计算线路功率损耗、变压器功率损耗及车间年电能需要量。

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。

7、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。

8、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。

9、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。

设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统。

10、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。

11、说明书的编制以及图形的绘制

根据上述涉及编制设计说明书，设备材料清单，即毕业设计报告，绘制变电所主电路图，二次回路图以及简单的全貌图。

六、研究工作进度

第3周调研、收集资料，查阅翻译外文资料，总体方案论证及选择，纂写开题报告，开题报告答辩

第4周设计厂用电电气主接线方案

第5周机械工厂供电系统负荷的计算

第6周厂用主电源供电电压等级的确定

第7~8周主变压器及厂用变压器的确定

第9~10周短路电流计算主要电气设备的选择和校验，继电保护配置和选择

第11周主要电气设备的选择与校验

第12周撰写设计说明书、准备答辩资料、总结、答辩

七、阅读的主要参考文献及资料名称

[1].刘涤尘主编.电气工程基础.武汉:

武汉理工大学出版社,2002

[2].范锡普主编.发电厂电气部分.北京：

水利电力出版社，1987

[3].牟道槐等编.发电厂变电站电气部分.重庆:

重庆大学出版社,1996

[4].张桂香主编.机电类专业毕业设计指南.北京:

机械工业出版社,2005

[5].山西省电力公司编.发供电企业总工必读.北京:

中国电力出版社,2002

[6].孙国凯等编.电力系统继电保护原理.北京：

中国水利水电出版社.2002

[7].文远芳编.高电压技术.武汉：

华中科技大学出版社.2001

[8].水利电力部西北电力设计院编.电力工程电气设计手册.电气一次部分.北京：

中国电力出版社，1989

[9].何仰赞等编.电力系统分析.武汉：

华中科技大学出版社.2002

[10].供配电技术.北京：

化学工业出版社

[11].何仰赞、温增银主编.《电力系统分析》华中科技大学出版社

[12].熊信银、朱永利主编.《发电厂电气部分》中国电力出版社

[13].王士政.电力工程类专题课程设计与毕业设计知道教程.北京：

中国水利水电出版社，2007

[14].王荣藩.工厂供电设计与实验.天津:

天津大学出版社，2002

[15].陈跃.电气工程专业毕业设计指南-电力系统分册.北京:

中国水利水电出版社，2003

[16].夏道止.电力系统分析.北京:

中国电力出版社，2004

[17].苏文成.工厂供电.北京:

机械工业出版社，2001

[18].戴崇.供配电系统中无功补偿电容器的最佳配置.低压电器,2010

[19].吴忠林.工厂供配电的设计.黑龙江造纸.2009

八、指导老师审查意见

签字：

年月日

长江大学毕业论文（设计）指导教师评审意见

学生姓名

专业班级

毕业论文

（设计）题目

指导教师

职称

评审日期

评审参考内容：

毕业论文（设计）的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。

学生的学习态度和组织纪律，学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文（设计）是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。

评审意见：

指导教师签名：

评定成绩（百分制）：

_______分

长江大学毕业论文（设计）评阅教师评语

学生姓名

专业班级

毕业论文

（设计）题目

评阅教师

职称

评阅日期

评阅参考内容：

毕业论文（设计）的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。

学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文（设计）是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。

评语：

评阅教师签名：

评定成绩（百分制）：

_______分

长江大学毕业论文（设计）答辩记录及成绩评定

学生姓名

专业班级

毕业论文

（设计）题目

答辩时间

年月日～时

答辩地点

一、答辩小组组成

答辩小组组长：

成员：

二、答辩记录摘要

答辩小组提问（分条摘要列举）

学生回答情况评判

三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）：

_______分

毕业论文（设计）最终成绩评定（依据指导教师评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业论文（设计）评分的相关规定）

等级（五级制）：

_______

答辩小组组长（签名）：

秘书（签名）：

年月日

院（系）答辩委员会主任（签名）：

院（系）（盖章）

机械工厂供配电系统电气设计

学院（系）电信学院专业电气工程班级电气11103班

学生姓名吴友为指导教师/职称常秀莲讲师

[摘要]本文对象为一机械工厂，有大量的高低压供电设备。

本文通过分析负荷及增容的具体情况，明确负荷等级，调整母线所接负荷，确定系统方案，运用负荷计算，短路电流计算和动稳定校验计算，选择并校验符合条件的电气设备。

判断是否进行无功补偿，接着进行变电所位置和型式选择，并确定变压器台数和容量，主接线方案选择，进行短路电流计算，并对变电所一次设备选择、校验和高低压线路选择，最后进行继电保护和防雷接地，提高系统的安全性和可靠性。

使变电所一次设备的控制、调节、继电保护和自动装置以及操作电源系统能有效的运行。

从设计原则、系统配置及结构、功能、技术指标等方面着手，并尽量提高电能的利用率和使用效率。

[关键词]负荷计算继电保护利用效率

Electricalmachineryplantpowersupplysystemdesign

College（department）telecomcollegeprofessionalelectricalelectricalengineeringclass11103class

Thestudent'snameWuYouforteachers/titleXiu-lianchanglecturer

[abstract]Objectofthisarticleisamachineryfactory,therearealargenumberofhighandlowvoltagepowersupplyequipment.Inthisarticle,throughanalysisofthespecificconditionsoftheloadandcapacityexpansion,clearloadlevel,adjusttheloadbusreceive,determinethesystemscheme,usingtheloadcalculation,shortcircuitcurrentcalculationandstabilitycheckingcalculation,selectionandcalibrationqualifiedelectricalequipment.Determinewhethertocarryonthereactivepowercompensation,andthenselectthesubstationlocationandtype,andtodeterminetransformersetsandcapacity,mainwiringschemeselection,short-circuitcurrentcalculation,andthesubstationequipmentselection,calibrationandhighandlowvoltagecircuitchoice,finallytorelayprotectionandgrounding,improvethesecurityandreliabilityofthesystem.

Makeasubstationequipmentcontrol,regulation,relayprotectionandautomaticdeviceandoperatingpowersupplysystemcanruneffectively.Fromthedesignprinciple,systemconfigurationandtheaspectssuchasstructure,function,technicalindex,andtrytoimprovetheefficiencyofenergyutilizationanduse.

[Keywords]:

Loadcaculationrelayprotectionutilizationefficiency

机械工厂供配电系统电气设计

前言

电能是现代工业生产的主要能源和动力。

既易于由其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量以供应用，电能的输送和分配既简单又经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产自动化。

因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。

一般中小型工厂的电压进线电压为6-10kv。

电能先经高压配电所集中，再由高压配电线路将电能分送到各车间变电所，或者经高压配电线路直接供给高压用电设备。

车间变电所内装设有电力变压器，将6-10kv高压降为一般低压用电设备所需的电压（220/380v），然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备。

对于大型工厂及其某些电源进线电压为35kv及以上的中型工厂，一般经过再次降压，也就是电源进厂后，先经总降压变电所，有大容量的电力变压器将35kv及以上的电源电压降至6-10kv的配电电压，再通过高压配电线路或高压配电所将电能送到各个车间变电所，最后经变压器降为一般低压用电设备所需的电压。

有的35kv进线的工厂，只经一次降压，将35kv线路直接引入靠近负荷中心的车间变电所,经车间变电所的配电变压器直接降为低压用电设备所需电压，这种配电方式称为高压深入负荷中心的直配方式。

这样可以省去一级中间变压，从而简化了供电系统，节约有色金属，降低电能损耗和电压损耗，提高供电质量。

然而这要根据厂区环境条件是否满足35kv架空线路深入负荷中心的“安全走廊”要求而定，否则不宜采用，以确保供电安全。

对于总供电容量不超过1000kvA的小型工厂，通常只设一个降压变电所，将6-10kv电压降为低压用电设备所需的电压（220/380）。

如果工厂所需容量不大于160kvA时，一般采用低压电源进线，工厂只需设一个低压配电间。

本厂属于中小型工厂，采用10kv供电电源。

先用架空线路引入至本厂变电所，将6-10kv的高压降为一般低压用电设备所需的电压（220/380v），然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备。

具体过程和步骤：

根据工厂总平面图，工厂负荷情况，供电电源情况，气象资料和地区水文资料以及电费制度等，先进行电力负荷计算，判断是否进行无功补偿，接着进行变电所位置和型式选择，并确定变压器台数和容量，主接线方案选择，进行短路电流计算，并对变电所一次设备选择、校验和高低压线路选择。

最后进行继电保护和防雷接地，提高系统的安全性和可靠性。

第一章机械工厂主接线方案的选择

1.1电气主接线的概况

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。

电气主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三方面：

可靠性：

为了向用户供应持续、优质的电力，电气主接线首先必须满足这一可靠性的要求。

主接线的可靠性衡量标准是运行实践，要充分地做好调研工作，力求避免决策失误，鉴于进行可靠的定量计算分析的基础数据尚不完善的情况，充分做好调查研究工作显的尤为重要。

为了提高主接线的可靠性，选用运行可靠性高的设备是条捷径，这就要兼顾可靠性和经济性两方面，做出切合实际的决定。

灵活性：

电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换灵活性包括以下几个方面：

操作的方便性：

电气主接线应在服从可靠性的基本条件下，接线简单，操作方便，尽可能地减少操作步聚，以便于人员掌握，不致在操作过程中出差错。

调度的方便性：

电气主接线在正常运行时，要根据调度要求，方便的改变运行方式。

并且发生事故时，要能尽快地切除故障，故停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统和稳定运行。

扩建的方便性：

对将来要扩建的发电厂和变电站，其主接线必须具有扩建的方便性。

经济性：

采用简单的接线方式，少用设备，节省设备上的投资。

1.1.1车间和小型工厂变电所的主接线图

车间变电所的主接线图，分为两种情况

有工厂总降压变电所或高压配电所的车间变电所

其高压侧的开关电器、保护装置和测量仪表等，一般都安装在高压配电线路的首段，即总配电所的高压配电室内，而车间变电所只设变压器室和低压配电室，其高压侧多数不安装开关，或只安装简单的隔离开关、熔断器、避雷器等，如图1-1所示。

图1-1车间变电所高压侧主接线方案

a）高压电缆进线，无开关b）高压电缆进线，装隔离开关c）高压电缆进线，装隔离开关-熔断器d）高压电缆进线，装负荷开关-熔断器e）高压架空进线，装跌开式熔断器和避雷器f）高压架空进线，装隔离开关-熔断器和避雷器g）高压架空线，装隔离开关-熔断器和避雷器

由图右以看出，凡是高压架空进线，变电所高压侧必须装设避雷器，以防雷电波沿着架空线路侵入变电所击毁电力变压器及其他设备的绝缘。

而采用高压电缆进线时，避雷器则装设在电缆的首端，而且避雷器的接地端要连同电缆的金属外皮一起接地。

此时变压器高压侧一般可以不再装设避雷器。

如果变压器高压侧为架空线又经过一段电缆引入时，则变压器高压侧仍应装设避雷器。

工厂内无总降压变电所和高压配电所，其车间变电所往往就是工厂的降压变电所，其高压侧的开关电器、保护装置和测量仪表等，都必须配备齐全，所以一般要设置高压配电室。

在变压器容量较小、供电可靠性要求不高的情况下，就可以不设高压配电室，其高压侧的开关侧计量电能，或者在其高压柜就装在低压配电室内，在高压侧计量电能。

小型工厂变电所的主接线图

只装有一台主变压器的小型变电所主接线图

只装有一台主变压器的小型变电所，其高压侧一般采用无母线的接线。

根据其高压侧采用的开关电器不同，有以下三种比较经典的主接线图方案。

高压侧采用隔离开关—熔断器或户外跌开式熔断器的变电所主接线（图1-2）这种主接线，受隔离开关和开式熔断器切断空载变压器容量的限制，一般只用地500kvA及以下容量的变电所。

图1-2高压侧采用隔离开关—熔断器或图1-3高压侧采用负荷开关—熔断器或负

跌开式熔断器的变电所主接线荷跌开式熔断器的变电所直接接线图

这种变电所相当简单经济，但供电可靠性不高，当主变压器或高于侧停电检修或发生故障时，整个变电所要停电。

由于隔离开关和跌打式熔断器不能带负荷操作，因此变电所送电和停电的操作程序比较复杂，如果稍有疏忽，还容易发生带负荷拉闸的严重事故，而且在熔断器熔断后，更换熔体需一定时间，从而影响供电的可靠性。

但是这种主接线简单经济，对于三级负荷的小容量变电所是相当适宜的。

.高压侧采用负荷开关—熔断器或负荷跌打式熔断器的变电所主接线图（图1-3），由于负荷开关和负荷跌开式熔断器能带负荷操作，从而使变电所停、送电的操作简便灵活得多，也不存在着在带负荷拉闸的危险。

但在发生短路故障时，只能是熔断器熔断，因此这种主接线仍然存在着在排除短路故障时恢复供电的时间较长的缺点，供电可靠性仍然不高，一般也只用于三级负荷的变电所。

图1-4高压侧采用隔离开关—断路器图1-5高压双回路进线的一台主

变电所主接线图变电所主接线图

这种主接线图由于采用了高压断路器，因此变电所的停