电气自动化专业毕业论文

山东科技大学学士学位论文I摘要本文对象为一机械厂，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，选出新配电室的具体位置，明确负荷等级，调整母线所接负荷，确定系统运行方案及配电柜参数，运用负荷计算、短路电流计算和动热稳定校验计算，选择并校验符合条件的电气设备，设计出二次回路，使变电所一次设备的控制、调节、继电保护和自动装置、测量和信号回路以及操作电源系统能有效的运行。在优化系统的过程中，尽量提高电能的利用率和使用效率，采取多种方式降低线损，从而节约能源节约资金，努力降低改造成本。在对供配电系统进行设计的基础上，根据变配电站实现综合自动化的现状，从设计原则、系统配置及结构、功能、技术指标等方面着手，对本厂变配电室综合自动化系统进行了可行性分析，设计出了符合本厂情况的综合自动化系统。最后，还进行了综合自动化系统的软件设计，使变配电室智能化水平得到了极大地提升。关键词:负荷计算；二次回路；综合自动化；智能化山东科技大学学士学位论文-1-1绪论一切大规模的现代化工业生产都需要电能。众所周知，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。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。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(除电化工业外)。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。1.1课题背景随着生产和生活的用电量大幅度增加，电能在给人们的生活和生产带来极大便利的同时也留下了安全隐患。据《中国火灾统计年鉴》公布，我国主要城市所发生的火灾当中，电气火灾已经成为威胁人民生活和生产安全的重要因素。而引起电气火灾的主要原因便是短路和过负载运行所产生山东科技大学学士学位论文-2-的导线超温情况。而线路绝缘胶皮燃烧产生的氯化氨与空气中的水分相结合，化合成稀盐酸附着在电气设备、仪器装置上生成导电薄膜，严重降低了机电设备和一、二次接线回路的绝缘性能，直接影响机电设备和发电机组的安全运行并缩短其寿命。另外，建筑供配电系统的可靠性，也直接关系到人身安全，任何事故都将造成公共场所秩序混乱，由此产生严重的经济损失乃至政治影响等。该公司原有的供电系统已经很难满足现有现有生产的要求，况且电气设备的老化及落后已经极大的制约了新设备的投入。为了保障人身安全，供电可靠，技术先进和经济合理，供配电系统设计必须从全局出发，统筹兼顾，通过研究负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。此次供配电系统的设计应根据工程特点、规模和发展规划，做到远近期结合，以近期为主。供配电系统应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。只进行工厂供配电的设计，使其满足现有的基本要求，显然是不够的。变配电室综合自动化使供配电系统更具有智能化。20世纪70年代，国外就开展了变配电站综合自动化的相关研究，技术也相对较成熟。而我国变配电站综合自动化系统的相关研究开始于20世纪80年代中后期。随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，变电站综合自动化技术也得到了迅速发展。变电站综合自动化是将变电站二次设备(包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等)经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护。变电站综合自动化系统，即利用微型计算机和大规模集成电路组成的自动化系统，代替常规的测量和监视仪表，代替常规控制屏、中央信号系统和远动屏，用微机保护代替常规的继电保护屏，变电站综合自动化系统可以采集到比较齐全的数据和信息，利用计算机的高速计算能力和逻辑判断功山东科技大学学士学位论文-3-能，可方便监视和控制变电站内各种设备的运行和操作。由此看来，在电力系统自动化技术日新月异的今天，变配电综合自动化系统在电力生产中发挥着重要的作用。所以，将变配电站的综合自动化技术应用到电压等级低一级的供配电室，从而进行工厂供配电室的综合自动化设计是十分必要的。1.2研究设计的主要内容本课题设计的主要内容如下：一、通过对工厂供配电最优化方案的研究，设计出高压供电线路，从而确定增容后系统的接线方案。二、优化方案实施过程中，分析系统属性确定无功补偿的方式，根据负荷计算，短路电流计算和动热稳定校验计算，选择出符合条件的电气设备。三、根据供配电一次回路的特点，设计出变配电系统的二次回路，同时，采取必要的节能措施以减少改造成本。四、通过工厂供配电系统的可行性分析，设计出符合本厂供配电的综合自动化系统。五、采取有力措施提高变电站综合自动化系统的可靠性。六、根据工厂实际情况，设计出本厂的变配电室综合自动化系统软件。山东科技大学学士学位论文-4-3工厂供配电系统设计3.1高压供电线路设计3.1.1配电室选址一、配电所的设计要求:1、供电可靠，技术先进，保障人身安全，经济合理，维修方便。2、根据工程特点，规模和发展规划，以近期为主，适当考虑发展，正确处理近期建设和原期发展的关系，进行远近结合。3、结合负荷性质，用电容量，工程特点，所址环境，地区供电条件和节约电能等因素，并征求建设单位的意见，综合考虑，合理确定设计方案。4、变配电所采用的设备和元件，应符合国家或行业的产品技术标准，并优先选用技术先进，经济适用和节能的成套设备及定型产品。5、地震基本强度为7度及以上的地区，变配电所的设计和电气设备的安装应采取必要的抗震措施。二、变配电所选址：变配电所地址选择应根据下列要求综合考虑确定：1、接近负荷中心；2、接近电源侧；3、进出线方便；4、运输设备方便；5、不应设在有剧烈震动或高温的地方；6、不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；7、不应设在厕所，浴室或其他经常积水场所的正下方，也不宜与上述场所相贴邻；山东科技大学学士学位论文-5-8、不应设在地势低洼和可能积水的场所；9、不应设在有爆炸危险的区域里；10、不宜设在有火灾危险区域的正上方或正下方。3.1.2负荷等级的划分一、符合下列情况之一时，应为一级负荷：1、中断供电将造成人身伤亡时。2、中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如:重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。3、中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。例如:重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。二、符合下列情况之一时，应为二级负荷：1、中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如:主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。2、中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如:交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。③不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。根据工厂的生产特性，并考虑中断供电对其所产生的影响情况，故将本厂的用电负荷划分为二级负荷。山东科技大学学士学位论文-6-3.1.3对接线方案的选择一、主接线方案设计原则与要求变电所的主接线，应根据变电所在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。1、安全应符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全。2、可靠应满足电力负荷特别是其中一、二级负荷对供电可靠性的要求。3、灵活应能必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应负荷的发展。（4、经济在满足上述要求的前提下，尽量使主接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量。二、常见主接线方案1、只装有一台主变压器的变电所主接线方案只装有一台主变压器的变电所，其高压侧一般采用无母线的接线，根据高压侧采用的开关电器不同，有三种比较典型的主接线方案：（1）高压侧采用隔离开关-熔断器或户外跌开式熔断器的主接线方案；（2）高压侧采用负荷开关-熔断器或负荷型跌开式熔断器的主接线方案；（3）高压侧采用隔离开关-断路器的主接线方案。2、装有两台主变压器的变电所主接线方案装有两台主变压器的变电所的典型主接线方案有：（1）高压无母线、低压单母线分段的主接线方案；山东科技大学学士学位论文-7-（2）高压采用单母线、低压单母线分段的主接线方案；（3）高低压侧均为单母线分段的主接线方案。三、主接线方案确定1、10kV侧主接线方案的拟定由工厂负荷计算表（见附录三）可知，高压侧进线有一条10kV的公用电源干线，为满足工厂二级负荷的要求，又采用与附近单位连接高压联络线的方式取得备用电源，因此，变电所高压侧有两条电源进线，一条工作，一条备用，同时为保证供电的可靠性和对扩建的适应性所以10kV侧可采用单母线或单母线分段的方案。2、380V侧主接线方案的拟定由原始资料可知，工厂用电部门较多，为保证供电的可靠性和灵活性可采用单母线或单母线分段接线的方案，对电能进行汇集，使每一个用电部门都可以方便地获得电能。3、方案确定根据前面章节的计算，若主变采用一台S11型变压器时，总进线为两路。为提高供电系统的可靠性，高压侧采用单母线分段形式，低压侧采用单母线形式，其系统图见图3.1。若主变采用两台S11型变压器时，总进线为两路，为提高供电系统的可靠性，高压侧采用单母线分段形式，两台变压器在正常情况下分裂运行，当其中任意一台出现故障时另一台作为备用，当总进线中的任一回路出现故障时两台变压器并列运行。上表3.1是两种主接线方案的比较，从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案优于装设一台主变的方案。从经济指标来看，装设一台主变的方案优于装设两台主变的方案。由于集中负荷较大，已经大1250kVA,低压侧出线回路数较多，且有一定量的二级负荷，考虑今后增容山东科技大学学士学位论文-8-扩建的适应性，从技术指标考虑，采用于装设两台主变的方案。3.1.4配电柜选择对于配电柜选择的选择，应满足下列要求:一、高压开关柜的结构应保证工作人员的安全和便于运行、维护、检查、检修和试验。二、高压开关柜的结构应有足够的机械强度，以保证在操作一次设备时，二次设备不会产生永久性变形和影响性能的弹性变形。三、开关柜内必须有工作位置、试验位置、以保证手车处于以上位置时，不能随意移动。四、开关柜内手车的推进与拉出应灵活方便，不产生冲击力，相同规格的手车应具有互换性。五、沿所有开关柜整个长度延伸方向应设有专用的接地导体。六、“五防”联锁要求:●断路器手车只能在试验或工作位置时，断路器才能进行合、分阐操作。●当接地开关处于分闸状态时，手车才能从试验或断开位置移到工作位置。●手车处于工作位置时，接地开关操作轴被锁定，接地开关不能合闸。●当断路器处于合闸状态时，丝杆被锁定，不能移动手车。●只有当接地开关合上，电缆室门才能打开检修电缆。●断路器在工作位置，二次插头不能拨下。七、二次回路导线应有足够的截面，从而不致影响互感器准确度，应使用铜导线，其截面电流回路采用不小于2.5mm2、电压回路不小于1.5mm2.八、开关柜电缆室门要求做成带绞链，并与断路器联锁，满足五防功