1、本科毕业论文系列开题报告电气工程及其自动化小型工厂配电设计一、课题研究意义及现状工厂配电，就是指工厂所需电能的供应和分配。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其他形式的能量转化而来，又易于转换为其他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名经济生活中应用极为广泛。随着我国加入WTO，电力供应将逐步从卖方市场走向买方市场，电力用户对电能质量提出了更高的要求，国际一流供电企业的供电可靠性指标要求：农村用户99.5%，供电系统用户99.99%（市中心+市区+城镇）。而要实现这一目标，传统的
2、配电网结构及保护、运行和管理方式已经不适应电力市场发展的需求，迫切需要新的配电模式。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。近年来,工厂供配电系统触电事故以及电气火灾和爆炸事故时有发生,不但影响生产,还造成巨大的经济损失甚至人员伤亡。
3、为保证工厂供配电系统安全运行,防止事故发生,除了要按标准、规范对供配电系统进行设计、施工外,还必须做好工厂供配电系统运行和维护工作。在我国很多地区，存在有很多私人作坊企业，由于缺乏有效管理，配电设备容易发生故障，造成财产损失和能源浪费，甚至威胁到人生安全。如果能对其进行有效的供配电设计，可以降低故障发生率，提高经济效益，节约能源，对国家的发展有着极其重要的意义。二、课题研究的主要内容和预期目标1）设计目标了解当前国内外工厂配电的现状及发展趋势；熟悉电力电子和供配电技术等，为将来从事有关行业打下一定基础。2）毕业设计的具体内容本次设计根据课题提供的某工厂的用电负荷和供电条件，并适当考虑生产的发展
4、，按照国家相关标准、设计准则，本着安全可靠、技术先进、经济合理的要求确定本厂变电柜的位置和形式。通过负荷计算，确定主变压器的台数和容量。进行短路电流计算，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线，合理选择整定继电器保护装置，最后按要求写出设计说明书,并绘出设计图样。三、课题研究的方法及措施本课题重点研究的是供电工程技术。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、地区水文资料和电费制度等,先计算电力负荷, 判断是否要进行无功功率补偿。接着进行变电柜位置和型式选择, 并确定变电所变压器台数和容量, 主接线方案选择。最后进行短路电流的计算,并对变电所一次设备选择和校验和
5、高低压线路的选择。确定工厂概况后，就可以从网络或图书馆查找所需资料。如果缺少文献，可以直接咨询有关单位。当资料齐全后，应当认真学习最新的供配电知识和高低压电气概况，以避免以后设计中出现设计产品与当前社会上使用产品存在太大差距的现象。由于本设计接触到能够威胁生命安全的电压，所以过程中必须注意用电安全。只有在检查无误后才能通电，现场保持有 2 人以上。四、课题研究进度计划2010 年 10 月 20 日至 12 月 3 日，明确任务，收集资料，确定系统总体设计方案。完成外文翻译、文献综述和开题报告。2010 年 12 月 4 日至 12 月 31 日，完成工厂负荷计算，确定电压等级。2011 年
6、1 月 1 日至 1 月 20 日，完成主变压器台数及容量的选择，变电柜主接线方案的选择。2011 年 1 月 21 日至 3 月 1 日：完成变电柜形式选择，变电柜高低压电气设备选择及校验。2011 年 3 月 2 日至 4 月 10 日：撰写毕业论文，完善与修改论文，做好 PPT，准备答辩并提交所有电子文档材料。五、参考文献1李书奇.论工厂供配电系统的方案比选J.山西建筑，2010(02)：209210.2中华人民共和国机械工业部.GB 50054-95 低压配电设计规范M.北京：中国计划出版社，1999.3中华人名共和国住房和城乡建设部.GB50052-2009 供配电系统设计规范M.北
7、京：中国计划出版社，2009.4贾广军，李莉.工厂供配电系统方案的技术经济比较J.科技信息，2007(28)：550591.5Pansini,Anthony J.Guide to electrical power distribution systemsM.Inc：The Fairmont Press, 2005(06).6吴忠林.工厂供配电的设计J.黑龙江造纸，2010(04) ：4750.7吴继业，潘龙；肖俊丰.新建墙地砖陶瓷工厂的供配电初步设计J .陶瓷，2000（02）：4546.8娴介才.供电M北京：机械工业出版杜，1991.9易声瑶.中纤板厂的配电设计J.林产工业，2010(01)
8、 ：3637.10刘凌燕.工厂供配电系统运行和维护的安全技术要求 J.工业安全与环保，2010(01)：5859.11陆荣华.电气安全手册M .北京：中国电力出版社,2005.12刘效松.低压配电柜的技术创新及发展 J.建筑电气，2006 （03 ）：125128.13侯纲.连续生产工厂配电设计中易被忽视的几个问题 J.供用电，2003 （02 ）：4446.毕业论文文献综述电气工程及自动化小型工厂配电设计摘要：综合介绍了小型工厂的供配电初步设计，突出了工厂整体设计中的重要性，并从几个方面阐述了设计的程序和内容。关键词：供配电；开关柜；负荷计算；技术前言电能广泛应用于国民经济、社会生产和人民生
9、活的各个方面，而绝大多数的电能都是由电力系统中的发电厂提供的。据统计，工厂供配电系统是电力系统的重要组成部分，其中心任务就是对工厂所需电能进行供应和分配，它是由总降变电所、高压配电所、配电线路、车间变电所和用电设备所组成。对于某个具体工厂的供配电系统，可能上诉各部分都有，也有可能只有其中几个部分，这主要取决于工程电力负荷的大小和厂区的大小。 11 配电规范按照国家标准 GB50052-2009供配电系统设计规范 2和 GB50054-95低压配电设计规范 3等的规定，进行工厂供配电设计必须遵循以下原则：1.1 遵守规程、执行政策必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家有关方针政策，包括节约能源，
10、节约有色金属等技术经济政策。1.2 安全可靠、先进合理应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电器产品。1.3 近期为主、考虑发展应根据工作特点、规模和发展计划，正确处理近期建设与远期发展关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性，全局出发、统筹兼顾。1.4 合理确定设计方案2 配电方案工厂供电不仅要满足生产工艺提出的各项具体要求，保证安全可靠地提供电能，而且力求合理，投资少，运行费用低。 4根据工厂总平面图，工厂负荷情况，供电电源情况，气象资料，地区水文资料和电费制度等，先计算电力负荷，判断是否要进行无功功率补偿，接着进行变电所位置
11、和型式选择，并确定变电所变压器台数和容量，主接线方案选择，最后进行短路电流的计算，并对变电所一次设备选择和校验和高低压线路的选择。典型的从发电机到工厂及个人用户配电图 53 供电设计内容 6全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局等多方面情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题，其基本内容有以下几方面：3.1 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。3.2 工厂总降压变电所的位置和主变电压
12、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数，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。3.3 工厂总降压变电所主结线设计根据变电所配点回路数，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，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易维修方便。3.4 厂区高压配电系统设计根据长内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置方案，计算出导线截面及电压损失，由不同方案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选
13、用。3.5 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向电容器的规格和数量，并选用合适的电容器或放电装置。3.6 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、低压侧电气设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、开关柜等设备。3.7 变电所防雷装置设计根据工业与民用建筑电气设计规范 ，凡高度超过 15m 的构筑物均应设置避雷装置，且接地电阻不大于 10。 7参考当地气象地质材料，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
14、离计算，按避雷器的基本参数选择防雷点冲击波的避雷器的规格型号。3.8 总降压变电所变、配电装置总体布置设计综合前述设计计算结果参照国家有关规程规定，进行内外的变、配电装置的总体布置和施工设计。4 高低压开关柜的选择配电柜主要有下面这些作用：能够起到配置电源的作用，当线路出现故障时，有利于控制故障范围也方便快速找出故障点及时加以排除，无须大面积停电。另外，配电柜内方便放置各种保护设备如防止短路的熔断器（保险丝） ，防止过载的空气开关等，可以对线路和用电设备起到保护作用，也就是说把东西集中到一块，方便维护、检查。 8从20 世纪 80年代开始，我国随工程项目引进了国外不同类型的低压开关柜，至90年
15、代国外公司将他们的低压成套设备在我国进行独资或合资生产，以MNS为典型代表的国外先进技术和装备不断进入我国。纵观国外低压成套开关设备，我们不难发现，它们在柜体的设计、设备的故障电弧防护能力、加工工艺、开关设备的智能化等方面都有了较大的突破，进入90 年代后，国外各大公司在低压供电系统实现集中监控的基础上，积极开展智能化的低压开关和智能化的低压成套开关设备的研究。 9目前市场上流行的开关柜型号很多，归纳起来有以下几种型号：GGD,GCK,GCS,MNS。各开关柜主要区别为 GGD 是固定柜， GCK、GCS、MNS 是抽屉柜。GCK 柜和 GCS,MNS 柜抽屉推进机构不同；GCS 柜只能做单面
16、操作柜，柜深 800mm，MNS 柜可以做双面操作柜，柜深 1000mm。 105 配电注意事项 11近年来，工厂供配电系统触电事故以及电气火灾和爆炸事故时有发生，不但影响生产，还造成巨大的经济损失甚至人员伤亡。为保证工厂供配电系统安全运行，防止事故发生，除了要按标准、规范对供配电系统进行设计、施工外，还必须做好工厂供配电系统运行和维护工作。配电设备也应定期巡视检查，以便发现运行中出现的设备缺陷和故障，及时采取措施，予以消防。 12考虑到运行方便、维护方便、检修方便, 最大限度地减少以后使用中因为配电装置方面的原因造成的生产线停产，必须要考虑到负荷的合理分配。以及改善设备工作条件，处理好配电系
17、统的初期投资与配电系统可靠性的关系。 136 小结 14本次设计根据课题提供的某工厂的用电负荷和供电条件，并适当考虑生产的发展，按照国家相关标准、设计准则，本着安全可靠、技术先进、经济合理的要求确定本厂变电柜的位置和形式。通过负荷计算，确定主变压器的台数和容量。进行短路电流计算，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线，合理选择整定继电器保护装置，最后按要求写出设计说明书,并绘出设计图样。参考文献1李书奇. 论工厂供配电系统的方案比选J.山西建筑,2010,(02):209210.2中华人民共和国机械工业部.GB 50054-95 低压配电设计规范M.北京:中国计划出版社，1999.3中华人名
18、共和国住房和城乡建设部.GB50052-2009 供配电系统设计规范M.北京:中国计划出版社,2009.4贾广军，李莉.工厂供配电系统方案的技术经济比较J.科技信息,2007(28) :550591.5Pansini,Anthony J.Guide to electrical power distribution systemsM.Inc:The Fairmont Press, 2005(06).6吴忠林. 工厂供配电的设计J.黑龙江造纸,2010(04) :4750.7吴继业,潘龙; 肖俊丰.新建墙地砖陶瓷工厂的供配电初步设计J.陶瓷,2000（02 ）:4546.8娴介才. 供电M北京:机
19、械工业出版杜,1991.9易声瑶. 中纤板厂的配电设计J.林产工业,2010(01) 3637.10刘凌燕.工厂供配电系统运行和维护的安全技术要求 J.工业安全与环保 2010(01) :5859.11陆荣华.电气安全手册M.北京：中国电力出版社,2005.12刘效松.低压配电柜的技术创新及发展 J.建筑电气，2006 （03 ）:125128.13侯纲.连续生产工厂配电设计中易被忽视的几个问题 J.供用电,2003（02 ）:4446.14D.B.CAMPBELL Assistant Commander for Public Works Centers and Departments. El
20、ectric Power Distribution Systems OperationsM.US:Naval Facilities Engineering Command,1990，4.毕业设计（20_ _届）小型工厂配电设计方案摘 要当代社会科学技术快速发展，个人和企业对电能的需求和应用越来越广泛，工作、科研、研究、日常工作生活都对电能的供应提出更高，更新的要求。所以保证提供高品质的供电质量，良好的供电环境十分重要。本设计注重理论联系实践，所要求掌握的专业知识力求综合全面、深入浅出和通俗易懂，实践方法重在可靠实用，可操作性与有针对性，同时也注重介绍反映当代最新的供配电技术。设计内容依据本人调
21、研所得的某机械制造厂的具体用电负荷情况和供配电条件，并考虑生产的发展，按照国家的相关要求、设计标准，以安全可靠、技术先进、经济环保的要求来确定本厂变电所的位置及形式。再通过负荷计算，确定变压器的台数和容量。然后计算短路电流，选择确定主接线方案及高低压设备及进出线，正确选择使用整定继电器保护装置，最后根据要求的条件写出设计方案,并绘制设计图样。详细的过程和步骤：依据工厂总的平面图，工厂具体负荷情况，供电电源环境，当地气象条件，地区水文资料及电费制度等，先计算工厂的电力负荷,判断是否需要进行无功功率的补偿，然后确定变电所位置以及型式的选择，并确定变电所变压器的台数和容量，选择主接线方案，最后计算短路电流，选择校验变电所一次设备，选择高低压线路。关键词：供配电；短路；负荷计算；校验；进线；出线AbstractIn the current rapid development of science and technology, the electric power
