论文总字数：30183字

摘 要

本文的研究对象为一大型的以生产化肥为主的企业，工厂内有大量的高低压供配电电气设备。为满足扩大产量的需求，计划在原有的基础上再投入若干新负荷，因此，投入前的供配电系统将不能满足现有生产计划的需要。除此之外，原配电室的智能化水平还需进一步改善，以使系统更加高效地运行。本次厂用供配电及综合自动化系统的设计，旨在满足现有生产的同时，提高装置的运行水平，优化过去存在的问题，修复系统本身存在的漏洞，确定系统运行的方案，并提升各工段装置的工作效率，确保各生产工艺流程能够安全有序进行。设计以保障系统运行安全为宗旨，合理分配负荷为手段，对所有资源进行整合，设计一套科学的接线方案，提高系统的现代化程度。

本文通过分析原用电负荷分布以及新增负荷容量的大体情况，明确负荷等级，调整母线所接负荷，对综合配电室的位置做了规划和适当改动，并对各供配电设备做了合理布局。同时，确定了供配电系统运行方案，并确定变压器、配电柜等设备的参数，通过短路电流计算、动热稳定校验计算以及负荷计算，选择并校验符合条件的各电气设备的型号和数量。此外，还对系统的二次回路做了设计，因此该工厂变电所一次设备的调控、自动装置和继电保护、操作电源系统以及测量和信号回路能更有效、安全地运行。在对电力系统优化同时，尽可能地提高对电能的利用效率，采用多样的方式以减小线损，达到节省能源、降低成本的目的。最后，根据该工厂供配电系统的实际需要，对本变配电所的综合自动化系统进行了设计。首先，根据对硬件的系统配置，对综合自动化系统的可行性进行了分析。其次，拟定了各工段之间的逻辑分层，从而确定了本系统中各结构的功能。最终，实现了实时数据和各种反馈的稳定传递，并通过软硬件的协同配合，完成了人机的对话及运行监测平台，为该工厂创建了一个满足实际需要的配电所综合智能化操作系统。

关键词：智能化；负荷计算；二次回路；综合自动化

Abstract

The study object of the paper is about a large fertilizer factory where a lot of high and low voltage supply devices are. In order to meet the demand for expanding production, it is planned to invest some new loads on the original basis. Therefore, the power supply and distribution system before the investment will not meet the needs of the existing production plan. In addition, the intelligence level of the original distribution room needs to be further improved to make the system run more efficiently. The design of the factory power supply and distribution and integrated automation system is designed to meet the existing production, improve the operation level of the device, optimize the existing problems, repair the loopholes in the system itself, determine the system operation plan, and upgrade the working efficiency of the devices in each section to ensure that each production process can be carried out safely and orderly. This paper takes the purpose of ensuring the safety of the system operation and the rational distribution of load as a means to integrate all resources and design a scientific wiring scheme to improve the modernization of the system.

This paper analyzes the general distribution of the original electricity load and the general situation of the newly added load capacity, clarifies the load level, adjusts the load connected to the bus, makes plans and appropriate changes to the location of the comprehensive distribution room, and makes various power distribution equipment reasonable layout. At the same time, the operation plan of the power supply and distribution system is determined, and the parameters of the transformer, power distribution cabinet and other equipment are also determined. Through the calculation of short-circuit current, dynamic thermal stability verification calculation and load calculation, the types and quantity of electrical equipment that meet the conditions are selected and verified. In addition, the secondary loop of the system is also designed, so that the regulation of the primary equipment of the plant substation, the automatic device relay and relay protection, the operation of the power supply system and the measurement and signal circuit can operate more efficiently and safely. While optimizing the power system, as much as possible to improve the efficiency of the use of electrical energy, using a variety of ways to reduce line losses, to achieve the purpose of saving energy and reducing costs. Finally, according to the actual needs of the plant's power supply and distribution system, the integrated automation system of the substation was designed. First, according to the hardware system configuration, the feasibility of the integrated automation system is analyzed. Secondly, the logical layering between the various work sections was drawn up, thus determining the function of each structure in the system. In the end, real-time data and various feedbacks were stably transmitted,, the man-machine dialogue and operation monitoring platform were completed, and a comprehensive intelligent operation of the power distribution station that met the actual needs was created for the system.

Key words: intelligence, load calculation, secondary loop, integrated automation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题概述 1

1.1.1 研究的题目及来源 1

1.1.2 研究的背景 1

1.2 研究设计的主要内容及要求 3

1.2.1 研究设计的内容 3

1.2.2 设计要求 3

第2章 工厂供配电现状及增容情况 4

2.1 工厂供配电系统概述 4

2.2 全厂总体供电方案的确定 4

2.2.1 供电方案比较与选择 4

2.2.2 全厂变配电室设计方案 7

2.2.3 全厂变、配电系统接线方式及运行方式 7

2.2.4 供电系统的保护 7

2.2.5 非线性负荷谐波情况预测及防止设想 7

第3章 工厂供配电系统设计 8

3.1 新增负荷的选择 8

3.2 工厂计算负荷的确定 8

3.2.1 负荷计算的目的和意义 8

3.2.2 负荷计算的方法 8

3.2.3 需要系数法确定计算负荷 9

3.2.4 二项式系数法确定计算负荷 11

3.2.5 工厂负荷的计算 11

3.3 配电室选址 14

3.3.1 配电所的设计要求 14

3.3.2 变配电所所址选择 14

3.4 无功补偿 15

3.4.1 补偿方式的分类 15

3.4.2 补偿方式的确定 16

3.5 高低压设备的选择与校验 17

3.5.1 高压母线进出线电缆的选择与校验 17

3.5.2 变压器的选择与校验 19

3.5.3 配电柜的选择 23

3.5.4 如何选择互感器 24

3.5.5 如何选择和校验高压开关设备装置 25

3.5.6 避雷器的选择 26

3.6 工厂供配电二次回路及继电保护的设计 27

3.7 节能措施 29

3.7.1 改造迂回辗转线路 29

3.7.2 改造“卡脖子”线 29

3.7.3 改造导线的接续方法 29

3.7.4 采用无功补偿措施 30

3.7.5 选取同步电动机 30

3.7.6 逐步替换高能耗变压器 30

3.7.7 增建二次变压所，缩短供电半径 30

第4章 工厂变配电室综合自动化设计 31

4.1 变配电所综合自动化的可行性分析 31

4.2 综合自动化系统设计方案 31

4.2.1 本期装置数量及配置要求 33

4.2.2 结构要求 33

4.2.3 后台系统配置及要求 34

4.2.4 功能 34

4.2.5 交、直流系统 36

4.2.6 低周低频减负荷管理 36

第5章 总结与展望 37

参考文献 38

致 谢 39

第1章 绪论

1.1 课题概述

1.1.1 研究的题目及来源

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。就另一方面而言，假设工厂的供电过程突然发生中断，这对工业生产造成的影响及后果是难以估量的。因此，完善工厂供配电的工作对于促进工业生产效率的提高，实现工业的自动化生产，具有举足轻重的意义。由于我们一般把节能减排作为检验生产企业是否完成好电力任务的一项主要指标，同时节能减排也是搞好国民经济应该具备的一个重要的前提，因而，把工厂供电相关的各方面工作做好，对于节约资源、促进国家经济建设发展，也具有相当重大的意义。

对于许多大型企业，尤其是冶金、钢铁以及石油化工等行业的企业，对供配电的可靠性要求非常高，电力供应仅仅满足生产的需要是不够的，还必须运行安全、可靠、经济、合理。对企业变配电室的综合自动化的运用范围逐渐扩大，事实上，一直到本世界初期，它才在我国的一些钢铁及冶金企业中逐步发展起来。由于化工企业变电站与电力系统变电站之间实际上存在着本质上的差别，假使仍然沿袭传统的设计思维，或者是将其机械照搬，这很不利于促进企业配电综合自动化的发展，甚至产生极其负面的影响。基于此，对企业配电综合自动化系统的可行性研究及生产工作有序展开。使得其技术水平有了不小的提高，体系结构也在不断改进。不过，仅仅满足自动化系统的相应要求是不够的，还应该不断拓宽设计思路，运用最先进的原理及技术，同时不断完善设备的功能，使设备工艺达到最优，满足企业长远发展的要求，这样才能实现企业配电综合自动化的宏伟目标。

1.1.2 研究的背景

近年来，我国经济建设水平在迅速提高，值得注意的是，电能在企业生产、运营投资的有序进行过程中占据了十分重要的地位，然而随着人们的生产和生活对电力依赖程度地加重，电在给我们带来极大方便的同时也埋下了不小的安全隐患。根据统计数据，研究发现，近几十年来，我国城市中近三成的火灾是由电气相关设备发生燃烧所导致的，该比例一直呈上升趋势，并且，由此造成的经济损失也是难以想象的。由此看出，电气火灾已然成为威胁到人民生活及生产安全的一个重要因素。短路导致的电流过大，及整个系统过负载运行导致的导线超温现象，都是造成电气火灾的重要因素。当线路绝缘胶皮发生燃烧时，会生成氯化氨气体，该气体与空气中的水分相结合时，就会通过化合反应形成稀盐酸，当它附着在用电设备或者仪器装置上时，会生成一层可导电的薄膜，这必然会严重影响到机械或电气设备以及系统一、二次回路的绝缘性能，也将会直接影响到机械或电气设备乃至发电机组的正常安全运行，严重时，甚至会缩短设备的寿命。此外，一旦建筑供配电系统的供电可靠性降低，必将会对人身安全造成威胁，相关事故的发生都很可能破坏公共场所的正常秩序，由此可能造成的惨重的经济损失，甚至会对政治生活产生十分严重的影响。

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