电气自动化专业毕业论文文档格式.docx
- 文档编号:22210252
- 上传时间:2023-02-03
- 格式:DOCX
- 页数:38
- 大小:166.86KB
电气自动化专业毕业论文文档格式.docx
《电气自动化专业毕业论文文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电气自动化专业毕业论文文档格式.docx(38页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
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。
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;
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。
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。
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。
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。
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;
(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2.5mm
、电压回路不小于1.5mm
.
八、开关柜电缆室门要求做成带绞链,并与断路器联锁,满足五防功能。
九、电流互感器的安装要求便于拆装和做试验。
十、高压开关柜的结构必须是中置式开关柜,断路器室下部必须是一个独立小室,中间加隔板完全分开。
对于原有系统,采用的是固定式开关柜,柜内继电保护主要是电磁式继电器,操作复杂,稳定性差,制约生产因素多,属于落后产品,且防护等级已经达不到现有要求,不能满足现有生产的需要。
综合比较现有的多种配电柜,研究其各自的特点,最终采用了KYN系列开关柜,此柜采用中置式结构,节约了断路器室约50%的空间,更有利于电缆的安装,且技术含量高,容量大,结构设计合理,牢固,外型美观,安全可靠,防护等级高,维修量小等特点,还可以与微机接口,实现配电站的自动化。
3.2无功补偿
工厂供配电系统中,功率因数的高低是衡量一个工厂电能质量的重要指标,功率因数偏低就意味着系统中无功电源不足,会导致系统电压降低而造成电能损耗增加,用电效率降低,限制了供电线路的送电能力。
供电部门一般要求工厂的月平均功率因素达到0.9以上,当企业的自然总平均功率因数较低,单靠提高用电设备的自然功率达不到要求时,应采用必要的无功功率补偿设备进一步提高工厂的功率因数。
本工厂中,采用电力电容器进行无功功率补偿。
补偿方式有两类:
一、高压集中补偿
高压集中补偿是将并联电容器集中装设在高压配电所的高压母线上,这种补偿方式只能补偿高压母线前边所有线路上的无功功率,而高压母线后面的无功功率得不到补偿,这种补偿方式只适合于大中型企业。
3.4设备的选择与校验
供配电系统中的导线及电气设备包括电力变压器,高低压开关电器,互感器等,均需要依据正常工作条件,环境条件及安装条件进行选择,部分设备还需要依据故障情况进行短路电流的动稳定度,热稳定度校验,在保障供配电系统安全可靠工作的前提下,力争做到运行维护方便,技术先进,投资经济合理。
供配电系统中的电气设备按正常工作条件进行选择,就是要考虑电气设备装设的环境条件和电气要求:
环境条件是指电气设备所处的位置(户内或户外),环境温度,海拔高度以及有无防尘,防腐,防火,防爆等要求;
电气要求是指电气设备对电压,电流,频率等方面的要求;
对开关电器及保护用设备,如开关,熔断器等,还应考虑其断流能力。
电气设备短路情况进行校验,就是要按最大可能的短路故障(通常为三相短路故障)时的动,热稳定度进行校验。
但熔断器和有熔断保护的电器和导体(如电压互感器等),以及架空线路,一般不必考虑动稳定度,热稳定度的校验,对电缆,也不必进行动稳定度的校验。
在供配电系统中尽管各种电气设备的作用不一样,但选择的要求和条件有诸多是相同的。
为保证设备安全,可靠的运行,各种设备均应按正常工作条件下的额定电压和额定电流选择,并按短路故障条件校验其动稳定度和热稳定度。
3.4.1一次设备选择与校验的条件
为了保证一次设备安全可靠地运行,必须按下列条件选择和校验:
一、按正常工作条件,包括电压、电流、频率、开断电流等选择。
二、按短路条件,包括动稳定和热稳定来校验。
三、考虑电气设备运行的环境条件和温度、湿度、海拔以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。
3.4.5高压侧断路器的选择与校验
对于高压侧断路器,以前使用的是II型少油断路器。
经过多年的使用发现,10kV少油断路器运行中存在检修次数频繁、检修工作量大,渗漏问题较难处理问题,在一定的条件下会产生高压可燃的气体,乃至发生爆炸,所以在电力发展过种中,这种断路器越来越不能满足社会发展的需要。
由于放置在室内,且其开断能力较大,故使用真空断路器。
研究发现,真空断路器与少油断路器相比较有着明显的优势:
一、真空断路器维护简单,无爆炸危险,无污染,噪音低,检修费用低,故障率低。
二、灭弧室开断后介质恢复快,不需要冷却和更换,熄弧能力底,无损耗,触头压力小。
三、开断电流大,主回路接触电阻小,并适合于频繁操作等比较苛刻的工作条件。
四、真空断路器使用寿命长,一般可达20年左右,可靠性高。
相比各种真空断路器,VS1的机械传动设计的比较好,可靠性高,选择型号为VS1-12的真空断路器,且与配电柜为成套产品。
对于高压侧断路器的校验,只需其开断能力大于短路电流即可。
由于其为成套产品,查产品样本,断路器的选择均满足要求。
而断路器的速断保护、过电流保护、零序保护、高温报警等,均与二次回路有关。
。
从图中可以看出各种回路虽然保护对象不同,但只要保护的对象发生异常情况,都可以根据观察信号灯,操作控制开关来进行各一次回路上断路器的合闸与跳闸。
而且从灯的颜色也可以辩明事故信号,预告信号等重要信息。
这样,保护装置和监测装置动作后都要发出相应的信号提醒或提示运行人员,从而保障供电的安全性。
3.6节能措施
为了提高电能的利用率和使用效率,节约能源节约资金,工厂的节电工作涉及面很广,既包括配电系统的节能改造,也包括电动机、风机、水泵等用电设备的节能改造。
其中,配电系统的电能损耗率(简称线损率)是工厂一项重要的电气综合技术经济指标,电气管理人员必须切实做好线损管理工作。
工厂的配电系统电能损耗与厂内的负荷分布、网络结构、无功配量、运行方式、用电构成、电压等级以及一、二次设备的技术性能等因素有关。
配电网损耗理论上由三部分组成,即发生在线路导线电阻上的电能损失,发生在配电变压器高低压绕组电阻上的电能损失和发生在配电变压器铁心上的电能损失。
本工程中采用如下几种措施降低配电系统的损耗:
一、改造迂回线路
随着工厂的发展,负荷的变化,配电线路的延伸,厂内逐年自然形成的电网不一定合理,甚至有迂回送电的情况,所以,对迂回线路必须进行改造。
在线路走向改造时,主干线要接近负荷中心,分支线角度不能超过90度角。
二、改造卡脖子线,增大导线截面
随着生产发展的需要,厂内线路有的增大了负荷,增加了大的用户,有的由于电源的重新布点,使原来线路的末端变成了首端,有的由于建厂时线路建设标准低,形成了卡脖子线。
改造时应增大这些导线的截面,既保证供电容量,又降低线路电阻,达到降损节能的目的。
改造卡脖子线的标准是使线路导线截面在最大负荷时,其电流密度不大于1~1.5A/mm
当线路的导线截面一定时,在条件允许时采用己有的双回路并联工作和尽量利用备用线路供电,通过间接增大配电线路的导线截面,降低导线电能损耗。
三、改造导线的接续方法
线路导线接续不好会使接续点发热,并损耗能源。
我们对导线的接续采取了如下的措施:
1、导线接续尽量避免缠绕法,改为炮接、有张力时的钳接和无张力时的设备线夹连接。
2、不同导线接续在耐张杆的引流或设备上完成,应该用铝铜过渡线夹。
3、导线或设备线夹在安装前就处理好,无锈蚀,安装时要紧固好。
四、采用无功补偿,提高功率因数
由于有功损耗与
成反比,又由于功率因数的改善,也将引起网络电压的上升,所以采用无功补偿,提高功率因素
可大大降低损耗。
同时,功率因素的提高,在输送相同的有功功率时,也可降低配电变压器及配电线路的负荷电流。
配电系统进行无功补偿时坚持全面规划,合理布局,分散补偿,就地平衡的原则。
由于本工程中大量采用同步电动机,很多情况下其总的功率因素已经达到要求,只有在较少的情况下根据实际变化采用电容器自动投补的方式进行无功补偿。
五、选择同步电动机
在扩容时综合考虑采用同步电动机。
由于同步电动机为容性负荷,其功率是可以超前的。
通过调节励磁电流在超前的功率因数下运行,有利于改善电网的功率因数。
功率因数越高,用电电流就越小,从而减少用电量,节约电能。
六、逐步更新高能耗变压器
由于建厂时间长,同时也由于受财力和物力的限制,改造前工厂仍在使用SJ
、SL
,等系列的高能耗变压器,对这些高能耗变压器应逐步淘汰。
所以当更新或新增变压器时,我们选择S
、S
和S
-等系列的低损耗变压器,使用这些低损耗变压器可大幅度降低空载损耗和短路损耗。
当工厂变压器数量较多时,我们确定了新型变压器数量和容量,及时投入和退出,使之达到合理运行。
在负荷较低时,我们尽量减少空载变压器的台数,特别是节假日、停产检修时,我们对配电系统进行了认真调度。
七、增建二次变压所,缩小供电半径
随着生产的发展变化,工厂的变电所有的已经逐渐远离负荷中心,根据实际情况,增建二次变电所,将变电所依旧设置在负荷中心,通过缩短供电线路长度,降低线路的电能损耗。
4工厂变配电室综合自动化设计
4.1变配电室综合自动化的可行性分析
4.1.1传统变配电室存在的问题
变配电室担负着电能转换和电能重新分配的重要任务,对一个企业的安全和经济运行都起着举足轻重的作用。
如果仍依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主,依靠原来变电站的旧设备,会存在以下几方面的缺点。
一、安全性、可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求。
二、供电质量缺乏科学的保证。
三、占地面积大,从而影响整个工矿企业的长远利益。
四、不适应电力系统快速计算和实时控制的要求。
五、维护工作量大,设备可靠性差,同时给每年的校验保护定值工作带来了困难。
4.1.2变配电室综合自动化技术的优越性与技术支持
通过采用先进的技术,提高变配电室综合自动化水平,增加遥控、遥测、遥信、遥调四遥功能,会体现出以下几方面的优越性:
一、提高供电质量,降低损耗。
二、提高变配电室的安全、可靠运行水平,突出四遥装置的特点。
三、提高电力系统的运行及管理水平,避免人为的主观干预,运行人员只要通过观看CRT屏幕,对变配电室主要设备和各输、配电线路的运行工况和运行参数一目了然。
四、缩小变配电室占地面积,降低造价,减少总投资。
五、减少维护工作量,减少值班员的工作量,实现减人增效。
由于变配电室所是变配电系统中的重要环节。
降低变配电室造价,提高变配电室的供配电电能质量和供电可靠性,减少变电所值班人员,尽量避免误操作,缩短事故处理时间是现代化智能变电所有的功能。
所以,实现变配电室综合自动化势在必行。
随着计算机技术的飞速发展,变配电室传统的电磁式继电保护装置正逐步被微机综合保护装置所取代。
新一代的微机综合保护器,不仅涵盖了传统继电保护和自动装置的全部功能,而且能对变配电回路的开关状态,电流、电压等模拟信号,事故下的脉冲信号,以及一些非电量信号进行采集、储存和运算。
计算机技术的发展,影响了整个电器制造行业的产品革新,高低压电器产品正向着智能化的方向发展,在满足各类电器基本功能的同时亦具备了各种电量和非电量信号的采集、储存和处理功能。
现代控制技术和现代通信技术在电力(电气)行业的应用,使上述电器产品一般均具备了数据通信接口,为各个电气控制节点间的数据进行交换、整合,实现信息资源共享,实施实时监测、集中管理乃至远程控制提供了可能。
变配电所综合自动化装置,包含了上述集保护、测量计量、控制、通信于一体的智能化前端设备,将这些前端设备的通信接口连接起来的现场总线,进行通信预处理的通信管理单元以及经过组态的上位机单元(远方工作站、维护工程师站、数据库工作站等)。
通过上述设备或单元的连接,实现变配电所运行数据的采集、储存、交换,并经过预置软件程序的支持对变配电所实现自动化遥测、遥信、遥控和遥调。
传统的继电保护和自动装置,其结构基本上都是采用各类电磁式继电器构筑。
它们的结构特点决定了信息资源不可能共享,硬件配置繁多,接线复杂,精度低,稳定性和可靠性差,并由此造成维护、校验工作量繁重装置误动、拒动的概率大。
即便是上世纪80年代出现的电子式继电保护和自动化远动装置亦未能彻底解决信息资源的共享问题。
由于工艺技术的不成熟,此类装置的稳定性和可靠性远远不够理想,并且在远动的通信上抗干扰能力差、误码多。
在当时的科技发展条件下,工厂变配电室的”四遥”和无人值守的运行方式,仅仅是工厂电力工作者的初步试探和美好的期待。
变配电室综合自动化装置是基于现代计算机技术、现代控制技术和现代
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电气 自动化 专业 毕业论文
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)