本科毕业设计（论文）开题报告

一、选题背景与意义

随着我国国民经济持续、稳定、高速发展以及科技的进步，一大批自动化程度高的工厂相继建成，为机械加工厂行业的整体技术进步、提高行业经济效益和社会效益都起到极大的推进作用。这就对机械厂车间的供配电提出了更高的要求。此外我国面临着经济社会快速发展和人口增长与资源环境约束的突出矛盾，为全面贯彻落实科学发展观、促进经济又好又快发展，电能有效而高质量的供给和分配也是机械厂车间正常运行的保证。因此如何设计出安全、稳定、可靠、经济的车间供配电系统对企业甚至社会来说都是至关重要的。

机械加工厂供配电系统是整个工厂生产的动力源泉的命脉，它的正常运行直接影响全厂安全生产。现代大型工厂供配电系统的主接线及运行方式都非常复杂，各种电器设备的数量和种类繁多。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但在工厂里生产的连续性强，生产机械集中，对供电质量的要求较高。因此工厂的配电系统的设计对工厂的流水线以及它的产品产量是很重要的。工厂供电系统的设计工作对于工厂加快发展具有十分重要的意义。

二、调研报告

1.整个系统的集成化、数字化、标准化

当前变电所自动化的发展趋势将会不断朝着高集成化、数字化、标准化方向发展。随着集成电路和计算机技术的飞速发展，各种新型的大规模集成电路将会进一步应用在继电保护和测控装置上，这些新器件的应用将使保护和测控装置的电路板更加小型集成化。高集成化可以使装置通信、数据存储及处理能力更强，降低成本，减少故障率，有利于实现统一的运行管理。数字化是指变电站自动化系统的整体数字化、信息化以及与电力整体的协调操作。随着变电所一次设备的智能化，如智能开关设备、光电式电压和电流互感器和各类智能电子装置的出现和应用，变电所自动化将进人数字化阶段，有利于改进和优化现有的保护和控制功能。变电所自动化系统将逐步向产品标准化方向发展。具体表现在:产品基本功能设计和要求的标准化及产品的对外接口和通讯协议的标准化，变电所内不同厂家的设备可以做到互换互连，“即插即用”增加了用户选择变电所内各类设备和更换设备的自由度，同时不满足标准化设计的厂商将被逐步淘汰，使变电所自动化专业逐步走向良性的发展。

2.变电所设计过程中注意的问题

变电所要很好的为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能和环境保护工作，就必须达到以下基本要求：

(1)安全：在电能的供应、分配使用中，不应发生人生事故和设备事故。

(2)可靠：应满足电能用户对供电可靠性即连续性供电的要求。

(3)优质：应满足电能用户对电压和频率等的质量要求。

(4)经济：供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗。

此外，在供电工作中，应合理的处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部和当前的利益，又要有全局观念，能顾大局，适应发展。例如计划用电问题，就不能只考虑一个单位的局部利益，更要有全局观念。

三、实施方案

1.负荷计算与分析

采用多种精确计算方法，如需要系数法、二项式法等，针对不同用电性质区域（生产车间、办公区、公共设施等）分别统计设备清单，精准核算各区域及整体的计算负荷、尖峰负荷、平均负荷等关键参数。充分考虑季节性、周期性负荷波动以及未来新增设备的预留容量，绘制负荷曲线，为变压器容量选型、无功补偿配置提供直观量化依据。

2.变电所主接线设计

深入对比单母线分段、双母线、内桥接线、外桥接线等多种 10KV 主接线方式，结合供电可靠性要求（如一级负荷占比、停电允许时长）、运行灵活性、初期投资及后期扩展难度等因素，运用层次分析法等工具筛选最优方案。低压侧主接线设计注重馈电回路的合理性，根据不同负荷重要性、容量大小设置独立回路，保障关键负荷供电连续性，同时便于故障隔离与检修。

3.变压器选型

依据负荷计算结果，结合变压器负载率推荐范围（一般取70%-85%），选定合适容量的变压器，优先选用节能型、低损耗产品，如S13及以上系列。考虑电压波动适应性，合理选择变压器变比；根据谐波含量情况，评估是否需要配置抗谐波变压器或采取滤波措施，确保变压器长期稳定运行。

4.短路电流计算

建立详细的系统等效电路模型，运用标幺值法精确计算10KV及低压配电系统各节点在三相短路、两相短路等故障工况下的短路电流值。短路电流计算结果用于电气设备的动、热稳定校验，确保断路器、隔离开关、母线等设备在短路冲击下能可靠工作，同时为继电保护装置的灵敏性、速动性整定提供关键数据支撑。

5.低压配电系统设计

低压配电柜选型遵循模块化、标准化原则，便于安装、维护与扩展。内部开关电器选型依据负荷计算结果，严格匹配各回路容量、短路分断能力，确保选择性保护配合。电缆敷设设计兼顾散热、机械防护、电磁干扰等因素，合理规划桥架、线槽走向；对于长距离、大电流回路，进行电压降校验，保证末端电压满足设备正常运行要求。无功补偿设计依据负荷功率因数现状，采用集中补偿与分散补偿相结合方式，选用智能型无功补偿装置，动态跟踪调节无功功率，将功率因数提升至0.95及以上，改善电能质量。

6.继电保护与自动装置配置

针对变压器，设置瓦斯保护、差动保护、过电流保护等多层级保护方案，确保内部故障、外部短路等各类工况下能快速准确动作，保护变压器安全。10KV线路配置电流速断保护、限时电流速断保护、过电流保护，结合重合闸装置，提高供电可靠性，减少瞬时故障停电时间。低压侧馈电回路设置短路保护、过载保护、漏电保护等基本保护功能，同时为重要负荷配备备用电源自动投入装置（BATS），保障不间断供电。

四、毕业设计进度安排

第一学期第20周前：完成开题报告撰写，提交导师审核，通过后开展资料收集工作。

第二学期第1-3周：深入调研，整理资料，进行负荷初步估算，拟定变电所总体布局与初步设计方案。

第4-5周：进行负荷计算、短路电流计算，完成变压器、高低压开关柜等主要设备选型。

第6周：细化主接线、低压配电、继电保护等设计，绘制电气图纸初稿。

第7-8周：整理前期资料，准备中期答辩。

第9周：利用软件仿真分析设计方案，优化调整参数，完善电气图纸与设计说明书。

第10-12周：整理毕业设计成果，撰写总结报告，准备答辩资料。

第13-14周：根据反馈修改完善，最终参加答辩。

五、参考文献

[1]刘介才.工厂供电(第四版)[M].北京:机械工业出版社，2010。

[2]中国航空规划设计研究总院有限公司.工业与民用供配电设计手册(第四版)上册.中国电力出版社，2018。

[3]中国航空规划设计研究总院有限公司.工业与民用供配电设计手册(第四版)下册.中国电力出版社，2018。

[4]贺家李,电力系统及保护原理[M].北京:水利水电出版社，1992。

[5]于永源，杨绮雯,电力系统分析[M].北京:中国电力出版社,2007。

[6]王子午，常用供配电设备选型手册，煤炭工业出版社，1998。

[7]王士政.发变电站电气工程[M].北京:中国水利水电出版社，2009。

[8]刘介才.实用供配电技术手册.中国水利水电出版社，2002。