电力系统设计某啤酒厂供配电设计.doc

供电系统课程设计报告 （20122013 学年 第一学期） 题 目 某啤酒厂供配电设计 系 别 电子与电气工程系 专 业 电气工程及其自动化 班 级 0920325 学 号 092032516 姓 名 陈继辉 指导教师 贾景贵 完成时间 2012 年 11 月 16 日 评定成绩 目目 录录 一、一、 设计的目的设计的目的 1 1 二、二、 设计的内容与要求设计的内容与要求 1 1 三、设计资料三、设计资料1 1 四、四、 各车间计算负荷和无偿功率各车间计算负荷和无偿功率2 2 五、五、 变电所设计选择变电所设计选择6 6 六、六、 工厂主接线设计工厂主接线设计1010 七、七、 短路电流计算短路电流计算1010 八、八、 变电所高低压电气设备选择变电所高低压电气设备选择1212 九、九、 继电保护继电保护1212 十、心得体会十、心得体会1313 十一、参考文献十一、参考文献1313 闽南理工学院课程设计 1 一、一、 设计的目的设计的目的 在基本掌握了发电厂电气部分课程知识的基础上，完成课程设计项目的设计。通过 课程设计环节的训练，包括设计方案的论证、硬件选择、参数计算和设计报告的撰写，掌握 供配电项目的设计流程和方法，加深对发电厂电气部分课程知识的理解和掌握，培养供 配电系统的设计能力，初步积累供配电系统开发经验，以及分析问题和解决问题的方法，并 进一步拓宽专业知识面，培养实践应用技能和创新意识。 二、二、 设计的内容与要求设计的内容与要求 以某啤酒厂全厂的总配电及部分车间配电系统的设计为背景，对该工厂供电系统进行合 理的设计，重点设计酿造车间的配电系统。包括主接线，变压器、断路器等设备选择，电力 负荷计算，短路电流计算，线路和变压器的继电保护设计等。啤酒厂的供电系统可分为几大 模块区域。例如酿造车间、包装车间、实验室及一些办公楼用电等。其中发酵车间要求在生 产过程中不能停电。 1.工厂变电所设计计算用电气主接线简图。 2.变电所供电平面布置图。 三、设计资料三、设计资料 电压等级：10/0.4kV 气象条件： 最高气温 40, 最低气温-20，年平均气温 25。 土壤电阻率：p0.9 (3) 变电所变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的 70%） Snt1=0.7S2 =0.7659.5=461.65kVA 选择变压器型号为 S9 系列，额定容量为 500 kVA，两台。 查表得各参数： 空载损耗 ：P0=1kW 负载损耗 ：Pk=5.0kW 阻抗电压 ：Uz%=4 空载电流 ：Ik%=1.4 (4) 计算每台变压器的功率损耗：（n=1） S=S2/ /2 =659.5/2=329.75 kVA Pt=nP0+(1/n)*Pk*(S/Sn)2=3.55kW Qt=n(Ik%/100)*Sn+(1/n)*(Uz%/100)*Sn*(S/Sn)2=15.885kVAR (三)、变压器 3#： （1）同时系数：=0.9 =0.95 p K Q K P=74.4=66.96(kW) p K Q=55.8=53.01(kAVR) Q K S= 22 QP =85.4(kVA) (2) 变电所的无功补偿(提高功率因数到 0.9 以上) 补偿前的功率因数： cos=P/S=66.96/85.4=0.780.9 计算公式为：Q=P（tg1tg2） 因此，所需要的补偿容量为： Q=P（tg1tg2） =66.96*(tgarccos0.78-tgarccos0.90) =21.3(kVAR) 即：选取 Qc=25kVAR 10kV 侧补偿后： 补偿后：Q= 53.01-25=28.01kVAR S3 = =72.58 kVA 22 01.2896.66 闽南理工学院课程设计 9 cos=P/S3 =66.96/72.58=0.92 (3) 变电所变压器选择。为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的 70%） Snt1=0.7*S3 =0.772.58=50.806kVA 选择变压器型号为 S9 系列，额定容量为 63 kVA，两台。 查表得各参数： 空载损耗 ：P0=0.17kW 负载损耗 ：Pk=0.87kW 阻抗电压 ：Uz%=4 空载电流 ：Ik%=2.6 (4) 计算每台变压器的功率损耗：（n=1） S=S3/2=72.58/2=36.29 kVA Pt=nP0+(1/n)*Pk*(S/Sn)2=0.731kW Qt=n(Ik%/100)*Sn+(1/n)*(Uz%/100)*Sn*(S/Sn)2=2kVAR （四） 、厂内 10kV 线路计算电流 （1） 、供给变电所 1 的 10kV 线路 为保证供电可靠性，采用双回路供电线路，每回供电线路计算负荷： P=271.935/ /2 =135.97kW Q=88.563 / /2=44.282kVAR P= P + Pt =135.97+2.53=138.5 kW Q =Q + Qt =44.282+6.288 =50.57 kVAR S =147.443kVA 22 Qp I = S / /U = 147.443/(10)=8.5A33 （2） 、供给变电所 2 的 10kV 线路 P=600.804/ /2 =300.402kW Q=271.96/2=135.98kVAR P= P + Pt = 300.402+3.55=303.952kW Q =Q + Qt =135.98+15.885=151.865 kVAR S =339.78kVA 22 Qp I = S / /U = 339.78/(10)=19.62A33 (3)、供给变电所 3 的 10kV 线路 P=66.96/2 =33.48kW Q=28.01/2=14.005kVAR P= P + Pt = 33.48+0.731=34.211kW Q =Q + Qt =14.005+2=16.005 kVAR S =37.77kVA 22 Qp 闽南理工学院课程设计 10 I = S / /U = 37.77/(10)=2.18A33 6 6、工厂主接线设计工厂主接线设计 下图为工厂主接线图 7 7、短路电流计算短路电流计算 按无穷大系统供电计算短路电流，短路计算电路图如图所示，本计算法采用欧姆法。 电力系统出口处采用 SN10-10型断路器，其断流容量为 500MVA。用电缆线路敷设故 其电抗值取为 0.08 /KM，假设 10kV 电缆长度为 5KM，当 10kV 母线和 0.4kV 母线分别发 生短路时其等效图如下所示 1.计算短路电流中各元件的电抗及总电抗 1)电力系统的电抗: 22 11/ (10.5) /5000.22 COC XUSKVMVA 闽南理工学院课程设计 11 2）架空线路的电抗： 20 0.08(/ km) 50.4XX Lkm 3)绘 k-1 点短路的等效电路，计算其总抗为 (1)12 0.220.40.62 k XXX 2.计算三相短路电流和短路容量 三相短路电流周期分量有效值 (3) 11(1) /310.5kv/( 30.62 )9.78 KCk IUXKA 三相短路次暂态电流和稳态电流 (3)(3)(3) 1 9.78k k IIIA 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 kA (3)(3) i2.55 2.55 9.7824.94 sh IkA 4)三相短路容量 (3)(3)(3) 11111 333 10.59.78177.86 KCKCK SU IU IKAKAMVA 2.求 k2 点的短路电流和短路容量 计算短路电路中各元件的电抗及总电抗 电力系统的电抗 ,224 12/ (0.4) /5003.2 10 COC XUSkVMVA 2)架空线路的电抗 ,224 2021 (/)0.35(/) 5(0.4k ) /5005.8 10 CC XX L UUKmKmVMVA 3)电力变压器的电抗 222 342 (%/100) (/)4/100 (0.4) / 200k3.2 10 KcN XXUUSkVVA 4）k-2 点的总电抗为 4422 (2)1234123434 =/ /()3.2 105.8 103.2 10/ 21.69 10 K XXXXXXXX XXX (2)计算三相短路电流和短路容量 1）三相短路电流周期分量有效值 (3)2 22(2) /( 3)0.4/( 31.69 10)13.67 kCK IUXkVkA 三相短路次暂态电流和稳定电流 (3)(3)(3) 2 13.67 K IIIkA 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 (3)(3) (3)(3) 1.841.84 13.67k25.15k 1.091.09 13.67k14.9k sh sh iIAA IIAA 闽南理工学院课程设计 12 4)三相短路容量 (3)(3) 222 330.413.67k9.47 KCK SUIkVAMVA 所得结果如图表 三相短路电流/kA三相短路容 量/MVA 短路计算点 )3( K I)3( I )3( I )3( sh i ）（3 sh I )3( K S 2 K 9.789.789.7824.9414.77177.86 2 K 13.6713.6713.6725.1514.99.47 8 8、变电所高低压电气设备选择变电所高低压电气设备选择 10kV 侧设备的选择 计算数据低压断路器 SN10-1 隔离开关 GN- 107/2 电流互感器 LA- 10 备注 U=10kV10kV10kV10kV I=19.62A1000A200A40/5 I=24.94kA31.5kA Sk=177.86MVA500MVA =24.94kA ）（3 sh I 80kA25.5kA )240*160( *4=9.78*4 3 I =39.12kA 31.52*4102*5 2 )40*90( 采用 GG-10-54 高压开关柜 0.4kV 低压电器设备的选择 计算数据低压断路器 DZ20-1250 隔离开关 HD11- 1000 电流互感器 LM- 0.5 备注 U=0.4kVU=0.4kVU=0.4kVU=0.4kV I=462kA1250A1250A1000/5 Sk=9.47MVA50kA =25.15kA ）（3 sh I *4=13.67*4 I 采用 BFC-0-08 低压开关柜 9 9、继电保护继电保护 闽南理工学院课程设计 13 供电系统及电气设备在运行中，往往会因电气设备的绝缘损坏、操作失误等种种原因， 造成短路事故或进入异常运行状态。尤其是短路事故，会给供电系统及电气设备带来严重的 危害。 这些危害主要有： 短路电流通过电气设备，使电气设备直接受到损害并造成停电事故； 由于短路使电力系统的电压和频率下降，影响用户的正常生产； 如果系统发生震荡，同步遭到破坏时，将引起系统解列，造成大面积停电。 因此，为了迅速而有效地排除供电系统及电气设备发生的事故，防止造成严重的后果， 需采用继电保护装置加以保护。继电保护装置是指供电系统或电气设备出现异常运行或故障 时，能够及时发出预告信号或作用于开关跳闸并发出报警信号，以达到缩小故障范围，保证 系统安全运行的自动装置。对于中性点不接地或经消弧线圈接地的系统的单相接地及电气设 备过负荷等现象，继电保护装置能及时发出预告信号。通知运行值班人员进行处理，而当供 电系统及电气设备发生事故时，它能够自动地将事故切除。这样，通过预防事故或缩小事故 范围来提高系统运行的可靠性和保护电气设备的安全。 十、心得体会十、心得体会 通过本次课程设计，我进一步掌握了电力系统工程基础课程所学的理论知识，了解 了对多个方案进行技术经济比较和分析的方法，对所选方案进行必要的技术计算的方法，将 理论与实践有机的结合在了一起，而且树立了输电必须安全可靠，经济的观念，增强了工程 观念，为以后的工作打下基础。同时，在设计的过程中复习了发电厂（变电所）电气主接线 设计的特点，掌握了电气部分设计的基本方法，培养了我独立分析和解决问题的工作能力及 实际工程设计的基本技能。但是，由于我们的知识有限，没有将其彻底掌握，在以后的学习 和工作中仍需进一步的学习研究。这次实践给我的体会是，在做一件事情之前，必须先对事 情进行了解分析、