某啤酒厂供配电方案设计书

1、臥钿力厚俛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另U电子与电气工程系专业 _电气自动化班级0920325班学号092032504姓名苏惠兰指导教师贾景贵完成时间2012年11月16日评定成绩13一、设计目的 3二、设计的内容与要求 3三、设计资料 3四、设计任务 4五、各车间计算负荷和无偿功率六、变电所的设计选择 8七、工厂主接线设计 13八、短路电流计算 13九、变电所高低压电气设备选择 十、继电保护 16 十一、设计总结 16 十二、参考文献 17设计的目的目录供配电毕业设计的目的是进一步强化电气设计理论与电气工程的设计、实践能力的有机结合，更有效

2、地培养本专业综合设计思维以及安装的实践能力。设计的任务包括啤酒厂全厂的供配电系统的方案设计以 及供配电系统电路图的设计。二、 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。三、 设计资料(1) 电压等级：10/0.4KV(2) 气象条件：最高气温40C,最低气温-20 C,年平均气温 25

3、C。 土壤电阻率： p400 Q /m 当地雷暴日：40日/年(3) 三班倒企业。厂区平面图表1:2#变电所的技术参数用电设备组名称容量Pe /kw需要系数Kdcos /tg e麦芽储存输送2.20.80.80.75糖化糊化煮沸锅7.50.80.80.75压滤机5,00.80.80.75CIP4.00.80.80.75过滤5.00.80.80.75制冷3120.80.80.75空压3120.80.80.75水泵86.30.80.80.75锅炉房700.80.80.75照明60.81.002 2#变电所小计810表2 :其他车间变电所的技术参数用电设备组或车间名称容量P e /Kw需要系数 K

4、dcos /tg莎灌装线2970.80.80.75仓库150.30.51,73实验室1250.250.51.731#变电所小计437行政楼150.80.80.75水处理房320.80.80.75其他500.80.80.753#变电所小计97考虑全厂同时系数KP=0.9 KQ=0.95四、设计任务（一）设计计算说明书：1、各车间用电负荷和无功补偿；2、各车间变电所的设计选择;3、主接线设计；4、短路电流计算；5、变电所高低压电气设备的选择;6、继电保护的配置；7、收获和体会；8、参考文献。(二)设计图纸：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。五、各车间计算负荷和无偿功

5、率5.1变电所2#: 麦芽存储输送：由Pe =2.2kW,Kd=0.8,cos 莎=0.8,tg 莎=0.75,得：P=Pe Kd =2.2 X 0.8=1.76(kW)Q=Ptg / =1.76 X 0.75=1.32(kVAR)S= . P2 Q2 =2.2 ( kVA) 糖化糊化煮沸锅：由Pe =7.5kW,Kd=0.8,cos / =0.8,tg / =0.75，得:P=Pe Kd =7.5 X 0.8=6.0(kW) Q=Ptg / =6.0 X 0.75=4.5(kVAR)S= . P2 Q2 =7.5 ( kVA) 压滤机：由 Pe =5.0kW,K d =0.8,cos / =

6、0.8,tg / =0.75,得：P=Pe Kd =5.0 X 0.8=4.0(kW) Q=Ptg / =4.0 X 0.75=3.0(kVAR)S= . P2 Q2 =5.0 ( kVA)CIP:由 Pe =4.0kW,Kd=0.8,cos / =0.8,tg / =0.75,得：P=Pe Kd =4.0 X 0.8=3.2(kW) Q=Ptg / =3.2 X 0.75=2.4(kVAR)S= . P2 Q2 =4.0 ( kVA) 过滤：由 Pe =5.0kW,K d =0.8,cos / =0.8,tg / =0.75，得：P=Pe Kd =5.0 X 0.8=4.0(kW) Q=Pt

7、g / =4.0 X 0.75=3.0(kVAR)S= . P2 Q2 =5.0 ( kVA) 制冷：由 Pe =312kW,Kd =0.8,cos / =0.8,tg / =0.75,得：P=Pe Kd =312X 0.8=249.6(kW) Q=Ptg 莎=249.6 X 0.75=187.2(kVAR)S= . P2 Q2 =312 ( kVA)空压：由 Pe =312kW,Kd =0.8,cos =0.8,tg =0.75,得：P=Pe Kd =312 X 0.8=249.6(kW) Q=Ptg =249.6 X 0.75=187.2(kVAR)S= . P2 Q2 =312 ( kV

8、A)水泵：由 Pe =86.3kW,K d=0.8,cos =0.8,tg =0.75,得：P=Pe Kd =86.3 X 0.8=69.04(kW) Q=Ptg =69.04 X 0.75=51.78(kVAR) 22S= . p Q =86.3 (kVA)锅炉房：由 Pe =70kW,Kd=0.8,cos =0.8,tg =0.75,得:P=Pe Kd =70X 0.8=56(kW) Q=Ptg =56X 0.75=42(kVAR)S= . P2 Q2 =70 ( kVA)照明：由 Pe =6kW,Kd =0.8,cos =1.0,tg 0,得：P=Pe Kd =6X 0.8=4.8(kW

9、) Q=Ptg =4.8 X 0=0(kVAR)S= . P2Q2=4.8 (kVA)变电所2#符合统计表序号用电设备组名称容量Pe / kW需要系数Kdcos tg P (kWQ (kVAR)S(kVA)1麦芽储存输送2.20.80.80.751.761.322.22糖化糊化煮沸锅7.50.80.80.7564.57.53压滤机5,00.80.80.754354CIP4.00.80.80.753.22.445过滤5.00.80.80.754356制冷3120.80.80.75249.6187.23127空压3120.80.80.75249.6187.23128水泵86.30.80.80.75

10、69.451.7886.39锅炉房700.80.80.7556427010照明60.81.004.804.8小计810648482.4772.85.2变压器1#： 灌装线：由 Pe =297kW,Kd =0.8,cos =0.8,tg =0.75,得：P=Pe Kd =297 X 0.8=237.6(kW) Q=Ptg =237.6 X 0.75=178.2(kVAR)S= . P2 Q2 =297 ( kVA) 仓库：由 Pe =15kW,Kd=0.3,cos =0.5,tg =1.73,得：P=Pe Kd =15X 0.3=4.5(kW) Q=Ptg =4.5 X 1.73=7.785(k

11、VAR) 22s= . p Q =9 ( kVA) 实验室：由 Pe =125kW,Kd =0.25,cos =0.5,tg =1.73,得：P=Pe Kd =125X 0.25=31.25(kW) Q=Ptg =31.25 X 1.73=54.06(kVAR)S P2 Q2 =62.44 (kVA)变电所1#计算负荷统计列表序号名称容量Kdtg P ( kWQ (kVARS(kVA)1灌装线2970.80.75237.6178.22972仓库150.31,734.57.78593实验室1250.251.7331.2554.0662.444小计437373.25240.045368.445.3

12、变压器3#： 行政楼：由 Pe =15kW,Kd=0.8,cos =0.8,tg =0.75,得：P=Pe Kd =15X 0.8=12(kW) Q=Ptg =12X 0.75=9(kVAR)S= . P2 Q2 =15 (kVA) 水处理房：由 Pe =32kW,Kd =0.8,cos =0.8,tg =0.75,得：P=Pe Kd =32 X 0.8=25.6(kW) Q=Ptg =25.6 X 0.75=19.2(kVAR)S= P2 Q2 =297 ( kVA)其他：由 Pe =50kW,Kd =0.8,cos =0.8,tg =0.75,得:6.2P=Pe Kd =50X 0.8=4

13、0(kW) Q=Ptg 莎=40X 0.75=30(kVAR)i. 22S= . P Q =5 ( kVA)变电所3#计算负荷统计列表序号名称容量Kdtg莎P (kWQ( kar )S(kVA)1行政楼150.80.75129152水处理房320.80.7525.619.2323其他500.80.754030504小计9777.658.297六、变电所的设计选择：6.1全厂供电平面图：1#变电所：生产车间、实验室、仓库2#变电所：发酵车间、酿造车间、原料仓库6.2.1变压器1#：同时系数：KS p=0.9 K工Q=0.95工 P= K S p X 373.25=335.935(kW)S Q=

14、KS QX 240.045=228.04275(kVAR)变电所的无功补偿(提高功率因数到0.9以上)则：补偿前的功率因数：cos =2 P+ S=0.830,9 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%Sn =0.7S 1 =0.7 X 367.10=256.97(kVA)选择变压器型号为 S9系列，额定容量为 315 kVA，两台。查表得各参数：空载损耗： P0=0.67kW负载损耗： Pk =3.65kW阻抗电压：Uz%=4空载电流：I k%=1.1计算每台变压器的功率损耗：(n=1)S=S1 - 2=367.10 - 2=183.55(kVA)2

15、Pt = nA P0+(1/ n)* Pk *(S/S n)=2.53kW, 2q=n(l k%/100)*S n+(1/ n)*(U z %/100)*S n *(S/S n)=5.242 (kVAR)6.2 变压器2#：同时系数：K2 p=0.9 K 2 Q=0.95 2 P= K2 pX 648=583.2(kW)2 Q= K2 QX 482.4=458.28(kVAR)补偿前的功率因数：cos0 =2 P+ S=0.790,9 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%Sn=0.7S 2=0.7 X 637.833=446.48(kVA)选择变压器

16、型号为 S9系列，额定容量为 500kVA，两台。查表得各参数：空载损耗： P0=1kW负载损耗： Pk =5kW阻抗电压：Uz %=4空载电流：I k%=1.4 计算每台变压器的功率损耗：(n=1)S=S2 - 2=637.833 - 2=318.917(kVA)Pt= nA P0+(1/n)* Pk *(S/S n) 2 =3.55(kW)2Qt =n(I k %/100)*S n +(1/n)*(U z%/100)*S n *(S/S n ) 2 =15.366(kVAR)6.3 变压器3#：同时系数：K2 p=0.9 K 2 Q=0.95 2 P= K2 pX 77.6=69.84(k

17、W)2 Q= K2 QX 58.2=55.29(kVAR)补偿前的功率因数：cos / =2 P+ S=0.780.9由公式得:所需要的补偿容量为：Q=P0,9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%Sn=0.7S 3 =0.7 X 76.12=53.284(kVA)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 =0.2kW负载损耗： Pk=1.04kW阻抗电压 ：Uz%=4空载电流：I k %=1.9计算每台变压器的功率损耗：(n=1)S=S3 - 2=76.12 - 2=38.06(kVA)2Pt = n

18、AP0+(1/n)* Pk *(S/S n) 2 =0.73(kW)Q=n(l k %/100)*S n+(1/n)*(U z%/100)*S n *(S/S n) 2=2.10(kVAR)6.4 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=335.93/2=167.965kWQ=228.043 /2=114.022kVARP= p + Pt =167.965+2.53=170.495 kWQ =Q + Qt =114.022+5.242 =119.264 kVARS = . P2 Q2 = 170.4952 119.

19、2642 =208.068kVAI = S / ,3U = 208.068/(3 X 10)=12.24A(2)供给变电所2的10KV线路P=583.2/2 =291.6kWQ=458.28/2=229.14kvarP= P + Pt = 291.6+3.55=295.15kWQ =Q + Qt =229.14+15.366=244.506kVAR 22 i22S = . P Q = . 295.15244.506 =383.27kVAI = S / ,3U = 383.27/(, 3 x 10)=22.55A(3)供给变电所3的10KV线路P=69.84/2 =34.92kWQ=55.29/

20、2=27.645kvarP= P + Pt = 34.92+0.73=35.65kWQ=Q + Qt =27.645+2.10=29.745kVARS= . P2 Q2 = 35.652229.745 =46.43kVAI = S / , 3U = 46.43/ (3 X 10)=2.73A七、工厂主接线设计:高压配电所1#变电所2#变电所(STS ( STS2K1 (S0.4kVTS3)1H电源进线电源进线(HDS10kV变电I所II联络线联络工厂主接线图:XIXIX2X2八、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SN10-1

21、0H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 Q /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8.1计算短路电路中各元件的电抗及总电抗(1)电力系统的电抗：2 2Xi =Uci/SOc =(10.5KV) /500MVA = 0.220(2 )架空线路的电抗：X2 = X L = 0.08(/ km) 5km = 04绘k-1点短路的等效电路，计算其总抗为Xgk)二人 X2 =0.22 0.4=0.62 18.2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nUC1/ ，3xi(k书-10.5kv/C

22、 3 0.62) =9.78KA(2)三相短路次暂态电流和稳态电流I 二 I :=I 世=9.78kA(3)三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值i(3J =2.551 佝=2.55 汉 9.78kA = 24.94kA(4)三相短路容量S4 = 3UC1I 化二 3U C11 K34 = .3 10.5KA 9.78KA =177.86MVA8.3计算k2点的短路电流和短路容量8.3.1计算短路电路中各元件的电抗及总电抗(1 )电力系统的电抗X3X, =uC2/&c =(0.4kV)2/500MVA = 3.2 灯00(2)架空线路的电抗X2 =X0L(Uc2/UCi)2 =0.35(

23、/Km) 5Km (0.4kV )2 /500MVA = 5.8 10-J(3)电力变压器的电抗X3 =X4 ： (UK%/100)(U；/SN) =4/100 (0.4kV)2/200kVA = 3.2 10，(4 ) k-2点的总电抗为X5K2)=X +X2 +X3X4=X 怪*X)=3.210葩 5.81釦 3.210V2=1.69Ch8.3.2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I鳥二UC2/C-3X邓$ =0.4kV/(d1.69 10?)=13.67kA(2)三相短路次暂态电流和稳定电流|(3) = 1(3) = 1加13.617(3 )三相短路冲击电流及第

24、一个周期短路全电流有效值iSh =1.841 =1.84 13.67kA = 25.15kA lSh =1.091=1.09 13.67kA=14.9kA(4)三相短路容量SK3), = ；3U C2IK役二、3 0.4kV 13.67kA 二 9.47MVA 8.4所得结果如图表三相短路电流/kA三相短路容/MVA短路计算点1 (3)I kI(3)1 d3)1 (3)I sh1 (3)I shSK(3)K19.789.789.7824.9414.77177.86K213.6713.6713.6725.1514.99.47九、变电所高低压电气设备选择10kV测设备的选择计算数据高压断路器SN1

25、0-1隔离开关GN-10T/2电流互感器LA-10备注U=10kV10kV10kA10kVI=20.25A1000A200A40/5I=24.94kA31.5kASk=177.86MVA50MVAi k(3)=2494kA80kA25.5kA160X 40V2采用G-10-54高压开关柜I4=9.78 X4=39.12kA31.52X 410 X 5(90X 40) 20.4kV设备的选择计算数据低压断路器DZ20-125隔离开关HD11-1000电流互感器LM-0.5备注U=0.4kVU=0.4kVU=0.4kVU=0.4kVI=462kA1250A1250A1000/5S=9.47MVA50kAI sh(3)=25.151X 4= 13.67 X 4采用BFC-0-08低压开关柜十、继电保护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