某啤酒厂供配电方案设计书

1、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日评定成绩目 录一、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 5六、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 13十、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，更有效地培养本专业

2、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、设计的内容与要求重点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，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25C。 土壤电阻率： p

3、<400 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 /2#变电所麦芽储存输送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60.81.00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Pe /Kw需要系数 K dcos /tg /

4、1#变电所灌装线2970.80.80.75仓库150.30.51,73试验室1250.250.51.73小计4373#变电所行政楼150.80.80.75水处理房320.80.80.75其他500.80.80.75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率5.1变电所2#

5、: 麦芽存储输送：由Pe =2.2kW,Kd=0.8,cos / =0.8,tg / =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 / =0.8,tg

6、 / =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= . P Q =4.0 ( kVA) 过滤：由 Pe =5.0kW,Kd=0.8,cos © =0.8,tg © =0.75，得：P=Pe Kd =5.0 X 0.8=4.0(kW) Q=P

7、tg © =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 © =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 =312X 0.8=249.6(kW) Q=Ptg © =24

8、9.6 X 0.75=187.2(kVAR)S= . P2 Q2 =312 ( kVA) 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)S=. P2 Q2 =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(k

9、VAR)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) Q=Ptg © =4.8 X 0=0(kVAR)S= . P2 Q2=4.8 (kVA)变电所2#符合统计表序号用电设备组名称容量P e / 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5,00.80.80.754

10、354CIP4.00.80.80.753.22.445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86.30.80.80.7569.451.7886.39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 ©

11、; =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(kVAR)S= . P2 Q2 =9 (kVA) 试验室：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

12、=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试验室1250.251.7331.2554.0662.444小计437373.25240.045368.445.3变压器3#: 行政楼：由 Pe =15kW,Kd=0.8,cos 步=0.8,tg 步=0.75,得：P=Pe Kd =15X 0.8=12(kW) Q=Ptg / =12X 0.75=9(kVAR)S= . P2 Q2 =15( k

13、VA) 水处理房：由 Pe =32kW,Kd =0.8,cos 少=0.8,tg 少=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：P=Pe Kd =50X 0.8=40(kW) Q=Ptg / =40X 0.75=30(kVAR)S= . P2 Q2 =5 (kVA)变电所3#计算负荷统计列表序号名称容量Kdtg /P (kWQ(kar )S(kVA)1行政楼150.80.

14、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3#变电所：行政楼、水处理房、其它变压器1#: 同时系数：KS p=0.9 K 工Q=0.95工 P= KS px 373.25=335.935(kW)S Q= KS QX 240.045=228.04275(kVAR)S= c P2' Q2) =406.02(kVA) 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

15、/ =S P- S=0.83<0.9由公式得：所需要的补偿容量为：Q=FX( tg / 1- tg / 2)=335.93 x( tan(arccos0.83)- tan(arccos0.90)=63.155(kVAR)即：选取 Qc =80(kVAR)10KV 侧补偿后：Q=228.043-80= 148.043(kVAR)S1= . 335.932148.0432 =367.10(kVAR)cos 莎=P- S1=335.93 - 367.10=0.92>0,9 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

16、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=O.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) Pt =P0+(1/ n)* Pk *(S/S n)2=2.53kW2 q=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：KS p=0.9 K 工 Q=0.95 工 P=

17、KS pX 648=583.2(kW)工 Q= KS QX 482.4=458.28(kVAR)S= C P27 Q2) =741.72(kVA) 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 / =S P-S=0.79<0.9由公式得：所需要的补偿容量为：Q=FX( tg / 1- tg / 2)=583.2 X( tan(arccos0.79)- tan(arccos0.90)=170.294(kVAR)即:选取 Qc=200(kVAR)10KV侧补偿后：Q=458.28-200=258.28(kVAR)S2= 583.22258.282 =637.833

18、(kVAR)cos / =P- S2 =583.2 - 637.83=0.91>0,9 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=S 2 - 2=637.833 - 2=318.917(kVA) Pt=P0+(1/n)* Pk *(S/S n) 2 =3.55(kW)

19、Qt= n(l 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：KS p=0.9 K 工 Q=0.95 工 P= K工 pX 77.6=69.84(kW)工 Q= KS QX 58.2=55.29(kVAR)S =P2 二 Q2) =89.076(kVA) 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 / =S P-S=0.78<0.9由公式得：所需要的补偿容量为：Q=PX( tg 莎 1- tg 莎 2)=69.84 X( tan(arccos0.78)-

20、tan(arccos0.90)=22.21(kVAR)即:选取 Qc =25(kVAR)10KV侧补偿后：Q =55.29-25=30.29(kVAR)2 2s3= 69.8430.29 =76.12(kVAR)cos / =P- S3 =69.84 - 76.12=0.92>0,9 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

21、空载电流：I k % =1.9 计算每台变压器的功率损耗：(n=1)S=S 3 - 2=76.12 - 2=38.06(kVA) Pt =P0+(1/n)* Pk *(S/S n) 2 =0.73(kW)2 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+2.5

22、3=170.495 kWQ =Q + Qt =114.022+5.242 =119.264 kVARS' = . P2 Q2 = 170.4952119.2642 =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=244.506kVARS' = . P2 Q 2 = , 295.152 2

23、 44.5062 =383.27kVAI = S ' /3U = 383.27/(, 3 X 10)=22.55A供给变电所3的10KV线路P=69.84/2 =34.92kWQ=55.29/2=27.645kvarP'= P + Pt = 34.92+0.73=35.65kWQ=Q + Qt =27.645+2.10=29.745 kVARS'= . P2 Q2 = _35.65229.7452 =46.43kVAI = S ' / . 3U = 46.43/ (3 x 10)=2.73A七、工厂主接线设计:电源进线 电源进线工厂主接线图:八、短路电流计算按无

24、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SN10-10H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XIX2Z38.1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：X, hUC./c =(1O.5KV)2/5OOMVA = O.220(2 )架空线路的电抗：X2 = X 0 L = 0.08/ km) 5km 二 04绘k-1点短路的等效电路，计算其总抗为X2=0.22 门 0.4.=0.62 门8.2计算三

25、相短路电流和短路容量(1) 三相短路电流周期分量有效值=Uc .3xi(k)=10.5kv/(、3 0.62门)=9.78KA(2) 三相短路次暂态电流和稳态电流I ''二 I :二 | 代=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%9.78kA = 24.94kA(4) 三相短路容量S4 =、3UciI 储=“3uCiI4 = 3 10.5KA 9.78KA =177.86MVA8.3计算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(1 )电力系统的电抗Xj =UC2/&C =(0.

26、4kV)2/500MVA = 3.2勺0 鼻。2一24X2 =X°L(Uc2/Uci) =0.35(/Km) 5Km (0.4kV) /500MVA =5.8 10一门(3) 电力变压器的电抗X3 =X4 ： (Uk%/100)(U；2/Sn) =4/100 (0.4kV)2/200kVA = 3.2 10呂(4 ) k-2点的总电抗为乂蜜刀=；+X2 +X3X4=X +X +X3X4X3 +X) =3.21血 5.81血 3.2100/2=1.69血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/(恐邓)=0.4kV/(. 31.69 10%)=13.6

27、7kA(2) 三相短路次暂态电流和稳定电流I""(3)"舄=13.6kA(3 )三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值iSh =1.841''-1.84 13.67kA=25.15kAiSh =1.091''-1.09 13.67kA=14.9kA(4) 三相短路容量sK3食二. 3u C2IK3食二3 0.4kV 13.67kA 二 9.47MVA8.4所得结果如图表短路计算点三相短路电流/kA三相短路容/MVA1 I k1|d3)I shI shSk（3）K19.789.789.7824.9414.77177.86K213

28、.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SN10-1隔离开关GN-10T/2电流互感器LA-10备注U=10kV10kV10kA10kVI=20.25A1000A200A40/5采用 G-10-54 冋压开大柜I=24.94kA31.5kASk=177.86MVA50MVAi k(3)=2494kA80kA25.5kA160X 40运2I g X 4=9.78 X4=39.12kA231.5 X 4210 X 52(90X 40)0.4kV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=0.4kV采用BFC-0-08低压开关柜I=462kA1250A1250A1000/5Q=9.47MVA50kAI s