某啤酒廠供配電設(shè)計

1、供電系統(tǒng)課程設(shè)計報告（20122013學(xué)年 第一學(xué)期）題 目 某啤酒廠供配電設(shè)計系 別 電子與電氣工程系 專 業(yè) 電氣自動化 班 級 0920325班 學(xué) 號 092032504 姓 名 蘇惠蘭 指導(dǎo)教師 賈景貴 完成時間 2012年11月16日 評定成績 目 錄一、設(shè)計目的3二、設(shè)計的內(nèi)容與要求3三、設(shè)計資料3四、設(shè)計任務(wù)4五、各車間計算負(fù)荷和無償功率5六、變電所的設(shè)計選擇8七、工廠主接線設(shè)計13八、短路電流計算13九、變電所高低壓電氣設(shè)備選擇13十、繼電保護(hù)16十一、設(shè)計總結(jié)16十二、參考文獻(xiàn)17一、 設(shè)計的目的供配電畢業(yè)設(shè)計的目的是進(jìn)一步強(qiáng)化電氣設(shè)計理論與電氣工程的設(shè)計、實踐能力的有機(jī)結(jié)

2、合，更有效地培養(yǎng)本專業(yè)綜合設(shè)計思維以及安裝的實踐能力。設(shè)計的任務(wù)包括啤酒廠全廠的供配電系統(tǒng)的方案設(shè)計以及供配電系統(tǒng)電路圖的設(shè)計。二、 設(shè)計的內(nèi)容與要求 以某啤酒廠全廠的總配電及部分車間配電系統(tǒng)的設(shè)計為背景，對該工廠供電系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)計，重點(diǎn)設(shè)計釀造車間的配電系統(tǒng)。包括主接線，變壓器、斷路器等設(shè)備選擇，電力負(fù)荷計算，短路電流計算，線路和變壓器的繼電保護(hù)設(shè)計等。啤酒廠的供電系統(tǒng)可分為幾大模塊區(qū)域。例如釀造車間、包裝車間、實驗室及一些辦公樓用電等。其中發(fā)酵車間要求在生產(chǎn)過程中不能停電。三、 設(shè)計資料（1）電壓等級：10/0.4KV（2）氣象條件：最高氣溫40, 最低氣溫-20，年平均氣溫25。土壤

3、電阻率：p400/m當(dāng)?shù)乩妆┤眨?0日/年污水處理水處理間職工之家食堂發(fā)酵車間高壓配電室試驗室倉庫空瓶場廣告品倉庫生產(chǎn)車間原材料行政樓釀造車間（3）三班倒企業(yè)。 1# 3#2#廠區(qū)平面圖表1:2#變電所的技術(shù)參數(shù)用電設(shè)備組名稱容量P/kw需要系數(shù) Kcostg2#變電所麥芽儲存輸送2.20.80.80.75糖化 糊化煮沸鍋7.50.80.80.75壓濾機(jī)5,00.80.80.75CIP4.00.80.80.75過濾5.00.80.80.75制冷3120.80.80.75空壓3120.80.80.75水泵86.30.80.80.75鍋爐房700.80.80.75照明60.81.00小計810表2

4、：其他車間變電所的技術(shù)參數(shù)用電設(shè)備組或車間名稱容量P/Kw需要系數(shù) Kcostg1#變電所灌裝線2970.80.80.75倉庫150.30.51,73試驗室1250.250.51.73小計4373#變電所行政樓150.80.80.75水處理房320.80.80.75其他500.80.80.75小計97考慮全廠同時系數(shù)KP=0.9 KQ=0.95四、設(shè)計任務(wù)（一）設(shè)計計算說明書： 1、各車間用電負(fù)荷和無功補(bǔ)償；2、各車間變電所的設(shè)計選擇；3、主接線設(shè)計；4、短路電流計算；5、變電所高低壓電氣設(shè)備的選擇；6、繼電保護(hù)的配置；7、收獲和體會；8、參考文獻(xiàn)。（二）設(shè)計圖紙： 1、工廠變電所設(shè)計計算用電

5、氣主接線簡圖；2、變電所供電平面布置圖。五、各車間計算負(fù)荷和無償功率5.1變電所2#：麥芽存儲輸送：由P=2.2kW,K=0.8,cos=0.8,tg=0.75,得：P=PK=2.20.8=1.76(kW) Q=Ptg=1.760.75=1.32(kVAR)S=2.2（kVA）糖化糊化煮沸鍋：由P=7.5kW,K=0.8,cos=0.8,tg=0.75,得：P=PK=7.50.8=6.0(kW) Q=Ptg=6.00.75=4.5(kVAR)S=7.5（kVA）壓濾機(jī)：由P=5.0kW,K=0.8,cos=0.8,tg=0.75,得：P=PK=5.00.8=4.0(kW) Q=Ptg=4.00

6、.75=3.0(kVAR)S=5.0（kVA）CIP：由P=4.0kW,K=0.8,cos=0.8,tg=0.75,得：P=PK=4.00.8=3.2(kW) Q=Ptg=3.20.75=2.4(kVAR)S=4.0（kVA）過濾：由P=5.0kW,K=0.8,cos=0.8,tg=0.75,得：P=PK=5.00.8=4.0(kW) Q=Ptg=4.00.75=3.0(kVAR)S=5.0（kVA）制冷：由P=312kW,K=0.8,cos=0.8,tg=0.75,得：P=PK=3120.8=249.6(kW) Q=Ptg=249.60.75=187.2(kVAR)S=312（kVA）空壓：

7、由P=312kW,K=0.8,cos=0.8,tg=0.75,得：P=PK=3120.8=249.6(kW) Q=Ptg=249.60.75=187.2(kVAR)S=312（kVA）水泵：由P=86.3kW,K=0.8,cos=0.8,tg=0.75,得：P=PK=86.30.8=69.04(kW) Q=Ptg=69.040.75=51.78(kVAR)S=86.3（kVA）鍋爐房：由P=70kW,K=0.8,cos=0.8,tg=0.75,得： P=PK=700.8=56(kW) Q=Ptg=560.75=42(kVAR)S=70（kVA）照明：由P=6kW,K=0.8,cos=1.0,t

8、g0,得：P=PK=60.8=4.8(kW) Q=Ptg=4.80=0(kVAR)S=4.8（kVA）變電所2#符合統(tǒng)計表:序號用電設(shè)備組名稱容量 P/kW需要系數(shù)KcostgP（kW）Q（kVAR）S(kVA)1麥芽儲存輸送2.20.80.80.751.761.322.22糖化糊化煮沸鍋7.50.80.80.7564.57.53壓濾機(jī)5,00.80.80.754354CIP4.00.80.80.753.22.445過濾5.00.80.80.754356制冷3120.80.80.75249.6187.23127空壓3120.80.80.75249.6187.23128水泵86.30.80.80

9、.7569.451.7886.39鍋爐房700.80.80.7556427010照明60.81.004.804.8小計810648482.4772.85.2 變壓器1#：灌裝線：由P=297kW,K=0.8,cos=0.8,tg=0.75,得： P=PK=2970.8=237.6(kW) Q=Ptg=237.60.75=178.2(kVAR)S=297（kVA）倉庫：由P=15kW,K=0.3,cos=0.5,tg=1.73,得： P=PK=150.3=4.5(kW) Q=Ptg=4.51.73=7.785(kVAR)S=9（kVA）試驗室：由P=125kW,K=0.25,cos=0.5,tg

10、=1.73,得： P=PK=1250.25=31.25(kW) Q=Ptg=31.251.73=54.06(kVAR)S=62.44（kVA）變電所1#計算負(fù)荷統(tǒng)計列表:序號名稱容量KtgP（kW）Q（kVAR）S(kVA)1灌裝線2970.80.75237.6178.22972倉庫150.31,734.57.78593試驗室1250.251.7331.2554.0662.444小計437373.25240.045368.445.3變壓器3#：行政樓：由P=15kW,K=0.8,cos=0.8,tg=0.75,得： P=PK=150.8=12(kW) Q=Ptg=120.75=9(kVAR)S

11、=15（kVA）水處理房：由P=32kW,K=0.8,cos=0.8,tg=0.75,得： P=PK=320.8=25.6(kW) Q=Ptg=25.60.75=19.2(kVAR)S=297（kVA）其他：由P=50kW,K=0.8,cos=0.8,tg=0.75,得： P=PK=500.8=40(kW) Q=Ptg=400.75=30(kVAR)S=5（kVA）變電所3#計算負(fù)荷統(tǒng)計列表序號名稱容量KtgP（kW）Q（kar）S(kVA)1行政樓150.80.75129152水處理房320.80.7525.619.2323其他500.80.754030504小計9777.658.297六、

12、變電所的設(shè)計選擇：6.1 全廠供電平面圖：1#變電所：生產(chǎn)車間、實驗室、倉庫2#變電所：發(fā)酵車間、釀造車間、原料倉庫3#變電所：行政樓、水處理房、其它污水處理水處理間職工之家食堂發(fā)酵車間高壓配電室試驗室倉庫空瓶場廣告品倉庫生產(chǎn)車間原材料行政樓釀造車間 3# 1# 2#6.2 變壓器選擇：變壓器1#：同時系數(shù)：Kp=0.9 KQ=0.95 P= Kp373.25=335.935(kW)Q= KQ240.045=228.04275(kVAR)S=406.02(kVA)變電所的無功補(bǔ)償（提高功率因數(shù)到0.9以上）則：補(bǔ)償前的功率因數(shù)：cos=PS=0.830,9變電所變壓器選擇。為保證供電的可靠性，

13、選用兩臺變壓器（每臺可供車間總負(fù)荷的70%）S=0.7S=0.7367.10=256.97(kVA)選擇變壓器型號為S9系列，額定容量為315 kVA，兩臺。查表得各參數(shù)：空載損耗 ：P=0.67kW負(fù)載損耗 ：P=3.65kW阻抗電壓 ：U%=4空載電流 ：I%=1.1計算每臺變壓器的功率損耗:(n=1) S=S2=367.102=183.55(kVA)P=nP+(1/n)*P*(S/S)=2.53kWQ=n(I%/100)*S+(1/n)*(U%/100)*S*(S/S)=5.242(kVAR)6.2 變壓器2#：同時系數(shù)：Kp=0.9 KQ=0.95 P= Kp648=583.2(kW)

14、Q= KQ482.4=458.28(kVAR) S=741.72(kVA)變電所的無功補(bǔ)償（提高功率因數(shù)到0.9以上）則：補(bǔ)償前的功率因數(shù)：cos=PS=0.790,9變電所變壓器選擇。為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器（每臺可供車間總負(fù)荷的70%）S=0.7S=0.7637.833=446.48(kVA)選擇變壓器型號為S9系列，額定容量為500kVA，兩臺。查表得各參數(shù)：空載損耗 ：P=1kW負(fù)載損耗 ：P=5kW阻抗電壓 ：U%=4空載電流 ：I%=1.4計算每臺變壓器的功率損耗:(n=1) S=S2=637.8332=318.917(kVA)P=nP+(1/n)*P*(S/S)=3.5

15、5(kW)Q=n(I%/100)*S+(1/n)*(U%/100)*S*(S/S) =15.366(kVAR)6.3 變壓器3#：同時系數(shù)：Kp=0.9 KQ=0.95 P= Kp77.6=69.84(kW)Q= KQ58.2=55.29(kVAR) S =89.076(kVA)變電所的無功補(bǔ)償（提高功率因數(shù)到0.9以上）則：補(bǔ)償前的功率因數(shù)：cos=PS=0.780,9變電所變壓器選擇。為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器（每臺可供車間總負(fù)荷的70%）S=0.7S=0.776.12=53.284(kVA)選擇變壓器型號為S9系列，額定容量為63 kVA，兩臺。查表得各參數(shù)：空載損耗 ：P=0.

16、2kW負(fù)載損耗 ：P=1.04kW阻抗電壓 ：U% =4空載電流 ：I% =1.9計算每臺變壓器的功率損耗:(n=1) S=S2=76.122=38.06(kVA)P=nP+(1/n)*P*(S/S)=0.73(kW)Q=n(I%/100)*S+(1/n)*(U%/100)*S*(S/S)=2.10(kVAR)6.4 廠內(nèi)10KV線路計算電流（1）供給變電所1的10KV線路為保證供電可靠性，采用雙回路供電線路，每回供電線路計算負(fù)荷：P=335.93/2 =167.965kWQ=228.043 /2=114.022kVARP= P + Pt =167.965+2.53=170.495 kWQ=Q

17、 + Qt =114.022+5.242 =119.264 kVARS=208.068kVAI = S /U = 208.068/(10)=12.24A（2）供給變電所2的10KV線路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=383.27kVAI = S /U = 383.27/(10)=22.55A(3)供給變電所3的10KV線路P=69.84/2 =34.92kWQ=55.29/2=27.645kvarP= P + Pt

18、 = 34.92+0.73=35.65kWQ=Q + Qt =27.645+2.10=29.745 kVARS=46.43kVAI = S /U = 46.43/ (10)=2.73A七、工廠主接線設(shè)計：電源進(jìn)線 電源進(jìn)線 高壓配電所 （HDS） 10kV C1#變電所 2#變電所 3#變電所 （STS） （STS2） K1 （STS3） 0.4kV 聯(lián)絡(luò)線 聯(lián)絡(luò)線 工廠主接線圖：八、短路電流計算 按無窮大系統(tǒng)供電計算短路電流，短路計算電路圖如圖所示，本計算法采用歐姆法。電力系統(tǒng)出口處采用SN10-10型斷路器，其斷流容量為500MVA。用電纜線路敷設(shè)故其電抗值取為0.08 /KM，假設(shè)10K

19、V電纜長度為5KM，當(dāng)10kV母線和0.4kV母線分別發(fā)生短路時其等效圖如下所示8.1計算短路電路中各元件的電抗及總電抗(1)電力系統(tǒng)的電抗:(2）架空線路的電抗：(3)繪k-1點(diǎn)短路的等效電路，計算其總抗為8.2計算三相短路電流和短路容量 (1)三相短路電流周期分量有效值(2)三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流(3)三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值(4)三相短路容量8.3計算k2點(diǎn)的短路電流和短路容量計算短路電路中各元件的電抗及總電抗（1）電力系統(tǒng)的電抗（2)架空線路的電抗 （3)電力變壓器的電抗(4）k-2點(diǎn)的總電抗為計算三相短路電流和短路容量(1）三相短路電流周期分量有效值(2)三

20、相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)定電流(3）三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值(4)三相短路容量8.4所得結(jié)果如圖表短路計算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容/MVAIk(3)I(3)I(3)Ish(3)Ish(3)SK(3)K19.789.789.7824.9414.77177.86K213.6713.6713.6725.1514.99.47九、變電所高低壓電氣設(shè)備選擇 10kV測設(shè)備的選擇計算數(shù)據(jù)高壓斷路器SN10-1隔離開關(guān)GN-10T/2電流互感器LA-10備 注U=10kV10kV10kA10kV采用G-10-54高壓開關(guān)柜I=20.25A1000A200A40/5I=24.94kA31.

21、5kASk=177.86MVA50MVAik（3）=2494kA80kA25.5kA16040I24=9.784=39.12kA31.5241025（9040）20.4kV設(shè)備的選擇計算數(shù)據(jù)低壓斷路器DZ20-125隔離開關(guān)HD11-1000電流互感器LM-0.5備 注U=0.4kVU=0.4kVU=0.4kVU=0.4kV采用BFC-0-08低壓開關(guān)柜I=462kA1250A1250A1000/5Sk=9.47MVA50kAIsh（3）=25.15I4= 13.674十、繼電保護(hù) 供電系統(tǒng)及電氣設(shè)備在運(yùn)行中,往往會因電氣設(shè)備的絕緣損壞、操作失誤等種種原因，造成短路事故或進(jìn)入異常運(yùn)行狀態(tài)。尤其是短路事故，會給供電系統(tǒng)及電氣設(shè)備帶來嚴(yán)重的危害。這些危害主要有：短路電流通過電氣設(shè)備，使電氣設(shè)備直接受到損害并造成停電事故；由于短路使電力系統(tǒng)的電壓和頻率下降，影響用戶的正常生產(chǎn)；如果系統(tǒng)發(fā)生震蕩，同步遭到破壞時，將引起系統(tǒng)解列，造成大面積停電。因此,為了迅速而有效地排除供電系