某啤酒厂供配电方案设计书.docx
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某啤酒厂供配电方案设计书
⑥臥钿力厚俛
供电系统课程设计报告
(2012—2013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
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
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
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:
①最高气温40C,最低气温-20C,年平均气温25C。
2土壤电阻率:
p<400Q/m
3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Kd
cos/
tge
2#变电所
麦芽储存输送
2.2
0.8
0.8
0.75
糖化糊化煮沸锅
7.5
0.8
0.8
0.75
压滤机
5,0
0.8
0.8
0.75
CIP
4.0
0.8
0.8
0.75
过滤
5.0
0.8
0.8
0.75
制冷
312
0.8
0.8
0.75
空压
312
0.8
0.8
0.75
水泵
86.3
0.8
0.8
0.75
锅炉房
70
0.8
0.8
0.75
照明
6
0.8
1.0
0
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Kd
cos/
tg莎
1#
变电所
灌装线
297
0.8
0.8
0.75
仓库
15
0.3
0.5
1,73
实验室
125
0.25
0.5
1.73
小计
437
3#
变电所
行政楼
15
0.8
0.8
0.75
水处理房
32
0.8
0.8
0.75
其他
50
0.8
0.8
0.75
小计
97
考虑全厂同时系数KP=0.9KQ=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#:
1麦芽存储输送:
由Pe=2.2kW,Kd=0.8,cos莎=0.8,tg莎=0.75,得:
P=PeKd=2.2X0.8=1.76(kW)Q=Ptg/=1.76X0.75=1.32(kVAR)
S=.P2Q2=2.2(kVA)
2糖化糊化煮沸锅:
由Pe=7.5kW,Kd=0.8,cos/=0.8,tg/=0.75,得:
P=PeKd=7.5X0.8=6.0(kW)Q=Ptg/=6.0X0.75=4.5(kVAR)
S=.P2Q2=7.5(kVA)
3压滤机:
由Pe=5.0kW,Kd=0.8,cos/=0.8,tg/=0.75,得:
P=PeKd=5.0X0.8=4.0(kW)Q=Ptg/=4.0X0.75=3.0(kVAR)
S=..P2Q2=5.0(kVA)
4CIP:
由Pe=4.0kW,Kd=0.8,cos/=0.8,tg/=0.75,得:
P=PeKd=4.0X0.8=3.2(kW)Q=Ptg/=3.2X0.75=2.4(kVAR)
S=.P2Q2=4.0(kVA)
5过滤:
由Pe=5.0kW,Kd=0.8,cos/=0.8,tg/=0.75,得:
P=PeKd=5.0X0.8=4.0(kW)Q=Ptg/=4.0X0.75=3.0(kVAR)
S=.P2Q2=5.0(kVA)
6制冷:
由Pe=312kW,Kd=0.8,cos/=0.8,tg/=0.75,得:
P=PeKd=312X0.8=249.6(kW)Q=Ptg莎=249.6X0.75=187.2(kVAR)
S=.P2Q2=312(kVA)
7空压:
由Pe=312kW,Kd=0.8,cos©=0.8,tg©=0.75,得:
P=PeKd=312X0.8=249.6(kW)Q=Ptg©=249.6X0.75=187.2(kVAR)
S=.P2Q2=312(kVA)
8水泵:
由Pe=86.3kW,Kd=0.8,cos©=0.8,tg©=0.75,得:
P=PeKd=86.3X0.8=69.04(kW)Q=Ptg©=69.04X0.75=51.78(kVAR)
■22
S=.pQ=86.3(kVA)
9锅炉房:
由Pe=70kW,Kd=0.8,cos©=0.8,tg©=0.75,得:
P=PeKd=70X0.8=56(kW)Q=Ptg©=56X0.75=42(kVAR)
S=.P2Q2=70(kVA)
10照明:
由Pe=6kW,Kd=0.8,cos©=1.0,tg©0,得:
P=PeKd=6X0.8=4.8(kW)Q=Ptg©=4.8X0=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Kd
cos©
tg©
P(kW
Q(kVAR)
S(kVA)
1
麦芽储存输送
2.2
0.8
0.8
0.75
1.76
1.32
2.2
2
糖化糊化煮沸锅
7.5
0.8
0.8
0.75
6
4.5
7.5
3
压滤机
5,0
0.8
0.8
0.75
4
3
5
4
CIP
4.0
0.8
0.8
0.75
3.2
2.4
4
5
过滤
5.0
0.8
0.8
0.75
4
3
5
6
制冷
312
0.8
0.8
0.75
249.6
187.2
312
7
空压
312
0.8
0.8
0.75
249.6
187.2
312
8
水泵
86.3
0.8
0.8
0.75
69.4
51.78
86.3
9
锅炉房
70
0.8
0.8
0.75
56
42
70
10
照明
6
0.8
1.0
0
4.8
0
4.8
小计
810
648
482.4
772.8
5.2变压器1#:
1灌装线:
由Pe=297kW,Kd=0.8,cos©=0.8,tg©=0.75,得:
P=PeKd=297X0.8=237.6(kW)Q=Ptg©=237.6X0.75=178.2(kVAR)
S=.P2Q2=297(kVA)
2仓库:
由Pe=15kW,Kd=0.3,cos©=0.5,tg©=1.73,得:
P=PeKd=15X0.3=4.5(kW)Q=Ptg©=4.5X1.73=7.785(kVAR)
■22
s=.pQ=9(kVA)
3实验室:
由Pe=125kW,Kd=0.25,cos©=0.5,tg©=1.73,得:
P=PeKd=125X0.25=31.25(kW)Q=Ptg©=31.25X1.73=54.06(kVAR)
S^P2Q2=62.44(kVA)
变电所1#计算负荷统计列表
序号
名称
容量
Kd
tg©
P(kW
Q(kVAR
S(kVA)
1
灌装线
297
0.8
0.75
237.6
178.2
297
2
仓库
15
0.3
1,73
4.5
7.785
9
3
实验室
125
0.25
1.73
31.25
54.06
62.44
4
小计
437
373.25
240.045
368.44
5.3变压器3#:
1行政楼:
由Pe=15kW,Kd=0.8,cos©=0.8,tg©=0.75,得:
P=PeKd=15X0.8=12(kW)Q=Ptg©=12X0.75=9(kVAR)
S=.P2Q2=15(kVA)
2水处理房:
由Pe=32kW,Kd=0.8,cos©=0.8,tg©=0.75,得:
P=PeKd=32X0.8=25.6(kW)Q=Ptg©=25.6X0.75=19.2(kVAR)
S=P2Q2=297(kVA)
3其他:
由Pe=50kW,Kd=0.8,cos©=0.8,tg©=0.75,得:
P=PeKd=50X0.8=40(kW)Q=Ptg莎=40X0.75=30(kVAR)
i.22
S=.PQ=5(kVA)
变电所3#计算负荷统计列表
序号
名称
容量
Kd
tg莎
P(kW
Q(kar)
S(kVA)
1
行政楼
15
0.8
0.75
12
9
15
2
水处理房
32
0.8
0.75
25.6
19.2
32
3
其他
50
0.8
0.75
40
30
50
4
小计
97
77.6
58.2
97
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
3#变电所:
行政楼、水处理房、其它
6.2.1变压器1#:
1同时系数:
KSp=0.9K工Q=0.95
工P=KSpX373.25=335.935(kW)
SQ=KSQX240.045=228.04275(kVAR)
2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©=2P+S=0.83<0.9由公式得:
所需要的补偿容量为:
:
Q=PX(tg©1-tg©2)
=335.93x(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©=P-S1=335.93-367.10=0.92>0,9
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%
Sn=0.7S1=0.7X367.10=256.97(kVA)
选择变压器型号为S9系列,额定容量为315kVA,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:
Ik%=1.1
4计算每台变压器的功率损耗:
(n=1)
S=S1-2=367.10-2=183.55(kVA)
2
△Pt=nAP0+(1/n)*△Pk*(S/Sn)=2.53kW
2
△q=n(lk%/100)*Sn+(1/n)*(Uz%/100)*Sn*(S/Sn)=5.242(kVAR)
6.2变压器2#:
①同时系数:
K2p=0.9K2Q=0.952P=K2pX648=583.2(kW)
2Q=K2QX482.4=458.28(kVAR)
补偿前的功率因数:
cos0=2P+S=0.79<0.9由公式得:
所需要的补偿容量为:
:
Q=PX(tg/1-tg/2)
=583.2x(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(kVAR)
cos莎=P-S2=583.2-637.83=0.91>0,9
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%
Sn=0.7S2=0.7X637.833=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:
Ik%=1.4
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=nAP0+(1/n)*△Pk*(S/Sn)2=3.55(kW)
2
△Qt=n(Ik%/100)*Sn+(1/n)*(Uz%/100)*Sn*(S/Sn)2=15.366(kVAR)
6.3变压器3#:
①同时系数:
K2p=0.9K2Q=0.952P=K2pX77.6=69.84(kW)
2Q=K2QX58.2=55.29(kVAR)
补偿前的功率因数:
cos/=2P+S=0.78<0.9由公式得:
所需要的补偿容量为:
Q=P<(tg莎1-tg莎2)
=69.84x(tan(arccos0.78)-tan(arccos0.90))
=22.21(kVAR)
即:
选取Qc=25(kVAR)
10KV侧补偿后:
Q=55.29-25=30.29(kVAR)
S3=69.8430.29=76.12(kVAR)
cos莎=P-S3=69.84-76.12=0.92>0,9
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%
Sn=0.7S3=0.7X76.12=53.284(kVA)
选择变压器型号为S9系列,额定容量为63kVA,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:
Ik%=1.9
4计算每台变压器的功率损耗:
(n=1)
S=S3-2=76.12-2=38.06(kVA)
2
△Pt=nAP0+(1/n)*△Pk*(S/Sn)2=0.73(kW)
△Q=n(lk%/100)*Sn+(1/n)*(Uz%/100)*Sn*(S/Sn)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=167.965kW
Q=228.043/2=114.022kVAR
P'=p+△Pt=167.965+2.53=170.495kW
Q=Q+△Qt=114.022+5.242=119.264kVAR
S'=.P2Q2='170.4952119.2642=208.068kVA
I=S'/,3U=208.068/(3X10)=12.24A
(2)供给变电所2的10KV线路
P=583.2/2=291.6kW
Q=458.28/2=229.14kvar
P'=P+△Pt=291.6+3.55=295.15kW
Q=Q+△Qt=229.14+15.366=244.506kVAR
■22i22
S'=.PQ=.295.15244.506=383.27kVA
I=S'/,3U=383.27/(,,3x10)=22.55A
(3)供给变电所3的10KV线路
P=69.84/2=34.92kW
Q=55.29/2=27.645kvar
P'=P+△Pt=34.92+0.73=35.65kW
Q=Q+△Qt=27.645+2.10=29.745kVAR
七、工厂主接线设计:
工厂主接线图:
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
SN10-10H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0.08Q/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:
22
Xi=Uci/SOc=(10.5KV)/500MVA=0.220
(2)架空线路的电抗:
X2=X°L=0.08(」/km)5km=04」
⑶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」=0.62'1
8.2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/C30.62」)=9.78KA
(2)三相短路次暂态电流和稳态电流
I''⑶二I:
⑶=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
S『4=3UC1I化二■■3UC11K3}4=.310.5KA9.78KA=177.86MVA
8.3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
X,=uC2/&c=(0.4kV)2/500MVA=3.2灯0^0
(2)架空线路的电抗
X2=X0L(Uc2/UCi)2=0.35("/Km)5Km(0.4kV)2/500MVA=5.810-'J
(3)电力变压器的电抗
X3=X4:
(Uk%/100)(U;/Sn)=4/100(0.4kV)2/200kVA=3.210,"
(4)k-2点的总电抗为
X5K2)=X+X2+X3〃X4=X怪*X)=3.210葩5.81釦3.210V2=1.69Ch
8.3.2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/(d1.6910?
」)=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一个周期短路全电流有效值
iSh=1.841®=1.8413.67kA=25.15kA⑶"⑶lSh〃=1.091=1.0913.67kA=14.9kA
(4)三相短路容量
SK3),=;;3UC2IK役二、、30.4kV13.67kA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/MVA
1(3)
Ik
I(3)
1d3)
1(3)
Ish
1(3)
Ish
Sk(3)
K1
9.78
9.78
9.78
24.94
14.77
177.86
K2
13.67
13.67
13.67
25.15
14.9
9.47
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=10kV
10kV
10kA
10kV
采用G-10-54高压开关柜
I=20.25A
1000A
200A
40/5
I=24.94kA
31.5kA
Sk=177.86MVA
50MVA
ik(3)=2494kA
80kA
25.5kA
160X40V2
I4=9.78X
4=39.12kA
31.52X4
10X5
(90X40)2
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=0.4kV
U=0.4kV
U=0.4kV
U=0.4kV
采用BFC-0-08低压开关柜
I=462kA
1250A
1250A
1000/5
S=9.47MVA
50kA
Ish(3)=25.15
1X4=13.67X4
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。
这些危害主要有:
1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;
2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;
3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
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