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1、 第一部分 设计任务书某啤酒厂供配电设计：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。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：p0.95S1=P2+Q2=238.31KVA 为了保证供电可靠性选两台变压器，每台提供车间负荷66%。 SN=0.66S1=0
2、.66238.31=160KVA选择变压器的型号为S9系列，额定容量为160KVA.查表得其参数为： 额定损耗：P0=0.42KW 负载损耗： PK=2.1KW 负载阻抗：UK%=4 空载电流: I0%=2.4(4)计算变压器的功率损耗 S30=0.5S1=0.5238.31=119.16KVA PT=P0+ PK(S30/SN)=0.42+2.1(119.16/160)2=1.58KW QT=( I0%/100) SN+ (UK%/100) SN(S30/SN)2=0.017 160+0.04 160 (119.16/160)2=6.27KVA2.二号变电所变压器台数及容量选择(1). P3
3、0=565.92KW Q30=444.56Kvar(2).变电所的无功补偿(提高功率因数到0.95以上)： 无功补偿试取 Qc=400Kvar 补偿后 P=P30=565.92KW Q=Q30-QC=44.56Kvarcos=P30/P2+Q2=0.990.95S1=P2+Q2=567.67KVA 为了保证供电可靠性选两台变压器，每台提供车间负荷66%。 SN=0.66S1=0.66567.67=374.66KVA选择变压器的型号为S9系列，额定容量为400KVA.查表得其参数为： 额定损耗：P0=0.84KW 负载损耗： PK=4.2KW 负载阻抗：UK%=4 空载电流: I0%=1.4(4
4、)计算变压器的功率损耗 S30=0.5S1=0.5567.67=283.84KVA PT=P0+ PK(S30/SN)=0.84+4.2(283.84/400)2=2.95KW QT=( I0%/100) SN+ (UK%/100) SN(S30/SN)2=0.04 400+0.04 400 (283.84/400)2=13,。66KVA3.三号变电所变压器台数及容量选择(1). P30=61.2KW Q30=48.45Kvar(2).变电所的无功补偿(提高功率因数到0.95以上)： 无功补偿试取 Qc=40Kvar 补偿后 P=P30=61.2KW Q=Q30-QC=8.45Kvarcos=
5、P30/P2+Q2=0.990.95S1=P2+Q2=61.78KVA由于此变电所所带负荷对供电可靠性要求不是很高，所以选一台变压器 SN=S1=61.78KVA选择变压器的型号为S9系列，额定容量为80KVA.查表得其参数为： 额定损耗：P0=0.25KW 负载损耗： PK=1.25KW 负载阻抗：UK%=4 空载电流: I0%=2.4(4)计算变压器的功率损耗 S30=S1=61.78KVA PT=P0+ PK(S30/SN)=0.25+1.25(61.78/80)2=1.0KW QT=( I0%/100) SN+ (UK%/100) SN(S30/SN)2=0.024 80+0.04 8
6、0 (61.78/80)2=3.83KVA(三).厂内10KV线路截面选择1.一号变电所10KV线路为了保证供电可靠性采用双回供电线路，每回供电线路计算负荷：P30=0.5237.36=118.68KW Q30=0.521.31=10.66Kvar计及变压器损耗: P=P30+PT=118.68+1.58=120.26KW Q=Q30+QT=10.66+6.27=16.93Kvar S=P2+Q2=121.45Kvar I30=S/3U=7.01A按经济电流密度选择导线截面积 由于是三班倒工厂估计年负荷利用小时数为8000小时，由查表可得架空线路的经济电流密度为 Jec=0.7A/mm2 所以
7、得经济截面积为： Aec=I30/Jec=7.01/0.7=10.01mm2 可选导线型号为LJ25，其允许的最大载流量为Ial=135A 相应参数为 r0=1.33/Km x0=0.35/Km 再按发热条件检验： 已知=25 温度修正系数为：Kt=70-/(70-25) =0.95 Ial =KtIal=0.95125=1287.01A 所以选择的导线符合长期发热的条件，且温度为40度时也满足。 由于变电所离负荷很近，10KV线路很短，其功率损耗可以忽略不计 线路首端功率为 P=120.26KW Q=16.93Kvar2.二号变电所的10KV线路为保证供电的可靠性选用双回供电线路，每回供电线
8、路计算负荷： P30=0.5565.92=282.96KW Q30=0.544.56=22.28Kvar计及变压器损耗： P=P30+PT=282.96+2.95=285.91KW Q=Q30+QT=22.28+13.66=35.94Kvar S=P2+Q2=288.16Kvar I30=S/3U=16.64A选择经济截面： Aec=I30/Jec=11.64/0.7=23.76mm2 可选导线型号为LJ25，其允许的最大载流量为Ial=135A相应参数为 r0=1.33/Km x0=0.35/Km 再按发热条件检验： 已知=25 温度修正系数为：Kt=70-/(70-25) =0.95 Ia
9、l =KtIal=0.95125=12816.64A 所以选择的导线符合长期发热的条件，且温度为40度时也满足。根据比例此估算此线路长为L=0.5KM10KV线路损耗： PL=3I302R=316.6421.330.5=0.52KWQL=3I302X=316.6420.350.5=0.15Kvar线路首端功率： P，=P+PL=285.91+0.52=286.43KW Q，=Q+QL=35.94+0.15=36.09Kvar3.三号变电所的10KV线路，供电线路计算负荷： P30=61.2KW Q30=8.45Kvar 计及变压器损耗: P=P30+PT=61.2+1=62.2KW Q=Q30
10、+QT=8.45+3.83=12.28Kvar S=P2+Q2=63.42Kvar I30=S/3U=3.6A电流很小按长期发热条件可选择导线为LJ-16,但根据最小导线截面积的要求应选择导线为LJ-25，其允许载流量为135A。相应参数 r0=1.33/Km x0=0.35/Km 由于电流很小，线路功率损耗可以忽略不计,故线路首端功率为 P，=P =61.2KW Q，=Q =12.28Kvar 4. 10KV联络线（与相邻其他工厂）的选择。 由于发酵车间要求在生产过程中供电不断，则输电线路应满足发酵车间的供电负荷。 P=P+2P=565.92+32.95=571.82KW Q=Q+2Q=44
11、.56+213.66=71.88Kvar S=571.822+71.882=576.32KVA I=S3U=576.32103=33.27A 因运用时间很少，可按长期发热条件选择和检验。 选择LJ-25，其其允许载流量为：I=135A. 相应参数：r=1.33/km x=0.35/km. 线路长度为：l=5km I=KI=0.95135=128A I=33.27A 线路降压计算： U=(571.821.335+71.881.335)/10=0.40KV U%=(0.4/10) 100%=4% 由于前面1#,2#,3#变压器的10KV线路线路短，电流小，故更满足要求 三. 从10KV电网到高压配
12、电室线路设计，假设此段线路长为L=5km. 1.啤酒厂的总容量： =P+P+P= 120.262+286.822+61.2=875.36KW =Q+Q+Q=216.93+236.18+12.28=118.5Kvar P= K=875.360.9=787.82KW Q= K=118.50.95=112.58Kvar2. 为保证供电可靠性，采用双回线，则每回线路的参数： P=P=0.5787.2=393.91KW Q=Q=0.5112.58=56.29Kvar S=393.912+56.292 =397.91KVA I=S3U=397.91103=22.97A 按经济电流密度选择导线的截面： A=
13、22.97/0.9=32.81mm2 所以 选择LJ-25，其其允许载流量为：I=135A. 相应参数：r=1.33/km x=0.35/km. 按长期发热条件校验： I=KI= 每回线路的损耗：P=Irl=22.9721.335=3.51KW Q= xl=22.9720.4335=1.14KVar 电压损耗： U=(393.131.335+56.290.4335)/10=0.27KV U%= (0.27/10) 100%=2.7% 满足要求线路始端功率： P，=P+P=393.91+3.51=397.42KW Q，=Q+Q=56.29+1.14=57.43Kvar S，=397.422+57
14、.432=401.53KVA四.短路电流计算按无穷大供电系统.短路计算电路图如图所示,采用标幺值计算1. 厂内10kv母线短路电流(短路点1)(1).确定基准标幺值:Sd=20MVA Uav=10.5KV Id=Sd/3Uav=20/(3*10.5)=1.1KA (2).计算各主要元件的标幺值 系统电抗(取断路器Soc=300MVA) X1=Sd/Soc=20/300=0.067 10kv线路电抗(LJ-25) X0=0.35/km X2=0.355(20/10.52)=0.32 (3).三相短路电流和短路容量 总电抗标幺值X=0.067+0.50.32=0.23 三相短路电流周期分量有效值:
15、 Ik=Id/X=1.1/0.23=4.9KA 其它三相短路电流值: I(3)=I(3)=4.9KAish(3)=2.554.9=12.50KA Ish=1.51 I(3)=1.514.9=7.4三相短路容量： Sk=Sd/X=20/0.23=87MVA2. 0.4kv低压母线的短路电流(短路点2)(1).确定基准标幺值:Sd=20MVA Uav=0.4KV Id=Sd/3Uav=20/(3*0.4)=28.87KA (2).计算各元件电抗标幺值 系统电抗(取断路器Soc=300MVA) X1=Sd/Soc=20/300=0.067 10kv厂内架空线路电抗(给二号变电所供电): X3=0.3
16、50.5(20/10.52)=0.032 (3).10/0.4kv电力变压器: Uk%=4 X4=Uk%100SdSN=0.04(20/0.4)=2 (4).计算三相短路电流和短路容量: 总电抗标幺值 X=.0.07+(0.032+2)/2+0.32/2=1.24 三相短路电流周期分量有效值: Ik=Id/ X=28.87/1.24=23.28KA 其它三相短路电流值: I(3)=I(3)=23.28KAish(3)=1.8423.28=42.84KA Ish=1.51 I(3)=1.0923.28=25.38 三相短路容量： Sk=Sd/X=20/1.24=16.13MVA三相短路容量统计表
17、短路点计算Ik(3)I(3)I(3)ish(3)Ish三相短路容量10kv 1点4.9KA4.9KA4.9KA12.50KA7.4KA87KVA0.4kv 2点23.28KA23.28KA23.28KA42.84KA25.38KA16.13KVA五.变电所高低压设备的选择.根据上述短路计算结果,按正常工作条件选择和短路情况校验,总降压变电所高低压电气设备如下.10kv设备选择计算数据高压断路器SN10-10隔离开关GN-10T/200电流互感器LA-10备注U=10kv10kv10kv10kv采用GG-10-54高压开关柜I=16.64A630kv200A 40/5Ik=4.9KA16KASK
18、=87MVA300MVAish(3)=12.5KA40KA255kv160402i2=4.92416241022（9040）20.4kv设备的选择计算数据低压断路器隔离开关电流互感器备注U=0.4kv0.4kv0.4kv0.4kv采用BFC-0.5G-08低压开关柜I=750A1250A1250A1000/5Ik=23.28KA50kvSk=16.13MVAish(3)=42.84KAi2=25.38KA六工厂配电线路图（断路器两侧带有隔离开关）七继电保护的配置整个工厂配电线路有如下继电保护装置：主变压器保护，10kv进线保护，此外还需要以下装置：备用电源自动投入装置和绝缘监视装置。(一).主
19、变压器保护由于此工厂400KVA及以下的油浸式变压器，因此采用瓦斯保护和过负荷保护，以二号变电所的其中一台变压器为例，其它变压器整定方式雷同。(1).瓦斯保护当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号，当产生大量瓦斯时应动作于断开变压器各侧断路器。(2).变压器过电流保护由于变压器10kv进线很短，因此阻抗很小。因而利用断路器QS3-QS7用作变压器的过电流保护，以二号变电所的其中一台变压器为例整定计算。1） 过电流保护动作电流的整定计算公式 取Ilmax=2I1NT=2400/103=46.2A 可靠系数Krel=1.2 保护装置接线系数 Kw=1 电流继电器返回系数Kre=0.
20、8 电流互感器的变流比Ki=30 代入上式得： Iop=2.3A2） 过电流保护动作时间整定计算式 t1t2+t 取t1=1.5st1 -在变压器低压母线发生三相短路时高压侧的动作时间;t2 -变压器低压侧保护在低压母线发生三相短路时最长的一个动作时间t -取0.5s3） 校验灵敏度由前面的计算可知Ik=23.28KA 远大于整定值，Sp=Ikmin/Iop 其值远大于1.5所以，灵敏度满足要求。(3).变压器电流速断保护1）.电流速断保护动作电流整定计算 低压母线侧短路电流周期分量：Ikmax=23.28KA可靠系数：Krel=1.2变压器变比：KT=10/0.4保护装置接线系数 Kw=1
21、代入上述数据得qb=（1.2123.28）/(3025)=37.2A2).灵敏度校验 由前面的计算可知Ik=23.28KA 远大于整定值，Sp=Ikmin/Iqb 其值远大于2所以，灵敏度满足要求。（二）.10kv电源进线继电保护（断路器QS1及QS2的整定） 1）.电流速断保护动作电流整定 最小运行方式下被保护线路末端三相短路电流：Ikmax=4.9KA 可靠系数Krel=1.2 保护装置接线系数 Kw=1 电流互感器的变流比Ki=30带入公式得到： qb=（1.214.9）/30=0.196KA 2）.过电流保护动作时间的整定 由于为电流速断保护，所以其动作时限为继电保护装置固有动作时间。
22、3).灵敏度校验 由前面的计算可知Ik=4.9KA 远大于整定值，Sp=Ikmin/Iqb 其值远大于2，满足要求。（2）.线路过电流保护的整定计算1）.过电流保护动作电流的整定 线路最大负荷电流：Ilmax=2I30=45.9A 可靠系数Krel=1.2 保护装置接线系数 Kw=1 电流继电器返回系数Kre=0.8 电流互感器的变流比Ki=30代入上式得： Iop=2.3A2）.过电流保护动作时间的整定 t1t2+t 取t1=2st1 -在在后一级线路保护首端发生短路时前一级保护的动作时间;t2 -后一级保护中最长的一个动作时间t -取0.5s3）. 校验灵敏度由前面的计算可知Ik=4.9K
23、A 远大于整定值，Sp=Ikmin/Iop 其值远大于1.5所以，灵敏度满足要求。（三）.变压器低压侧出线0.4KV的继电保护（即对继电器Q13-Q21的整定）以QS18为例(其它断路器的整定雷同)对此低压线路进行电流速断保护即可其整定值为 可靠系数Krel=1.2 返回系数Kre=0.8保护装置接线系数 Kw=1 电流互感器的变流比Ki=30代入公式得到： qb=（1.21180.4）/30=7.21KA 由前面的计算可知Ik=23.28KA 远大于整定值，Sp=Ikmin/Iop 其值远大于1.5所以，灵敏度满足要求其动作时限为机电保护装置的固有延时。当线路末端过负荷时或短路时，继电保护装置立刻断开。 电力工程课程设计 设计题目:啤酒厂电气主接线及继电保护 班级:09级电气工程2班 姓名:杨飞豹 学号:20090502310077 指导老师:张宝珍