重庆啤酒厂厂用电设计.docx
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重庆啤酒厂厂用电设计
重庆啤酒厂厂用电设计
设计者：
王泽燕指导：
徐磊
摘要
本设计只针对重庆啤酒厂厂用电系统总降压变电所进行设计。
本设计首先通过负荷计算确定重庆啤酒厂总变电所的变压器的容量、台数，从经济性、安全性、灵活性和可靠性出发确定主接线方式。
其次，通过短路计算，参考总降变电所所在地的气象条件和其它有关资料，确定变电所的位置、导线型号及各种电气设备。
最后确定相关的保护方案和二次回路方案。
在仔细研究各负荷的实际数据，并严格按照国家规定，依照以上设计步骤设计本供电系统设计方案，以到达提高生产效益的目的。
关键词：
变电所；配电系统；方案；设计
ChongqingBreweryFactoryuseselectricitythedesign
Abstract
Author:
xulei
Tutor:
Wangzeyan
ThisdesignonlyaimsatChongqingBreweryFactorytouseelectricitythesystemtotalvoltagedroppingtransformersubstationtocarryonthedesign.ThisdesignfirstthroughtheloadcomputationdeterminedthattheChongqingBrewerytotaltransformersubstationtransformer'scapacity,theTaiwannumber,fromtheefficiency,thesecurity,theflexibilityandthereliabilityembarkdeterminethemainwiringway.Next,throughtheshortcircuitcomputation,thereferencealwaysfallsthetransformersubstationlocusthemeteorologicalconditionandotherpertinentdata,definitetransformersubstationposition,wiremodelandeachkindofelectricalequipment.Finallydeterminationrelatedprotectionplanandsecondarycircuitplan.Inthedwelluponeachload'sactualdata,andstipulatedstrictlyaccordingtothecountrythatdesignsthispowersupplysystemdesignproposalaccordingtotheabovedesignprocedure,arrivesattheenhancementproductionbenefitthegoal.
Keyword:
power；distributionsystem；substation；design
目录
前言1
第一章负荷计算与无功补偿3
1.1车间负荷统计3
1.2全厂负荷计算3
1.3功率补偿4
第二章变电所及变压器的选择5
2.1变电所所址的选择5
2.2电压等级的确定6
2.3变配电所型式的选择6
2.4变电所变压器台数和容量的选择7
第三章变电所主接线方案的设计9
3.1总降压变电所主接线方案选择9
3.2车间变电所主接线选择10
3.3高压开关柜的选择11
第四章短路计算及一次设备的选择12
4.1短路计算12
4.2一次设备的选择12
第五章继电保护及二次回路的选择13
5.1主变压器的继电保护13
5.2二次回路的选择13
第六章变电所的布置与结构设计14
6.1总降压变电所的布置与结构14
6.2车间变电所的布置与结构14
第七章供配电线路的设计15
7.1变电所的进出线的选择15
7.2厂区配电系统接线方案的选择15
第八章防雷保护和接地装置的设计16
8.1变电所的防雷保护措施16
8.2防雷装置的选择16
8.3接地装置的设计16
总结17
致谢18
参考文献19
附录20
附录1：
短路电流计算过程20
附录2：
高压开关柜主要技术参数23
附录3：
一次设备的选型效验数据24
附录4：
设计工程图25
前言
本设计是重庆啤酒（集团）有限责任公司宜宾分公司（柏溪）重庆啤酒厂的供配电系统设计。
根据指导老师的要求，本设计的重点是对啤酒厂的总降压变电所进行设计，并对车间变电所的相关设计技术进行简要说明。
将严格按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50059-92《35--110kV变电所设计规范》、JBJ6-96《机械工厂电力设计规范》、88D264《电力变压器室布置》等供配电设计规定进行设计。
重庆啤酒（集团）有限责任公司宜宾分公司前身系宜宾少娥啤酒股份有限公司，位于柏溪县。
经营范围是啤酒及非酒精饮料制造、销售、啤酒技术服务。
公司目前具备年产啤酒10万千升的生产能力。
现拥有总资产1亿元，具备年产啤酒10万千升的生产能力。
主要产品有：
山城1958、2008特制山城、新山城、山城518、好友山城、山城桶装啤酒、山城浑浊啤酒及向家坝啤酒等十多个产品。
公司力争在较短时间内把重啤宜宾分公司打造成川、滇、黔三省结合部的强势啤酒企业！
当地供电部门可提供两个供电电源，供设计选定：
①从某220/35kV区域变电站提供35kv电源，此站距厂南侧2km。
②从某35/10kV变电站，提供10kV备用电源，此所距厂南侧1.5km。
该区域电力系统短路数据，如表1所示。
表1区域变电站35kV母线短路数据
系统运行方式
系统短路数据
系统运行方式
系统短路数据
系统最大运行方式时
S（3）k·max=600MVA
系统最小运行方式时
S（3）k·min=280MVA
供电系统图，如图一所示。
图1供电系统图
供电部门对该厂提出的技术要求：
①区域变电站35kV进线的过电流保护整定时间top=1.8s，要求该厂总降压变电所的过电流保护整定时间不大于1.3s。
②在该厂35kV电源侧进行电能计量。
③该厂最大负荷功率因数应不低于0.9。
供电贴费为700元/kVA。
每月电费按两部电费制：
基本电费为18元/kVA，动力电费为0.4元/kW·h，照明电费为0.6元/kW·h。
第1章
负荷计算与无功补偿
1.1车间负荷统计
序号
车间名称
设备
容量
/kW
计算负荷
车间
变电所代号
P30
/kW
Q30
/kvar
S30
/kVA
1
污水处理车间
2505
609
500
788
NO.1车变
2
包装车间
886
163
258
305
NO.2车变
3
灌装车间
634
222
336
403
NO.3车变
4
原料车间
514
310
183
360
NO.4车变
5
冷却车间
562
199
158
254
NO.5车变
6
麦芽车间
150
36
58
68
NO.6车变
7
发酵车间
269
197
172
262
NO.7车变
8
空压站
322
181
159
241
NO.8车变
9
汽车库
53
30
27
40
NO.9车变
10
糖化车间
335
187
118
221
NO.10车变
11
半成品试验站
365
287
464
NO.11车变
12
成品试验站
2290
640
480
800
NO.12车变
13
加压站（10kV转供负荷）
256
163
139
214
—
14
设备处仓库（10kV转供负荷）
338
288
444
—
15
成品试验站内大型集中负荷
3600
2880
2300
3686
专线供电
1.2全厂负荷计算
根据该啤酒厂的特点，本设计采用需要系数法计算。
取K?
p=0.90；K?
q=0.93
根据车间负荷统计情况可算出：
?
P30，i=6520kW；?
Q30，i=5463kvar
则:
P30=K?
p?
P30，i=0.90×6520kW=5868kW
Q30=K?
q?
Q30，i=0.93×5463kvar=5081kvar
S30=
7762kVA
I30=S30/
128A
P30/S30=5868/7762
0.76
1.3功率补偿
由于供电部门对该厂的供电要求
，由上面计算可知：
＜0.9，因此需要进行无功补偿。
经过综合考虑采用并联电容器进行高压集中补偿。
补偿前计算负荷功率因数
补偿后计算负荷功率因数
有功功率PC=5868（kW）
QC=PC（
）
2518.33（kvar）
补偿容量QC=2518.33（kvar），取QC=2600kvar
因此，选用35kV高压并联电容器成套补偿装置TBB-35-2600。
无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为：
S30?
=
=
6418kVA
变压器的功率损耗为：
有功功率损耗ΔPT
0.015S30?
=96.27kW
无功功率损耗ΔQT
0.06S30?
=385.08kvar
变电所高压侧计算负荷为：
P30'=PC+ΔPT=5868+96.27=5964.27kW
Q30'=QC+ΔQT=2600+385.08=2985.08kvar
S30'=
=
=6669.58kVA
I30'=S30'/
110A
无功率补偿后，工厂的功率因数为：
Cosφ'=P30'/S30'=5964.27/6669.58=0.9=0.9
因此，符合本设计的要求。
第2章
变电所及变压器的选择
2.1变电所所址的选择
2.1.1变电所所址选择的要求
（1）应接近负荷中心，进出线方便，接近电源侧，设备运输方便。
（2）不应设在有剧烈振动或高温的场所；不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；不应设在污染源盛行风向的下风侧；不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻；不应设在有爆炸、易燃等危险的场所，应符合现行国家标准GB50058—92和GB50053—94的规定；不应设在地势低洼和可能积水的场所；高压配电所应尽量与邻近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在一起。
2.1.2负荷中心的确定
本设计采取利用以负荷圆表示的负荷指示图的方法来确定负荷中心。
在啤酒厂总平面图上，按适当的比例K（kW/mm2）作出各车间（建筑）及宿舍区的负荷圆。
负荷圆的圆心一般选在车间或宿舍区的中央。
圆半径（单位为mm）为：
（式2-1）
注释：
P30—车间或试验站的计算负荷（单位为kW）。
啤酒厂厂负荷指示图见图2-1所示。
图2-1啤酒厂厂负荷指示图
2.2电压等级的确定
啤酒厂供电电压的选择，主要取决于当地电网的供电电压等级，同时也要考虑该厂用电设备的电压，容量和供电距离等因素。
由于同样的配送功率和输送距离条件下，配电电压越高，线路电流越小，因而线路采用的导线或电缆截面越小，从而可以减少线路的初投资和有色金属消耗量且可减少线路的电能损耗的电压损耗。
根据该厂的总负荷大小、性质（二级负荷）、区域电力系统供电能力以及表2-1列出的各种额定电压等级线路的输送功率和输送距离的经验数据，确定总降压变电所电压等级为35kV。
表2-1各种额定电压等级线路的输送功率和输送距离
额定电压
/kV
输送功率P
/kW
输送距离
/km
额定电压
/kV
输送功率P
/kW
输送距离
/km
0.22
50以下
0.15以下
10
200～2000
6～20
0.38
100以下
0.6以下
35
2000～10000
20～50
3
100～1000
1～3
110
10000～50000
50～150
6
100～1200
4～15
220
100000～500000
100～300
2.3变配电所型式的选择
2.3.1总压降变电所
选用屋内式。
因为屋内式运行维护方便，占地面积少；且所在地雨水较多，夏季多高温；经济技术条件较好等。
2.3.2车间变电所
根据变压器额定容量和使用环境选择各车间变电所型式。
见表2-2。
表2-2车间变电所型式
变压器额定容量/kVA
变电所型式
变压器额定容量/kVA
变电所型式
80
独立式
400
半露天式
100
半露天式
500
250
1000
315（NO.7;NO.8）
独立式
315（NO.5）
2.4变电所变压器台数和容量的选择
2.4.1主变压器台数
主变压器台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。
由于该厂的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器并列运行，以及配备10kV备用电源，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能继续供电以及备用电源及时投入，故选两台变压器。
2.4.2主变压器容量
装有两台主变压器并列运行的变电所，每台主变压器容量SN·T不应小于总的计算负荷S30的60%，最好为总计算负荷的70%左右，即：
SN·T
（0.6～0.7）S30
（0.6～0.7）×6418kVA
（3850.8～4492.6）kVA
同时每台主变压器容量SN·T不应小于全部一、二级负荷之和S30（?
+?
）,即：
SN·T
S30（?
+?
）=788+305+403+360+254+68+262+241+40+221+464+800+214+444
=4864kVA
所以，选用每台容量均为5000kVA的变压器。
2.4.3变电所主变压器型式和联结组别的选择
根据该厂情况及计算结果，选用S9系列35kV三相油浸式变压器，其性能符合B1094/1996《电力变压器》和GB/T6451/1999《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》标准，该变压器空载损耗比GB/T6451标准平均下降20%，负载损耗下降10%。
铁芯采质优质冷轧硅铜片、线圈采用优质无氧铜制成，外型美观、运行安全，广泛应用于城乡工农业电网。
主要功能和特点：
性能水平和经济指标比老产品更先进；铁芯为全斜三级接缝叠片结构，表面涂刷固化漆，以降低损耗和噪声；采用了新型绕组结构和新的绝缘结构，油道设计合理，提高了机械强度和抗短路能力，可靠性高；油箱壁可采用平板式或弯板式，散热器件可采用管式、散热器式、波纹片式；并采用了新型组件及紧固件。
变压器主要数据参数见表2-3。
表2-3主变压器的主要技术数据
型号
台数
额定容量
/kVA
额定电压/kV
联结组别
损耗/kW
空载电流（%）
阻抗电压（%）
参考价格（元/台）
一次
二次
空载
负载
S9-5000/35
2
5000
35
10
Yd11
5.4
33
0.6
7.0
321000
2.4.4车间变电所变压器台数和容量的选择
根据各用电车间的负荷计算情况和设计要求，选择S9系列[10kV级]低损耗配电变压器。
见表2-4。
表2-4S9系列[10kV级]低损耗配电变压器主要技术数据
车间名称
台数
额定容量/kVA
额定电压/kV
联结组标号
损耗/kW
空载电流（%）
阻抗电压（%）
参考价格（元/台）
一次
二次
空载
负载
汽车库
1
80
10
0.4
Yyn0
0.25
1.25
1.8
4
13680
麦芽车间
1
100
0.29
1.5
1.6
15300
糖化车间
1
250
0.56
3.05
1.2
28800
加压站
1
冷却车间
1
315
0.67
3.65
1.1
31590
发酵车间
1
空压站
1
污水处理车间
1
400
Dyn11
0.80
4.30
1.0
40052
原料车间
1
灌装车间
1
500
0.96
5.10
1.0
43920
设备处仓库
1
半成品试验站
1
污水处理车间
1
1000
1.70
10.3
0.7
4.5
76590
成品试验站
1
第3章
变电所主接线方案的设计
3.1总降压变电所主接线方案选择
对于电源进线电压为35kV及以上的啤酒厂，通常是先将该厂总降压变电所的电压降为10kV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。
总降压变电所主结线图表示该厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。
主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性、经济性、灵活性以及安全性都有密切关系，是供电设计中的重要环节。
方案一：
一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路图。
如图3-1所示。
图3-1一、二次单母线分段的总降压变电所主电路图
这种主结线图兼有桥式结线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的总降压变电所。
方案二：
一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主电路图。
如图3-2所示。
图3-2一、二次双母线的总降压变电所主电路图
这种采用双母线结线较之采用单母线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大增加，从经济性考虑大大增加了初投资，所以双母线结线在工厂电力系统在工厂变电所中很少运用，主要用于电力系统的枢纽变电所。
本次设计的重庆啤酒厂是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短（2km）,主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。
所以采用方案一，即一、二次侧单母线分段的总降压变电所主结线（即全桥式结线）。
注释：
主接线装置图见附录4。
3.2车间变电所主接线选择
采用高压侧无母线的接线，并且高压侧采用隔离开关-断路器的变电所主接线。
这种主接线由于采用了高压断路器，因此变电所的停、送电操作十分灵活方便，同时高压断路器都配有继电保护装置，在变电所发生短路和过负荷时均能跳闸，而且在短路故障和过负荷情况消除后，又可直接迅速合闸，从而使恢复供电的时间大大缩短。
如果配备自动重合闸装置，则供电可靠性更可进一步提高。
3.3高压开关柜的选择
根据啤酒厂负荷及配电要求选择JYN1-35型、GG-1A（F）型高压开关柜。
所选方案号见表3-1。
表3-1所选用JYN1-35型和GG-1A（F）型高压开关柜方案号
柜型
方案号
（一次线路）
用途
数量（台）
参考价
（元/台）
JYN1-35型
18
出线兼联络
2
58800
26
左右联络
4
58400
103
避雷器兼进线
1
40500
112
避雷器兼电压互感器（计量）
2
49200
GG-1A（F）型
04
进线兼联络
2
26000
07
备用电源进线
1
26000
12
联络
1
26200
39
出线
12
19000
注释：
所选高压开关柜的技术参数见附录2。
第4章
短路计算及一次设备的选择
4.1短路计算
本设计采用标幺值法进行短路计算。
短路电流计算结果如下：
（1）绘制计算电路图，选短路计算点。
如图4-1所示。
图4-1短路计算电路图
（2）最大运行方式
短路
三相短路电流/kA
三相短路
容量/MVA
计算点
Ik（3）
I?
（3）
I8（3）
ish（3）
Ish（3）
Sk（3）
k-1点
4.46
4.46
4.46
11.38
5.13
284.10
k-2点
5.23
5.23
5.23
9.62
5.70
95.10
（3）最小运行方式
短路
三相短路电流/kA
三相短路
容量/MVA
计算点
Ik（3）
I?
（3）
I8（3）
ish（3）
Ish（3）
Sk（3）
k-1点
1.75
1.75
1.75
4.46
2.64
181.82
k-2点
2.82
2.82
2.82
5.19
3.07
51.28
注释：
短路电流计算过程见附录1。
4.2一次设备的选择
根据该厂的负荷和工作情况以及相关技术要求，选择一次设备。
注释：
具体效验数据见附录3。
第五章继电保护及二次回路的选择
5.1主变压器的继电保护
根据主变压器的容量及负荷特点，并按照电力变压器继电保护装置的配置要求，本设计对主变压器进行瓦斯保护、过电流保护、电流速断保护、低电压保护、过负荷保护和温度保护。
其配置和整定值见表5-1。
表5-1变压器的继电保护配置和整定值
变压器
容量/kVA
保护装置名称（含计算值）
带时限的过电流保护
电流速断保护
过负荷保护
瓦斯保护
温度保护
Iop/A
t1/s
Sp
Iqb/A
Sp
Iop（OL）/A
top（OL）/s
5000
1.65
1.3
6.38
5.24
6.74
0.52
11
v
v
5.2二次回路的选择
继电保护能够在变配电站运行过程中发生故障（三相短路、两相短路、单相接地等）和出现不正常现象时（过负荷、过电压、低电压、低周波、瓦斯、超温、控制与测量回路断线等），迅速有选择性发出跳闸命令将故障切除或发出报警，从而减少故障造成的停电范围和电气设备的损坏程度，保证电力系统稳定运行。
因此在二次回路的选择中，本设计主要设计了主变压器的继电保护。
第六章变电所的布置与结构设计
6.1总降压变电所的布置与结构
根据《工厂供电设计指导》对总降压变电所的布置与结构的设计要求，如：
变压器外廓与变压器室墙壁和门的最小净距；高压配电室内各种通道的最小宽度；高压电容器室和值班室的具体规定；室内、外配电装置的安全净距；各高压开关柜的具体摆放以及该啤酒厂的实际情况等来设计总降压变电所的布置与结构。
6.2车间变电所的布置与结构
由于该啤酒厂的各用电车间对供电的要求各有不同之处，变电所采用的形式有独立式和半露天式。
因此，将分别进行相应的布置和结构设计。
第7章
供配电线路的设计
7.1变电所的进出线的选择
7.1.1变配电所进出线的选择范围和方式
（1）高压进线，从该厂南侧2km处220/35kV区域变电站电缆引入至该厂总降压变电所。
（2）高压出线，线路全长用电缆引至各车间变电所。
7.1.2变配电所进出
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