车间供配电设计方案
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车间高压供配电设计 许远驰
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云维集团电仪公司大为制氨电气运行工段：许远驰
目 录
第一部分 课题背景…………………………………………2
第二部分 变压器选择…………………………………………… 2
第三部分 变压器选型和电气主接线设计………………………4
第四部分 高压电缆的选择与校验………………………………5
第五部分 短路电流计算…………………………………………7
第六部分 低压侧母线选择……………………………………9
第七部分 保护配置…………………………………………… 10
第八部分 保护配置整定计算……………………………………11
第九部分 参考文献…………………………………………… 14
车间高压供配电设计 许远驰
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第一部分 课题背景
1.1、设计题目
车间高压供配电方案设计。
1.2、车间设备原始资料与设计要求
车间有如下电气设备：380V电压75KW水泵10台，380V电压50KW风机4台，6KV开闭所距离车间约300米，高压电缆只可直埋敷设，按照满足全部设备运行条件，作一供电技术方案。并按要求作如下选择和计算。
㈠、根据负荷选择变压器容量
㈡、对高压电缆选择
㈢、画出二次控制和保护电路图，对高压保护，测量电流互感器变比计算
㈣、就所设计变压器继电保护的典型保护定值计算
车间高压供配电设计 许远驰
3 第二部分 变压器选择
2.1、变压器台数设置选择
根据该车间所属设备情况，查阅《工业与民用配电设计手册》此车间设备属二级负荷，按规程规定应装设两台变压器互为备用，防止变压器故障导致全车间停电。因此选取两台等容量的变压器。
2.2、容量的选择
根据《工业与民用配电设计手册》规定，变压器容量应按照计算负荷来选择,计算时以一台变压器带所有负载能力来计算.
① 额定功率：
7510504950()epkw （式2-1）
② 有功计算负荷：
300.75950712()depkpkw （式2-2）
注：30p为有功计算负荷
dk为需要系数，按规程规定此车间设备的需要系数在0.75~0.85，功率因素cos取：0.80
③ 无功计算负荷：
3030tan0.75712534(var)Qpk （式2-3）
④ 计算负荷：
3022223030712534890()SpQkvA （式2-4）
⑤ 计算电流:
303089085.64()3636SIA （式2-5）
2.3、变压器单台的额定容量
按照《工业与民用配电设计手册》规定，此车间所有负载需要变压器的额定容量为计算负荷增长后的60%计算。设定年增长车间高压供配电设计 许远驰
4 负荷率为4%，则n年后的最大负荷为
0.0410max308901326.1()mnnSSeekvA （式2-6）
注：m为年增长负荷率
n为年数，取10
则现在变压器的容量为：
max0.60.61326.1795()enSSkvA （式2-7）
所以参照规程规定选取单台变压器的容量为Se=800KVA。
2.4、变压器容量校验，
按《工业与民用配电设计手册》和实际运行经验，一般正常工作负荷为变压器额定负荷的60%~80%，现在我们每台变压器平均分配负荷，考虑所有设备都投运，则每台变压器为594KVA，所占变压器额定容量的74%，满足供电要求。
在不正常工作时，既当一台故障时，一台运行时。考虑变压器的过载能力为40%，则8001.41120gSkvA，用电保证率为/100%94%gMAXSS。能够满足用电条件。
第三部分 变压器选型和电气主接线设计
3.1、变压器选型
根据上面确定的变压器容量，查阅规程，选取变压器的类型为：油浸式S9—800/6型，接线形式为DYN11，空载P0为1400W，短路PK为7500W，I0%=2.5%，UK%=5%。 车间高压供配电设计 许远驰
5 3.2、电气主接线布局
根据负荷、变压器的台数、用电的可靠性。参考有关规程，该车间的电气主接线按如下设计，正常情况为分段运行，故障时两段母线并列运行。（见电气主接线图纸）
第四部分 高压电缆的选择与校验
4.1、电缆选择
按《工业与民用配电设计手册》规定，高压电缆的截面必须按照经济电流密度来选取。根据公式：
maxwececISJ （式4-1）
注：maxwI为最大工作电流，ecJ为经济电流密度查相关规程可以找到。一般maxwI=30I。
所以 2max85.6442.82()2wececISmmJ （式4-2）
注：ecJ在最大负荷利用小时数大于5000以上的铜电缆，选取值为2。参考何首贤等的《供配电技术》P181表10—5。
根据规程规定和电缆的敷设条件，选取铜、单芯、截面为502mm的聚乙烯或聚氯乙烯护套的内铠装电缆6根。查阅《工业与民用配电设计手册》P514表9—33得，在250C时此类电缆的允许载流量为176A， 车间高压供配电设计 许远驰
6 4.2、电缆校验
根据以上给出的条件，没有办法进行校验，现在需对一些条件进行假设，假设土壤温度为200C，最高温度为600C。电缆间距为200mm，热阻系数为g=800C.CM/W，QK=349.92（KA2.S）注：QK不是假设的，是根据后面短路电流计算后计算出的。QK=（3maxKI）2（tp+tnp）, tp短路电流周期分量发热时间，tnp为短路电流非周期分量时间。《发电厂电气部分》P71
（一）长期发热允许电流校验
现在假设一回故障，由另一回带设备，则此时流过电缆的电流maxI为92A，考虑温度，查阅《发电厂电气部分》表16、18、19可得，温度修正系数KT为1.07，不同土壤热阻修正系数K3为1，并排校正系数K4为0.8。则该直埋电缆允许的载流量为：
003420251.070.8176150.6talcalcIkkkI>92A （式4-3）
发热允许校验合格。
（二）热稳定校验
对电缆中有接头者,应校验热稳定，先算短路前最高温度：
20009220400.644150alC （式4-4）
则
22012014.210120hfwQCInK （式4-5）
=94
注：C为热稳定系数，该式参数在《发电厂电气部分》P207 车间高压供配电设计 许远驰
7 热稳定最小截面为：
332min10/349.9210/94199kSQCmm<2506mm （式4-6）
满足热稳定要求。
（三）电压降校验
校验公式为max173cossinUILrxU，根据规程10KV以下电缆不考虑x，且查表可得r=0.375mΩ/Km则：
173920.30.3750.850.2561000UV<5V （式4-7）
电压降满足要求。
经上面校验，选择的电缆满足各种校验要求。
第五部分 短路电流计算
根据原始资料，没有给出系统短路阻抗，为了计算现假设一部分参数，假设电力变压器高压侧装设的高压熔断器短路容量为SK=20*3*7.2=249MVA，过负荷系数为3，我们选取系统SK为300
MVA（注：20为6KV断路器额定开断电流，7.2为6KV断路器额定电压）查阅《工业与民用配电设计手册》P232。 车间高压供配电设计 许远驰
8 变压器变压器线 路系 统等值电抗图
系统短路阻抗化简图
根据假设条件，我们将所有的阻抗归算到低压侧，则系统的短路阻抗XS为：
224000.533001000sKUXmS （式5-1）
根据所选变压器的型号我们知道：空载P0为1400W，短路PK为7500W，I0%=2.5%，UK%=5%。则可以算出RT、XT、lX：
227.54001.875800KTNPURmS （式5-2）
22%5400101001000800KTNUUXmS （式5-3）
220.3750.3/0.0005(6000/400)llXxlkm （式5-4）
5.1、低压侧短路
根据上面的阻抗计算结果得出低压侧三相短路电流和两相短路电流。 车间高压供配电设计 许远驰
9 低压侧短路时的三相短路电流为：
(3)222240021.60331.875(100.530.0005)NkUIKAZ （式5-5）
低压侧短路时的二相短路电流为：
(2)(3)20.8660.86621.6018.71kkIIKA
查《工业与民用配电手册》p165，低压侧短路电流表可得单相短路电流。
(1)2222222022019.262.4911.15kphpphpphpUIKAZRX （式5-6）
根据低压侧的各短路电流可计算出低压侧短路时流过高压侧的短路电流。
低压侧短路时流过高压侧三相短路电流为：
(3)(3)2/151.44kkIIKA （式5-7）
低压侧短路时流过高压侧二相短路电流为：
(2)(2)2/151.25kkIIKA （式5-8）
低压侧单相接地短路时高压侧流过的单相短路电流为：
