云维集团电仪公司大为制氨电气运行工段：许远驰第一部分课题背景 (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)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()e p kw =⨯+⨯= （式2-1） ② 有功计算负荷：300.75950712()d e p k p kw =⨯=⨯= （式2-2）注：30p 为有功计算负荷d k 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 θ取：0.80③ 无功计算负荷：3030tan 0.75712534(var)Qp k θ=⨯=⨯=（式2-3）④ 计算负荷：30890()S kvA === （式2-4）⑤ 计算电流:3085.64()I A === （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。
设定年增长负荷率为4%，则n 年后的最大负荷为0.0410max 308901326.1()mn n S S e e kvA ⨯=⨯=⨯= （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：max 0.60.61326.1795()e n S S kvA =⨯=⨯= （式2-7）所以参照规程规定选取单台变压器的容量为S e =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800 1.41120gS kvA =⨯=，用电保证率为/100%94%g MAX S S ⨯=。
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S 9—800/6型，接线形式为DY N 11，空载P 0为1400W ，短路P K 为7500W ，I 0%=2.5%，U K %=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：maxw ec ecI S J =（式4-1）注：max w I 为最大工作电流，ec J 为经济电流密度查相关规程可以找到。
一般max w I =30I 。
所以2max 85.6442.82()2w ec ec I S mm J === （式4-2）注：ec J 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 ，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 ，Q K =349.92（KA 2.S ）注：Q K 不是假设的，是根据后面短路电流计算后计算出的。
Q K =（3max K I ）2（t p +t np ）, t p 短路电流周期分量发热时间，t np 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max I 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K T 为1.07，不同土壤热阻修正系数K 3为1，并排校正系数K 4为0.8。
则该直埋电缆允许的载流量为：00342025 1.070.8176150.6t al c al c I k k k I ==⨯⨯=>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：()2009220400.644150al C θθθθ⎛⎫=+-=+⨯= ⎪⎝⎭（式4-4）则210C -=（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热稳定最小截面为：332min 10/10/94199S C mm ===<2506mm ⨯（式4-6）满足热稳定要求。
（三）电压降校验校验公式为()max 173cos sin U I L r x Uϕϕ∆=+，根据规程10KV 以下电缆不考虑x ，且查表可得r=0.375m Ω/Km 则：173920.30.3750.850.2561000U ∆=⨯⨯⨯⨯=⨯V<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 *7.2=249MVA ，过负荷系数为3，我们选取系统S K 为300MVA （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。
变压器变压器线 路系 统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X S 为：224000.533001000s K U X m S ===Ω⨯（式5-1）根据所选变压器的型号我们知道：空载P 0为1400W ，短路P K 为7500W ，I 0%=2.5%，U K %=5%。
则可以算出R T 、X T 、l X ：227.5400 1.875800K T N P U R m S ⨯⨯===Ω（式5-2） 22%5400101001000800K T N U U X m S ⨯⨯===Ω⨯（式5-3） 220.3750.3/0.0005(6000/400)l l X x l k m ⨯===Ω（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。
低压侧短路时的三相短路电流为：(3)221.60k I KA === （式5-5）低压侧短路时的二相短路电流为：(2)(3)20.8660.86621.6018.71k kI I KA ==⨯= 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)219.26k phpU I KA Z ϕ==== （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)2/15 1.44k k I I KA ==（式5-7）低压侧短路时流过高压侧二相短路电流为：(2)(2)2/15 1.25k k I I KA ==（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：(1)(1)2/15 1.284k k I I KA ==（式5-9）根据以上的短路电流可算出：()32221()()21.60(0.650.1)349.92(.)K K p np Q I t t kA S =+=+=（式5-10） 5.2、高压侧短路当高压侧短路时流过高压侧的短路电流为：315392K I A ===（式5-11）第六部分 低压侧母线选择根据条件，计算计算电流：30D I A = （式6-1）所以截面选择为：2D30ec I 1284.6 S =642.322mm == （式6-2）第七部分 保护配置7.1、保护方案配置根据《工业与民用配电设计手册》规定： S 9—800/6型变压器应装设以下保护，同时一般采用GL 型继电器兼作过流及电流速断保护：（一）瓦斯保护（二）高压侧过电流保护（三）电流速断保护（四）低压侧接地保护或低压侧零序保护（五）过负荷保护（六）温度保护7.2、保护用继电器和电流互感器配置的选择（一）根据计算，高压侧额定电流为76.9A ，三相装设两组准确为0.5级和10P 级100/5电流互感器1～2TA ，0.5级用作测量，10P 级用作保护。
保护级接成完全星型与三个GL —11型过流继电器，组成过电流保护兼作电流速断保护。
（二）根据计算，低压侧额定电流为1154A ，如果高压侧过流保护实现不了对低压侧的单相接地保护，则装设一个变比为1200/5的电流互感器TA 和一个GL —11型过流继电器组成低压侧接地保护（当按躲过不平衡电流整定时3TA 变比变为300/5）。
（三）根据计算，高压侧额定电流为76.9A ，装设一个变比为100/5的电流互感器3TA 和一个GL —11型电流继电器组成过负荷保护。
第八部分 保护配置整定计算8.1、带时限的过电流保护整定计算过电流保护采用三相式接线，且保护装设在电源侧。
保护的动作电流.dz j I 应该躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定，即1.13771.3117.8()0.8520gh rT dz j K jx h K I I K K A K n ⨯==⨯⨯=⨯ 式（8-1）所以.dz j I 取18A注释：K K ：可靠系数，用于过电流保护时DL 型和GL 型继电器分别为1.2和1.3，用于电流速断保护时分别为1.3和1.5，用于低压侧单相接地保护时（在变压器中性线上装设的）取1.2，用于过负荷保护时取1.05～1.1；jx K ：接线系数，接于相电流时取1。