牽引變電所電氣主接線課程設(shè)計,牽引,變電所,電氣,接線,課程設(shè)計 課程名稱：供變電工程課程設(shè)計 設(shè)計題目：牽引變電所電氣主接線設(shè)計 院 系： 電 氣 工 程 系 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 年 級： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 2010 年 月 日 課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 姓 名 學(xué) 號 開題日期：2010 年 3 月 10 日 完成日期：2010 年 4 月19 日 題 目 牽引變電所電氣主接線設(shè)計 一、設(shè)計的目的 通過該設(shè)計，使學(xué)生初步掌握交流電氣化鐵道牽引變電所電氣主接線的設(shè)計步驟和方法；熟悉有關(guān)設(shè)計規(guī)范和設(shè)計手冊的使用；基本掌握變電所主接線圖的繪制方法；鍛煉學(xué)生綜合運用所學(xué)知識的能力，為今后進行工程設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)。 二、設(shè)計的內(nèi)容及要求 1、按給定供電系統(tǒng)和給定條件，確定牽引變電所電氣主接線。 2、選擇牽引變電所電氣主接線中的主要設(shè)備。如：母線、絕緣子、隔離開關(guān)、熔斷器、斷路器、互感器等。 選擇時應(yīng)優(yōu)先考慮采用國內(nèi)經(jīng)鑒定的新產(chǎn)品、新技術(shù)。 3、提交詳細的課程設(shè)計說明書和牽引變電所電氣主接線圖。 三、指導(dǎo)教師評語 四、成 績 指導(dǎo)教師 (簽章) 年 月 日 牽引變電所課程設(shè)計原始資料 1、電力系統(tǒng)及牽引變電所分布圖 圖例： ：電力系統(tǒng)，火電為主 ：地方220/110kV區(qū)域變電所 ：地方110/35/10kV變電站 ：鐵道牽引變電所 —— ：三相高壓架空輸電線 圖中： L1：220kV 雙回路 150kM LGJ-300 L2：110kV 雙回路 10kM LGJ-120 L3：110kV 20kM L4：110kV 40kM L5：110kV 60kM L6：110kV 雙回路 20kM L7：110kV 30kM L8：110kV 50kM L9：110kV 60kM L10：110kV 60kM 未標注導(dǎo)線型號者均為LGJ-185，所有導(dǎo)線單位電抗均為X=0.4Ω/kM 牽引變壓器容量如下（所有Ud%=10.5）： A：2×3.15萬kVA B：2×3.15萬kVA C：2×3.15萬kVA D：2×1.5萬kVA E：2×1.5萬kVA F：2×1.5萬kVA 2、電力系統(tǒng)對各牽引變電所的供電方式及運行條件 [1] 甲站對A所正常供電時，兩回110kV線路中，一回為主供電源，另一回備用。A所內(nèi)采用兩臺牽引變壓器固定全備用。所內(nèi)不設(shè)鐵路岔線。27.5kV側(cè)需設(shè)室外輔助母線，每相饋線接電容補償裝置二組，電容器室內(nèi)，電抗器室外。 [2] 甲站對B所供電時，110kV線路還需經(jīng)B所送至丙站。正常運行時B所內(nèi)有系統(tǒng)功率穿越。當甲站至B的輸電線路故障時，B所由丙站供電，丙站內(nèi)110kV母線分段運行，輸電線L4、L5分別接入不同的分段母線上。正常運行時，丙站內(nèi)110kV母線分段斷路器斷開。B所提供甲站至丙站的載波通道。 B所內(nèi)采用兩臺牽引變壓器固定全備用。所內(nèi)不設(shè)鐵路岔線，外部有公路直通所內(nèi)。27.5kV側(cè)需設(shè)室外輔助母線，每相饋線接電容補償裝置二組，電容器室內(nèi)，電抗器室外。 [3] C所由丙站送出的兩回110kV線路供電。但正常運行時，由甲站送至丙站（L5）再由丙站送至C所的一回110kV線路（L6）平時不向牽引負荷供電。只經(jīng)過C所的110kV母線轉(zhuǎn)接至某企業(yè)110kV變電站。 C所內(nèi)采用兩臺變壓器，固定全備用。所內(nèi)不設(shè)鐵路岔線，外部有公路直通所內(nèi)。牽引側(cè)除向兩個方向的牽引網(wǎng)供電外，還要向電力機務(wù)段供電（兩回）和地區(qū)10kV 負荷供電（一回）。C所內(nèi)設(shè)有27.5/10kV 1000kVA動力變壓器一臺。10kV高壓間內(nèi)設(shè)有4路饋線，每路饋線設(shè)有：電流表、電壓表、有功電度表、無功電度表。設(shè)有電流速斷和接地保護，繼電保護動作時間0.1秒。10kV高壓間設(shè)在27.5kV高壓室一端，單獨開門。27.5kV側(cè)設(shè)室外輔助母線，每相饋線接電容補償裝置二組，電容器室內(nèi)，電抗器室外。 [4] 牽引變電所D、E、F由乙站供電。正常運行時，110kV線路在E所內(nèi)斷開，不構(gòu)成閉合環(huán)網(wǎng)。E所內(nèi)的牽引變壓器正常運行時，接入由D所送來的電源線L8上，L8故障時可轉(zhuǎn)接至F所由L9供電。D、F所均可能有系統(tǒng)功率穿越。但正常運行時，F(xiàn)所無系統(tǒng)功率穿越。 D所內(nèi)采用兩臺牽引變壓器固定全備用。所內(nèi)不設(shè)鐵路岔線。27.5kV側(cè)設(shè)室外輔助母線，每相饋線接電容補償裝置二組，電容器室內(nèi)，電抗器室外。所用電有地方10kV可靠電源。 [5] E所內(nèi)采用兩臺牽引變壓器固定全備用。所內(nèi)不設(shè)鐵路岔線，有公路引入所內(nèi)。27.5kV側(cè)不設(shè)室外輔助母線，每相饋線接電容補償裝置二組，電容器室內(nèi)，電抗器室外。所用電采用在110kV進線隔離開關(guān)內(nèi)側(cè)接入（）/0.23kV單相變壓器，以提高向硅整流裝置供電的可靠性。 [6] F所內(nèi)采用兩臺牽引變壓器固定全備用。所內(nèi)不設(shè)鐵路岔線。27.5kV側(cè)設(shè)室外輔助母線，每相饋線接電容補償裝置二組，電容器室內(nèi)，電抗器室外。該地區(qū)無地方10kV電源。 [7] 牽引變電所A、C、E 110kV側(cè)要求計費，牽引變電所B、D、F 27.5kV側(cè)要求計費，采用低壓側(cè)(27.5kV側(cè))計費時，110kV側(cè)仍需設(shè)電壓監(jiān)視。 [8] 各變電所設(shè)計時，一律按海拔h≤1000m，I級污穢地區(qū)，鹽密δ≤0.1毫克/厘米2，最高環(huán)境溫度+40℃考慮。 [9] 各牽引變電所均設(shè)置避雷針三座。 [10] 牽引變電所B、D 110kV線路采用縱向平行引入方式；C、E 110kV線路采用橫向相對引入方式；A、F 110kV線路采用T字型引入方式。 [11] 假定各牽引變電所饋線主保護動作時間tb=0.1秒，27.5kV母線采用矩型截面硬鋁母線，母線間距a=40cm，母線跨距l(xiāng)=120cm；10KV母線采用矩型截面硬鋁母線，母線間距a=25cm；母線跨距l(xiāng)=100cm。 [12] 各牽引變電所主控制室均采用一對一集中控制方式，直流電源電壓均為220V。 目錄 第一章 牽引變電所主結(jié)線設(shè)計原則及要求 - 7 - 1.1概述 - 7 - 1.2電氣主接線基本要求 - 7 - 1.3電氣主接線設(shè)計應(yīng)遵循的主要原則與步驟 - 7 - 第二章 牽引變電所電氣主接線圖設(shè)計說明 - 9 - 第三章 短路計算 - 10 - 3.1短路計算的相關(guān)概念、內(nèi)容和目的 - 10 - 3.2短路點的選取 - 10 - 3.3短路計算 - 10 - 第四章 設(shè)備及選型 - 14 - 4.1母線的選擇及校驗 - 14 - 4.1.1 110KV側(cè)母線采用軟母線 - 14 - 4.1.2 27.5KV側(cè)母線選用矩形鋁母線 - 15 - 4.2 支柱絕緣子及穿墻套管的選取及校驗 - 17 - 4.2.1 110kV側(cè)支柱絕緣子選取 - 17 - 4.2.2 27.5KV側(cè)支柱絕緣子選取 - 17 - 4.2.3 27.5KV側(cè)穿墻套管選取 - 18 - 4.3 高壓斷路器選取及校驗 - 18 - 4.3.1 110KV側(cè)斷路器選取 - 18 - 4.3.2 27.5kV側(cè)斷路器選取 - 19 - 4.4 高壓熔斷器的選取及校驗 - 20 - 4.4.1 27.5kV側(cè)高壓熔斷器 - 20 - 4.4.2 230V處的熔斷器 - 20 - 4.5 隔離開關(guān)的選取及校驗 - 21 - 4.5.1 110kV側(cè)隔離開關(guān)選取 - 21 - 4.5.2 27.5KV側(cè)戶外隔離開關(guān)選取 - 21 - 4.5.3 27.5KV側(cè)戶內(nèi)隔離開關(guān)選取 - 22 - 4.6 電壓互感器選取 - 23 - 4.6.1 110KV側(cè)電壓互感器選取 - 23 - 4.6.2 27.5KV側(cè)電壓互感器選取 - 23 - 4.7 電流互感器選擇 - 23 - 4.7.1 110KV側(cè)電流互感器選擇 - 23 - 4.7.2 側(cè)中性點接地電流互感器 - 25 - 4.7.3 27.5KV側(cè)電流互感器選擇 - 25 - 4.8避雷器的選取 - 26 - 4.9避雷針的選取 - 27 - 電氣設(shè)備一覽表 - 29 - 參考書目 - 30 - 后記 - 31 - 附電氣主接線圖 第一章 牽引變電所主結(jié)線設(shè)計原則及要求 1.1概述 牽引變電所（含開閉所、降壓變電所）的電氣主結(jié)線，是指由主變壓器、高壓電器和設(shè)備等各種電器元件和連接導(dǎo)線所組成的接受和分配電能的電路。用規(guī)定的設(shè)備文字符號和圖形代表上述電氣設(shè)備、導(dǎo)線，并根據(jù)他們的作用和運行操作順序，按一定要求連接的單線或三線結(jié)線圖，稱為電氣主結(jié)線圖。它不僅標明了各主要設(shè)備的規(guī)格、數(shù)量，而且反映各設(shè)備的連接方式和各電氣回路的相互關(guān)系，從而構(gòu)成變電所電氣部分主系統(tǒng)。電氣主結(jié)線反映了牽引變電所的基本結(jié)構(gòu)和功能。在運行中，它能表明與高壓電網(wǎng)連接方式、電能輸送和分配的關(guān)系以及變電所一次設(shè)備的運行方式，成為實際運行操作的依據(jù)；在設(shè)計中，主結(jié)線的確定對變電所電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護裝置和計算、自動裝置和控制方式選擇等都有重大影響。此外，電氣主結(jié)線對牽引供電系統(tǒng)運行的可靠性、電能質(zhì)量、運行靈活性和經(jīng)濟性起著決定性作用。此外，電氣主結(jié)線及其組成的電氣設(shè)備，是牽引變電所的主體部分。 1.2電氣主接線基本要求 電氣主接線應(yīng)滿足安全性、可靠性、經(jīng)濟性和方便性四項基本要求。 1.3電氣主接線設(shè)計應(yīng)遵循的主要原則與步驟 在電氣主結(jié)線的設(shè)計中，應(yīng)遵循的主要原則與步驟： 1. 應(yīng)以批準的設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針政策和有關(guān)的技術(shù)政策、技術(shù)規(guī)范和規(guī)程為準則，結(jié)合工程具體特點和實際調(diào)查掌握的各種基礎(chǔ)資料，進行綜合分析和方案研究。 2. 主結(jié)線設(shè)計與整個牽引供電系統(tǒng)供電方案、電力系統(tǒng)對電力牽引供電方案密切相關(guān)，包括牽引網(wǎng)供電方式、變電所布點、主變壓器接線方式和容量、牽引網(wǎng)電壓水平及補償措施、無功、諧波的綜合補償措施以及直流牽引系統(tǒng)電壓等級選擇等重大綜合技術(shù)問題，應(yīng)通過供電系統(tǒng)計算進行全面的綜合技術(shù)經(jīng)濟比較，確定牽引變電所的主要技術(shù)參數(shù)和各種技術(shù)要求。 3. 根據(jù)供電系統(tǒng)計算結(jié)果提供的上述各種技術(shù)參數(shù)和有關(guān)資料，結(jié)合牽引變電所高壓進線及其與系統(tǒng)聯(lián)系、進線繼電保護方式、自動裝置與監(jiān)控二次系統(tǒng)類型、自用電系統(tǒng)，以及電氣化鐵路當前運量和發(fā)展規(guī)劃遠景等因素，并全面考慮對主結(jié)線的基本要求，做出綜合分析和方案比較，以期設(shè)計合理的電氣主結(jié)線。 4. 新技術(shù)的應(yīng)用對牽引變電所主結(jié)線結(jié)構(gòu)和可靠性等方面，將產(chǎn)生直接影響。 第二章 牽引變電所電氣主接線圖設(shè)計說明 根據(jù)原始資料易知，已站對E所正常供電時，兩回110kV線路中，一回為主供電源，另一回備用。E所內(nèi)采用兩臺牽引變壓器固定全備用。所內(nèi)不設(shè)鐵路岔線。27.5kV側(cè)不需設(shè)室外輔助母線，每相饋線接電容補償裝置二組，電容器室內(nèi)，電抗器室外。 牽引變電所A110kV側(cè)要求計費，故低壓（二次）側(cè)需設(shè)電壓互感器，高壓側(cè)同樣需設(shè)電壓互感器，按正常運行方式選擇變壓器容量。 該主結(jié)線圖高壓側(cè)采用外橋結(jié)線，兩回進線中，采用一回主供，一回備用。變壓器采用兩臺三相主變壓器，其繞組聯(lián)結(jié)形式為YNd-11變壓器，二次繞組有一相接地并與鋼軌連接。由于該變電所的供電方式是單線雙邊供電，饋線有兩條，考慮到經(jīng)濟性，牽引負荷母線不采用帶旁路母線的單母線分段接線方式，但為了保證饋線供電的可靠性，采用100%備用斷路器饋線接線方式，每回饋線接兩臺斷路器，一臺運行，另一臺備用。每個分段母線都設(shè)有單相電壓互感器和避雷器，以便某分段母線檢修或故障停電時，它們不致中斷工作。 該牽引變電所的運行方式如下： 1． 一次側(cè) 兩路110KV進線，一路工作，一路備用，變壓器相同，1B工作，2B全備用。當110KV進線1發(fā)生故障時，只需合上外跨橋上的隔離開關(guān)。1B發(fā)生故障時，若采用110KV進線1工作，也合外跨橋上的隔離開關(guān)。設(shè)備的檢修相同。 2． 二次側(cè) 當變壓器發(fā)生故障或檢修時，合上分段母線上相應(yīng)的隔離開關(guān)，27.5KV的饋線能繼續(xù)工作。斷路器及其他設(shè)備發(fā)生故障或檢修相同。但饋線上的斷路器采用100%的備用，所以該斷路器發(fā)生故障或檢修時，只需合上另外一個。 第三章 短路計算 3.1短路計算的相關(guān)概念、內(nèi)容和目的 1． 短路,是指供電系統(tǒng)正常運行情況外的，導(dǎo)電相與相或相與地之間負荷支路被旁路的直接短路或經(jīng)過一個很小的故障點阻抗短接。 2． 短路計算的主要內(nèi)容是確定短路電流的大小，即最大短路電流的大小。 3． 短路計算的目的，是通過短路過程的研究及計算短路電流的量值，從而達到供電系統(tǒng)合理設(shè)計和安全可靠運行的重要因素。 3.2短路點的選取 因短路計算的主要內(nèi)容是確定最大短路電流的大小，所以對一次側(cè)設(shè)備的選取一般選取高壓母線短路點作為短路計算點；對二次側(cè)設(shè)備和牽引饋線斷路器的選取一般選取低壓母線短路點作為短路計算點。 3.3短路計算 電路簡化圖如圖 3-1所示 圖3-1 額定電壓與平均電壓之間的關(guān)系如表3-1所示： 表3-1 短路計算用電網(wǎng)平均電壓 額定電壓Ue(Kv) 220 110 35 25 10 6 平均電壓Up(Kv) 230 115 37 27.5 10.5 6.3 Ⅰ、上圖系統(tǒng)電力變壓器的總?cè)萘繛椋? 系統(tǒng)供電電源容量： 因此，在降壓變壓器低壓側(cè)發(fā)生短路時，供電電源視為無限大容量供電狀態(tài)。 Ⅱ、在上述前提條件下，周期分量電流有效值的標幺值,其中為線路總阻抗的標幺值，與線路的長度成正比，與線路的長度成反比，因此選取線路L7、L8，而不取線路L9、L10。取其中較大的作為選擇斷路器的參考依據(jù)。 Ⅲ、取, ① 發(fā)電機：(可忽略) ② 220KV輸電線： ③ 220/110KV變壓器： ④ 220/110KV變壓器： ⑤ 1100KV輸電線： ⑥ 110/27.5KV變壓器： ⑦ 110/27.5KV變壓器： ⑧ 由于其次邊230V處接有一熔斷器，因此其次邊短路時會自動熔斷，且其次邊并未與變壓器構(gòu)成環(huán)網(wǎng)，于是計算時可以不予考慮。 Ⅳ、計算 ⅰ、d1處發(fā)生三相短路時，等值計算網(wǎng)絡(luò)圖3-2如下： 圖3-2 ① ② 周期分量電流有效值的標幺值： ③ 周期分量電流有名值： ④ 取，則有： 沖擊電流 ⅱ、d2、d3、d4處發(fā)生三相短路時，等值計算網(wǎng)絡(luò)圖3-3如下： 圖3-3 ① 由于d2、d3、d4都是直接在110KV側(cè)短路，且屬于并聯(lián)運行，于是此三 處短路電流值相同 (此處計算d2) 。 ② ③ 周期分量電流有效值的標幺值： ④ 周期分量電流有名值： ④ 取，則有： 沖擊電流 Ⅲ、對牽引變電所主變壓器： 側(cè)額定電流： 側(cè)額定電流： 短路計算值一覽表見表3-2： 表3-2 數(shù)據(jù) 額定電流 各短路點的短路電流值 (A) (KA) (KA) (KA) 27.5Kv 78.73 2.679 7.160 4.313 110Kv 314.92 1.158 3.095 1.864 第四章 設(shè)備及選型 4.1母線的選擇及校驗 4.1.1 110KV側(cè)母線采用軟母線 1． 按最大長期工作電流選擇母線截面 根據(jù)正常工作下持續(xù)發(fā)熱容許溫升的限制，應(yīng)使最大長期工作電流小于，即；最大長期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮， 則 由《電力牽引供變電技術(shù)》附錄二附表3查出鋁母線（LMR型）15×3的允許載流量為156A（環(huán)境溫度為時），大于最大工作電流，故初選15×3=45mm2截面的鋁母線（單條平放）。 2． 校驗?zāi)妇€的短路熱穩(wěn)定性 要求短路最終溫度，應(yīng)先求出起始溫度，根據(jù)，利用曲線，找出對應(yīng)的值，再由求出，再次利用曲線找出對應(yīng)的，曲線如圖4-1所示。 短路電流計算時間 式中根據(jù)《電力系統(tǒng)分析》書表6-3取得。 短路電流熱效應(yīng)： 由，在《電力牽引供變電技術(shù)》圖6.6中查得鋁曲線 在《電力牽引供變電技術(shù)》中查表6.6可得，對應(yīng)鋁母線曲線的縱坐標為，即，表明所選截面的母線能滿足熱穩(wěn)定性。 4.1.2 27.5KV側(cè)母線選用矩形鋁母線（室內(nèi)選硬母線） 1． 按最大長期工作電流選擇母線截面 根據(jù)正常工作下持續(xù)發(fā)熱容許溫升的限制，應(yīng)使最大長期工作電流小于，即；最大長期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮，則 由《電力牽引供變電技術(shù)》附錄二附表3查出鋁母線40×4的允許載流量為456A（環(huán)境溫度為時），大于最大工作電流，故初選40×4=160mm2截面的鋁母線（單條平放）。 2． 校驗?zāi)妇€的短路熱穩(wěn)定性 要求短路最終溫度，應(yīng)先求出起始溫度，根據(jù)，利用曲線，找出對應(yīng)的值，再由求出，再次利用曲線找出對應(yīng)的。 母線在最大負荷時的溫度； 短路電流熱效應(yīng)： 由，在《電力牽引供變電技術(shù)》圖6.6中查得鋁曲線 在《電力牽引供變電技術(shù)》中查表6.6可得，對應(yīng)于鋁母線曲線的縱坐標為，即，表明所選截面的母線能滿足熱穩(wěn)定性。 3． 校驗?zāi)妇€的機械穩(wěn)定性 設(shè)母線采用水平排列平放，則沖擊電流 已知：a=40cm，l=120cm，h=40mm，b=4mm則 三相短路時，相間電動力為： 母線平放及水平排列時，其抗彎模量為： 母線的計算應(yīng)力： 由《電力牽引供變電技術(shù)》表6.4知，鋁母線的允許應(yīng)力為，，滿足機械穩(wěn)定性。故最后確定選擇截面為40×4=160mm2的鋁母線。 4.2 支柱絕緣子及穿墻套管的選取及校驗 由于牽引變壓器安裝在室外，而進線是直接接到牽引變壓器上的，所以不用穿墻導(dǎo)管，故對于側(cè)只需選擇支柱絕緣子而不需要選擇穿墻導(dǎo)管。而側(cè)的設(shè)備既有安裝在室外的也有安裝在室內(nèi)，所以對側(cè)既需要選擇支柱絕緣子，也需要選擇穿墻導(dǎo)管。 4.2.1 110kV側(cè)支柱絕緣子選取 1． 按最大工作電壓選擇支柱絕緣子時，可按變壓器側(cè)額定電壓考慮。 查附表11可以初選型號為ZS-110/3的絕緣子，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-1： 表4-1 支柱絕緣子（型號） 額定電壓（kV） 機械破壞荷重（KN） ZS—110/3 110 3 2.支柱絕緣子機械穩(wěn)定性校驗： 絕緣子受力(取L=120cm,a=40cm) 故能滿足機械穩(wěn)定性要求 4.2.2 27.5KV側(cè)支柱絕緣子選取 1． 按最大工作電壓選擇支柱絕緣子可按變壓器側(cè)額定電壓 考慮。 查附表11可以初選型號為ZA-35Y的絕緣子，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-2： 表4-2 支柱絕緣子（型號） 額定電壓（kV） 機械破壞荷重（kN） ZA—35Y 35 3.75 2.支柱絕緣子機械穩(wěn)定校驗：由計算知27.5kV三相短路的相間電動力為： 故能滿足機械穩(wěn)定要求 4.2.3 27.5KV側(cè)穿墻套管選取 1． 按最大長期工作電流選擇母線的截面可按變壓器過載1.3倍考慮。 可初選CLB-35/600型穿墻，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-3： 表4-3 穿墻套管(型號) 額定電壓（kV） 額定電流（A） 機械破壞荷重（kN） 熱穩(wěn)定電流(KA)不小于 CLB-35/600 35 600 7.5 10s(銅導(dǎo)體導(dǎo)管) 5s(鋁導(dǎo)體導(dǎo)管) 12.0 12.0 2.穿墻套管熱穩(wěn)定校驗： 故其滿足熱穩(wěn)定性要求. 3.穿墻套管機械穩(wěn)定性校驗： 由前面計算知27.5kV三相短路的相間電動力為 故其滿足機械穩(wěn)定性要求 4.3 高壓斷路器選取及校驗 交流牽引負荷側(cè)由于故障跳閘頻繁，操作次數(shù)多，從減少運行維修工作量考慮，本設(shè)計側(cè)選用斷路器，側(cè)選用真空斷路器。 4.3.1 110KV側(cè)斷路器選取 1． 最大長期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮。 初選額定電流為1000A的型少油斷路器，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-4： 表4-4 型號 額定電壓 （kV） 額定電流 （A） 極限通過電流 5s熱穩(wěn)定電流 （kA） 峰值 有效值 110 1000 55kA 32kA 21 2． 短路關(guān)合電流的校驗 極限通過電流為，而，所以，故滿足要求。 3． 校驗短路時的熱穩(wěn)定性 由前面選擇硬母線處可得： 而 所以，故滿足熱穩(wěn)定性要求。 所以，選用額定電流為1000A的型少油斷路器。 4.3.2 27.5kV側(cè)斷路器選取 1． 最大長期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮 初選額定電流為1000A的LN1-27.5型的斷路器，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-5： 表4-5 型號 額定電壓 （kV） 額定電流 （A） 極限通過電流 4s熱穩(wěn)定電流（kA） 峰值 有效值 LN1-27.5 25 600 25kA 14.5kA 8.5 2.短路關(guān)合電流的校驗 極限通過電流為，而，所以，故滿足要求。 3.校驗短路時的熱穩(wěn)定性 由前面選擇27.5KV母線處可得： ， 而 所以，故滿足熱穩(wěn)定性要求。 所以，選用額定電流為1000A的LN1-27.5型的斷路器。 4.4 高壓熔斷器的選取及校驗 熔斷器是用以切斷過載電流和短路電流，選擇熔斷器時首先應(yīng)根據(jù)裝置地點和使用條件確定種類和型式；對于保護電壓互感器用的高壓熔斷器，只需要按額定電壓和斷流容量兩項來進行選擇。 4.4.1 27.5kV側(cè)高壓熔斷器選用RW1-35Z型戶外高壓熔斷器，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-6： 表4-6 型號 額定電壓（kV） 切斷極限短路電流時電流最大峰值(KA) 最大斷流容量（MVA） RW1-35Z 35 8 200 ① 滿足電壓要求 ②熔斷器開斷電流校驗 所以RW1-35Z高壓熔斷器滿足要求 4.4.2 230V處的熔斷器也可選用RW1-35Z型。 4.5 隔離開關(guān)的選取及校驗 由于在所設(shè)計的電氣主結(jié)線中，側(cè)隔離開關(guān)在室外，而側(cè)既有室內(nèi)的也有室外的，所以對側(cè)只需選擇室外的，而側(cè)要選擇室內(nèi)和室外的。 4.5.1 110kV側(cè)隔離開關(guān)選取 1． 最大長期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮 而要滿足，可初選型號為GW4-110/600的隔離開關(guān)。其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-7： 表4-7 型號 額定電壓 （kV） 額定電流 （A） 極限通過電流 5s熱穩(wěn)定電流 （kA） 峰值 有效值 GW4-110/600 110 600 50kA -- 14 2． 校驗短路時的熱穩(wěn)定性 ， 所以，故滿足熱穩(wěn)定性要求。 所以側(cè)隔離開關(guān)選用型號為戶外GW4-110/600。 4.5.2 27.5KV側(cè)戶外隔離開關(guān)選取 1． 最大長期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮。 而，所以初選型號為GW2-35/600戶外隔離開關(guān)。其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-8： 表4-8 型號 額定電壓 （kV） 額定電流 （A） 極限通過電流 熱穩(wěn)定電流（kA） 5s 峰值 有效值 GW2-35/600 35 600 50kA —— 14 2． 戶外隔離開關(guān)的校驗 ， 所以，故滿足熱穩(wěn)定性。 所以側(cè)戶外隔離開關(guān)選用型號GW2-35/600。 4.5.3 27.5KV側(cè)戶內(nèi)隔離開關(guān)選取 1． 最大長期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮 而，所以初選型號為GN2-35T/600戶內(nèi)隔離開關(guān)。其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-9： 表4-9 型號 額定電壓 （kV） 額定電流 （A） 極限通過電流 5s熱穩(wěn)定電流（kA） 峰值 有效值 GN2-35T/600 35 600 64KA 30KA 25 2． 校驗短路時的熱穩(wěn)定性 ， 所以，故滿足熱穩(wěn)定性要求。 所以27.5KV側(cè)戶內(nèi)隔離開關(guān)選用型號為GN2-35T/600。 4.6 電壓互感器選取 4.6.1 110KV側(cè)電壓互感器選取 供繼電保護用的電壓互感器的選擇：準確級為3級。 供110kV側(cè)計費的電壓互感器選擇：準確級0.5級。 由于電壓互感器裝于110kV側(cè)用于計費，并不需要起保護作用，因為如果110kV側(cè)發(fā)生故障或事故時，其地方的電力系統(tǒng)會啟動繼電保護裝置跳閘，將其故障或事故切除，因此選用型準確級0.5級，額定容量500VA的電壓互感器便可以滿足要求。其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-10: 表4-10 型號 額定電壓（kV） 額定容量（V.A） 最大容量（V.A） 原線圈 副線圈 0.5級 1級 3級 300 500 500 2000 由于電壓互感器是并接在主回路中，當主回路發(fā)生短路時，短路電流不會流過互感器，因此電壓互感器不需要校驗短路的穩(wěn)定性。 4.6.2 27.5KV側(cè)電壓互感器選取 由于電壓互感器裝于27.5kV側(cè)要起到保護作用，用于保護牽引網(wǎng)饋線上所發(fā)生的故障或事故，故其準確級需要3級，因此選用JDJJ-35型準確級3級，額定容量600VA的電壓互感器可以滿足要求。其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-11： 表4-11 型號 額定電壓（kV） 額定容量（V.A） 最大容量（V.A） 原線圈 副線圈 0.5級 1級 3級 JDJJ-35 150 250 600 1200 由于電壓互感器是并接在主回路中，當主回路發(fā)生短路時，短路電流不會流過互感器，因此電壓互感器不需要校驗短路的穩(wěn)定性。 4.7 電流互感器選擇 4.7.1 110KV側(cè)電流互感器選擇 1． 最大長期工作電流可按變壓器過載1.3倍考慮 ， ， 而，可初選型號為LCW-110的電流互感器，測量計費用0.5級，保護用1級。其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-12： 表4-12 型號 額定電壓 額定電流比 準確級次 1秒熱穩(wěn)定倍數(shù) 動穩(wěn)定倍數(shù) LCW—110 110kV 600/5A 0.5 1 75 150 2． 二次負載的計算與校驗 電流互感器二次負載統(tǒng)計表見表4-13： 表4-13 儀表名稱 二次負荷（V.A） A相 B相 C相 電流表（IT1-A型） 有功功率表（ID1-W） 有功電度表（DS1） 無功電度表（DX1） 電流繼電器(DL-12) 總 計 — 3.0 — 1.5 — 1.5 0.5 — 0.5 0.5 — 0.5 0.25 0.25 0.25 2.75 3.25 2.75 由最大一相（B相）負載為依據(jù)進行計算。 取 式中為此型號流互1級的二次負荷。 則可得導(dǎo)線電阻為 因銅導(dǎo)線，, 則其截面 因此，選擇截面為的銅導(dǎo)線，可滿足要求。 3． 校驗熱穩(wěn)定性 ——式中為流互一次額定電流。 因此滿足熱穩(wěn)定性要求 4． 校驗機械穩(wěn)定性 按的條件校驗機械穩(wěn)定性 校驗作用于互感器絕緣瓷瓶帽上的機械應(yīng)力： 設(shè)相間距離，互感器瓷套帽到最近支柱絕緣子間距離 則作用于瓷套帽上的機械應(yīng)力為 ： 說明互感器對機械力的作用是穩(wěn)定的，故選擇的LCW—110型電流互感器能滿足要求。 4.7.2 側(cè)中性點接地電流互感器 同110KV流互要求相同，選型號LCW—110型電流互感器，也分為測量、保護，等級同上。 4.7.3 27.5KV側(cè)電流互感器選擇 1． 最大長期工作電流可按變壓器過載1.3倍考慮： ， 而，可以初選型號為的電流互感器，繼電保護采用3級。其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-14： 表4-14 型號 額定電壓（kV） 額定電流比（A） 準確級次 1秒熱穩(wěn)定倍數(shù) 動穩(wěn)定倍數(shù) 27.5 750/5 1/10P2 84 94 2． 二次負載的計算與校驗。 電流互感器二次負載統(tǒng)計表見表4-15： 表4-15 儀表名稱 二次負荷（V.A） A相 B相 C相 電流表（IT1-A型） 有功功率表（ID1-W） 有功電度表（DS1） 無功電度表 (DX1) 電流繼電器(DL-12) 總 計 — 3 — 1.5 — 1.5 0.5 — 0.5 0.5 — 0.5 0.25 0.25 0.25 2.75 3.25 2.75 由最大一相（B相）負載為依據(jù)進行計算，取 則可得導(dǎo)線電阻為： 銅導(dǎo)線，,則其截面因此，選擇截面為的銅導(dǎo)線，可滿足要求。 3． 校驗熱穩(wěn)定性 滿足熱穩(wěn)定性要求 4． 校驗機械穩(wěn)定性 按的條件校驗機械穩(wěn)定性 校驗作用于互感器絕緣瓷瓶帽上的機械應(yīng)力： 設(shè)相間距離，互感器瓷套帽到最近支柱絕緣子間距離，則作用于瓷套帽上的機械應(yīng)力為 ： 說明互感器對機械力的作用是穩(wěn)定的，故選擇的LZBJ1-27.5型電流互感器能滿足要求。 4.8避雷器的選取 1． 50%擊穿電壓是指在該電壓下進行多次試驗，氣隙擊穿概率為50%。 110kV為1410/1200kA；27.5kV為700/350kA 2． 選擇交流磁吹閥式避雷器FCZ-110型避雷器作為主變壓器中性點的避雷保護，該避雷器的參數(shù)如下表4-16(查《高電壓技術(shù)附表2.2》)： 表4-16 型號 額定電壓有效值/KV 滅弧電壓有效值/KV 工頻放電電壓有效值 沖擊放電電壓不大于 不小于 不大于 FCZ-110 110 126 255 KV 290 KV 345 KV 3． 選用Y5W5—126/439 ZnO避雷器作為110kV交流電氣設(shè)備過電壓保護，查《高電壓技術(shù)附表2.4》，參數(shù)如表4-17： 表4-17 型號 額定電壓有效值 系統(tǒng)額定電壓有效值 殘壓峰值/KV 雷電沖擊電流下不大于 操作沖擊電流下不小于 陡坡沖擊電流下不大于 Y5W5-126/439 126 KV 73 KV 332 282 382 4． 27.5KV側(cè)的避雷器選用FZ—30J普通閥式避雷器,用來保護相應(yīng)電壓等級，電氣設(shè)備免受大氣過電壓和某些操作過電壓的危害，查《高電壓技術(shù)附表2.1》，參數(shù)如表4-18： 表4-18 型號 額定電壓有效值/KV 滅弧電壓有效值/KV 工頻放電電壓有效值 預(yù)放電時間1.5-20及波形 不小于 不大于 FZ—30J 30 25 56KV 67KV 110KV 綜上避雷器選取結(jié)果見表4-19： 表4-19 保護地點 主變110kV側(cè)中性點保護 110kV側(cè)設(shè)備保護 27.5kV側(cè)設(shè)備保護 選用型號 交流磁吹閥式避雷器FCZ-110型避雷器 Y5W5—126/439 ZnO避雷器 FZ—30J普通閥式避雷器 4.9避雷針的選取 按設(shè)計要求需要3避雷針三座，以單支避雷針考慮，參考《高電壓技術(shù)》中的計算可知，避雷針對所內(nèi)最高室外設(shè)備(不高于10m)的計算保護半徑： 取避雷針高度h=30m，在10m高度上的保護半徑為： 在地面上的保護半徑為： 因此，三座此高度避雷針足以保護此變電所。 電氣設(shè)備一覽表 名稱 型號 數(shù)量 單位 側(cè)軟母線 LMR- 3 根 側(cè)硬母線 LMY- 3 根 側(cè)支柱絕緣子 ZS—110/3 3 個 側(cè)支柱絕緣子 ZA-35Y 3 個 側(cè)穿墻導(dǎo)管 CLB-35/600 3 個 側(cè)少油斷路器斷路器 4 組 側(cè)六氟化硫斷路器 LN1-27.5 5 個 (230V)側(cè)戶外高壓熔斷器 RW1-35Z 3 個 側(cè)隔離開關(guān) GW4-110/600 12 組 側(cè)戶內(nèi)隔離開關(guān) GN2-35T/600 8 個 側(cè)戶外隔離開關(guān) GW2-35/600 4 個 側(cè)電壓互感器 測量計費 JCC6-100 0.5級 2 組 繼電保護 JCC6-100 3級 2 側(cè)電壓互感器 JDJJ-35 2 個 側(cè)電流互感器 測量計費 LCW-110 0.5級 2 組 繼電保護 LCW-110 1級 2 側(cè)中性點接地電流互感器 測量監(jiān)視 LCW-110 0.5級 2 個 繼電保護 LCW-110 1級 2 側(cè)電流互感器 16 個 側(cè)ZnO避雷器 Y5W5—126/439 3 組 側(cè)中性點接地磁吹閥式避雷器 FCZ—110 2 個 側(cè)普通閥式避雷器 FZ—30J 4 個 避雷針 高度30m 3 座 電抗器(室外) L 2 個 電容器(室內(nèi)) C 2 個 參考書目 1、 賀威俊.電力牽引供變電技術(shù).成都:西南交通大學(xué)出版社.2004 2、 簡克良.電力系統(tǒng)分析.成都:西南交通大學(xué)出版社.1993 3、 楊保初.高電壓技術(shù).重慶大學(xué)出版社. 4、 于松偉.城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計原理及應(yīng)用.西南交通大學(xué)出版社. 5、 馮仁杰.電氣化鐵道供電系統(tǒng).中國鐵道出版社 6、 林秀海.電氣化鐵道供變電工程.中國鐵道出版社 后記 通過6周對牽引供變電系統(tǒng)的課程設(shè)計，我進一步掌握了牽引供變電系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)注意的一些原則以及選擇牽引供電系統(tǒng)主接線方式的問題,其中包括短路計算、設(shè)備的選擇及校驗。這次設(shè)計，是在結(jié)合了上學(xué)期學(xué)習(xí)的幾門專業(yè)課的基礎(chǔ)上完成的，設(shè)計中發(fā)現(xiàn)自己存在很多的問題，特別是對供電與繼電保護之間的聯(lián)系上還很不足。雖然，在規(guī)定時間內(nèi)完成了設(shè)計，但是總體上來說，質(zhì)量不高，可以說，通過設(shè)計所學(xué)到的東西比設(shè)計本身要多，而體現(xiàn)在設(shè)計中的創(chuàng)造性的東西幾乎沒有，畢竟個人的知識面和水平還很有限。從另一個方面來說，這也是一種鞭策，雖然我們現(xiàn)在還談不上創(chuàng)新，但是至少我們已經(jīng)有這方面的想法，更重要的是我們正朝著這方面在不斷的努力。我相信過程和結(jié)果是同等重要的。 在各種資料以及筆記等的條件下，個人獨立完成了絕大部分的設(shè)計。同時，在設(shè)計過程中遇到問題時，我們也會積極討論，有時，還有激烈的辯論，繼而加深了同學(xué)以及團隊之間的友誼。同時，深深地感謝XXX老師對我的幫助！ - 32 -