牽引變電所G電氣主接線的設(shè)計課程設(shè)計

1、2010級牽引供電課程設(shè)計牽引供電課程設(shè)計報告書題 目牽引變電所g電氣主接線的設(shè)計院/系(部)電氣工程系班 級學(xué) 號姓 名指導(dǎo)教師完成時間摘 要牽引供電系統(tǒng)是電氣化鐵路的核心部分。本次設(shè)計的課題是牽引變電所g電氣主接線的設(shè)計，其設(shè)計的意義在于為電氣化鐵路設(shè)計合理實用的牽引供電技術(shù)，主要任務(wù)是牽引變電所主接線設(shè)計、選擇牽引變壓器、斷路器、隔離開關(guān)和電壓、電流互感器等，進而確定電氣主接線。在認(rèn)真分析題目的基礎(chǔ)上，按照一定的順序進行設(shè)計。首先，分析比較幾種牽引變壓器的接線形式，根據(jù)要求選出了一種最佳的接線形式，即yn，d11接線形式。然后，根據(jù)給定的數(shù)據(jù)并考慮一定的裕量來計算牽引變壓器的安裝容量。最

2、后，計算高壓和低壓母線的短路電流，通過短路電流來選擇相應(yīng)的一次設(shè)備并進行校驗，最終基本完成了牽引變電所電氣主接線，實現(xiàn)了牽引供電系統(tǒng)的基本要求。關(guān)鍵字：牽引變壓器 一次設(shè)備 目 錄第1章 設(shè)計目的和任務(wù)要求11.1 設(shè)計目的11.2 任務(wù)要求11.3 設(shè)計的依據(jù)11.4 任務(wù)分析3第2章 主接線方案的設(shè)計32.1 牽引變電所110kv側(cè)主接線42.1.1 主接線的確定62.1.2 牽引變電所的倒閘操作62.2牽引27.5kv側(cè)電氣主接線72.2.1 電氣主接線特點72.2.2 27.5kv側(cè)饋線接線方式72.2.3 27.5kv側(cè)母線接線方式9第3章 牽引變壓器選擇93.1 牽引變壓器的備用方

3、式93.2 牽引變壓器的接線型式93.3 牽引變壓器容量計算9第4章 短路計算114.1 短路計算的目的114.2 短路點選取114.3 短路電流計算12第5章 電氣設(shè)備選擇155.1 斷路器的選擇155.1.1 高壓側(cè)斷路器選擇165.1.2 低壓側(cè)斷路器選擇165.1.3 高壓側(cè)戶內(nèi)斷路器選擇175.1.4 低壓側(cè)戶內(nèi)斷路器選擇185.2 隔離開關(guān)的選擇185.3 電流互感器的選擇與校驗205.4 導(dǎo)線的選擇215.5 27.5kv側(cè)母線的選擇和校驗22第6章 繼電保護236.1 導(dǎo)線繼電保護配置246.2 主變壓器繼電保護裝置配置24第7章 并聯(lián)無功補償247.1 并聯(lián)電容補償?shù)淖饔?5

4、7.2 并聯(lián)電容補償計算25第8章 防雷278.1 雷電過電壓的基本形式278.2 防雷措施278.3 防雷設(shè)施27第9章 結(jié)論27 第1章 設(shè)計目的和任務(wù)要求1.1 設(shè)計目的本次的課題是牽引變電所g電氣主接線的設(shè)計，目的是為了將所學(xué)習(xí)的知識更好地應(yīng)用于實踐之中。牽引變電所是牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分，決定著電力機車能否正常順利運行，因此本次設(shè)計意義重大。牽引變電所的設(shè)計主要包括變壓器的設(shè)計和保護監(jiān)測裝置。變壓器的設(shè)計主要是變壓器的接線形式、容量和臺數(shù)的確定。變壓器的容量確定要合理，如果選擇容量偏大則會造成損耗增加。選擇容量較小會使變壓器處于過負(fù)荷狀態(tài)，影響變壓器的壽命。保護監(jiān)測裝置主要是在系

5、統(tǒng)發(fā)生短路時對線路起到保護作用，同時對線路中的電壓和電流進行監(jiān)控等。此課題的設(shè)計完全符合電氣化鐵路供電系統(tǒng)的設(shè)計要求，為牽引供電系統(tǒng)提供供電方案，解決實際問題。更重的是此課題的設(shè)計使自己更加了解鐵路供電系統(tǒng)，為以后的工作打下了基礎(chǔ)。1.2 任務(wù)要求牽引變電所g電氣主接線的任務(wù)要求如下：(1)確定該牽引變電所高壓側(cè)的電氣主接線的形式，并分析其運行方式。(2)確定牽引變壓器的容量、臺數(shù)及接線形式。(3)確定牽引負(fù)荷側(cè)電氣主接線的形式。(4)對變電所進行短路計算，并進行電氣設(shè)備選擇。(5)設(shè)置合適的過電壓保護裝置、防雷裝置以及提高接觸網(wǎng)功率因數(shù)的裝置。(6)用cad畫出整個牽引變電所的電氣主接線圖。

6、1.3 設(shè)計的依據(jù)包含有f、g兩牽引變電所的供電系統(tǒng)示意圖如圖1所示。圖2-1中，牽引變電所中的兩臺牽引變壓器為一臺工作，另一臺備用。電力系統(tǒng)1、2均為火電廠，選取基準(zhǔn)容量sj為100mva，在最大運行方式下，電力系統(tǒng)1、2的綜合電抗標(biāo)幺值分別為0.20和0.22；在最小運行方式下，電力系統(tǒng)1、2的綜合電抗標(biāo)幺值分別為0.31和0.34。對每個牽引變電所而言，110kv線路為一主一備。圖1中，l1、l2、l3長度分別為30km、50km、20km。線路平均正序電抗x1為0.4/km，平均零序電抗x0為1.2/km。 圖1-3 牽引供電系統(tǒng)示意圖基本設(shè)計數(shù)據(jù)如表1-4所示:表1-4 牽引變電所基

7、本設(shè)計數(shù)據(jù)項目牽引變電所g左臂負(fù)荷全日有效值（a）500右臂負(fù)荷全日有效值（a）730左臂短時最大負(fù)荷（a）注700右臂短時最大負(fù)荷（a）980牽引負(fù)荷功率因數(shù)0.85(感性)10kv地區(qū)負(fù)荷容量（kva）2100010kv地區(qū)負(fù)荷功率因數(shù)0.87(感性)牽引變壓器接線型式自選牽引變壓器110kv接線型式自選左供電臂27.5kv饋線數(shù)目2右供電臂27.5kv饋線數(shù)目210kv地區(qū)負(fù)荷饋線數(shù)2回路工作，1回路備用預(yù)計中期牽引負(fù)荷增長30注：供電臂短時最大負(fù)荷即為線路處于緊密運行狀態(tài)下的供電臂負(fù)荷。1.4 任務(wù)分析根據(jù)任務(wù)要求來選擇變壓器的接線方式，確定備用方式，一般選擇固定備用的方式，即一臺運行

8、，一臺備用。通過給定的數(shù)據(jù)計算牽引變壓器的計算容量、校核容量以及安裝容量，進而確定變壓器的容量。分析牽引變電所的短路點，計算出短路電流，通過短路電流來選擇高低壓側(cè)設(shè)備以及繼電保護裝置。最后，根據(jù)牽引變電所負(fù)荷平均有功功率來計算并聯(lián)電容的容量，選定電容的型號。本次設(shè)計的牽引變壓器的接線方式為yn，d11。第2章 主接線方案的設(shè)計 牽引變電所的電氣主接線，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。，電氣主接線要滿足下列基本要求：(1) 首先應(yīng)保證電力牽引負(fù)荷，運輸用動力、信號負(fù)荷安全、可靠供電的需求和電能質(zhì)量。主接線應(yīng)在變壓器接線方式、諧波無功補償和調(diào)壓方

9、面采取有效的改善電壓質(zhì)量措施。(2) 具有必要的運行靈活性，使檢修維護安全方便。現(xiàn)代技術(shù)的自動裝備和監(jiān)控自動化系統(tǒng)的應(yīng)用對提高主接線的運行靈活性和可靠性都是很有利的。(3) 應(yīng)有較好的經(jīng)濟性，力求減少投資和運行費用。在可能和充分論證的條件下，可采取按遠(yuǎn)期規(guī)劃設(shè)計主接線規(guī)模、分期實施投資、增加設(shè)備，達到最好的經(jīng)濟效益。(4) 應(yīng)力求接線簡潔明了，并有發(fā)展和擴建余地。電氣主接線從電源系統(tǒng)接受電能，并通過出線或饋電線路分配電能，當(dāng)進、出（饋）線數(shù)量較多的時候，常設(shè)置匯流母線為中間環(huán)節(jié)，用以聯(lián)系電源進線和出線，并使運行轉(zhuǎn)換方便，但也可采用無母線接線形式。采用不同形式的匯流母線即構(gòu)成不同的接線方式。本次

10、設(shè)計的饋線數(shù)目很少，只有兩條。而且牽引變電所只有兩條電源回路和兩臺主變壓器，所以高壓側(cè)采用外橋型接線方式作為牽引變電所a的主接線。橋型接線能滿足牽引變電所的可靠性，具有一定得運行靈活性，使用電氣少，建造費用低，在結(jié)構(gòu)上便于發(fā)展為單母線或具有旁路母線的單母線結(jié)線。具有很高的經(jīng)濟實用性，并能達到可靠性要求。本設(shè)計采用100%完全備用，當(dāng)一套設(shè)備發(fā)生故障，經(jīng)過正確的倒閘操作順序，另一設(shè)備啟用，以提高供電可靠性。2.1 牽引變電所110kv側(cè)主接線(1)不分段的單母線接線單母線接線的的特點是整個的配電裝置只有一組母線，每個電源線和引出線都經(jīng)過開關(guān)電器接到同一組母線上。同一回路中串接的隔離開關(guān)和斷路器，

11、在運行操作時，必須嚴(yán)格遵守以下操作順序：對饋線送電時必須先合1qs和2qs在投入1qf；如欲停止對其供電必須先斷開1qf然后斷開1qs和2qs。如圖2-1所示。圖2-1不分段的單母線接線單母線接線的特點是：(1)接線簡單、設(shè)備少、配電裝置費用低、經(jīng)濟性好并能滿足一定的可靠性。(2)每回路斷路器切斷負(fù)荷電流和故障電流。檢修任一回路及其斷路器時，僅該回路停電，其他回路不受影響。(3)檢修母線和與母線相連的隔離開關(guān)時，將造成全部停電。母線發(fā)生故障時，將是全部電源斷開，待修復(fù)后才能恢復(fù)供電。這種接線方式的缺點是母線故障時、檢修設(shè)備和母線時要造成停電。適用范圍：適用于對可靠性要求不高的1035kv地區(qū)負(fù)

12、荷。(2)單母線分段接線用斷路器分段的單母線分段接線圖。分段斷路器md正常時閉合，是兩段母線并列運行，電源回路和同一負(fù)荷的饋電回路應(yīng)交錯連接在不同的分段母線上。如圖2-2所示。這種接線方式的特點是：(1)兩母線段可以并列運行，也可以分裂運行。(2)任意一段母線或母線隔離開關(guān)檢修，只該段停電，其他段可以繼續(xù)供電，減小了停電范圍。(3)對于用分段斷路器qfd分段，如果qfd處于閉合運行狀態(tài)，當(dāng)某段母線發(fā)生故障時，繼電保護使qfd及故障段電源回路的斷路器自動斷開，只該段停電；如果qfd處于斷開運行狀態(tài)，當(dāng)某段電源回路故障而使其斷路器斷開時，備用電源自動投入裝置使qfd自動閉合，可以保證全部的出線繼續(xù)

13、供電。(4)對于用分段隔離開關(guān)qsd分段，即qsd閉合工作狀態(tài)，當(dāng)某段母線故障時將造成全部停電，拉開分段隔離開關(guān)qsd后，非故障段母線即可恢復(fù)供電。這種接線方式的缺點：增加了分段設(shè)備的投入和占地面積；某段母線故障或檢修仍有停電問題；某段的回路斷路器檢修，該回路停電；擴建時，需向兩端均衡擴建。適用范圍：廣泛應(yīng)用于10-35kv地區(qū)負(fù)荷、城市電牽引各種變電所和110kv電源進線回路較少的110kv接線系統(tǒng)。(3)采用橋型接線當(dāng)牽引變電所只有兩條電源回路和兩臺主變壓器時，常在電源線路間用橫向母線將它們連接起來，即構(gòu)成橋形接線。橋型接線是一種無匯流母線接線，四個連接元件僅需三個斷路器，配電裝置接構(gòu)也較

14、簡單。按中間橫向橋接母線位置不同可分為：內(nèi)橋形與外橋形。能滿足牽引變電所的可靠性，具有一定的運行靈活性，使用電器少，建造費用低，接構(gòu)上便于發(fā)展為單母線或帶旁路母線的單母線接線。外橋接線：外橋接線的特點與內(nèi)橋接線相反，當(dāng)變壓器發(fā)生故障或運行中需要斷開時，只需斷開它們前面的斷路器1qf或2qf，而不影響電源線路的正常工作。但線路故障或檢修時，將使與該線路連接的變壓器短時中斷運行，須經(jīng)轉(zhuǎn)換操作后才能恢復(fù)工作。因而外橋接線適用于電源線路較短、負(fù)荷不恒定、變壓器要經(jīng)常切換(例如兩臺主變中一臺要經(jīng)常斷開或投入)的場合，也可用在有穿越功率通過的與環(huán)形電連接的變電所中。 2.1.1 主接線的確定110kv側(cè)接

15、線選用單母線分段接線。理由：兩母線可以并列運行也可以分開運行，任一段母線檢修時，只該段母線停電，其他段可以繼續(xù)運行，具有一定的可靠性和靈活性。2.1.2 牽引變電所的倒閘操作圖2-2 單母線分段如圖2-2所示，正常運行時，qs7、qf、qs8，其他斷路器隔離開關(guān)均斷開，變壓器t1通過l1得電，使得變壓器向27.5kv側(cè)輸送電能。當(dāng)需要檢修時，假如仍然需要在l1得電，先斷開qf1，然后斷開qs3和qs5，再閉合qs4，然后合qs6、qf2，最后閉合qf，即可滿足檢修時供電需要。檢修結(jié)束時，先斷開qf2，然后斷開qs6和qs4，再斷qf,后閉合qs3和qs5，最后閉合qf1，即可恢復(fù)正常供電。當(dāng)l

16、1線路故障需要由l2線路供電時，先閉合qs2，閉合qf，故障線路qf1跳閘，再斷開qs1，最后qf2閉合即可滿足l1故障時的供電。如l1線路恢復(fù)正常，可以先斷開qf2、qf，再斷開qs2，閉合qs1，最后閉合qf1即可恢復(fù)正常供電。由此可以看出采用外橋型接線對于線路發(fā)生故障時比較有利，可以在停電瞬間通過互感器自動檢測跳開故障線路斷路器，然后閉合備用線路斷路器，保證線路故障時自動轉(zhuǎn)換開關(guān)使?fàn)恳儔浩骼^續(xù)運行，有利于系統(tǒng)供電的可靠性和安全性。2.2牽引27.5kv側(cè)電氣主接線牽引負(fù)荷是牽引變電所基本的重要負(fù)荷，上述電氣主接線基本形式多數(shù)對牽引負(fù)荷側(cè)電氣接線也是適用的。但考慮牽引負(fù)荷及牽引供電系統(tǒng)的

17、下列特點，有針對性的在電氣接線上采取有效措施，以保證供電系統(tǒng)的可靠性和運行靈活性。2.2.1 電氣主接線特點牽引27.5kv電氣主接線的特點有以下幾種。(1)由于接觸網(wǎng)沒有備用，而接觸網(wǎng)故障幾率比一般架空輸電線路更為頻繁，因此牽引負(fù)荷側(cè)電氣接線對接觸網(wǎng)饋線斷路器的類型與備用方式較一般電力負(fù)荷要求更高。(2)牽引側(cè)電氣接線與牽引變壓器的類型（單相或三相）和接線方式以及主變壓器的備用方式有關(guān)，在采用移動式變壓器做備用的情況下，與移動變壓器接入電路的方式有關(guān)。(3)與饋線數(shù)目、電氣化鐵路年運量、單線或復(fù)線，以及變電所附近鐵路其他設(shè)施如大型樞紐站、電力機車段和地區(qū)負(fù)荷等的供電要求有關(guān)。2.2.2 27

18、.5kv側(cè)饋線接線方式牽引變電所27.5kv側(cè)饋線的接線方式一般有下列三種：(1)饋線斷路器100%備用的接線饋線斷路器100%備用的接線如圖2-4所示。這種接線當(dāng)工作斷路器需檢修時，此種接線用于單線區(qū)段，牽引母線不同的場合。即由備用斷路器代替。斷路器的轉(zhuǎn)換操作方便，供電可靠性高，但一次投資較大。(2)饋線斷路器50%備用接線饋線斷路器50%備用接線如圖2-5所示。這種接線每兩條饋線設(shè)一臺備用斷路器，通過隔離開關(guān)的，備用斷路器可代替其中任何一臺斷路器工作。當(dāng)每相母線的饋出現(xiàn)叔模具較多時一般很少采用此種方法。(3)帶旁路母線和旁路母線斷路器的接線帶旁路母線和旁路母線斷路器的接線如圖2-6所示。一

19、般2至4條饋線設(shè)一旁路斷路器。通過旁路母線，旁路斷路器可以代替任意饋線斷路器工作。這種接線方式適用于每相牽引母線饋線數(shù)目較多的場合，以減少備用斷路器的數(shù)量。圖2-4 饋線斷路器100%備用圖2-5饋線斷路器50%備用圖2-6 帶有旁路母線和旁路斷路器的接線經(jīng)過分析比較，最終選擇饋線斷路器50%備用的方式，因為這種接線方式簡單、操作方便而且供電可靠性比較高，更重要的是這種方式比100%備用的方式要更具有經(jīng)濟性。2.2.3 27.5kv側(cè)母線接線方式牽引變壓器低壓側(cè)向兩個供電臂供電。因為單母線接線操作簡單、經(jīng)濟性好而且能滿足一定的可靠性。綜合考慮之后，選擇單母線接線方式。第3章 牽引變壓器選擇3.

20、1 牽引變壓器的備用方式牽引變壓器的備用方式有移動備用和固定備用兩種。移動備用是整個供電段管轄的幾個牽引變電所設(shè)置一臺或數(shù)臺可以動的公共備用變壓器，供運行中的牽引變壓器檢修或故障時使用。固定備用是在每個牽引變電所安裝固定的備用變壓器，或者牽引變壓器臺數(shù)不變、而增大變壓器容量，使在正常情況下一臺工作，一臺備用（稱為固定全備用）。根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟的全面比較，在一般牽引變電所設(shè)有或不設(shè)專用鐵路岔線作為變壓器搬運、檢修的情況下，對于三相牽引變壓器采用固定全備用的方式都是有利和可取的。特殊情況下需作具體比較。對于單相或v形接線的牽引變電所，一般增加一臺固定備用變壓器，在牽引負(fù)荷側(cè)電氣接線只需增加一路電源進線

21、及斷路器與配電間隔，比較簡單。而采用移動備用變壓器的情況下，對單相或v,v形接線的單相變電所牽引側(cè)電氣接線的構(gòu)成，將產(chǎn)生較大影響。3.2 牽引變壓器的接線型式牽引變壓器是牽引供電系統(tǒng)的核心部分，擔(dān)負(fù)著將電力系統(tǒng)供給的110kv三相電變換成適合電力機車使用的27.5kv的單相電的任務(wù)。由于牽引負(fù)荷具有不穩(wěn)定性、短路故障多、諧波含量大等諸多不利因素，運行環(huán)境比一般電力負(fù)荷惡劣，因此要求牽引變壓器具有一定的過負(fù)荷能力和抗沖擊電流的能力。綜合考慮后選擇了yn,d11接線形式的牽引變壓器。3.3 牽引變壓器容量計算牽引變壓器容量計算的一般分為三個步驟：首先，根據(jù)給定的數(shù)據(jù)求出牽引變壓器供應(yīng)牽引負(fù)荷所必需

22、的最小容量，稱為計算容量。其次，按列車緊密運行時供電臂的有效電流與充分利用牽引變壓器的過負(fù)荷能力，求出所需要的容量，稱為校核容量。這是為確保牽引變壓器安全運行所必需的容量。最后，根據(jù)計算容量和校核容量，在考慮其他因素（如備用方式等），最后按實際系列產(chǎn)品的規(guī)格選定牽引變壓器的容量和臺數(shù)，稱為安裝容量或設(shè)計容量。(1)牽引變壓器的計算容量： 其中：重負(fù)荷供電臂有效電流（a） 輕負(fù)荷供電臂有效電流（a） 三相變壓器的溫度系數(shù)，一般取0.9 牽引變電所牽引側(cè)母線額定電壓，取27.5kv將，代入上式得。(2)牽引變壓器的校核容量： 其中：重負(fù)荷供電臂緊密運行時有效電流（a）將，代入上式得(3)中期變壓器

23、容量估算為了滿足鐵路運輸?shù)陌l(fā)展，牽引變壓器要留有一定的余量，預(yù)計中期牽引負(fù)荷增長30%，則：由于牽引變壓器容量計算數(shù)值較大，綜合考慮之后選擇4臺較小容量的變壓器進行并聯(lián)，2臺運行，2臺備用。2臺并聯(lián)的優(yōu)點是可以減小牽引變壓器的阻抗，減小了電壓的損失，所選變壓器的型號為，其參數(shù)如表3-2所示：表3-2 變壓器參數(shù)額定容量(kva)額定電壓(kv)額定電流(a)損耗(kw)阻抗電壓(%)空載電流(%)高壓低壓高壓低壓空載短路31500411027.516566038.514810.52第4章 短路計算4.1 短路計算的目的短路計算的目的如下：(1)在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一

24、接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。(2)在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。(3)在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。(4)在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需要短路電流提供依據(jù)。4.2 短路點選取電力系統(tǒng)短路中最常見的短路類型是單相接地短路，短路后最不嚴(yán)重的短路類型是兩相不接地短路，短路電流最大的三相接地短路。短路計算示意圖如圖4-2所示。由于采用的是完全備用方式，主變壓器2臺并聯(lián)運行，牽引變壓器高壓側(cè)三相接地短路短路電流與k-1點

25、的三相接地短路電流相等，最終在計算可能通過各種電氣設(shè)備和母線最大電流時，計算短路點k-1、k-2和k-3的三相接地短路電流即可。4-2 短路計算示意圖 4.3 短路電流計算(1)確定基準(zhǔn)值取則由(2)計算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值。線路電抗標(biāo)幺值 變壓器的電抗標(biāo)幺值 (3)計算在最大運行方式下的短路電流短路等效電路圖如圖4-3所示。圖4-3 短路等效電路圖 電力系統(tǒng)1和2的電抗標(biāo)幺值分別為在短路點k-1處:總電抗標(biāo)幺值三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流 三相短路容量 在短路點k-2處：總電抗標(biāo)幺值 三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流 三相短路容量 在短路點k-3處：總電抗標(biāo)幺

26、值 三相短路電流周期分量有效值 其他三相短路電流三相短路容量 最大運行方式下短路計算表如表4-4所示：表4-4 最大運行方式短路計算表計短路算點三相短路電流三相短路容量/mvak-13.133.133.137.984.73625k-26.366.366.3616.229.60303k-31.521.521.522.801.6628 (4)計算在最小運行方式下的短路電流短路等效電路圖如圖4-5所示。圖4-5 短路等效電路圖在最小運行方式下時只有電力系統(tǒng)1工作，其電抗標(biāo)幺值為，三相短路電流周期有效值其他三相短路電流 三相短路計算容量三相短路電流周期有效值 其他三相短路電流 三相短路容量 三相短路電

27、流周期分量有效值 其他三相短路電流 三相短路容量 最小運行方式下短路計算表如表4-6所示：表4-6 最小運行方式短路計算表計短路算點三相短路電流三相短路容量/mvak-11.091.091.092.781.65217k-23.333.333.338.495.03159k-31.401.401.402.581.5325第5章 電氣設(shè)備選擇5.1 斷路器的選擇對于開斷電路中負(fù)荷電流和短路電流的高壓斷路器，首先應(yīng)按使用環(huán)境、負(fù)荷種類及使用技術(shù)條件選擇斷路器的類型和型號，及戶外或戶內(nèi)，以及滅弧介質(zhì)的種類。對于10至220kv三相系統(tǒng)中，廣泛采用少油式或者斷路器。5.1.1 高壓側(cè)斷路器選擇牽引主變壓器

28、高壓側(cè)（110kv）選擇的是戶外少油斷路器。三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為,最大負(fù)荷電流為：根據(jù)上面的數(shù)據(jù)可選擇的斷路器型號為： 校驗斷路器的動穩(wěn)定性：斷路器的動穩(wěn)定電流峰值， 校驗斷路器的熱穩(wěn)定性：斷路器的熱穩(wěn)定電流，,，因此選擇滿足要求。的參數(shù)表如表5-1-1所示：表5-1-1 的參數(shù)型號額定電壓 (kv) 額定電流(ka)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)11012004115.85.1.2 低壓側(cè)斷路器選擇牽引主變壓器低壓側(cè)（27.5kv）選擇的是戶外少油斷路器，三相短路電流 ，最大負(fù)荷電流為： 根據(jù)上面數(shù)據(jù)可選擇的斷路器型號為表5-1-2 的參數(shù)型號額定電壓 (kv) 額定電流(ka)動穩(wěn)定

29、電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)11012004115.8 校驗斷路器的動穩(wěn)定性：短路器的動穩(wěn)定電流峰值，校驗斷路器的熱穩(wěn)定性：斷路器的熱穩(wěn)定電流，斷路器的試驗時間，,，所選滿足要求。的參數(shù)表如表5-1-2所示： 5.1.3 高壓側(cè)戶內(nèi)斷路器選擇 電力變壓器高壓側(cè)選擇的是戶內(nèi)真空斷路器， ， 根據(jù)上面數(shù)據(jù)可選擇的斷路器型號為：校驗斷路器的動穩(wěn)定性：， 所選滿足要求校驗斷路器的熱穩(wěn)定性：斷路器的熱穩(wěn)定電流，斷路器的試驗時間，, 。所選滿足要求 的參數(shù)表如表5-1-3所示：表5-1-3 的參數(shù)型號額定電壓 (kv) 額定電流(ka)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)27.5 60025105.1.

30、4 低壓側(cè)戶內(nèi)斷路器選擇電力變壓器低壓側(cè)選擇的是戶內(nèi)真空斷路器，三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為： ，根據(jù)上面數(shù)據(jù)可選擇的斷路器型號為：校驗斷路器的動穩(wěn)定性：，校驗斷路器的熱穩(wěn)定性：，,，所選滿足要求。 的參數(shù)表如表5-1-4所示：表5-1-4 的參數(shù)型號額定電壓 (kv) 額定電流(ka)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)27.5 60025105.2 隔離開關(guān)的選擇(1)牽引變壓器110kv隔離開關(guān)型號選擇如下：，根據(jù)上面數(shù)據(jù)，可選擇的隔離開關(guān)型號為校驗隔離開關(guān)的動穩(wěn)定性：， 校驗隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定性：，,，所選滿足要求選擇的隔離開關(guān)型號如表5-2-1所示：表5-2-1 參數(shù)型號額定電壓(kv)額定電

31、流(a)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka) 1106305020(2)牽引主變壓器27.5kv隔離開關(guān)型號選擇如下： ，根據(jù)上面數(shù)據(jù)可選擇的隔離開關(guān)型號為：校驗隔離開關(guān)的動穩(wěn)定性：隔離開關(guān)的動穩(wěn)定電流峰值， 校驗隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定性：隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定電流，隔離開關(guān)的試驗時間,，所選滿足要求選擇的隔離開關(guān)型號如表5-2-2所示：表5-2-2 參數(shù)型號額定電壓(kv)額定電流(a)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka) 27.512508031.5(3)電力變壓器27.5kv隔離開關(guān)型號選擇如下：，根據(jù)上面數(shù)據(jù)可選擇的隔離開關(guān)型號為：校驗隔離開關(guān)的動穩(wěn)定性：， 校驗隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定性：隔離開關(guān)的熱穩(wěn)

32、定電流，,，所選滿足要求選擇的隔離開關(guān)型號如表5-2-3所示：表5-2-3 參數(shù)型號額定電壓(kv)額定電流(a)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka) 27.56305020(4)電力變壓器10kv隔離開關(guān)型號選擇如下：，根據(jù)上面數(shù)據(jù)可選擇的隔離開關(guān)型號為：校驗隔離開關(guān)的動穩(wěn)定性：， 校驗隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定性：隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定電流，,，所選滿足要求。選擇的隔離開關(guān)型號如表5-2-4所示：表5-2-4 參數(shù)型號額定電壓(kv)額定電流(a)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka) 10100050405.3 電流互感器的選擇與校驗(1)110kv側(cè)電流互感器選用型電流互感器，其參數(shù)如表5-3-1所示：

33、表5-3-1 110kv側(cè)電流互感器技術(shù)數(shù)據(jù)表型號額定電壓(kv)額定電流比(a)動穩(wěn)定系數(shù)1s熱穩(wěn)定電流(ka)lcwd2-1101102600/52.53535動穩(wěn)定度校驗：,因為,滿足動穩(wěn)定要求。熱穩(wěn)定校驗：滿足熱穩(wěn)定要求。因此，所選電流互感器滿足要求。(2)27.5kv側(cè)電流互感器選用型電流互感器，其參數(shù)如表5-3-2所示：表5-3-2 27.5kv側(cè)電流互感器技術(shù)數(shù)據(jù)表型號額定電壓(kv)額定電流比(a)動穩(wěn)定系數(shù)1s熱穩(wěn)定電流(ka)lcwd6-35 110/1.731000/52.545 45動穩(wěn)定度校驗：,因為,滿足動穩(wěn)定要求。 熱穩(wěn)定校驗：滿足熱穩(wěn)定要求。因此，所選電流互感器

34、滿足要求。對電壓互感器選擇時依據(jù)的技術(shù)條件為：(1)額定電壓，所選電壓互感器的額定一次側(cè)電壓必須與電壓互感器接入處電網(wǎng)的額定電壓相一致；互感器的額定二次側(cè)電壓符合測量儀表和繼電器的額定電壓，一般等于或。接成開口三角形的輔助二次繞組電壓側(cè)有、等。(2)根據(jù)用途、負(fù)載的性質(zhì)性質(zhì)電壓互感器的類型及接線方式。所以，110kv側(cè)電壓互感器選jcc6-110 27.5kv側(cè)電壓互感器選jdjz-27.55.4 導(dǎo)線的選擇本次設(shè)計高壓側(cè)采用橋型接線，所以高壓側(cè)沒有母線，但是要對進線進行選擇，一般采用鋼芯鋁絞線。在低壓側(cè)屋內(nèi)配電裝置中一般采用矩形截面的硬鋁母線。這是因為在截面積相同的條件下，矩形截面比圓形截面

35、的周長大。故矩形截面母線散熱面積大，冷卻效果好。110kv側(cè)進線選擇(1)最大負(fù)荷持續(xù)工作電流（2）按經(jīng)濟電流密度選擇進線截面式中：為經(jīng)濟電流密度。牽引變電所經(jīng)濟電流密度對于牽引負(fù)荷側(cè)。所以有選標(biāo)準(zhǔn)截面，即選lgj-300型鋼芯鋁線。校驗發(fā)熱條件：查表可知lgj-300的允許載流量(環(huán)境溫度為40度)，因此滿足發(fā)熱條件。校驗機械強度：查表知110kv架空鋼芯鋁線的最小截面積，因此該線滿足機械強度要求。5.5 27.5kv側(cè)母線的選擇和校驗 供電系統(tǒng)短路時，短路電流特別是短路沖擊電流將使相鄰導(dǎo)體之間產(chǎn)生很大的電動力，有可能使電器和載流部分遭受嚴(yán)重破壞。為此，要使電路元件能承受短路時最大電動力的作

36、用，電路元件必須具有足夠的電動穩(wěn)定度。以下是對本設(shè)計所選擇的的母線的校驗。27.5kv側(cè)母線的選擇如下低壓側(cè)計算電流 低壓母線水平平放，檔距為900mm，檔數(shù)大于2，相鄰兩相母線的軸線距離為160mm，查附錄表17得到，母線選lmy-10010mm。校驗動穩(wěn)定度：按公式校驗 式中為母線材料的最大允許應(yīng)力(pa)，硬鋁母線(lmy)型，。為母線通過時，所受到的最大計算應(yīng)力。上述最大計算應(yīng)力按下式計算：m為母線通過時，所受到的彎曲力矩，當(dāng)母線檔數(shù)大于2時，w為母線的截面系數(shù)，母線水平放置，為發(fā)生三相短路時兩導(dǎo)體之間產(chǎn)生的電動力=256n 經(jīng)校驗低壓母線滿足動穩(wěn)定度。校驗熱穩(wěn)定度：按式，a為母線截面

37、積，單位為；為滿足熱穩(wěn)定度條件的最小截面積，單位為；c為材料熱穩(wěn)定系數(shù)，可由附錄表7查得；為母線通過的三相短路穩(wěn)態(tài)電流，單位為a；短路發(fā)熱假想時間，單位為s。低壓母線通過的三相短路穩(wěn)態(tài)電流為，低壓母線截面, 因此，以上低壓母線選擇適當(dāng)。第6章 繼電保護繼電保護是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是保證電力系統(tǒng)安全可靠運行的必不可少的技術(shù)措施之一。繼電保護裝置是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電器元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的基本任務(wù)是：(1) 自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運行。(2) 反應(yīng)電

38、器元件的不正常運行狀態(tài)，并動作與斷路器跳閘、發(fā)出信號或減負(fù)荷。由此可見繼電保護在電力系統(tǒng)中的主要作用是通過預(yù)防事故或縮小事故范圍來提高系統(tǒng)運行的可靠性，最大限度地保證向用戶安全連續(xù)供電。繼電保護利用電力系統(tǒng)正常運行狀態(tài)和不正常運行或故障時各物理量的差別來判斷故障和異常，并通過斷路器跳閘將故障切除或發(fā)出信號。繼電保護裝置為了完成它的任務(wù)，必須在技術(shù)上滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個基本要求。6.1 導(dǎo)線繼電保護配置采用平行雙回線路橫聯(lián)方向差動保護加電流保護。其中橫聯(lián)方向差動保護為主保護。電流保護作為橫聯(lián)方向差動保護的后備保護。6.2 主變壓器繼電保護裝置配置變壓器為變電所的核心設(shè)備，根據(jù)其

39、故障和不正常運行的情況，從反應(yīng)各種不同故障的可靠、快速、靈敏及提高系統(tǒng)的安全性出發(fā)，設(shè)置相應(yīng)的主保護、異常運行保護和必要的輔助保護如下：主保護：瓦斯保護（以防御變壓器內(nèi)部故障和油面降低）、縱聯(lián)差動保護（以防御變壓器繞組、套管和引出線的相間短路）。后備保護：過電流保護（以反應(yīng)變壓器外部相間故障）、過負(fù)荷保護（反應(yīng)由于過負(fù)荷而引起的過電流）。異常運行保護和必要的輔助保護：溫度保護（以檢測變壓器的油溫，防止變壓器油劣化加速）和冷卻風(fēng)機自啟動（用變壓器一相電流的70%來啟動冷卻風(fēng)機，防止變壓器油溫過高）。第7章 并聯(lián)無功補償在牽引變電所牽引側(cè)設(shè)計和安裝并聯(lián)電容補償裝置，既是減少牽引負(fù)荷諧波影響的一項措施，又是提高牽引負(fù)荷功率因數(shù)的一種對策。7.1 并聯(lián)電容補償?shù)淖饔?1)提高功率因數(shù)(2)吸收諧波電流，具有濾波作用(3)改善電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量(4)減少電力系統(tǒng)的電能損失。并聯(lián)電容補償裝置提供的容性電流，不僅提高了牽引負(fù)荷的功率因數(shù)，而且使流經(jīng)電力系統(tǒng)和牽引變壓器的電流值小于未補償時的電流值。根據(jù)電能損失與電流值的二次方成正比的關(guān)系，顯然并聯(lián)電容補償后可以減少電力系統(tǒng)的電能損失。7.2 并聯(lián)電容補償計算牽引變電所功率因數(shù)取值：補償前，牽引側(cè)，牽引變壓器高壓側(cè)；補償后，牽引變壓器高壓側(cè)；并聯(lián)電容補償裝置的補償度。牽引變壓器二次側(cè)母線線電壓。設(shè)并聯(lián)電容補