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文檔簡介
__________________________________________________※※※※※※※2010級※※牽引供課設(shè)計※※※※牽引供課設(shè)計報書題目院系(部)班級學(xué)號姓
牽引變所I電氣接設(shè)計電氣工系__________________________________________________
__________________________________________________名指導(dǎo)教師完成時間__________________________________________________
__________________________________________________摘
要牽引變電所是牽引供電系統(tǒng)的重要設(shè)備,擔(dān)負(fù)著供電系統(tǒng)的心臟。本課程設(shè)計是學(xué)習(xí)和掌握牽引供電系統(tǒng)在實際生活中的應(yīng)用和設(shè)計技術(shù),充分認(rèn)識理論知識對應(yīng)用技術(shù)的指導(dǎo)性作用,進一步加強理論知識與應(yīng)用相結(jié)合的實踐和鍛煉。本次設(shè)計主要針對牽引變電所主接線進行了研究和設(shè)計。主要工作是對牽引變電所I主線設(shè)計及相關(guān)器件的選擇和檢驗先提出設(shè)計方案聯(lián)接牽引變電所、三相聯(lián)接牽引變電所,通過技術(shù)比較確定最終方案采用三相聯(lián)接變電所。然后,牽引變壓器的選型,電氣主接線設(shè)計,短路計算,主接線設(shè)備的選擇,并聯(lián)無功補償,繼電保護,防雷接地保護。本次設(shè)計的重點放在了選型、校驗和短路計算。最后通過老師和同學(xué)的指導(dǎo)完成本次設(shè)計滿足任務(wù)中提及的要求,從而使?fàn)恳╇娭R得到系統(tǒng)性的深化。在設(shè)計過程中對牽引變壓器及絕緣設(shè)備的選型計算存在較大的誤差導(dǎo)致設(shè)備選擇困難,最后經(jīng)檢驗是問題得到解決。關(guān)鍵詞:變電所主接線
設(shè)備__________________________________________________
__________________________________________________目錄設(shè)計__________________________________________________
__________________________________________________第章
設(shè)計目的和要求1.1通過本課程設(shè)計,學(xué)習(xí)和掌握牽引供電系統(tǒng)在實際生活中的應(yīng)用和設(shè)計技術(shù),充分認(rèn)識理論知識對應(yīng)用技術(shù)的指導(dǎo)性作用,進一步加強理論知識與應(yīng)用相結(jié)合的實踐和鍛煉。可以初步掌握電氣化鐵道牽引變電所電氣主接線的設(shè)計步驟和方法?;菊莆兆冸娝鹘泳€圖的繪制方法,鍛煉自己綜合運用所學(xué)知識的能力,熟悉有關(guān)設(shè)計規(guī)范,將所學(xué)的理論知識與實際設(shè)計相結(jié)合,建立一個對牽引變電所的供電系統(tǒng)的概念模型,為今后進行工程設(shè)計奠定良好基礎(chǔ)。1.2設(shè)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。確定牽引變壓器的容量、臺數(shù)及接線形式。確定牽引負(fù)荷側(cè)電氣主接線的形式。對變電所進行短路計算,并進行電氣設(shè)備選擇。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。用CAD畫出整個牽引變電所的電氣主接線圖。1.3包含有H、I兩牽引變電所的供電系統(tǒng)示圖如圖1-1所示。圖1-1牽引供電系統(tǒng)示意圖圖中,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為火電廠,選取基準(zhǔn)容為100MVA,在最大運行方式下,j電力系統(tǒng)1的綜合電抗標(biāo)幺值分別為0.12和0.14;在最小行方式下,電力系統(tǒng)1、2的綜合電抗標(biāo)幺值分別為0.21和。對每個牽引變電所而言,線路為一主一備。圖1、L長度分別25km、40km20km線路平均正序電抗X為1/,平均零序電抗X為。表1-1牽引變電所I基本設(shè)計據(jù)項目左臂負(fù)荷全日有效值(A)右臂負(fù)荷全日有效值(A)左臂短時最大負(fù)荷(A)[注]右臂短時最大負(fù)荷(A)牽引負(fù)荷功率因數(shù)(感性)地區(qū)負(fù)荷容量(kVA地區(qū)負(fù)荷功率因數(shù)(感性牽引變壓器接線型式牽引變壓器接線型式左供電臂饋線數(shù)目右供電臂饋線數(shù)目預(yù)計中期牽引負(fù)荷增長
牽引變電所I3901605502800.82×0.84自選自選2240[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。第章
變壓器的選型及其備用形式2.1(1)三相YN,d11聯(lián)結(jié)牽引變壓器三相YN,d11聯(lián)結(jié)牽引變壓器優(yōu)點:牽引變壓器低壓側(cè)保持三相,有利于供應(yīng)牽引變電所自用電和地區(qū)三相電力能很好的適應(yīng)當(dāng)一個供電臂出現(xiàn)很大牽引負(fù)荷時,另一供電臂卻沒有或只有很小牽引負(fù)荷的不均衡運行情況;三相,d11聯(lián)結(jié)變壓器在我國采用的時間長,有比較多的經(jīng)驗,制造相對簡單,價格也較便宜;一__________________________________________________
__________________________________________________次側(cè)YN聯(lián)結(jié)中性點可以引出接地,一次繞組可按分級絕緣設(shè)計制造,與電力系統(tǒng)匹配方便對接觸網(wǎng)的供電可實現(xiàn)兩邊供電缺點是引變壓器容量利用率不高。(2)單相聯(lián)結(jié)牽引變壓器單相牽引變電所的優(yōu)點:牽引變壓器的容量利用率可100%;主結(jié)線簡單,設(shè)備少,占地面積小,投資省等。缺點:不能供應(yīng)地區(qū)和牽引變電所三相負(fù)荷用電;對電力系統(tǒng)的負(fù)序影響最大;對接觸網(wǎng)的供電不能實現(xiàn)兩邊供電。這種聯(lián)結(jié)只適用于電力系統(tǒng)容量較大,電力網(wǎng)比較發(fā)達(dá),三相負(fù)荷用電能夠可靠地由地方電網(wǎng)得到供應(yīng)的場合。(3)單相V,v牽引變壓器單相V,v牽引變壓器的優(yōu)點:牽引變壓器容量利用率可達(dá)到100%;正常運行時,牽引側(cè)保持三相,所以可供應(yīng)牽引變電所自用電和地區(qū)三相負(fù)載;主接線較簡單,設(shè)備較少,投資較省;對電力系統(tǒng)的負(fù)序影響比單相聯(lián)結(jié)小;對接觸網(wǎng)的供電可實現(xiàn)兩邊供電。缺點:當(dāng)一臺變壓器故障時,另一臺必須跨相供電,即兼供左右兩邊供電臂的牽引網(wǎng)。(4)三相V,v聯(lián)結(jié)牽引變壓器不但保持了單相V,v聯(lián)結(jié)引變電所的主要優(yōu)點,而且完全克服了單相V,v聯(lián)結(jié)牽引變電所的缺點。最可取的是解決了單相,v聯(lián)結(jié)牽引變電所不便于采用固定備用即其自動投入的問題。同時,三相V聯(lián)結(jié)牽引變壓器有兩臺獨立的鐵芯和對應(yīng)繞組通過電磁感應(yīng)進行變換和傳遞臺的容量可以相等可以不相等;兩臺的二次側(cè)電壓可以相同,也可以不相同,有利于實現(xiàn)分相有載或無載調(diào)壓。為牽引變壓器的選型提供了一種新的連接形式。(5)通過上面的介紹,本次接線適合選用YN,d11接線變壓器,變壓器高壓側(cè)采用Y接線,低壓側(cè)采用△接線,這種接線對供電系統(tǒng)的負(fù)序影響小。并且低壓側(cè)采用△接線,產(chǎn)生的諧波電流在其三角形接線的一次繞組內(nèi)形成環(huán)流,從而不致注如公共的高壓高壓電網(wǎng)中?;谶@些優(yōu)點,我國電氣化鐵路中直接供電和BT電中普遍采用YN,d11接線方式。2.2牽引變壓器在檢修或發(fā)生故障時,都需要有備用變壓器投入,以確保電氣化鐵路的正常運輸。在大運量的雙線區(qū)段,牽引變壓器一旦出現(xiàn)故障,應(yīng)盡快投入備用變壓器,顯得比單線區(qū)段要求更高。備用變壓器投入的快供,將影響到恢復(fù)正常供電的時間,并且與采用的備用方式有關(guān)。備用方式的選擇,必須從實際的電氣化鐵__________________________________________________
__________________________________________________路線路、運量、牽引變電所的規(guī)模、選址、供電方式及外部條(如有無公路等因素,綜合考慮比較后確定。我國的電氣化鐵路牽引變壓器備用方式有以下兩種。(1)移動備用采用移動變壓器作為備用的方式稱為移動備用采用移動備用方式的電氣化區(qū)段每個牽引變電所裝設(shè)兩臺牽引變壓器正常時兩臺并聯(lián)運行。所內(nèi)設(shè)有鐵路專用岔線。備用變壓器安放在移動變壓器車上停放于適中位置的牽引變電所內(nèi)或供電段段部以便于需要作為備用變壓器投人時縮短運輸時間在供電段所轄的牽引變電所不超過~個的情況下設(shè)一臺移動變壓器其額定容量應(yīng)與所轄變電所中的最大牽引變壓器額定容量相同。當(dāng)牽引變壓器需要檢修時可將移動變壓器按計劃調(diào)入牽引變電所。但在牽引變壓器發(fā)生故障時移動變壓器的調(diào)運和投入約需數(shù)小時。此間,采用移動備用方式的優(yōu)點是牽引變壓器容量較省。因此移動備用方式可用于沿線無公路區(qū)段和單線區(qū)段。(2)固定備用采用加大牽引變壓器容量或增加臺數(shù)作為備用的方式,稱為固定備用。采用固定備用方式的電氣化區(qū)段,每個牽引變電所裝設(shè)兩臺牽引變壓器,一臺運行,一臺備用。每臺牽引變壓器容量應(yīng)能承擔(dān)全所最大負(fù)荷,滿足鐵路正常運輸?shù)囊蟆2捎霉潭▊溆梅绞降膬?yōu)點是:其投入快速方便,可確保鐵路正常運輸,又可不修建鐵路專用岔線,牽引變電所選址方便、靈活,場地面積較小,土方量較少,電氣主接線較簡單。其缺點是:增加了牽引變壓器的安裝容量,變電所內(nèi)設(shè)備檢修業(yè)務(wù)要靠公路運輸。因此,固定備用方式適用于沿線有公路條件的大運量區(qū)段。(3)結(jié)合本次設(shè)計的任務(wù)書的要求,即該牽引變電所外部有公路連通,變電所外部沒有設(shè)置鐵路岔線,所以綜合考慮情況該變電所采比較適合采用100%固定備用。2.3正常負(fù)荷運行下的計算容量U0.65It
其中:I
—重負(fù)荷臂有效電流(A)I
—輕負(fù)荷臂有效電流(A)KU
t
—三相變壓器的溫度系數(shù),一般取—牽引變電多牽引母線額定電壓,取27.5kV__________________________________________________
y__________________________________________________yI
390AI
160A代入上式得:緊密運行下的計算容量為
t
a,max
I
b
其中:I
a,max
—重負(fù)荷臂緊密運行時有效電流A)將I
a,max
I
=160A代入上式得:
max
校核容量的確定S
校
SK
19866中期變壓器容量估算為了滿足鐵路運輸?shù)陌l(fā)展?fàn)恳儔浩饕粲幸欢ǖ挠嗔?,預(yù)計中期牽引負(fù)荷增長了則:
y
max
S
max
41718.6kVA校核容量為:
y
校核
max
27812.41所以根據(jù)以上計算最終選擇的牽引變壓器-31500/1101牽引變壓2-31500/110參數(shù)如表1
所示:表3-1變壓器參數(shù)表設(shè)備型號
額定容量
額定電壓(kV)
額定電流(A)
損耗()阻抗電壓
空載電流
連接組別(kVA)
高壓
低壓
高壓
低壓
空載
短路
(%)(%SF/110
3150011027.516566038.514810.5電氣主接線設(shè)計第章
2YNd113.1側(cè)內(nèi)橋接線這種接線方式運行靈活性較好,供電可靠性高,多用于電源線路較長因發(fā)生故__________________________________________________
__________________________________________________障和停電的機會較多。外橋接線這種接線方式適用于電源線路較短而變電所晝夜負(fù)荷變化較大宜于經(jīng)濟運行需經(jīng)常切換變壓器的變電所,能滿足變電所的可靠性,具有一定的靈活性,使用電器設(shè)備少,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,具有很高的經(jīng)濟實用性。單母線分段接線這種接線方式見上述兩種橋型接線運行靈活性的優(yōu)點,但采用的高壓設(shè)備較多,可供一、二級負(fù)荷,適用于一、二側(cè)進線較多的變電所。雙母線接線這種接線方式較單母線接線供電可靠性和運行靈活性大大提高但開關(guān)設(shè)備也相應(yīng)的大大增加,從而大大增加了初期投資。所以依據(jù)該牽引變電所負(fù)荷等級,要求兩路電源進線,因有系統(tǒng)功率穿越,屬通過式變電所,考慮經(jīng)濟運行和供電可靠及靈活性采用外橋接線如圖3-1所示。牽引變電所的主接線圖見附錄,其正常運行時變壓器使用變壓器T1。對于T1斷電倒閘的順序為:先斷QF1再斷QS2,最斷開電源側(cè)隔離開關(guān)QS2。然后給供電時的倒閘的順序為:先合電源側(cè)隔離開關(guān)QS1再合,最后合QF1。圖3-1外橋接線3.227.5kV側(cè)單母線分段__________________________________________________
__________________________________________________饋線側(cè)采用單母線分段接線方式,如圖3-2,采用單母線分段接線方案是把單母線分成兩段,兩段之間裝設(shè)能夠分段運行的開關(guān)電器。采用斷路器和隔離開關(guān)連接的分段母線適用于雙回路供電,運行的可靠性和靈活性均較大。采用單母線分段的接線方式,有下列優(yōu)點:供電可靠性:當(dāng)一組母線停電或故障時,不影響另一組母線供電;調(diào)度靈活,任一電源消失時,可用另一電源帶兩段母線:擴建方便;在保證可靠性和靈活性的基礎(chǔ)上,較經(jīng)濟。圖3-2單母線分段接線單母線接線這種接線方式的優(yōu)點是簡單清晰設(shè)備較少,操作方便和占地少但因為所有線路和變壓器回路都接在一組母線上,所以當(dāng)母線或母線隔離開關(guān)進行檢修或發(fā)生故障,線路變壓器繼電保護裝置動作而斷路器拒絕動作時都會使整個配電裝置停止運行,運行可靠性和靈活性不高,僅適用于線路數(shù)量較少、母線短的牽引變電所和鐵路變、配電所。所以該牽引變電所27.5kV側(cè)采用單母線接形式。第章
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。4.1繼基本原理: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。(1)可靠性可靠性包括安全性和信賴性,是對繼電保護的最基本要求。所謂安全性是要求繼電保護在不需要它動作時可靠不動作,即不發(fā)生誤動作。所謂信賴性是要求繼電保護在規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動作的故障時可靠動作,即不拒動。(2)選擇性所謂選擇性就是指當(dāng)電力系統(tǒng)中的設(shè)備或線路發(fā)生短路時其繼電保護僅將故障的設(shè)備或線路從電力系統(tǒng)中切除,當(dāng)故障設(shè)備或線路的保護或斷路器拒動時,應(yīng)由相鄰設(shè)備或線路的保護將故障切除。在要求保護動作有選擇性的同時,還必須考慮保護或斷路器有拒動的可能性,因而就需要考慮后備保護的問題。一般情況下遠(yuǎn)后備保護動作切除故障時將使供電中斷的范圍擴大。(3)速動性所謂速動性就是指繼電保護裝置應(yīng)能盡快地切除故障以減少設(shè)備及用戶在大電流、低電壓運行的時間,降低設(shè)備的損壞程度,提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。動作迅速而又能滿足選擇性要求的保護裝置,一般結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜,價格昂貴,對大量的中、低壓設(shè)備,不一定都采用高速動作的保護。對保護速動性的要求應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的接線和被保護設(shè)備的具體情況,經(jīng)技術(shù)比較后確定。(4)靈敏性靈敏性是指電氣設(shè)備或線路在被保護范圍內(nèi)發(fā)生短路故障或不正常運行情況時保護裝置的反應(yīng)能力能滿足靈敏性要求的繼電保護在規(guī)定的范圍內(nèi)故障時,不論短路點的位置和短路類型如何,以及短路點是否有過渡電阻,都能正確反應(yīng)動作,即要求不但在系統(tǒng)最大運行方式下三相短路時能可靠動作,而且在系統(tǒng)最小運行方式下經(jīng)過較大的過渡電阻兩相或單相短路故障時也能可靠動作。以上四個基本要求是設(shè)計、配置和維護繼電保護的依據(jù),又是分析評價繼電保護的基礎(chǔ)。這四個基本要求之間是相互聯(lián)系的,但往往又存在著矛盾。因此,在實際工作中,要根據(jù)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和用戶的性質(zhì),辯證的進行統(tǒng)一。__________________________________________________
__________________________________________________4.2電變壓器故障可分為郵箱內(nèi)部故障和油箱外部故障油箱內(nèi)部故障主要是指發(fā)生在變壓器油箱內(nèi)包括高壓側(cè)或低壓側(cè)繞組的相間短路、匝間短路、中性點直接接地系統(tǒng)側(cè)繞組的單相接地短路。油箱外部最常見的故障主要是變壓器繞組引出線和套管上發(fā)生的相間短路和接地短路,而油箱內(nèi)發(fā)生相間短路的情況比較少。變壓器的不正常工作狀態(tài)主要有:負(fù)荷長時間超過額定容量引起的過負(fù)荷;外部短路引起的過電流;外部接地短路引起的中性點過電壓;油箱漏油引起的油面降低或冷卻系統(tǒng)故障引起的溫度升高;大容量變壓器在過電壓或低頻等異常運行工況下導(dǎo)致變壓器過勵磁,引起鐵芯和其他金屬構(gòu)件過熱。根據(jù)上述故障類型和不正常工作狀態(tài),對變壓器應(yīng)裝設(shè)下列保護。(1)縱差保護或電流速斷保護變壓器縱差保護主要是用來反應(yīng)變壓器繞組、引出線及套管上的各種短路故障,是變壓器的主保護。保護瞬時動作,斷開變壓器各側(cè)的斷路器。對6.3MVA及以上并列運行的變壓器和100MVA獨運行的變壓器以6.3MVA以上廠用變壓器應(yīng)裝設(shè)縱差保護;其他重要變壓器及電流速斷保護靈敏度達(dá)不到要求時,也可裝設(shè)縱差保護??v差保護是利用故障時產(chǎn)生的不平衡電流來動作的,保護靈敏度高,且動作迅速。(2)瓦斯保護對變壓器油箱內(nèi)部的各種故障及油面的降低,應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。對800kVA以上油浸式變壓器和400kVA及以上車間內(nèi)油浸式變壓器,均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。當(dāng)油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時,應(yīng)瞬時動作于信號;當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時,應(yīng)動作于斷開變壓器各側(cè)的斷路器。(3)外部相間短路時的保護,采用過電流保護。反應(yīng)變壓器外部相間短路并作瓦斯保護和縱差保護后備的過電流保護其適用于降壓變壓器,保護裝置和整定值應(yīng)考慮事故狀態(tài)下可能出現(xiàn)的過負(fù)荷電流。(4)外部接地短路時的保護,采用零序電流保護。對中性點直接接地電網(wǎng),由外部接地短路引起過電流時,如變壓器中性點接地運行應(yīng)裝設(shè)零序電流保護零序電流保護通常由兩段組成每段可各帶兩個時限,并均以較短的時限用于縮小事故影響范圍,以較長的時限用于斷開各側(cè)的斷路器。(5)過負(fù)荷保護__________________________________________________
__________________________________________________對于400kVA以上的變壓器,當(dāng)數(shù)臺并列運行或單獨運行并作為其他負(fù)荷的電源時應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況裝設(shè)過負(fù)荷保護負(fù)荷保護應(yīng)接于相電流上,帶時限動作于信號。對變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障,應(yīng)按現(xiàn)行變壓器標(biāo)準(zhǔn)的要求,裝設(shè)可用于信號或動作于跳閘的裝置。第章
短路電流計算為了進行所選電氣設(shè)備的動穩(wěn)定,熱穩(wěn)定校驗,必須進行相應(yīng)的短路計算。短路計算時電網(wǎng)電源容量按無限大容量考慮;計算短路電流要考慮周期分量衰減時,在三相短路的暫態(tài)過程中,不同時刻短路電流周期分量的有效值的計算,所以用運算曲線法計算;計算中取用系統(tǒng)最大運行方式的綜合電抗。5.1圖短路計算簡化電路圖電力系統(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。由于采用的是完全備用方式,主變壓器單臺運行,牽引變壓器高壓側(cè)三相接地短路短路電流與
點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
,d,d
的三相接地短路電流即可。關(guān)于短路計算考慮簡化計算,電網(wǎng)電源容量按無限大考慮。計算中,取系統(tǒng)最大運行方式的綜合電抗。5.2牽引變壓器高壓側(cè)110)發(fā)生三相接地短路時d短路電路圖如圖所示:__________________________________________________
L2__________________________________________________L2圖高側(cè)三相短路等效電路圖最大方式下:,U
線路電抗標(biāo)幺值:X*1152短路點的起始次暫態(tài)電流標(biāo)幺值為I*k
10.12098
4.15短路點處的基準(zhǔn)電流為:IB
SB
B
115
100短路點的起始次暫態(tài)電流有名值為I4.152.083kA3短路點的沖擊電流為i2I22.083kAk最小方式下:短路點的起始次暫態(tài)電流標(biāo)幺值為I*k
10.21
3.02短路點處的基準(zhǔn)電流為:IB
SB
B
115
100短路點的起始次暫態(tài)電流有名值為I3.021.516kA3短路點的沖擊電流為i2KI1.5163.86ch牽引變壓器低壓側(cè))發(fā)生三相接地短路時,短路電路圖如圖4-2所示:圖5-3低壓側(cè)三相短路等效電路圖__________________________________________________
**__________________________________________________**由于R,所可以忽略,短路后在計算時也可以忽略不計,所TTT以:最大方式下:變壓器電抗標(biāo)幺值:X*線路電抗標(biāo)幺值同上。
U10.5dB10031.5N電壓標(biāo)幺值為
*
XLL
短路點的起始次暫態(tài)電流標(biāo)幺值為I*k
10.3330.12
短路點處的基準(zhǔn)電流為:IB
SB
B
27.5
短路點的起始次暫態(tài)電流有名值為I
1003
3.657kA短路點的沖擊電流為i23.6576.732最下方式下:短路點的起始次暫態(tài)電流標(biāo)幺值為I*k
1
1.506短路點處的基準(zhǔn)電流為:IB
SB
B
27.5
短路點的起始次暫態(tài)電流有名值為I
1003
短路點的沖擊電流為i25.813kA側(cè)發(fā)生三相接地短路時的短路電流短路電路圖如圖所示:圖5-4
10kV
側(cè)三相短路等效電路圖最大方式下:變壓器標(biāo)幺值為:**TT1
0.333
6.51001002__________________________________________________
__________________________________________________短路點的起始次暫態(tài)電流標(biāo)幺值為I*k
13.580.12
短路點處的基準(zhǔn)電流為:IB
SB
B
10.5
kA短路點的起始次暫態(tài)電流有名值為I
1003
1.441kA短路點的沖擊電流為iKI1.441kAk最小方式下:短路點的起始次暫態(tài)電流標(biāo)幺值為I
*k
13.580.210.12098
0.256短路點處的基準(zhǔn)電流為:IB
SB
B
10.5
kA短路點的起始次暫態(tài)電流有名值為I
1003
1.408kA短路點的沖擊電流為i2KI1.408k計算結(jié)果:電壓等級
110kV
27.5kV
10KV最大運行方式
I
k
(kA)
2.083
3.657
1.441i
(kA)
5.302
6.732
3.159最小運行方式
I
k
(kA)
1.516
3.162
1.408i
(kA)
3.86
5.813
3.086第章
牽引變電所I設(shè)備的選擇6.1高壓斷路器牽引主變壓器高壓側(cè)(110kV)選擇戶外少油斷路器。型號選擇如下:__________________________________________________
2__________________________________________________2工作點的線路額定電壓為:UkV,三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為I2.083gZ最大負(fù)荷電流為:I
214.932A通過查表可選擇的斷路器型號為:6型號
表6-1額定電壓(KV)
/10006額定電流(A)
參數(shù)表極限通過電流容值有效
5s熱定電流()SF/1000
值校驗斷路器的動穩(wěn)定性:短路器的動穩(wěn)定電流峰i
dw
32kA,所i
dw
kA5.302足要求。校驗斷路器的熱穩(wěn)定性:斷路器的熱穩(wěn)定電流I21KA,斷路器的試驗時t=4t假想時t1.560.05jdI998.56,Itt
jx
所IIt,滿足要求。tzjx牽引主變壓器低壓側(cè)()選擇戶外少油斷路器。型號選擇如下:工作點的線路額定電壓為UkV相短路電流穩(wěn)態(tài)值為IgZ最大負(fù)荷電流為:I
A通過查表可選擇的斷路器型號為:6表6-2參數(shù)表型號
額定電壓(KV)
額定電流(A)
極限通過電流容值有效
5s熱定電流()SF/1000
值校驗斷路器的動穩(wěn)定性:短路器的動穩(wěn)定電流峰i
dw
32kA,所i
dw
kA滿足要求。校驗斷路器的熱穩(wěn)定性:__________________________________________________
2222__________________________________________________2222斷路器的熱穩(wěn)定電流I21KA,斷路器的試驗時=4st假想時t0.050.052.11jIt998.56,ItZ
jx
45.33,以IIt,滿足要求。tzjx電力變壓器高壓側(cè)選擇戶內(nèi)真空斷路器。型號選擇如下:工作點的線路額定電壓為kV,三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為Ig最大負(fù)荷電流為:I
max
通過查表可選擇的斷路器型號為:ZN型號
額定電壓()
ZN表6-3額定電流(A
參數(shù)表極限通過電流峰值有值
4s熱穩(wěn)定電流(kAZN-27.5
25kA
校驗斷路器的動穩(wěn)定性:短路器的動穩(wěn)定電流峰i25kA所idw
dw
kA6.732kA足要求。校驗斷路器的熱穩(wěn)定性:斷路器的熱穩(wěn)定電流I,斷路器的試驗時=4t假想時t0.050.5jdItItt
jx
,I
2t
t
2,滿足要求。z電力變壓器低壓側(cè)選擇戶內(nèi)真空斷路器。型號選擇如下:工作點的線路額定電壓為UkV,三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為I1.441kAg最大負(fù)荷電流為:I
150.111A選擇的斷路器型號為27.5表6-4
ZN
參數(shù)表型號
額定電壓()
額定電流(A
極限通過電流峰值有值
4s熱定電流(kAZN-27.5
25kA
校驗斷路器的動穩(wěn)定性:__________________________________________________
222__________________________________________________222短路器的動穩(wěn)定電流峰i25kA所idw
dw
kA3.159足要求。校驗斷路器的熱穩(wěn)定性:斷路器的熱穩(wěn)定電流I斷路器的試驗時tt假想時t0.050.20.050.51sjIItZ隔離開關(guān)
jx
1.126,以It2,滿足要求。tz牽引變壓器110kV隔離開關(guān)型號選擇如下:工作點的線路額定電壓為:UkV,三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為I2.083gZ最大負(fù)荷電流為:I
214.932A選擇的隔離開關(guān)型號為GW4/A型的隔離開關(guān)。表6-5
630A
參數(shù)表型號
額定電壓
額定電流
極限通過電流
5s熱定電流GW4-110/63
(kV
(A)
峰值50kA
有效值--
(kA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i50所idw
dw
kA5.302滿足要求。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I,隔離開關(guān)的試驗時t=4t假想時t1.560.05jdI1600,ItZ
jx
481.98,所I
2t
t
2,滿足要求。zjx牽引主變壓器27.5kV離開關(guān)型號選擇如下:工作點的線路額定電壓為kV,相短路電流穩(wěn)態(tài)值為:IkAgZ最大負(fù)荷電流為:I
A選擇的隔離開關(guān)型號為GW/1250__________________________________________________
I22__________________________________________________I22表6-6
427.5kV
參數(shù)表型號
額定電壓
額定電流
極限通過電流
熱穩(wěn)定電流kA)GW4-27.5/125
()
(A
峰值80kA
有效值——
5s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ikA,所idw
dw
80kA滿足要求。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I31.5kA隔離開關(guān)的試驗時tt假想時t0.050.052.11jI
t
22
jx
45.33,以I
2t
tI
2,滿足要求。jx電力變壓器27.5kV離開關(guān)型號選擇如下:工作點的線路額定電壓為kV,相短路電流穩(wěn)態(tài)值為:IgZ最大負(fù)荷電流為:I
max
選擇的隔離開關(guān)型號為GW427.5/630A表6-7
4kV
參數(shù)表型號
額定電壓
額定電流
極限通過電流
熱穩(wěn)定電流kA)GW4-27.5/630
(kV
(A
峰值80kA
有效值——
5s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i50所idw
dw
kA滿足要求。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I,隔離開關(guān)的試驗時tst假想時t0.050.5jdIt1600,It
jx
所I
2t
tI
2,滿足要求。電力變壓器隔離開關(guān)型號選如下:工作點的線路額定電壓為UkV,三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為I1.441kAgZ__________________________________________________
22I__________________________________________________22I最大負(fù)荷電流為:I
150.111A選擇的隔離開關(guān)型號為GNkV表6-8
2kV/1000
參數(shù)表型號
額定電壓()
額定電流(A
極限通過電流峰值有值
5s熱定電流kAGN2-10/1000
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ikA,所idw
dw
3.159kA滿足要求。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I,隔離開關(guān)的試驗時tst假想時t0.050.20.050.51sjItItZ
jx
1.126,所It,滿足要求。tzjx6.2室外母線選型及校驗室外110kV進線側(cè)為軟母線。母線最大工作電流按變壓器過載1.3倍考慮,由計算知I
g
A根據(jù)IIxu
gmax
,可知選擇LGJ50的鋼芯鋁絞線滿足要求
。校驗?zāi)妇€熱穩(wěn)定性
tkCjxf其C—熱穩(wěn)定系數(shù)取為
f
—肌膚效應(yīng)系數(shù),取1則根據(jù)前面的I4.15tZ
3.11可
min
mm,不滿足要求。所以選LGJ鋼芯鋁絞線室外進線側(cè)為軟母線。母線最大工作電流按變壓器過載倍考慮,由計算知:I
g
A__________________________________________________
xx根據(jù)IIxu
gmax
__________________________________________________,可知選400鋼芯鋁絞線滿足要求。校驗?zāi)妇€熱穩(wěn)定性
IC
tkjx
f則根據(jù)前面的I3.657,
jx
2.11s,可
min
2
,滿足要求。從高壓室出來的饋線側(cè)母線。根據(jù)以上計算選擇型400鋼芯鋁絞線從高壓室出來的饋線側(cè)母線。母線最大工作電流按變壓器過載倍考慮,由計算知:I
gmax
150.111根據(jù)IIxu
gmax
,可知選擇鋼芯鋁絞線滿足要求。校驗?zāi)妇€熱穩(wěn)定性
IC
tkjx
f則根據(jù)前面的I1.441kA,tZ
0.51,可S
min
10.72mm
2
,滿足要求。室內(nèi)母線的選型和校驗室內(nèi)硬母線硬母線長度l2000mm;相間距a600mm母線最大工作電流按變壓器過載1.3倍考慮,由前面計算知:I
g
根據(jù)IIxu
gmax
,可知選的垂直平放置的矩形鋁母線滿足要求。校驗?zāi)妇€熱穩(wěn)定性
IC
tkjx
f則根據(jù)前面的I3.657,
jx
2.11s,可
min
2
,滿足要求。校驗?zāi)妇€動穩(wěn)定性:母線的允許應(yīng)力為
yx
Pa最大沖擊力為:
Fchmax
1.73x
2ch
la
(N)式中K-導(dǎo)體形狀修正系數(shù),約為;i
2
-三相短路沖擊電流;l-平行母線長度(mm-母線間距(mm)。所以最大沖擊應(yīng)力為:
N__________________________________________________
I__________________________________________________I最大沖擊應(yīng)力為
ch
F/10chWh/
23.25
6
yx式中:h-硬母線截面寬邊長度mm)。所以最大沖擊應(yīng)力為
ch
室內(nèi)硬母線。硬母線長度l;
相間距a250mm。母線最大工作電流按變壓器過載1.3倍考慮,由前面計算知I
gmax
150.111根據(jù)IIxu
gmax
,可知選擇LMY的直平放置的矩形鋁母線滿足要求。校驗?zāi)妇€熱穩(wěn)定性
tkCjxf則根據(jù)前面的I,t
jx
0.51s,可S
min
10,72mm
2
,滿足要求。校驗?zāi)妇€動穩(wěn)定性:母線的允許應(yīng)力為
yx
最大沖擊力為:
Fchmax
1.73x
la
(N)所以最大沖擊應(yīng)力為:
N最大沖擊應(yīng)力為
MFmaxh/
47.94
6
所以最大沖擊應(yīng)力為
ch
6
滿足要求。室內(nèi)外母線選擇如下:電壓等級室外室內(nèi)
LGJ210鋼芯鋁絞線
LGJ400鋼芯鋁導(dǎo)線LMY60垂直放的硬鋁母線
鋼芯鋁導(dǎo)線LMY垂直放的硬鋁母線__________________________________________________
__________________________________________________6.3電壓互感器電壓互感器的選型假設(shè)二次負(fù)荷為:一個饋線上共有一個有功瓦時計,一個無功電度表,一個電壓表測母線電壓個絕緣監(jiān)視裝置器接線形式及負(fù)載連接圖類/Y線形式。側(cè)的電壓互感器是用于計費并不需要起保護作用因為如果110kV側(cè)發(fā)生故障時,其他地方的電力系統(tǒng)會啟動繼電保護裝置跳閘,將故障切除,所以選擇JCC準(zhǔn)確級級的電壓互感器。它的基本數(shù)據(jù)見下表:1額定電壓()
額定容量()型號
邊
原
邊
副
1
3
最大容量(VA)1
/33
500
1000
2000電壓互感器的校驗由于電壓互感器的主接線中是與主回路并聯(lián),主接線及主回路發(fā)生短路時,電壓互感器不會通過短路電流,所以對電壓互感器不需要校驗短路時的穩(wěn)定型,只需進行容量校驗。電壓互感器二次負(fù)荷統(tǒng)計表如下表:儀表儀表電壓儀表名稱線圈總數(shù)數(shù)
儀表所需功率每個總計
P
ab相
P
bc有功瓦時計無功電度表電壓表
111.50.38111.50.38114.50
55—
0.570.57—
55—__________________________________________________
abbca3__________________________________________________abbca3所以WP
VA2
cos
5.640.89726.286.29
cos
1.142.78
接線為Y/Y—V接線方式的互感器各相負(fù)荷計算式得:Pa
Wab3
cos(
ab
3.62WQ
W3
sin(
)計入每相絕緣監(jiān)視接有電壓表的負(fù)荷P=4.5W,,則a總負(fù)荷:W(2))1Pcos(30ababbcbcQ
13
sin(30VAabbc計入接于相電壓的絕緣監(jiān)視用電壓表,則b總負(fù)荷為:W(2b
)2
)故選擇型號電壓互感器,容量滿足要求。型號
表6-9額定電壓(kV)
參數(shù)表額定容量()
最大容量()
原線圈副線圈/33
0.5級
電流互感器電流互感器選型最大長期工作電流I
g
31500A3__________________________________________________
2__________________________________________________2U1101eegI
gmax所以可選用DA型電流互感器,電流比為300/有兩個鐵芯,其中準(zhǔn)確度級的供儀表用,1級的供保護用。由資料知,兩鐵芯的對應(yīng)額定容量30,110,熱穩(wěn)定倍k,電動力穩(wěn)定倍k。u電流互感器校驗進行電流互感器二次負(fù)載的計算和校驗每相互感器二次負(fù)荷如下表:儀表名稱電流表(ITIA型)有功功率(IDI—)型有功瓦時計()總計
A相—1.450.51.05
二次負(fù)荷B3.0——3.0
C相—1.450.51.05由最大一相(B相)負(fù)載為依據(jù),VA由公式22e
(ZiI
得導(dǎo)線電阻e0.98銅導(dǎo)
0.018
/lm,則其截面積S
R
0.551mm
。因此,選擇截面積為熱穩(wěn)定性校驗:
的銅導(dǎo)線,可滿足要求。(Ik)2et由前面的計算結(jié)果可知t1.51.56,IjxZ所以It
jx
(I)et
2
2jx
,滿足要求。動穩(wěn)定性校驗:k
I0.363.640e由前面的計算結(jié)果可知i,所ku
I,滿足要求。ech__________________________________________________
__________________________________________________校驗作用于互感器絕緣瓷瓶帽上的機械應(yīng)力:假設(shè)a600mmLF
滿足動穩(wěn)定性校驗,說明互感器對機械力的作用是穩(wěn)定的。因此,選DA型兩鐵心互感器能滿足要求。電流互感器參數(shù)如下:額定一次額定二次電
額定負(fù)荷
20
C油重(kg)總重()電流(A流(A)2×2×
及準(zhǔn)確級次
下的tgδ2×1002×1502×
5
0//級下均為50VA(2Ω)(Ф=0.8滯后)
≯2%803502002×3002×2×600第章7.1
并聯(lián)無功補償?shù)脑O(shè)計第一,提高功率因數(shù)。第二,吸收諧波電流。第三,改善電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量。第四,減小系統(tǒng)的負(fù)序。第五,減少電力系統(tǒng)的電能損失。7.2根據(jù)任務(wù)書要求,本次設(shè)計變電站要求對10kV側(cè)進行無功補償設(shè)計。要求側(cè)負(fù)荷的功率因數(shù)0.8提高到0.9。Iav
WN
27.5kV
__________________________________________________
AUAU(1)牽引變電所負(fù)荷平均有功功率Pav
WN
5280KW(2)需補無功容量11QdLcoscos0.9(3)安裝無功容量
a0.12
29KVQ1
Q1373UCN
UWKVU選取電容器型號為CY-1-50-1的電容器7.3(1)并聯(lián)電容器組C于無功補償串聯(lián)電抗器匹配掉一部分諧波電流。(2)串聯(lián)電抗器L用于限制斷路器合閘是的涌流和分閘時的重燃電流;與電容器組匹配濾掉一部分諧波電流防止并聯(lián)電容補償裝置與供電系統(tǒng)發(fā)生高次諧波并聯(lián)諧振;發(fā)生短路故障(例如牽引側(cè)母線短路)時,避免電容器組通過短路點直接放電,保護電容器不受損壞;還可以抑制牽引母線瞬時電壓降低為零。(3)斷路器QF。為了投切和保護并聯(lián)電容補償裝置。(4)隔離開關(guān)QS。為了在維護檢查并聯(lián)電容補償裝置時有明顯電點。(5)電壓互感器TV1,TV2(或放電線圈了實現(xiàn)電容器組的繼電保護,并聯(lián)電容器組退出運行時放電。(6)電流互感器TA1,TA2。為了實現(xiàn)并聯(lián)電容補償裝置的電流測量和繼電保護。(7)避雷器F。作為過電壓保護。(8)熔斷器FU。作為單臺電容器的保護。__________________________________________________
__________________________________________________圖并聯(lián)無功補償示意圖第章
防雷保護雷是一種大氣中的放電現(xiàn)象,常常損壞有線電視設(shè)備。雷擊主要有兩種:直擊雷和感應(yīng)雷。直擊雷是帶電云層和大地之間放電造成的,可使用避雷針、避雷線和避雷網(wǎng)防避。感應(yīng)雷是由靜電感應(yīng)和雷電流產(chǎn)生的電磁感應(yīng)兩種原因引起的。感應(yīng)雷約占雷擊率的90%,危害范圍甚廣。8.1防接閃器就是專門用來接受直接雷擊的金屬
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