11027.5kV牽引變電所的設(shè)計

1、110-27.5kv牽引變電所的設(shè)計摘要 為了滿足鐵路發(fā)展的需要，鐵道部決定將鄭州至潼關(guān)段隴海線全線擴能改造改造，既有變電所全部擴能增容，有些線段還要新增加牽引變電所。本文就需要增加的某牽引變電所進行簡單設(shè)計。本文根據(jù)原始資料與要求選擇牽引變電所的電氣主接線圖；根據(jù)要求選擇短路點，對牽引變電所進行短路計算，計算出110kv側(cè)及27.5kv側(cè)短路電流與沖擊電流、周期分量電流，由短路計算的結(jié)果與設(shè)計牽引變電所的要求選擇牽引變電所的電氣設(shè)備并對其校驗，完成對牽引變電所一次的設(shè)計。對于牽引變電所的二次設(shè)備提出保護方案。關(guān)鍵詞：牽引變電所；電氣設(shè)備選擇與校驗 abstractin order to me

2、et the needs of the development of railway ministry, the decision will longhaixian section of zheng zhou totong guan all the super-condensation transformation, all existing substation capacity increment, some new lines will increase traction substation. this requires increased a simple design tracti

3、on substations.based on the original material and the requirement of electric traction substations choose the wiring diagram, according to the requirement of traction substation short-circuit point to short-circuit calculation is calculated, and the lateral side of 110 kv and 27.5 kv short-circuit c

4、urrent and current, periodic components, from the current short-circuit calculation result and the design requirement of traction substation traction substations electrical equipment and its calibration of traction substation, a design. the second forward for traction substation protection scheme.ke

5、y words: traction substation; electrical equipment selection and calibration;第1章 牽引變電所設(shè)計原始資料1.1 原始資料1、電力系統(tǒng)及牽引變電所分布圖 圖1-1 電力系統(tǒng)及牽引變電所分布 圖例： ：電力系統(tǒng)，火電為主 ：地方220/110kv區(qū)域變電 ：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 60k

6、m l6：110kv 雙回路 20km l7：110kv 30km l8：110kv 50km l9：110kv 60km l10：110kv 60km 未標注導線型號者均為lgj-185，所有導線單位電抗均為x=0.4/km牽引變壓器容量如下（所有ud%=10.5）：a：23.15萬kva b：23.15萬kva c：23.15萬kva d：21.5萬kva e：21.5萬kva f：21.5萬kva2、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)

7、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

8、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

9、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

10、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h1000m，i級污穢地區(qū)，鹽密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

11、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。第2章 主接線的設(shè)計2.1牽引變電所主結(jié)線設(shè)計原則及要求2.1.1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線所組成的接受和分配電能的電路。用規(guī)定的

12、設(shè)備文字符號和圖形代表上述電氣設(shè)備、導線，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。

13、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。2.1.2電氣主接線基本要求（1）安全性 主要體現(xiàn)在：隔離開關(guān)的正確配置和隔離開關(guān)接線的正確繪制。隔離開關(guān)的主要用途是將檢修部分與電源隔離，以保證檢修人員的安全。在主接線圖中，凡是應該安裝隔離開關(guān)的地方都必須配置隔離開關(guān)，不能有個別遺漏之處，也不允許從節(jié)省投資來考慮而予以省略。主接線的安全性是必須絕對保證的，在比較分析主接線的特點時，不允許有“比較安全、安全性還可以”等不合適的結(jié)論。（2）可靠性電氣主接線的可靠性不是絕對的。同樣形式的主接線對某些發(fā)電廠和變電所來說是可靠的，而對另一些發(fā)電廠和變電所則不一定滿足可靠性要求。電氣主接線可靠

14、性的高低，與經(jīng)濟性有關(guān)。一般來講，主接線的可靠性愈高，所需的總投資和年運行費愈多。另一方面，可靠性愈高，因停電而造成的經(jīng)濟損失愈小。所以，對主接線可靠性進行分析時，要根據(jù)資金是否充沛，停電的經(jīng)濟損失多少等，從各方面加以綜合考慮。（3）經(jīng)濟性 它通常與可靠性方便性之間有矛盾。（4）方便性(1)操作的方便性：盡可能使操作步驟少，以便于人員掌握，不致出錯。(2)調(diào)度的方便性：根據(jù)調(diào)度要求，方便地改變運行方式。(3)擴建的方便性2.1.3電氣主接線設(shè)計應遵循的主要原則與步驟在電氣主結(jié)線的設(shè)計中，應遵循的主要原則與步驟：（1）應以批準的設(shè)計任務書為依據(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

15、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

16、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。2.2牽引變電所電氣主接線圖設(shè)計說明a.中心變電所：有4路以上進線并有系統(tǒng)功率穿越b.中間通過式變電所：有兩路進線并有系統(tǒng)功率穿越c.中間式變電所：有兩路進線，無系統(tǒng)功率穿越不同類型的牽引變電所采取不同型式的電氣主接線。根據(jù)原始資料易知，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所可能有系統(tǒng)功率穿

17、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。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。由于高壓側(cè)要求有電壓監(jiān)視，低壓側(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。因d所可能有系統(tǒng)功率穿越，并且還向e所供電，所以選用橋型結(jié)線方式的電氣主結(jié)線。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

18、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：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。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

19、相同。但饋線上的斷路器采用50%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。2.3 主接線圖如圖所示 圖2-1 牽引變電所主接線圖第3章 牽引變電所的短路計算3.1 短路計算的目的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，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。3.2短

20、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：在圖中，點為高壓母線短路點，點為低壓母線短路點。圖3-1 短路故障簡化圖取， 處短路時，即處短路：周期分量有效值為：若取時，電路中最大沖擊電流為短路電流最大有效值為處短路時，即處短路：周期分量有效值為：若取時，電路中最大沖擊電流為短路電流最大有效值為對牽引變電所主變壓器：側(cè)額定電流：側(cè)額定電流：表3-1 短路計算值額定電流短路電流沖擊電流最大短路電流有效值側(cè)78.7319

21、703.0811877.231131.96側(cè)314.9281487.593754.662222.67對環(huán)境校核：海拔h1000m，i級污穢地區(qū)，鹽密0.1毫克/厘米2，最高環(huán)境溫度+40考慮，所以所有參數(shù)可以直接引入計算。第4章 設(shè)備選型及隱蔽工程4.1硬母線的選取一、側(cè)母線的選?。?、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倍考慮由表4-1查出鋁母線的允許載流量為156a，大于最大工作電流102.351a，故初步確定選用截面的鋁母線。2.校驗母線的短路熱穩(wěn)定性要求短路最終溫度，應先求出起始溫度，根據(jù)，利用曲線，找出對應的值，再由求出，再次利用曲線找出對應的。短路電流計算時間短路電

22、流熱效應由， 由資料可得：，所以 由，從圖中查得則由得：再由，查得，而（已知鋁、銅母線短路時發(fā)熱最高允許溫度為），即：，滿足熱穩(wěn)定性要求。所以應選擇153的軟鋁母線。表4-1 lym(lmr)矩形鋁母線長期允許載流量導體尺寸hb(mm)單條（a）雙條（a）平放豎放平放豎放153156165203204215404456480二、27.5kv側(cè)母線的選?。?、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倍考慮由表4-1查出鋁母線的允許載流量為456a，大于最大工作電流409.406a，故初步確定選用截面的鋁母線。2.校驗母線的短路熱穩(wěn)定性要求短路最終溫度，應先求出起始溫度，根據(jù)，利用曲線

23、，找出對應的值，再由求出，再次利用曲線找出對應的。短路電流計算時間短路電流熱效應由，查汽輪發(fā)電機計算曲線，可得：，所以 由，從圖中查得則由得：再由，查得，而 (已知鋁、銅母線短路時發(fā)熱最高允許溫度為)，即：，滿足熱穩(wěn)定性要求。所以應選擇404的鋁母線。3.校驗母線的機械穩(wěn)定性三相短路沖擊電流為設(shè)母線采用水平排列平放，已知：a=40cm，l=120cm，h=40mm，b=4mm則三相短路時的相間電動力為母線平放及水平排列時，其抗彎模量為：母線的計算應力為：已知鋁母線的允許應力為，即：，滿足機械應力穩(wěn)定性要求。故最后確定選擇截面為的鋁母線。4.2支柱絕緣子和穿墻導管的選取由于牽引變壓器安裝在室外，

24、而進線是直接接到牽引變壓器上的，所以不用穿墻導管，故對于側(cè)只需選擇支柱絕緣子而不需要選擇穿墻導管。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，也需要選擇穿墻導管。一、側(cè)支柱絕緣子的選?。?、按最大工作電壓選擇支柱絕緣子可按變壓器側(cè)額定電壓考慮由表4-2查出支柱絕緣子的型號為zs-110/3，初選破壞荷重為3的支柱絕緣子。2、校驗支柱絕緣子的機械強度由表4-2中查得zs-110/3型支柱絕緣子允許的抗彎破壞荷重為3000n，而短路時中間相中間位置的支柱絕緣子受力為，故能滿足要求。二、側(cè)支柱絕緣子的選?。?、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 由表4-

25、2查出支柱絕緣子的型號，初選型號為za-35y的支柱絕緣子。表4-2 支柱式絕緣瓷瓶和絕緣瓷套管技術(shù)數(shù)據(jù)支柱式絕緣瓷瓶穿墻絕緣瓷套管型號破壞負荷(kn)型號破壞負荷(kn)備注za-35y353.75clb-35/600356007.5戶內(nèi)式zs-110/311032、校驗支柱絕緣子的機械強度由表4-2中查得za-35y型支柱絕緣子允許的抗彎破壞荷重為3750n，而短路時中間相中間位置的支柱絕緣子受力為，故能滿足要求。三、側(cè)穿墻導管的選?。?、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倍考慮由表4-2查出穿墻導管的型號，初選型號為clb-35/600的支柱絕緣子。2、校驗穿墻導管的熱

26、穩(wěn)定性由前面選擇硬母線處可得，而，所以，故穿墻導管滿足熱穩(wěn)定性。4.3高壓斷路器的選取高壓斷路器是主系統(tǒng)的重要設(shè)備之一。它的主要功能是：正常運行時，用它來倒換運行方式，把設(shè)備和線路接入電路或退出運行，起著控制作用；當設(shè)備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運行，能起保護作用。斷路器選擇和校驗的原則就是：按正常工作狀態(tài)選擇，按短路狀態(tài)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。（1）、側(cè)斷路器的選取1、最大長期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮由表4-3查出斷路器的型號為lw-110，額定電流選取1250a。

27、表4-3 六氟化硫斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓kv最大工作電壓kv額定電流a極限通過電流ka4秒熱穩(wěn)定電流ka額定開斷電流ka斷流容量mv.a操動機構(gòu)合閘時間s分閘時間s重量kg峰值有效值lw-1101101261250,1600,2000,31508031.50.120.032、短路關(guān)合電流的校驗由表4-3查出lw-110型號的斷路器的極限通過電流為，而，所以，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。所以斷路器選取型號為lw-110，額定電流為1250a。 （2）、側(cè)真空斷路器的選取1、最大長期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮由表4-4查出真空斷路器

28、的型號為，額定電流選取600a。表4-4 真空斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓kv最大工作電壓kv額定電流ka額定開斷電流時開斷次數(shù)4秒熱穩(wěn)定電流ka極限通過電流峰值ka機械壽命操動機構(gòu)合閘時間s分閘時間s重量kgzn6-27.525161510250.20.062、短路關(guān)合電流的校驗由表4-4查出型號的真空斷路器的極限通過電流為，而，所以，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。所以斷路器選取型號為，額定電流選取600a。 4.4高壓熔斷器的選取由于在所設(shè)計的電氣主結(jié)線中，只有側(cè)才有高壓熔斷器，所以只需選擇側(cè)的高壓熔斷器。1、按額定電壓選擇由于，而，所以

29、選擇型號為的高壓熔斷器。2、熔斷器開斷電流的校驗，而，即，滿足要求。3、熔斷器斷流容量的校驗，而，即，滿足要求。由于環(huán)境為標準情況，不需要進行絕緣泄露比距校驗。故選擇的高壓熔斷器。4.5隔離開關(guān)的選取由于在所設(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。一、側(cè)隔離開關(guān)的選取1、最大長期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮而，所以由表4-5查出隔離開關(guān)的型號為gw4-110/600。表4-5 戶外隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓kv額定電流a極限通過電流ka5秒熱穩(wěn)定電流ka重量kg峰值有效值gw4-110/6001106005014gw

30、2-35g/6003560050142、校驗短路時的熱穩(wěn)定性，所以，故滿足熱穩(wěn)定性。所以側(cè)隔離開關(guān)的型號為戶外gw4-110/600。 二、側(cè)隔離開關(guān)的選取1、最大長期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮而，所以由表4-6查出戶內(nèi)隔離開關(guān)的型號為gn2-35t/600，戶外隔離開關(guān)的型號為gw2-35g/600。表4-6 戶內(nèi)隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓kv額定電流a極限通過電流ka5秒熱穩(wěn)定電流ka重量kg峰值有效值gn2-35t/600356006437252、校驗短路時的熱穩(wěn)定性1）、戶內(nèi)隔離開關(guān)的校驗，所以，故滿足熱穩(wěn)定性。所以側(cè)隔離開關(guān)的型號為戶內(nèi)gn2-35t/600。 2）、戶外隔離

31、開關(guān)的校驗，所以，故滿足熱穩(wěn)定性。所以側(cè)隔離開關(guān)的型號為戶外gw2-35g/600。 4.6電壓互感器的選取一、側(cè)電壓互感器的選取由表4-7查出電壓互感器的原線圈額定電壓為，副線圈額定電壓為，故確定選用的型號為的電壓互感器。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。二、側(cè)電壓互感器的選取表4-7查出電壓互感器的原線圈額定電壓為，副線圈額定電壓為，故確定選用的型號為的電壓互感器。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。表4-7 電壓互感器型號額定電壓k

32、v額定容量v.a最大容量v.a絕緣形勢原線圈副線圈輔助線圈0.5級1級3級jcc-110110/0.1/0.150010002000350.115025060012004.7電流互感器的選取一、側(cè)電流互感器的選取1、最大長期工作電流可按變壓器過載1.3倍考慮， 而，由表4-8查出電流互感器lcw-110的額定電壓為，額定電流比為，故初步確定選用的型號為lcw-110的電流互感器。表4-8 電流互感器型號額定電流比a級次組合準確度級次額定二次負荷10%倍數(shù)1秒熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)0.513d二次負荷倍數(shù)lcw-1100.5/111.22.41.21575150lcw-350.5/30.52425

33、651002、短路熱穩(wěn)定性校驗，故滿足熱穩(wěn)定性。3、短路動穩(wěn)定性校驗顯然，滿足動穩(wěn)定性。二、側(cè)電流互感器的選取1、最大長期工作電流可按變壓器過載1.3倍考慮， 而，由表4-8查出電流互感器lcw-35的額定電壓為，額定電流比為，故初步確定選用的型號為lcw-35的電流互感器。2、短路熱穩(wěn)定性校驗，故滿足熱穩(wěn)定性。3、短路動穩(wěn)定性校驗，故滿足動穩(wěn)定性。4.8避雷器的選取牽引變電所為預防感應雷電波的入侵，通常采用避雷器保護，以限制入侵雷的輻值和陡度，從而保護電氣設(shè)備的安全。fcz系列磁吹閥式避雷器額定參數(shù)如下表表4-9 fcz系列磁吹閥式避雷器額定參數(shù)安裝點參數(shù)型號fcz110fcz35額定電壓(

34、kv)11035滅弧電壓(kv)12641工頻放電電壓有效值（kv）不小于25570不大于29085沖擊放電電壓不大于（kv）345112沖擊電流殘壓不大于（kv）5ka時33210810ka時3651224.9 所需電氣設(shè)備如下表表4-10 電氣設(shè)備一覽表名稱型號數(shù)量單位側(cè)軟母線lmr-2根側(cè)硬母線lmy2根側(cè)支柱絕緣子zs-110/33個側(cè)支柱絕緣子za-35y3個側(cè)穿墻導管clb-35/6006個側(cè)斷路器lw-1102組側(cè)真空斷路器8個側(cè)高壓熔斷器rn1-354個側(cè)隔離開關(guān)gw4-110/6009組側(cè)戶內(nèi)隔離開關(guān)gn2-35t/6006個側(cè)戶外隔離開關(guān)gw2-35g/6002個側(cè)電壓互感

35、器jcc-1102組側(cè)電壓互感器jdj-354個側(cè)電流互感器lcw-1102組側(cè)中性點接地電流互感器lcw-1102個側(cè)電流互感器lcw-3512組側(cè)c相電流互感器lcw-354個側(cè)避雷器fcz1102組側(cè)中性點接地避雷器fcz1102個側(cè)避雷器fcz356個4.10 避雷針的選擇4.10.1 避雷針位置的確定首先應根據(jù)變電所設(shè)備平面布置圖的情況而確定，避雷針的初步選定安裝位置與設(shè)備的電氣距離應符合各種規(guī)程規(guī)范的要求1、電壓110kv及以上的配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的構(gòu)架或房頂上，但在土壤電阻率大于1000.m的地區(qū)，宜裝設(shè)獨立的避雷針。2、獨立避雷針（線）宜設(shè)獨立的接地裝置，其工頻

36、接地電阻不超過10.m3、35kv及以下高壓配電裝置架構(gòu)或房頂不宜裝避雷針，因其絕緣水平很低，雷擊時易引起反擊。4、在變壓器的門型架構(gòu)上，不應裝設(shè)避雷針、避雷線，因為門形架距變壓器較近，裝設(shè)避雷針后，構(gòu)架的集中接地裝置，距變壓器金屬外殼接地點在址中距離很難達到不小于15m的要求。初步確定避雷針的安裝位置后，再根據(jù)下列公式進行計算，校驗是否在保護范圍之中。根據(jù)保護要求和設(shè)計規(guī)程，選擇如下：1）接閃器：選用針長為2 m的圓鋼，直徑為18； 2）引下線：采用一般明敷，直徑為12的圓鋼。4.10.2避雷針的保護范圍計算根據(jù)測算該變電所大概面積為：所區(qū)圍墻內(nèi)占地面積:5490.96m2 ；所區(qū)圍墻內(nèi)建筑

37、面積: 3100；主控制樓面積: 422.5m2。若在變電所的四角裝設(shè)等高的避雷針如圖8.1,則按能保護變電所全部范圍則: 圖 4-1 閉雷針聯(lián)合保護圖d取兩針最遠的距離 ha=97/7 =13.85 m所以h=ha+hx=13.85+10= 23.85m,考慮到以后的發(fā)展取避雷針的高度為25m。1）=10m（被保護物的高度）h=25m，h30m時，p=1，=53m時，1.5(12.43-10)=3.645m2）=10m（被保護物的高度）h=25m，h30m時，p=1，=78m m 時，1.5(13.85-10)=5.775m3）=10m h=25m h30m時，p=1 46mm時，1.5(1

38、8.42-10)=12.63m4）=10m h=25m h30m時，p=1 69mm時，1.5(15.14-10)=7.71m5）=10m h=25m h30m時，p=1 =97mm 時，1.5(11.14-10)=1.71m可見,內(nèi)側(cè)的最小寬度都滿足0，所以避雷針1，2，3,4之間的面積都得到保護，其外部條件都得到保護，所以取4支25m的避雷針能滿足要求。4.11隱蔽工程接地裝置的設(shè)計接地就是指將地面上的金屬物體或電氣回路中的某一節(jié)點通過導體與大地相連，使該物體或節(jié)點與大地保持等電位，埋入地中的金屬接地體稱為接地裝置4.11.1設(shè)計原則 1、由于變電站各級電壓母線接地故障電流越來越大，在接地

39、設(shè)計中要滿足電力行業(yè)標準dl/t621-1997交流電氣裝置的接地中r2000/i是非常困難的。現(xiàn)行標準與原接地規(guī)程有一個很明顯的區(qū)別是對接地電阻值不再規(guī)定要達到0.5，而是允許放寬到5，但這不是說一般情況下，接地電阻都可以采用5，接地電阻放寬是有附加條件的，即：防止轉(zhuǎn)移電位引起的危害，應采取各種隔離措施; 考慮短路電流非周期分量的影響，當接地網(wǎng)電位升高時，3-10kv避雷器不應動作或動作后不應損壞; 應采取均壓措施，并驗算接觸電位差和跨步電位差是否滿足要求, 施工后還應進行測量和繪制電位分布曲線。2、在接地故障電流較大的情況下，為了滿足以上幾點要求，還是得把接地電阻值盡量減小。接地電阻的合格

40、值既不是0.5，也不是5，而應根據(jù)工程的具體條件，在滿足附加條件要求的情況下，不超過5都是合格的。4.11.2接地網(wǎng)型式選擇及優(yōu)劣分析220kv及以下變電站地網(wǎng)網(wǎng)格布置采用長孔網(wǎng)或方孔網(wǎng)，接地帶布置按經(jīng)驗設(shè)計，水平接地帶間距通常為5m-8m。除了在避雷針（線）和避雷器需加強分流處裝設(shè)垂直接地極外，在地網(wǎng)周邊和水平接地帶交叉點設(shè)置2.5m-3m的垂直接地極，進所大門口設(shè)帽檐式均壓帶，接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)是水平地網(wǎng)與垂直接地極相結(jié)合的復合式地網(wǎng)。長孔與方孔地網(wǎng)網(wǎng)格布置尺寸按經(jīng)驗確定，沒有輔助的計算程序和對計算結(jié)果進行分析，設(shè)計簡單而粗略。因為接地網(wǎng)邊緣部分的導體散流大約是中心部分的3-4倍，因此，地網(wǎng)邊緣部

41、分的電場強度比中心部分高，電位梯度較大，整個地網(wǎng)的電位分布不均勻。接地鋼材用量多，經(jīng)濟性差。在220kv及以下的變電工程中采用長孔網(wǎng)或方孔網(wǎng)，因為入地故障電流相對較小，地網(wǎng)面積不大，缺點不太突出。而在500kv變電站采用，上述缺點的表現(xiàn)會十分明顯，建議500kv變電站不采用長孔或方孔地網(wǎng)。4.11.3降低接地網(wǎng)電阻的措施1、利用地質(zhì)鉆孔埋設(shè)長接地極根據(jù)接地理論分析，接地網(wǎng)邊緣設(shè)置長接地極能加強邊緣接地體的散流效果，可以起到降低接地電阻和穩(wěn)定地網(wǎng)電位的作用。如果用打深井來裝設(shè)長接地極，則施工費很高，如利用地質(zhì)勘察鉆孔埋設(shè)長接地極，施工費將大大節(jié)省。但需注意：利用地網(wǎng)邊緣的地質(zhì)鉆孔，間距不小于接地

42、極長的兩倍；鉆孔要伸入地下含水層方可利用，工程中我們曾經(jīng)進行過實測，未插入到含水層的長接地極降阻效果差。2、使用降阻劑 在高土壤電阻率區(qū)的接地網(wǎng)施工中使用降阻劑，無論是變電還是發(fā)電工程例子都很多。20世紀的70年代到80年代，使用較多的是膨潤土降阻劑和碳基類降阻劑。據(jù)了解，多個使用降阻劑的工程，接地完工后測量接地電阻情況都不錯，但由于缺乏長期的跟蹤監(jiān)測，對降阻劑性能的長效性和對接地極材料的腐蝕性的信息返回少。確實也有質(zhì)量差的降阻劑，降阻效果不能持久，對接地網(wǎng)造成腐蝕，引起各地對降阻劑使用意見分岐。 3、利用地下水的降阻作用,深井接地,引外接地。當變電站附近有低土壤電阻率區(qū)（水塘、水田、水洼地）

43、，可以敷設(shè)輔助接地網(wǎng)與所內(nèi)主接地網(wǎng)連接，這種方式叫引外接地。這也是降低接地電阻的有效措施。4. 擴大接地網(wǎng)面積 我們知道，在均勻分布的土壤電阻率條件下，接地電阻與接地網(wǎng)面積的平方成反比，接地網(wǎng)面積增大，則接地電阻減小，因此，利用擴大接地網(wǎng)面積來降低接地電阻是可能預見的有效降阻措施。第5章 無功補償裝置的選擇5.1概述無功電源和有功電源一樣是保證系統(tǒng)電能質(zhì)量和安全供電不可缺少的。據(jù)統(tǒng)計，電力系統(tǒng)用戶所消耗的無功功率大約是它們所消耗的有功功率的50-100%。另外電力系統(tǒng)中的無功功率損耗也很大，在變壓器內(nèi)和輸電線路上所消耗掉的總無功功率可達用戶消耗的總無功功率的75%和25%。因此，需要由系統(tǒng)中各

44、類無功電源供給的無功功率為總有功功率的1-2倍。由無功功率的靜態(tài)特性可知，無功功率與電壓的關(guān)系較有功功率與電壓的關(guān)系更為密切，從根本上來說，要維持整個系統(tǒng)的電壓水平就必須有足夠的無功電源。無功電源不足會使系統(tǒng)電壓降低發(fā)送變電設(shè)備達不到正常出力，電網(wǎng)電能損失增大，故需要無功補償。有功功率必須由發(fā)電廠送至負荷點，而無功功率則不宜由輸電線路遠距離輸送，這有以下原因：1）電壓降增加，使電壓控制復雜化；2）由于加大電流而增加損失，使輸電費用增加；3）由于加大電流，使變壓器、架空線路和電纜等電氣設(shè)備和導體的熱容量不能充分利用。所以，現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的無功電源和無功負荷都在各級電壓電網(wǎng)中的變電所和用戶處逐級補

45、償，就地平衡。5.2補償裝置的確定1）同步調(diào)相機：同步調(diào)相機在額定電壓5%的范圍內(nèi)，可發(fā)額定容量，在過勵磁運行時，它向系統(tǒng)供給感性的無功功率起無功電源作用，能提高系統(tǒng)電壓，在欠勵磁運行時，它從系統(tǒng)吸收感性的無功功率起無功負荷作用，可降低系統(tǒng)電壓。裝有自動勵磁調(diào)節(jié)裝置的同步調(diào)相機，能根據(jù)裝設(shè)地點電壓的數(shù)值平滑改變輸出（或吸收）無功功率，進行電壓調(diào)節(jié)，但是調(diào)相機的造價高，損耗大，維修麻煩，施工期長。2）串聯(lián)電容補償裝置：在長距離超高壓輸電線路中，電容器組串入輸電線路，利用電容器的容抗抵消輸電線的一部分感抗，可以縮短輸電線的電氣距離，提高靜穩(wěn)定和動穩(wěn)定度。但對負荷功率因數(shù)高（cos0.95）或?qū)Ь€截

46、面小的線路，由于pr/v分量的比重大，串聯(lián)補償?shù)恼{(diào)壓效果就很小。故串聯(lián)電容器調(diào)壓一般用在供電電壓為35kv或10kv，負荷波動大而頻繁，功率因數(shù)又很低的配電線路上。3）靜電補償器補償裝置：它由靜電電容器與電抗器并聯(lián)組成電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，兩者結(jié)合起來，再配以適當?shù)恼{(diào)節(jié)裝置，就能夠平滑地改變輸出（或吸收）無功功率的靜止補償器，與同步調(diào)機相相比較，運行維護簡單，功率損耗小，但相對串聯(lián)電容及并聯(lián)電容補償裝置，其造價高維護較復雜，一般適用以較高的電壓等級500kv變電所中。4）并聯(lián)電容器補償裝置：并聯(lián)電容器是無功負荷的主要電源之一。它具有投資省，裝設(shè)地點不受自然條件限制，運行簡

47、便可靠等優(yōu)點，故一般首先考慮裝設(shè)并聯(lián)電容器。由于它沒有旋轉(zhuǎn)部件，維護也較方便，為了在運行中調(diào)節(jié)電容器的功率，可將電容器連接成若干組，根據(jù)負荷的變化，分組投入或切除。由于本次設(shè)計的變電站為110kv降壓變電站，以補償?shù)慕嵌葋磉x擇，以上四種均能滿足要求，但是在經(jīng)濟和檢修方面來考慮，首先選擇并聯(lián)和串聯(lián)補償裝置。而原始資料可知，補償裝置主要補償負荷的無功容量及平衡主變損耗。所以選擇并聯(lián)補償裝置。5.3補償裝置容量的選擇將由0.85提高到0.9所需要的補償容量（由無功功率補償率表查得無功功率補償率=0.18）為：=0.186397=1151kvar采用bgf2001w型苯甲基硅油紙、薄膜復合并聯(lián)電容器。

48、其主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表9.1所示：表5-1 bgf2001w技術(shù)數(shù)據(jù)額定電壓（kv）標稱容量（kvar）標稱電容（）頻率（hz）相數(shù)外形尺寸（）重量（）長寬高10.52005.7850137512255025電容器的個數(shù)為：1151/200=6，所以采用6個電容器并聯(lián)。5.4 動態(tài)補償 目前隴海線牽引變電所均采用svc動態(tài)補償裝置。 第6章 牽引變電所保護配置6.1牽引變壓器變壓器的故障分為內(nèi)部故障和外部故障。其中內(nèi)部故障是指變壓器油箱內(nèi)所發(fā)生的故障，如線圈的相間短路、一相接地短路、線圈層間短路、匝間短路及鐵芯燒壞等；外部故障則是指變壓器油箱外所發(fā)生的故障，如套管故障、引出線上的故障等。變壓器的不

49、正常工作狀態(tài)則是指外部短路或過負荷引起的過電流、過電流或冷卻系統(tǒng)異常引起的過熱及漏油引起的油面異常降低等。(1)差動保護通常會在變壓器電源側(cè)加裝電流速斷保護，但由于電流速斷保護的保護范圍很短，需要同過電流保護配合使用，對供電系統(tǒng)的安全運行影響較大，不適合對容量大且十分重要的主變壓器進行保護。為此，可裝設(shè)差動保護作為牽引變壓器的主保護。(2)低電壓啟動的過電流保護過電流保護作為保護變壓器負荷側(cè)母線短路引起的變壓器過電流，這是主保護。同時它可作為變壓器差動保護的近后備保護和饋線保護的遠后備保護。由于過電流保護的動作電流必須要躲開變壓器正常運行時的最大負荷電流，而保護范圍末端的最小短路電流比較小，則

50、過電流保護往往不能滿足要求，則一般而言需要采用低電壓啟動的過電流保護。它的動作電流可按躲過變壓器的額定電流來整定，其值比較小，故靈敏系數(shù)能提高，容易滿足要求。其中低壓側(cè)低電壓啟動的過電流保是低壓側(cè)母線短路的主保護，同時也作為饋線保護的遠后備保護；高壓側(cè)低電壓啟動的過電流保則是主變差動保護的近后備保護，同時也作為低壓側(cè)低電壓啟動的過電流保的遠后備保護。(3)過負荷保護對于變壓器過負荷這種不正常的工作狀態(tài)，應裝設(shè)過負荷保護。其保護原理是：正常時變壓器不過負荷，電流值較小；而當變壓器過負荷時電流值增大，從而超過整定值，引起電流繼電器動作，啟動時間繼電器，經(jīng)過一定的延時，使得延時閉合的常開觸電閉合，發(fā)

51、出預告信號。(4)瓦斯保護由于牽引變電所的牽引變壓器和動力變壓器都是用變壓器油作為絕緣和散熱的，因此可設(shè)置瓦斯保護。其保護原理是：當變壓器內(nèi)部故障時，由于短路電流和電弧的作用，故障點附近的絕緣物和變壓器油分解而產(chǎn)生氣體，利用氣體的變化從而使保護動作。若氣體發(fā)生的變化輕微，可導致輕瓦斯保護動作，發(fā)出警告信號；若氣體發(fā)生的變化很大，可導致重瓦斯保護動作，將直接致使連接變壓器的斷路器跳閘。該保護能夠反應變壓器油箱內(nèi)部的一切故障，與差動保護一同作為牽引變壓器的主保護。(5)零序過電流保護牽引變壓器的接地保護通常采用零序過電流保護，用來保護變壓器具有接地中性點側(cè)的線圈內(nèi)部及其引出線上的接地短路的，同時可以作為防止相應母線和線路接地短路的后備保護。但由于瓦斯保護與差動保護已能保證變壓器線圈內(nèi)部及其引出線上的接地短路被快速的切除，因此接地保護主要是用來保護外部接地短路引起的過電流的。該保護一般接在變壓器中性點接地線的一