電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)論文—變電所電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)（可編輯）

1、電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)論文變電所電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 題 目 侯馬牽引變電所電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí) 學(xué)生姓名 一、研究背景 牽引變電所是電氣化鐵路的心臟,其主要作用是將110kV三相交流電轉(zhuǎn)換成27.5(55)kV單項(xiàng)交流電,并供電給電力牽引網(wǎng)和電力機(jī)車。牽引變電所是接受與分配電能并改變電能電壓的樞紐。保證牽引變電所的安全高效運(yùn)行對(duì)電氣化鐵路來說是至關(guān)重要的,要確保牽引變電所的安全高效運(yùn)行就需要合理的對(duì)牽引變電所進(jìn)行電氣化設(shè)計(jì)。牽引變電所根據(jù)在電網(wǎng)中的位置、重要程度和電力系統(tǒng)向牽引變電所供電方式的不同可分為中心變電所、通過式牽引變電所和分接式牽引變電所。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)的

2、電氣化鐵路技術(shù)已很成熟。電氣化鐵路有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):拉得多,跑得快,運(yùn)輸能力大。節(jié)約能源消耗,綜合利用能源。經(jīng)濟(jì)效益好。對(duì)環(huán)境無污染,勞動(dòng)條件好,有利于實(shí)現(xiàn)凈化運(yùn)輸。有利于鐵路沿線實(shí)現(xiàn)電氣化,促進(jìn)工農(nóng)業(yè)發(fā)展。因此我國的電氣化鐵路發(fā)展前景喜人。 目前國內(nèi)用新技術(shù)在電氣化鐵路建設(shè)上的實(shí)例如:秦沈客運(yùn)專線,它是我國目前高速電氣化鐵路技術(shù)層次最高、創(chuàng)新內(nèi)容最多的標(biāo)志性工程。作為我國高速電氣化鐵路的重要窗口與試驗(yàn)基地,其設(shè)計(jì)時(shí)速為200km,其中山海關(guān)至綏中北試驗(yàn)段最高設(shè)計(jì)時(shí)速達(dá)300km。秦沈客運(yùn)專線牽引供電系統(tǒng),大量采用了一系列新技術(shù)、新方法、新設(shè)備,引領(lǐng)著高速電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的發(fā)展方向。三、研

3、究方案 本次牽引變電所設(shè)計(jì)主要進(jìn)行的是110kV牽引變電所設(shè)計(jì)。牽引變電所是客運(yùn)線的電源,為整個(gè)客運(yùn)線的運(yùn)行提供動(dòng)力。 首先,按照電氣化鐵道設(shè)計(jì)規(guī)范,參照設(shè)計(jì)任務(wù)書進(jìn)行參數(shù)計(jì)算。接著,提出牽引變電所的幾種接線方案,確定最優(yōu)的接線方案。其次,就是要進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算,確定主變壓器容量、型式、臺(tái)數(shù)。再次,就是進(jìn)行短路計(jì)算,也就是說計(jì)算在發(fā)生短路時(shí),繼電保護(hù)要?jiǎng)幼鞯€沒動(dòng)作的這段時(shí)間內(nèi),系統(tǒng)、設(shè)備能否經(jīng)受得住,還要進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)、熱穩(wěn)定性的校驗(yàn)。高壓電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn),高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇,高壓熔斷器的選擇和校驗(yàn),電流、電壓互感器的選擇和校驗(yàn),母線的選擇和校驗(yàn),避雷器的選擇。最后,進(jìn)行電能質(zhì)量分析,研究

4、一下諧波分析、牽引網(wǎng)對(duì)通信線路的影響、牽引負(fù)荷對(duì)電力系統(tǒng)的影響與對(duì)策等方面的工作。 指導(dǎo)教師簽字時(shí)間年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告摘 要 牽引變電所的進(jìn)線是110kV的三相供電,變電所內(nèi)部的主接線和電氣設(shè)備的選擇是本次設(shè)計(jì)的主要學(xué)習(xí)與研究對(duì)象。 按照鐵路牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范鐵路電力變,配電所設(shè)計(jì)的規(guī)范中的要求進(jìn)行此次設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)。首先要進(jìn)行選擇牽引變壓器的主接線和主變壓器參數(shù)容量,選出合適的主變壓器。然后根據(jù)系統(tǒng)和主變壓器的項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行短路計(jì)算。在短路計(jì)算中,根據(jù)主變壓器的不同的運(yùn)行狀態(tài),分別計(jì)算高低壓側(cè)的最大和最小短路電流,然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)牽引變壓器的繼電保護(hù)和防雷。之后,按照一定的高壓設(shè)備選擇的原則進(jìn)

5、行本設(shè)計(jì)中高壓設(shè)備的選擇與校驗(yàn),包括高低壓側(cè)斷路器的選擇,高低壓側(cè)隔離開關(guān)個(gè)選擇,電流互感器的選擇與校驗(yàn),高壓熔斷器的選擇與校驗(yàn),電壓互感器的選擇,防雷設(shè)備的選擇。最后對(duì)所有數(shù)據(jù)的校驗(yàn)與整理,設(shè)計(jì)出合理,安全,可行的牽引變電所。關(guān)鍵字:變壓器負(fù)荷計(jì)算 主結(jié)線 短路計(jì)算Abstract Traction substation 110kV line is a three-phase power supply, internal main substation wiring and electrical equipment selection is the second major design l

6、earning and studyAccordance with the "railway traction power supply design specifications", "railway power transformation and distribution of the design specifications" in the requirements for the design of learning. We must first choose a main traction transformer wiring and mai

7、n transformer capacity parameters, select the appropriate main transformer. Then according to the system and the main parameters of the transformer short-circuit calculation items. In the short-circuit calculations, based on the main transformer different operating states, high and low side were cal

8、culated imum and minimum short-circuit current, and then according to the design requirements for traction transformers and lightning protection. After some high-voltage equipment in accordance with the principles of this design choice in high-voltage equipment selection and validation, including th

9、e choice of high and low pressure side of the circuit breaker, high and low side isolation switch option, selection and validation of current transformers, high voltage fuse the selection and validation, the choice of voltage transformers, lightning protection device selection. Finally, all data val

10、idation and finishing, design a reasonable, safe and feasible traction substation.Key words: TransformerLoad calculationsMain wiring short-circuit calculation目 錄第1章 緒論11.1 課題研究的目的意義11.2 電氣化鐵路的國內(nèi)外現(xiàn)狀11.3 設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容2第2章 主接線的設(shè)計(jì)32.1 牽引變電所主結(jié)線的概述32.2 牽引變電所饋線側(cè)主接線設(shè)計(jì)4第3章 牽引變電所變壓器的選擇53.1 牽引變壓器的接線形式及選擇53.2 牽引變電所的備

11、用方式及選擇53.3 牽引變壓器容量的計(jì)算53.4 變壓器的安裝容量:11第4章 牽引網(wǎng)阻抗的計(jì)算124.1 牽引網(wǎng)等效阻抗計(jì)算13第5章 短路電流計(jì)算195.1 基本參數(shù)195.2 系統(tǒng)短路電流計(jì)算205.3 低壓側(cè)短路電流計(jì)算215.4 牽引網(wǎng)末端短路計(jì)算22第6章 高壓設(shè)備的選擇246.1 設(shè)備選擇原則246.2 母線的選擇246.3 高壓斷路器的選取276.4 高壓熔斷器的選取及校驗(yàn)286.5 隔離開關(guān)的選取及校驗(yàn)296.6 電壓互感器的選取306.7 電流互感器的選取31第7章 繼電保護(hù)347.1 繼電保護(hù)的任務(wù)和要求347.2 電力變壓器繼電保護(hù)的選擇34第8章 變電所防雷保護(hù)設(shè)計(jì)

12、38第9章 牽引網(wǎng)電壓損失和電能損耗計(jì)算409.1 電壓損失的計(jì)算409.2 電能損耗41第10章 對(duì)電力系統(tǒng)的負(fù)序影響及對(duì)策4310.1 電氣化鐵路對(duì)電力系統(tǒng)的影響概述4310.2 諧波電流和負(fù)序電流對(duì)電力系統(tǒng)的主要影響4310.3 負(fù)荷功率因數(shù)及補(bǔ)償措施4410.4 改善電氣化鐵路對(duì)電力系統(tǒng)影響的主要措施45第11章 結(jié)論與展望4611.1 結(jié)論4611.2 展望46參考文獻(xiàn)47致謝48附錄49附錄A49 附錄B 主接線圖第1章 緒 論1.1 課題研究的目的意義 鐵路的客運(yùn)與貨運(yùn)是交通運(yùn)輸?shù)暮诵?也是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。它承擔(dān)著民運(yùn),軍事等一系列的國家重要事項(xiàng)。鐵路運(yùn)營目前仍然是我國主要運(yùn)

13、輸之一。電力牽引是現(xiàn)代鐵路最先進(jìn)的牽引動(dòng)力,具有其他方式無法比擬的優(yōu)勢(shì):它牽引力大,對(duì)環(huán)境影響小,沒有蒸汽機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)車所產(chǎn)生的廢氣和油的污染,能源利用率高,整備時(shí)間短,機(jī)車效率高,控制性能好,平穩(wěn),舒適。既適用于高速旅客運(yùn)輸,也適合重載運(yùn)輸。 電力牽引變電所是電力機(jī)車安全運(yùn)行的核心,根據(jù)電力牽引對(duì)電流和電壓的不同要求,轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用于電力牽引的電能,然后分別送到沿鐵路線上空架設(shè)的接觸網(wǎng),為電力機(jī)車供電,因此牽引變電所是電氣化鐵路的“心臟”牽引變電所能否安全運(yùn)行,直接關(guān)系的電氣化鐵路的運(yùn)行情況。因此,對(duì)牽引變電所的研究對(duì)電氣化鐵路的發(fā)展以及運(yùn)行都有著很重要的意義,對(duì)國民經(jīng)濟(jì)也有直接或間接的影響1。

14、1.2 電氣化鐵路的國內(nèi)外現(xiàn)狀 牽引變電所是電氣化鐵路的重要組成部分,目前電氣化鐵路廣泛采用單向工頻供電法式。它是在20世紀(jì)50年代中期法國電氣化鐵路應(yīng)用整流式交流電力機(jī)車獲得成功之后開始推廣的。從那時(shí)以來,許多國家都相繼采用。這種電流制在電力機(jī)車上降壓后應(yīng)用整流裝置整流來供應(yīng)直流牽引電動(dòng)機(jī)。由于頻率提高,牽引網(wǎng)阻抗加大,牽引網(wǎng)電壓也相應(yīng)提高。目前,較普遍應(yīng)用的接觸網(wǎng)額定電壓是25kV。采用工頻單相交流制的優(yōu)點(diǎn)是,消除了低頻單相交流制的兩個(gè)主要缺點(diǎn)與電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)頻率并行的非標(biāo)準(zhǔn)頻率和構(gòu)造復(fù)雜的交流整流子式牽引電動(dòng)機(jī);牽引供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)備大為簡(jiǎn)化,牽引變電所只要選擇適宜的牽引變壓器,就可以完

15、成降壓、分相、供電的功能;接觸網(wǎng)的額定電壓較高,其中通過的電流相對(duì)較小,從而使接觸網(wǎng)導(dǎo)線截面減小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化;牽引變電所的間距延長、數(shù)量減少;工程投資和金屬消耗量降低,電能損失和運(yùn)營費(fèi)用減少;電力機(jī)車采用直流串勵(lì)牽引電動(dòng)機(jī),也遠(yuǎn)比交流整流子式牽引電動(dòng)機(jī)牽引性能好,運(yùn)行可靠。采用工頻單相交流制的缺點(diǎn)是,對(duì)電力系統(tǒng)引起的撫恤電流分量和高次諧波含量增加以及功率因數(shù)降低;對(duì)沿電氣化鐵路架設(shè)的通信線有干擾。但是,經(jīng)過技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)方面的綜合分析比較,上述優(yōu)點(diǎn)是主要的。因此,我國電氣化鐵路采用工頻單相25kV交流制。 牽引變電所隨著電氣化鐵路的發(fā)展而發(fā)展,目前國際上電氣化鐵路普遍采用BT供電方式。在一些客運(yùn)

16、專線上采用AT供電方式,這些先進(jìn)的供電方式對(duì)牽引變電所的性能提出了更高的要求。對(duì)變電所的安全運(yùn)行和變電所的容量提出了更高的要求?，F(xiàn)在客運(yùn)專線電氣化鐵路牽引變電所采用單相變壓器、室外補(bǔ)償電容裝置及室內(nèi)柜式27.5kV電氣設(shè)備。變電所內(nèi)設(shè)置了接觸網(wǎng)自動(dòng)檢測(cè)裝置,即短路檢測(cè)裝置和反向電壓檢測(cè)裝置。保證設(shè)備及作業(yè)人員的安全。采用饋線斷路器操作失靈保護(hù),斷路器箱體和變壓器碰殼保護(hù)、接觸網(wǎng)熱保護(hù)技術(shù),提高了運(yùn)營可靠性。采用遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng),牽引變電所無人值班。牽引變電所保護(hù)系統(tǒng)全部采用數(shù)字化保護(hù),動(dòng)作準(zhǔn)確、可靠。保護(hù)設(shè)備部件集成化,體積小,占用空間少,故障串低,維修量少。1.3 設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)

17、任務(wù)書的要求并按照電氣化鐵路設(shè)計(jì)手冊(cè)對(duì)牽引變電所進(jìn)行設(shè)計(jì),主要內(nèi)容包括牽引變電所高壓側(cè)主接線和負(fù)荷側(cè)的主接線的設(shè)計(jì),確定變壓器的臺(tái)數(shù)和型號(hào)。按照主接線圖等效電路進(jìn)行短路計(jì)算以便對(duì)對(duì)本牽引變電所的一次電氣設(shè)備進(jìn)行選擇如:斷路器、隔離開關(guān)、母線、互感器等。對(duì)牽引變電所的防雷和接地進(jìn)行計(jì)算,CAD畫出電氣主接線圖。 第2章 主接線的設(shè)計(jì)2.1 牽引變電所主結(jié)線的概述 牽引變電所的主接線,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。用規(guī)定的設(shè)備文字符號(hào)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(yùn)行操作順序,按一定要求連接的線路,稱為電氣主結(jié)線圖。其中包括主

18、要設(shè)備的參數(shù),也包含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。電能輸送和分配的關(guān)系以及變電所一次設(shè)備的運(yùn)行方式,成為實(shí)際運(yùn)行操作的依據(jù);在設(shè)計(jì)中,主結(jié)線的確定對(duì)變電所電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)裝置和防雷等設(shè)施。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3 。 1首先應(yīng)保證可靠性,并力求經(jīng)濟(jì)性。 2具有必要的運(yùn)行靈活性。 3應(yīng)具有較好的經(jīng)濟(jì)型。 4應(yīng)力求結(jié)線簡(jiǎn)潔明了,并有發(fā)展和擴(kuò)建余地4。 1依據(jù)任務(wù)書的嚴(yán)格要求來進(jìn)行,以國家的利益與政策出發(fā)點(diǎn)、技術(shù)規(guī)范和規(guī)程為準(zhǔn)則,結(jié)合工程具體特點(diǎn)和實(shí)際調(diào)查掌握的各種基礎(chǔ)資料,

19、進(jìn)行綜合分析和方案研究。 2主結(jié)線設(shè)計(jì)與整個(gè)牽引供電系統(tǒng)供電方案、電力系統(tǒng)對(duì)電力牽引供電方案密切相關(guān),包括牽引網(wǎng)供電方式、變電所布置、主變壓器接線方式和容量、各個(gè)短路點(diǎn)的短路計(jì)算、器件的選擇與防雷設(shè)施的選擇等技術(shù)問題,應(yīng)通過供電系統(tǒng)計(jì)算進(jìn)行全面的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(jì)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(jìn)線及其與系統(tǒng)聯(lián)系、進(jìn)線繼電保護(hù)方式、,以及電氣化鐵路當(dāng)前運(yùn)量和發(fā)展規(guī)劃遠(yuǎn)景等因素,并全面考慮對(duì)主結(jié)線的基本要求,做出綜合分析和方案比較,設(shè)計(jì)合理的電氣主結(jié)線。 4新技術(shù)的應(yīng)用對(duì)牽引變電所主結(jié)線結(jié)構(gòu)和可靠性等方面,將

20、產(chǎn)生直接影響。 本次設(shè)計(jì)是通過式牽引變電所,選擇的是橋型接線。兩回路電源引入線分別經(jīng)斷路器接入兩臺(tái)主變壓器。本次設(shè)計(jì)要求的供電距離較長,牽引負(fù)荷較劇烈,考慮到這些情況后,牽引變電所高壓側(cè)適合采用外橋接線。并且外橋接線中,兩臺(tái)主變壓器,、配電裝置簡(jiǎn)單、清晰。無復(fù)雜的倒閘作業(yè)且具有一定的運(yùn)行靈活性、供電可靠性,使用電器少,建設(shè)費(fèi)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接線。即在初期按橋型結(jié)接線。將來有可能增加電源線路回路時(shí)再擴(kuò)展為其他接線形式。所以在本次設(shè)計(jì)中,在查閱相關(guān)資料后得出采用外橋接線是最適合本次設(shè)計(jì)的結(jié)論。2.2 牽引變電所饋線側(cè)主接線設(shè)計(jì) 牽引負(fù)荷是牽引變電所基本的重要負(fù)荷

21、,上述電氣主接線的基本形式和要求對(duì)牽引負(fù)荷側(cè)也都適用。但是牽引負(fù)荷也有其特殊性,牽引負(fù)荷側(cè)通過饋線給接觸網(wǎng)供電,由于接觸網(wǎng)沒有備用,而且接觸網(wǎng)故障幾率比一般架空線路更為頻繁,因此牽引負(fù)荷側(cè)對(duì)斷路器的類型和備用方式比較高。 本次設(shè)計(jì)從從供電可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性考慮本次接線選用雙母線分段。其優(yōu)點(diǎn)可分為:供電可靠,可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷;一組母線故障時(shí),能迅速恢復(fù)供電;檢修任一回路的母線隔離開關(guān),只停該回路。調(diào)度靈活。各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上,能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。擴(kuò)建方便。向雙母線的左右任何的一個(gè)方向擴(kuò)建,均不影響兩組母線的電源和

22、負(fù)荷均勻分配,不會(huì)引起原有回路的停電。便于試驗(yàn)。當(dāng)個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),可將該回路分開,單獨(dú)接至一組母線上。第3章 牽引變電所變壓器的選擇 牽引變壓器是牽引供電系統(tǒng)的重要設(shè)備,擔(dān)負(fù)著將電力系統(tǒng)供給的110kV或220kV三相電源變換成適合電力機(jī)車的27.5kV的單向工頻交流電。由于牽引負(fù)荷具有極度不穩(wěn)定,短路故障多、等特點(diǎn),運(yùn)行環(huán)境比一般電力負(fù)荷惡劣的多,因此要求牽引變壓器過負(fù)荷和抗短路沖擊的能力要強(qiáng)。根據(jù)這些特點(diǎn)對(duì)牽引變壓器的接線方式和安裝容量的選擇。3.1 牽引變壓器的接線形式及選擇 本次接線適合選用YN,d11接線變壓器,這種變壓器高壓側(cè)采用Y接線,低壓側(cè)采用接線,這種接線對(duì)供電系

23、統(tǒng)的負(fù)序影響小。3.2 牽引變電所的備用方式及選擇 結(jié)合本次設(shè)計(jì)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固定備用。當(dāng)變電所需要檢修時(shí)可能通過外部的公路到指定的變電所完成檢修和設(shè)備維護(hù),所以在當(dāng)前進(jìn)行電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,牽引變壓器的備用方式不再考慮移動(dòng)備用方式。3.3 牽引變壓器容量的計(jì)算 現(xiàn)根據(jù)鐵路運(yùn)行實(shí)際情況作如下假設(shè): 該供電系統(tǒng)是雙線區(qū)段供電并采用上,下行并聯(lián)得供電方式。 其負(fù)荷情況如下: 1近期調(diào)查年貨運(yùn)量8950萬噸/年 2牽引噸數(shù)Q6000t 3牽引計(jì)算結(jié)果:(A中已包括機(jī)車自用電) 供電臂A : 上行:n

24、3,A2000kVAh,tg38.4min t40.1 min 下行:n3,A2200kVAh,tg33.3min t38.7min N非90對(duì)/天 供電臂B: 上行:n3,A2500kVAh,tg35.4min t39.5min 下行:n3,A2100kVAh,tg26.3min t29.6min N非90對(duì)/天 cos0.8,在牽引母線上補(bǔ)償,補(bǔ)償后cos0.9 N80列/日 40對(duì)/日 其中?波動(dòng)系數(shù),取1.2; ?儲(chǔ)備系數(shù),復(fù)線取1.15; ?年運(yùn)貨量8950噸/年 ?貨物列車載重系數(shù)有各種車輛的百分比決定; ?列車牽引重量噸; 供電臂A: 上行:I119.7 A 下行:I136.43

25、 A 供電臂B: 上行:I151.90 A 下行:I141.57 A 供電臂A: 上行:I125 A 下行:I158.56 A 供電臂B: 上行:I169.49 A 下行:I170.27 A 供電臂A: m上1.114 m下1.075 供電臂B: m上1.097 m下0.989 供電臂A: p上0.36 p下 0.308 供電臂B: p上0.328 p下 0.274 供電臂A: a上 1.04 a下1.16 供電臂B: a上 1.12 a下1.20 I上1.667NA×1.667×40×2000×133.37 A I1.667N×1.667&#

26、215;40×2200×146.69 A I1.667N×1.667×40×2500×166.69 A I1.667N×1.667×40×2100×140.0 A I I + I 280.06 A I I + I306.69 A 供電臂A: KxA上1.41 IxA上 KxA上×IaA上1.41× KxA下1.21 IxA下 KxA下×IaA下1.44×146.69211.23 A PAPA上+PA下-PA上×PA下0.36+0.308-0.36

27、× KxA1.09 供電臂B: KxB上1.24 IxB上 KxB上×IaB上1.34× KxB下1.25 IxB下 KxB下×IaB下1.416×140198.24 A PBPB上+PB下-PB上×PB下0.328+0.274-0.328×0.274 0.512 KxB1.176 其中, ?有效系數(shù),取1.04; P?供電臂出現(xiàn)帶電運(yùn)行列車的平均概率; K?供電臂有效電流系數(shù); SKtU 0.9×27.5 22092.81 kV?A 其中,K?變壓器的溫度系數(shù),一般取0.9; U?牽引變電所母線額定電壓即27.5

28、 kV; 按非平行運(yùn)行區(qū)間通過能力N非的要求進(jìn)行核算: 輕負(fù)荷臂A對(duì)應(yīng)于N非的有效電流IxA: PA上0.8 PA下0.694 PAPA上+PA下-PA上×PA下0.8+0.694-0.8× KxA1.028 IaA 1.667N非A×10-31.667×90×2000+2200)10-3630.126 A 重負(fù)荷臂 B對(duì)應(yīng)于N非的最大短時(shí)電流: PB上0.738 PB下0.617 PBPB上+ PB下-PB上PB下0.738+0.617-0.738× 查表及Ifp曲線得: I140.586 A 三相Y,d11接變壓器最大短時(shí)容量:

29、Sb KtU2I+0.65IxA 0.9×27.5×2×331.78+0.65×647.77 26842.86 kV?A 三相Y,d11接變壓器的校核容量為: 其中,k?過負(fù)荷倍數(shù),取1.5。3.4 變壓器的安裝容量: 固定備用的安裝容量應(yīng)選用2×25000kVA的變壓器 有變壓器允許過負(fù)荷50?可知: 固定備用的Sb25000×1.537500 22092 kVA 故所選用的固定備用方案是合適的。 根據(jù)設(shè)備手冊(cè),選SF7-25000/110型 第4章 牽引網(wǎng)阻抗的計(jì)算 牽引網(wǎng)是電力機(jī)車供電和取流的流通回路的總稱對(duì)其阻抗的計(jì)算有著重要

30、的意義首先是要確定牽引網(wǎng)電壓損失以校驗(yàn)運(yùn)行時(shí)網(wǎng)壓水平,.計(jì)算短路阻抗、短路電流,進(jìn)行保護(hù)整定,其應(yīng)用于故障測(cè)距。 確定牽引網(wǎng)功損牽引網(wǎng)的等值電路與電力線路相同,可看作沿線路均勻分布的無窮個(gè)電阻,電抗,電導(dǎo),電納所組成。由于牽引網(wǎng)距軌面高度為6m左右,相比于電力線路的對(duì)地距離低導(dǎo)線半徑不大,更主要的是饋電長度不長 牽引網(wǎng)上的工頻電壓較低因此在工頻電流工作情況下的牽引網(wǎng)阻抗計(jì)算,可以忽略分布電容與電導(dǎo)的影響。只需計(jì)算牽引網(wǎng)的有效電阻和電抗由于牽引電流在回流電路中流入大地的電流值,與軌地間的過渡電阻有關(guān),也與列車距饋電點(diǎn)的距離有關(guān)。而這些參數(shù),又隨線路的構(gòu)造、土壤的性質(zhì)、地區(qū)的氣候條件及列車情況而異

31、。這樣在軌道中流過的電流沿線路是不相同的。所以:牽引網(wǎng)中有效電阻和電抗的計(jì)算是比較復(fù)雜的,只能采用近似的計(jì)算方法,再應(yīng)用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算結(jié)果加以修正。目前,對(duì)于牽引網(wǎng),為了計(jì)算與分析的方便,并結(jié)合牽引供電回路的特點(diǎn),均采用的等效短路 接觸網(wǎng)GJ-70+GLCA- 有效電阻,當(dāng)量系數(shù); 計(jì)算半徑; 等值半徑。 接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)高度 1500mm 接觸導(dǎo)線距軌道平均高度 6000mm 承力索馳度 700mm 鋼軌 有效電阻; 計(jì)算半徑; 當(dāng)量系數(shù); 大地導(dǎo)電率 等值半徑。 回流線LJ-95 計(jì)算半徑 等效半徑 有效電阻 承力索 GJ-70 有效電阻,計(jì)算半徑; 當(dāng)量系數(shù); 等值半徑圖4-1單鏈型懸掛布置4

32、.1 牽引網(wǎng)等效阻抗計(jì)算 1接觸網(wǎng)導(dǎo)線J與鋼軌G頂中心的距離;接觸導(dǎo)線與承力索間的平均距離 ; 地回路等值深度 2接觸導(dǎo)線地回路的自阻抗 3承力索地回路自阻抗4接觸導(dǎo)線地回路與承力索地回路間的單位互阻抗5接觸網(wǎng)地回路等值自阻抗6軌地回路自阻抗7回流線地回路自阻抗 8回流線與等值軌道單位互阻抗 回流線與鋼軌等效距離 9回流線鋼軌回路等值單位自阻抗10兩回流線軌道回路互阻抗 11兩回流線軌道回路等效單位阻抗 12接觸網(wǎng)互阻抗 令, 13上下行單位自阻抗 14上下行單位互阻抗第5章 短路電流計(jì)算5.1 基本參數(shù)-大電流接地系統(tǒng)阻抗標(biāo)幺值-小電流接地系統(tǒng)阻抗標(biāo)幺值-系統(tǒng)容量基準(zhǔn)值-系統(tǒng)電壓基準(zhǔn)值-主變

33、壓器低壓側(cè)電壓基準(zhǔn)值取,變壓器的阻抗標(biāo)幺值為: -主變壓器阻抗標(biāo)幺值5.1.3 短路點(diǎn)選取圖5-1 短路點(diǎn)選取示意圖5.2 系統(tǒng)短路電流計(jì)算系統(tǒng)最大短路電流標(biāo)幺值: 系統(tǒng)最大短路電流: 系統(tǒng)最小短路電流的標(biāo)幺值: 系統(tǒng)最小短路電流: 沖擊電流為: 短路電流最大有效值為: 5.3 低壓側(cè)短路電流計(jì)算在短路計(jì)算中,短路點(diǎn)為27.5kV母線處,折至110kV側(cè)。-主變低壓側(cè)母線短路電流標(biāo)幺值折算到主變高壓側(cè) 27.5kV側(cè)的最大短路電流:最小短路電流: 沖擊電流: 短路電流最大有效值為: 5.4 牽引網(wǎng)末端短路計(jì)算 牽引網(wǎng)每公里的自阻抗為0.427 牽引網(wǎng)每公里的互阻抗為 Z0.105 因?yàn)椴捎脙删€

34、路并聯(lián)供電方案,所以牽引網(wǎng)阻抗的計(jì)算公式為 當(dāng) l0時(shí),此時(shí)雙線牽引網(wǎng)單位阻抗達(dá)到最小值。 當(dāng) lL時(shí),0.322,此時(shí)雙線牽引網(wǎng)單位阻抗達(dá)到最大值。 牽引網(wǎng)末端短路時(shí)的最大電流為系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下接觸網(wǎng)兩線路并聯(lián)供電方案,末端短路是的電流值 此時(shí)的牽引網(wǎng)的阻抗為0.1955 牽引網(wǎng)末端短路時(shí)的短路電流的最小值為系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下并聯(lián)供電解列 1.512kA 表5-2 短路計(jì)算結(jié)果匯總表最大短路電流值最小短路電流值沖擊電流短路電流最大有效值高壓側(cè) 3340.4A1608.7A8.6kA5.474 kA低壓側(cè)3515.6A2520A8.9 kA5.285kA第6章 高壓設(shè)備的選擇6.1 設(shè)備選擇

35、原則 由于電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的用途以及工作條件各異,因此它們的選則校驗(yàn)項(xiàng)和法方也都完全不相同。但是,電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在正常運(yùn)行和短路時(shí)都必須可靠地工作,為此它們的選擇都有一個(gè)共同原則。 電氣設(shè)備選擇的一般原則 1應(yīng)滿足正常運(yùn)行檢修短路; 2應(yīng)滿足安裝點(diǎn)的環(huán)境要求; 3應(yīng)盡量滿足技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理; 4同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種; 5與整個(gè)工程的建設(shè)協(xié)調(diào)一致;6.2 母線的選擇 本次設(shè)計(jì)高壓側(cè)采用橋型接線,所以高壓側(cè)沒有母線,但是要對(duì)進(jìn)線進(jìn)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硬母線。這是因?yàn)樵诮孛娣e相同的條件下,矩形截面比圓形截面的周長大。故矩形截面母線散熱

36、面積大,冷卻效果好的原因。 1最大負(fù)荷持續(xù)工作電流 I0.171kA 式中:為變壓器的額定容量;為線路的額定電壓。 2按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇進(jìn)線截面 式中:為經(jīng)濟(jì)電流密度。牽引變電所經(jīng)濟(jì)電流密度對(duì)于牽引負(fù)荷側(cè)。由式5.6得 故應(yīng)選擇LGJ-150鋼芯鋁絞線,在最高允許溫度為時(shí)長期允許載流量為463A。 3校驗(yàn)熱穩(wěn)定性 進(jìn)線在最大負(fù)荷時(shí)的溫度為 短路電流計(jì)算時(shí)間 短路周期分量電流熱效應(yīng)的計(jì)算: 非周期分量電流發(fā)熱計(jì)算: 短路熱效應(yīng): 滿足要求 4校驗(yàn)進(jìn)線機(jī)械穩(wěn)定性 由技術(shù)數(shù)據(jù)可得:LGJ?150鋼芯鋁絞線的計(jì)算拉力為24960N。 1 27.5kV側(cè)母線的選取 最大長期工作電流按變壓器過載1.3倍考

37、慮 查表電力牽引供變電技術(shù)附表三LMY矩形導(dǎo)體尺寸平放456A 豎放480A,大于最大工作電流450A,故初步選用截面的鋁母線,校驗(yàn)?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(duì)應(yīng)的值,再由求出,再次利用曲線找出對(duì)應(yīng)的。 短路電流計(jì)算時(shí)間: 短路熱效應(yīng): 由電力牽引供變電技術(shù)查表得: 得: 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(duì)應(yīng)于鋁母線曲線的縱坐標(biāo)為,即,表明所選截面的母線能滿足熱穩(wěn)定性。 校驗(yàn)?zāi)妇€的機(jī)械動(dòng)穩(wěn)定性 設(shè)母線采用水平放,沖取電流 已知a40cm,l120cm,h50mm,b6mm則 三相短路時(shí),相間

38、電動(dòng)力為: 65.1N母線平放及水平排列時(shí),其抗彎模量為 母線應(yīng)力: 12.510pa 由電力牽引供變電技術(shù)表知,鋁母線的允許應(yīng)力為pa,滿足機(jī)械穩(wěn)定性,故最后選擇截面為的鋁母線6.3 高壓斷路器的選取 高壓斷路器是變電所主要的電力控制設(shè)備,具有滅弧特性,當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),它能切斷和接通線路以及各種電氣設(shè)備的空載和負(fù)載電流;當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),它和繼電保護(hù)配合,能迅速切斷故障電流,以防止擴(kuò)大事故范圍。因此,高壓斷路器工作的好壞,直接影響到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行;高壓斷路器種類很多,按其滅弧的不同,可分為:油斷路器多油斷路器、少油斷路器、六氟化硫斷路器SF6斷路器、真空斷路器、壓縮空氣斷路器等。 由于

39、牽引變電所工作電流變動(dòng)比較大,所以斷路器的工作環(huán)境比其他的變電所要較差,斷路器的故障跳閘,操作次數(shù)要比一般的供變電系統(tǒng)多。從減少運(yùn)行維修工作量考慮110kV用六氟化硫斷路器,27.5kV側(cè)選用電氣化鐵路專用的真空斷路器。 1最大工作電流按變壓器1.3倍考慮 I0.253kA 初選額定電流為2500A的LW6-110/3150的六氟化硫斷路器 表6-1 參數(shù)表型號(hào)額定電壓(KV額定電流(A)額定動(dòng)穩(wěn)3s熱穩(wěn)定電流kV開斷電流定電流110315040KA125kA50 2動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定電流為,而,所以滿足。 3校驗(yàn)短路時(shí)熱穩(wěn)定性: 而 所以,滿足穩(wěn)定性要LW6-110/3150型斷路器。1斷

40、路器的最大長期工作電流按變壓器過載1.3考慮 I0.171kA 而。初選額定電流為1000A的ZN5-27.5型的真空斷路器斷路器,其技術(shù)數(shù)據(jù)見表: 表6-2 LN1-27.5參數(shù)表型號(hào)額定電壓(KV額定電流(A)額定動(dòng)穩(wěn)4s熱穩(wěn)定電流 kV開斷電流定電流SN10-3535200013.3KA63kA13.32動(dòng)穩(wěn)定性的校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定電流為,而,所以,故滿足要求。3校驗(yàn)短路時(shí)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2000A的SW10-35/2000型的真空斷路器。6.4 高壓熔斷器的選取及校驗(yàn) 熔斷器是用以切斷過載電流和短路電流,選擇熔斷

41、器時(shí)首先應(yīng)根據(jù)裝置地點(diǎn)和使用條件確定種類和型式;對(duì)于保護(hù)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?jī)身?xiàng)來進(jìn)行選擇。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: 表6-3 RW1-35Z參數(shù)表型號(hào)額定電壓(kV)切斷極限短路電流時(shí)電流最大峰值kA最大斷流容量MVARW1-35Z358200 按最大工作電壓選擇: , 滿足電壓要求。 按熔斷器開斷電流校驗(yàn) 5.9kA 所以RW1-35Z高壓熔斷器滿足要求。6.5 隔離開關(guān)的選取及校驗(yàn) 隔離開關(guān)配置在主接線上,保證了線路及設(shè)備檢修時(shí)形成明顯的斷口與帶電部分隔離,由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置及開斷能力低,所以操作隔

42、離開關(guān)時(shí),必須遵守倒閘操作順序,即送電時(shí),首先合上母線側(cè)隔離開關(guān),其次合上線路側(cè)隔離開關(guān),最后合上斷路器。1最大長期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮 I0.253kA 而要滿足,可初選型號(hào)為GW4-110/1000的隔離開關(guān)。其技術(shù)數(shù)據(jù)見表: 表6-4 GW4-110/1250參數(shù)表型號(hào)額定電壓(KV額定電流(A)動(dòng)穩(wěn)4s熱穩(wěn)定電流kV定電流kAGW4-110/125011010008014 2動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定電流所以,故滿足要求。 3校驗(yàn)短路時(shí)的熱穩(wěn)定性 短路熱效應(yīng): 隔離開關(guān)允許熱效應(yīng): 由故滿足熱穩(wěn)定性要求。 所以側(cè)隔離開關(guān)選用型號(hào)為GW4-110/1000。 1最大長期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮。 而,所以選用型號(hào)為GW2-35/1000 表6-5 GW5-35/1250參數(shù)表型號(hào)額定電壓(kV)額定電流A動(dòng)穩(wěn)4s熱穩(wěn)定電流kV定電流GW5-110/125035100050kA20kA 2動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定電流,而,所以,故滿足要求。 3校驗(yàn)短路時(shí)的熱穩(wěn)定性 短路熱效應(yīng): 隔離開關(guān)允許熱效應(yīng): 由故滿足熱穩(wěn)定性要求。 所以側(cè)隔離開關(guān)選用型號(hào)為戶外GW2-35/1000。6.6 電壓互感器的選取 電壓互感器裝于110kV側(cè)用于計(jì)費(fèi),并不需要起保護(hù)作用,因?yàn)槿绻?10kV側(cè)發(fā)生故障或事故時(shí),其地方的電力系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)繼電保護(hù)裝置跳閘,將其故障或事故切除,因此選用型,其