牽引變電所電氣主接線設(shè)計

1、存檔資料 成績： 課 程 設(shè) 計 報 告 書所屬課程名稱 供變電技術(shù)課程設(shè)計 題 目 牽引變電所電氣主接線設(shè)計分 院 專業(yè)班級 學(xué)號 20 0210470 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 20 年 月 日 華東交通大學(xué)理工學(xué)院課程設(shè)計報告課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書專業(yè) 電氣工程及其自動化 班級 姓名 一、課程設(shè)計（論文）題目 牽引變電所電氣主接線設(shè)計 二、課程設(shè)計（論文）工作：自 20 年 月 日起至 年 月 1 日止。三、課程設(shè)計（論文）的目的及內(nèi)容要求：1.設(shè)計課題：牽引變電所電氣主接線設(shè)計 2.設(shè)計目的： 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)

2、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(jìn)行工程設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)。 3.設(shè)計要求： 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。 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)。 提交詳細(xì)的課程設(shè)計說明書和牽引變電所電氣主接線圖。 學(xué)生簽名： ( ) 20 年 月 日課程設(shè)計（論文）評閱意見序號項 目等級優(yōu)秀良好中等及格不及格1課程設(shè)計態(tài)度評價2出勤情況評價3任務(wù)難度評價4工作量飽滿評價5任務(wù)難度評價6設(shè)計中創(chuàng)新性評價7論文書寫規(guī)范化評價

3、8綜合應(yīng)用能力評價綜合評定等級評閱人 職稱 20 年 月 日 目 錄第一章 牽引變電所主接線設(shè)計原則及要求61.1 概述61.2 電氣主接線基本要求61.3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8第三章 短路計算93.1短路點的選取93.2短路計算9第四章 設(shè)備及選型124.1硬母線的選取124.2支柱絕緣子和穿墻導(dǎo)管的選取154.3高壓斷路器的選取164.4高壓熔斷器的選取174.5隔離開關(guān)的選取184.6電壓互感器的選取194.7電流互感器的選取204.8避雷器的選取21第五章 參考文獻(xiàn)22第一章 牽引變電所主接線設(shè)計原則及要求1.1 概述 牽引變電所

4、（含開閉所、降壓變電所）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。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接線圖，稱為電氣主接線圖。它不僅標(biāo)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)。電氣主接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，主接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(hù)裝置和計

5、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(yīng)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

6、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(jìn)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1.3 電氣主接線設(shè)計應(yīng)遵循的主要原則與步驟

7、1.應(yīng)以批準(zhǔn)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(zhǔn)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(jìn)行綜合分析和方案研究。2.主接線設(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(jìn)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(jìn)線及其與系統(tǒng)聯(lián)系、進(jìn)線繼電保護(hù)方式

8、、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(dāng)前運量和發(fā)展規(guī)劃遠(yuǎn)景等因素，并全面考慮對主接線的基本要求，做出綜合分析和方案比較，以期設(shè)計合理的電氣主接線。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D所正常供電時，兩回110kV線路中，一回為主供電源，另一回備用。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。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。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。該主接線圖高壓側(cè)采用外

9、橋接線，兩回進(jìn)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(fù)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)兩路進(jìn)線，一路工作，一路備用，變壓器相同，1B工作，2B全備用。當(dāng)進(jìn)線1發(fā)生故障時，只需合上外跨橋上的隔離開

10、關(guān)。1B發(fā)生故障時，若采用進(jìn)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(dāng)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)，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110KV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27.5KV低壓母線短路點作為短路計算點。3.2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

11、。圖 3-1 等值電路圖取處短路時，即100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27.5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：短路計算值一覽表如下表：額定電流短路電流沖擊電流最大短路電流有效值側(cè)78.730703.061877.171131.96側(cè)314.9281487.553755.13222.61表3-1 短路計算表第四章設(shè)備及選型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倍考慮由附錄二表3查出鋁母線（LMY

12、型）的允許載流量為（環(huán)境溫度為時），大于最大工作電流214.938A，故初步確定選用截面的鋁母線（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。短路電流計算時間短路電流熱效應(yīng)由，從圖中查得則由得：再由，查得<100,而 (見表6.1)，即：，滿足熱穩(wěn)定性要求。所以應(yīng)選擇253=75m截面的軟鋁母線。二、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倍考慮由附錄二，表三查出鋁母線608的允許載流量為973A，大于最大工作電流859.727 A，故初步選定用608=480截面的

13、鋁母線。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。由,從圖中查得，則由得：再由，查同上曲線，查得，而 (見表6.1)，即：，滿足熱穩(wěn)定性要求，所以應(yīng)選擇的軟鋁母線。3.校驗?zāi)妇€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：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(yīng)力為：由表6.4鋁母線的允許應(yīng)力為，即：，滿足機械應(yīng)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(dǎo)管的選取由于牽引變壓器安裝在室外，而進(jìn)線是直接接到牽引變壓器上的，所以不用穿墻導(dǎo)管，

14、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。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。由附錄二表11.1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 由附錄二表11.1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。由附錄二表11.1查出支柱絕緣子的型號

15、，初選型號為ZA-35Y的支柱絕緣子。2、校驗支柱絕緣子的機械強度由附錄二表11.1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(dǎo)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倍考慮由附錄二表11.1查出穿墻導(dǎo)管的型號，初選型號為CLB-35/600的支柱絕緣子。2、校驗穿墻導(dǎo)管的熱穩(wěn)定性由前面選擇硬母線處可得，而，所以，故穿墻導(dǎo)管滿足熱穩(wěn)定性。4.3高壓斷路器的選取交流牽引負(fù)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。一、側(cè)斷路器的選取

16、1、最大長期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮由附錄二表6.2查出斷路器的型號為LW-110，額定電流選取1250A。2、短路關(guān)合電流的校驗由附錄二表6.2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。 二、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倍考慮由附錄二表6.3查出真空斷路器的型號為，額定電流選取1000A。2、短路關(guān)合電流的校驗由附錄二表6.2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

17、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1000A。 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(biāo)準(zhǔn)情況，不需要進(jìn)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

18、過載1.3倍考慮而，所以由附錄二表9.2查出隔離開關(guān)的型號為GW4-110/1000。2、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GW4-110/1000。 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，所以由附錄二表9.1查出戶內(nèi)隔離開關(guān)的型號為GN2-35T/1000，戶外隔離開關(guān)的型號為GW2-35G/1000。2、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/1000。 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)隔離開關(guān)的型號為戶外GW2-35G/1000。

19、4.6電壓互感器的選取一、側(cè)電壓互感器的選取由附錄二表12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(dāng)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)電壓互感器的選取由附錄二表12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(dāng)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，由附錄二表13

20、.2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。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，由附錄二表13.2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(yù)防感應(yīng)雷電波的入侵，通常采用避雷器保護(hù)，以限制入侵雷的輻值和陡度，從而保護(hù)電氣設(shè)備的安全。第五章參考文獻(xiàn)1賀威俊

21、.電力牽引供變電技術(shù).成都:西南交通大學(xué)出版社.20042簡克良.電力系統(tǒng)分析.成都:西南交通大學(xué)出版社.19933李群湛，連級三，高仕斌 .高速鐵路電氣化工程.西南交通大學(xué)出版社4譚秀炳，劉向陽.交流電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng).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 7 電力工業(yè)部西北電力設(shè)計院. 電氣工程設(shè)計手冊電氣一次部分M. 中國電力出版社,1998.8 弋東方. 電氣設(shè)計手冊電氣一次部分M. 中國電力出版社 20029 陳學(xué)庸編. 電力工程電氣設(shè)備手冊（電氣二次部分）M. 北京：中國電力出版社，1996.10 曹繩敏編. 電力系統(tǒng)課程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計參考資料M. 北京：中國電力出版社，1995.5.11 文遠(yuǎn)芳編. 高電壓技術(shù)M. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001.1.12 孟祥萍. 電力系統(tǒng)分析M. 高等教育出版社,2004.13 劉吉來、黃瑞梅. 高電壓技術(shù)M. 中國水利水電出版社 ,2004附 錄附錄一FCZ系列磁吹閥式避雷器額定參數(shù)如下表：安裝點參數(shù)型號FCZ110FCZ35額定電壓(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