牵引变电所G电气主接线的设计

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1、2010级牵引供电课程设计牵引供电课程设计报告书题 目牵引变电所G电气主接线的设计院/系(部)电气工程系班 级方1010-2学 号 20106648姓 名高虹雨指导教师王庆芬完成时间2013年12月20日摘 要牵引供电系统是电气化铁路的核心部分。本次设计的课题是牵引变电所G电气主接线的设计，其设计的意义在于为电气化铁路设计合理实用的牵引供电技术，主要任务是牵引变电所主接线设计、选择牵引变压器、断路器、隔离开关和电压、电流互感器等，进而确定电气主接线。在认真分析题目的基础上，按照一定的顺序进行设计。首先，分析比较几种牵引变压器的接线形式，根据要求选出了一种最佳的接线形式，即YN，d11接线形式。

2、然后，根据给定的数据并考虑一定的裕量来计算牵引变压器的安装容量。最后，计算高压和低压母线的短路电流，通过短路电流来选择相应的一次设备并进行校验，最终基本完成了牵引变电所电气主接线，实现了牵引供电系统的基本要求。关键字：牵引变压器 一次设备 目 录第1章 设计目的和任务要求11.1 设计目的11.2 任务要求11.3 设计的依据11.4 任务分析3第2章 主接线方案的设计32.1 牵引变电所110kV侧主接线42.1.1 主接线的确定62.1.2 牵引变电所的倒闸操作62.2牵引27.5kV侧电气主接线72.2.1 电气主接线特点72.2.2 27.5kV侧馈线接线方式72.2.3 27.5kV

3、侧母线接线方式9第3章 牵引变压器选择93.1 牵引变压器的备用方式93.2 牵引变压器的接线型式93.3 牵引变压器容量计算9第4章 短路计算114.1 短路计算的目的114.2 短路点选取114.3 短路电流计算12第5章 电气设备选择155.1 断路器的选择155.1.1 高压侧断路器选择165.1.2 低压侧断路器选择165.1.3 高压侧户内断路器选择175.1.4 低压侧户内断路器选择185.2 隔离开关的选择185.3 电流互感器的选择与校验205.4 导线的选择215.5 27.5kV侧母线的选择和校验22第6章 继电保护236.1 导线继电保护配置246.2 主变压器继电保护

4、装置配置24第7章 并联无功补偿247.1 并联电容补偿的作用257.2 并联电容补偿计算25第8章 防雷278.1 雷电过电压的基本形式278.2 防雷措施278.3 防雷设施27第9章 结论27 编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第28页 共33页第1章 设计目的和任务要求1.1 设计目的本次的课题是牵引变电所G电气主接线的设计，目的是为了将所学习的知识更好地应用于实践之中。牵引变电所是牵引供电系统的重要组成部分，决定着电力机车能否正常顺利运行，因此本次设计意义重大。牵引变电所的设计主要包括变压器的设计和保护监测装置。变压器的设计主要是变压器的接线形式、容量

5、和台数的确定。变压器的容量确定要合理，如果选择容量偏大则会造成损耗增加。选择容量较小会使变压器处于过负荷状态，影响变压器的寿命。保护监测装置主要是在系统发生短路时对线路起到保护作用，同时对线路中的电压和电流进行监控等。此课题的设计完全符合电气化铁路供电系统的设计要求，为牵引供电系统提供供电方案，解决实际问题。更重的是此课题的设计使自己更加了解铁路供电系统，为以后的工作打下了基础。1.2 任务要求牵引变电所G电气主接线的任务要求如下：(1)确定该牵引变电所高压侧的电气主接线的形式，并分析其运行方式。(2)确定牵引变压器的容量、台数及接线形式。(3)确定牵引负荷侧电气主接线的形式。(4)对变电所进

6、行短路计算，并进行电气设备选择。(5)设置合适的过电压保护装置、防雷装置以及提高接触网功率因数的装置。(6)用CAD画出整个牵引变电所的电气主接线图。1.3 设计的依据包含有F、G两牵引变电所的供电系统示意图如图1所示。图2-1中，牵引变电所中的两台牵引变压器为一台工作，另一台备用。电力系统1、2均为火电厂，选取基准容量Sj为100MVA，在最大运行方式下，电力系统1、2的综合电抗标幺值分别为0.20和0.22；在最小运行方式下，电力系统1、2的综合电抗标幺值分别为0.31和0.34。对每个牵引变电所而言，110kV线路为一主一备。图1中，L1、L2、L3长度分别为30km、50km、20km

7、。线路平均正序电抗X1为0.4/km，平均零序电抗X0为1.2/km。 图1-3 牵引供电系统示意图基本设计数据如表1-4所示:表1-4 牵引变电所基本设计数据项目牵引变电所G左臂负荷全日有效值（A）500右臂负荷全日有效值（A）730左臂短时最大负荷（A）注700右臂短时最大负荷（A）980牵引负荷功率因数0.85(感性)10kV地区负荷容量（kVA）2100010kV地区负荷功率因数0.87(感性)牵引变压器接线型式自选牵引变压器110kV接线型式自选左供电臂27.5kV馈线数目2右供电臂27.5kV馈线数目210kV地区负荷馈线数2回路工作，1回路备用预计中期牵引负荷增长30注：供电臂短

8、时最大负荷即为线路处于紧密运行状态下的供电臂负荷。1.4 任务分析根据任务要求来选择变压器的接线方式，确定备用方式，一般选择固定备用的方式，即一台运行，一台备用。通过给定的数据计算牵引变压器的计算容量、校核容量以及安装容量，进而确定变压器的容量。分析牵引变电所的短路点，计算出短路电流，通过短路电流来选择高低压侧设备以及继电保护装置。最后，根据牵引变电所负荷平均有功功率来计算并联电容的容量，选定电容的型号。本次设计的牵引变压器的接线方式为YN，d11。第2章 主接线方案的设计 牵引变电所的电气主接线，是指由主变压器、高压电器和设备等各种电器元件和连接导线所组成的接受和分配电能的电路。，电气主接线

9、要满足下列基本要求：(1) 首先应保证电力牵引负荷，运输用动力、信号负荷安全、可靠供电的需求和电能质量。主接线应在变压器接线方式、谐波无功补偿和调压方面采取有效的改善电压质量措施。(2) 具有必要的运行灵活性，使检修维护安全方便。现代技术的自动装备和监控自动化系统的应用对提高主接线的运行灵活性和可靠性都是很有利的。(3) 应有较好的经济性，力求减少投资和运行费用。在可能和充分论证的条件下，可采取按远期规划设计主接线规模、分期实施投资、增加设备，达到最好的经济效益。(4) 应力求接线简洁明了，并有发展和扩建余地。电气主接线从电源系统接受电能，并通过出线或馈电线路分配电能，当进、出（馈）线数量较多

10、的时候，常设置汇流母线为中间环节，用以联系电源进线和出线，并使运行转换方便，但也可采用无母线接线形式。采用不同形式的汇流母线即构成不同的接线方式。本次设计的馈线数目很少，只有两条。而且牵引变电所只有两条电源回路和两台主变压器，所以高压侧采用外桥型接线方式作为牵引变电所A的主接线。桥型接线能满足牵引变电所的可靠性，具有一定得运行灵活性，使用电气少，建造费用低，在结构上便于发展为单母线或具有旁路母线的单母线结线。具有很高的经济实用性，并能达到可靠性要求。本设计采用100%完全备用，当一套设备发生故障，经过正确的倒闸操作顺序，另一设备启用，以提高供电可靠性。2.1 牵引变电所110kV侧主接线(1)

11、不分段的单母线接线单母线接线的的特点是整个的配电装置只有一组母线，每个电源线和引出线都经过开关电器接到同一组母线上。同一回路中串接的隔离开关和断路器，在运行操作时，必须严格遵守以下操作顺序：对馈线送电时必须先合1QS和2QS在投入1QF；如欲停止对其供电必须先断开1QF然后断开1QS和2QS。如图2-1所示。图2-1不分段的单母线接线单母线接线的特点是：(1)接线简单、设备少、配电装置费用低、经济性好并能满足一定的可靠性。(2)每回路断路器切断负荷电流和故障电流。检修任一回路及其断路器时，仅该回路停电，其他回路不受影响。(3)检修母线和与母线相连的隔离开关时，将造成全部停电。母线发生故障时，将

12、是全部电源断开，待修复后才能恢复供电。这种接线方式的缺点是母线故障时、检修设备和母线时要造成停电。适用范围：适用于对可靠性要求不高的1035kV地区负荷。(2)单母线分段接线用断路器分段的单母线分段接线图。分段断路器MD正常时闭合，是两段母线并列运行，电源回路和同一负荷的馈电回路应交错连接在不同的分段母线上。如图2-2所示。这种接线方式的特点是：(1)两母线段可以并列运行，也可以分裂运行。(2)任意一段母线或母线隔离开关检修，只该段停电，其他段可以继续供电，减小了停电范围。(3)对于用分段断路器QFD分段，如果QFD处于闭合运行状态，当某段母线发生故障时，继电保护使QFD及故障段电源回路的断路

13、器自动断开，只该段停电；如果QFD处于断开运行状态，当某段电源回路故障而使其断路器断开时，备用电源自动投入装置使QFD自动闭合，可以保证全部的出线继续供电。(4)对于用分段隔离开关QSD分段，即QSD闭合工作状态，当某段母线故障时将造成全部停电，拉开分段隔离开关QSD后，非故障段母线即可恢复供电。这种接线方式的缺点：增加了分段设备的投入和占地面积；某段母线故障或检修仍有停电问题；某段的回路断路器检修，该回路停电；扩建时，需向两端均衡扩建。适用范围：广泛应用于10-35kV地区负荷、城市电牵引各种变电所和110kV电源进线回路较少的110kV接线系统。(3)采用桥型接线当牵引变电所只有两条电源回

14、路和两台主变压器时，常在电源线路间用横向母线将它们连接起来，即构成桥形接线。桥型接线是一种无汇流母线接线，四个连接元件仅需三个断路器，配电装置接构也较简单。按中间横向桥接母线位置不同可分为：内桥形与外桥形。能满足牵引变电所的可靠性，具有一定的运行灵活性，使用电器少，建造费用低，接构上便于发展为单母线或带旁路母线的单母线接线。外桥接线：外桥接线的特点与内桥接线相反，当变压器发生故障或运行中需要断开时，只需断开它们前面的断路器1QF或2QF，而不影响电源线路的正常工作。但线路故障或检修时，将使与该线路连接的变压器短时中断运行，须经转换操作后才能恢复工作。因而外桥接线适用于电源线路较短、负荷不恒定、

15、变压器要经常切换(例如两台主变中一台要经常断开或投入)的场合，也可用在有穿越功率通过的与环形电连接的变电所中。 2.1.1 主接线的确定110kV侧接线选用单母线分段接线。理由：两母线可以并列运行也可以分开运行，任一段母线检修时，只该段母线停电，其他段可以继续运行，具有一定的可靠性和灵活性。2.1.2 牵引变电所的倒闸操作图2-2 单母线分段如图2-2所示，正常运行时，QS7、QF、QS8，其他断路器隔离开关均断开，变压器T1通过L1得电，使得变压器向27.5kV侧输送电能。当需要检修时，假如仍然需要在L1得电，先断开QF1，然后断开QS3和QS5，再闭合QS4，然后合QS6、QF2，最后闭合

16、QF，即可满足检修时供电需要。检修结束时，先断开QF2，然后断开QS6和QS4，再断QF,后闭合QS3和QS5，最后闭合QF1，即可恢复正常供电。当L1线路故障需要由L2线路供电时，先闭合QS2，闭合QF，故障线路QF1跳闸，再断开QS1，最后QF2闭合即可满足L1故障时的供电。如L1线路恢复正常，可以先断开QF2、QF，再断开QS2，闭合QS1，最后闭合QF1即可恢复正常供电。由此可以看出采用外桥型接线对于线路发生故障时比较有利，可以在停电瞬间通过互感器自动检测跳开故障线路断路器，然后闭合备用线路断路器，保证线路故障时自动转换开关使牵引变压器继续运行，有利于系统供电的可靠性和安全性。2.2牵

17、引27.5kV侧电气主接线牵引负荷是牵引变电所基本的重要负荷，上述电气主接线基本形式多数对牵引负荷侧电气接线也是适用的。但考虑牵引负荷及牵引供电系统的下列特点，有针对性的在电气接线上采取有效措施，以保证供电系统的可靠性和运行灵活性。2.2.1 电气主接线特点牵引27.5kV电气主接线的特点有以下几种。(1)由于接触网没有备用，而接触网故障几率比一般架空输电线路更为频繁，因此牵引负荷侧电气接线对接触网馈线断路器的类型与备用方式较一般电力负荷要求更高。(2)牵引侧电气接线与牵引变压器的类型（单相或三相）和接线方式以及主变压器的备用方式有关，在采用移动式变压器做备用的情况下，与移动变压器接入电路的方

18、式有关。(3)与馈线数目、电气化铁路年运量、单线或复线，以及变电所附近铁路其他设施如大型枢纽站、电力机车段和地区负荷等的供电要求有关。2.2.2 27.5kV侧馈线接线方式牵引变电所27.5kV侧馈线的接线方式一般有下列三种：(1)馈线断路器100%备用的接线馈线断路器100%备用的接线如图2-4所示。这种接线当工作断路器需检修时，此种接线用于单线区段，牵引母线不同的场合。即由备用断路器代替。断路器的转换操作方便，供电可靠性高，但一次投资较大。(2)馈线断路器50%备用接线馈线断路器50%备用接线如图2-5所示。这种接线每两条馈线设一台备用断路器，通过隔离开关的，备用断路器可代替其中任何一台断

19、路器工作。当每相母线的馈出现叔模具较多时一般很少采用此种方法。(3)带旁路母线和旁路母线断路器的接线带旁路母线和旁路母线断路器的接线如图2-6所示。一般2至4条馈线设一旁路断路器。通过旁路母线，旁路断路器可以代替任意馈线断路器工作。这种接线方式适用于每相牵引母线馈线数目较多的场合，以减少备用断路器的数量。图2-4 馈线断路器100%备用图2-5馈线断路器50%备用图2-6 带有旁路母线和旁路断路器的接线经过分析比较，最终选择馈线断路器50%备用的方式，因为这种接线方式简单、操作方便而且供电可靠性比较高，更重要的是这种方式比100%备用的方式要更具有经济性。2.2.3 27.5kV侧母线接线方式

20、牵引变压器低压侧向两个供电臂供电。因为单母线接线操作简单、经济性好而且能满足一定的可靠性。综合考虑之后，选择单母线接线方式。第3章 牵引变压器选择3.1 牵引变压器的备用方式牵引变压器的备用方式有移动备用和固定备用两种。移动备用是整个供电段管辖的几个牵引变电所设置一台或数台可以动的公共备用变压器，供运行中的牵引变压器检修或故障时使用。固定备用是在每个牵引变电所安装固定的备用变压器，或者牵引变压器台数不变、而增大变压器容量，使在正常情况下一台工作，一台备用（称为固定全备用）。根据技术经济的全面比较，在一般牵引变电所设有或不设专用铁路岔线作为变压器搬运、检修的情况下，对于三相牵引变压器采用固定全备

21、用的方式都是有利和可取的。特殊情况下需作具体比较。对于单相或V形接线的牵引变电所，一般增加一台固定备用变压器，在牵引负荷侧电气接线只需增加一路电源进线及断路器与配电间隔，比较简单。而采用移动备用变压器的情况下，对单相或V,v形接线的单相变电所牵引侧电气接线的构成，将产生较大影响。3.2 牵引变压器的接线型式牵引变压器是牵引供电系统的核心部分，担负着将电力系统供给的110kV三相电变换成适合电力机车使用的27.5kV的单相电的任务。由于牵引负荷具有不稳定性、短路故障多、谐波含量大等诸多不利因素，运行环境比一般电力负荷恶劣，因此要求牵引变压器具有一定的过负荷能力和抗冲击电流的能力。综合考虑后选择了

22、YN,d11接线形式的牵引变压器。3.3 牵引变压器容量计算牵引变压器容量计算的一般分为三个步骤：首先，根据给定的数据求出牵引变压器供应牵引负荷所必需的最小容量，称为计算容量。其次，按列车紧密运行时供电臂的有效电流与充分利用牵引变压器的过负荷能力，求出所需要的容量，称为校核容量。这是为确保牵引变压器安全运行所必需的容量。最后，根据计算容量和校核容量，在考虑其他因素（如备用方式等），最后按实际系列产品的规格选定牵引变压器的容量和台数，称为安装容量或设计容量。(1)牵引变压器的计算容量： 其中：重负荷供电臂有效电流（A） 轻负荷供电臂有效电流（A） 三相变压器的温度系数，一般取0.9 牵引变电所牵

23、引侧母线额定电压，取27.5kV将，代入上式得。(2)牵引变压器的校核容量： 其中：重负荷供电臂紧密运行时有效电流（A）将，代入上式得(3)中期变压器容量估算为了满足铁路运输的发展，牵引变压器要留有一定的余量，预计中期牵引负荷增长30%，则：由于牵引变压器容量计算数值较大，综合考虑之后选择4台较小容量的变压器进行并联，2台运行，2台备用。2台并联的优点是可以减小牵引变压器的阻抗，减小了电压的损失，所选变压器的型号为，其参数如表3-2所示：表3-2 变压器参数额定容量(kVA)额定电压(kV)额定电流(A)损耗(kW)阻抗电压(%)空载电流(%)高压低压高压低压空载短路31500411027.5

24、16566038.514810.52第4章 短路计算4.1 短路计算的目的短路计算的目的如下：(1)在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。(2)在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。(3)在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。(4)在选择继电保护方式和进行整定计算时，需要短路电流提供依据。4.2 短路点选取电力系统短路中最常见的短路类型是单相接地短路，短路后最不严重的短路类型是两相不接地短路，短

25、路电流最大的三相接地短路。短路计算示意图如图4-2所示。由于采用的是完全备用方式，主变压器2台并联运行，牵引变压器高压侧三相接地短路短路电流与k-1点的三相接地短路电流相等，最终在计算可能通过各种电气设备和母线最大电流时，计算短路点k-1、k-2和k-3的三相接地短路电流即可。4-2 短路计算示意图 4.3 短路电流计算(1)确定基准值取则由(2)计算短路电路中各元件的电抗标幺值。线路电抗标幺值 变压器的电抗标幺值 (3)计算在最大运行方式下的短路电流短路等效电路图如图4-3所示。图4-3 短路等效电路图 电力系统1和2的电抗标幺值分别为在短路点k-1处:总电抗标幺值三相短路电流周期分量有效值

26、其他三相短路电流 三相短路容量 在短路点k-2处：总电抗标幺值 三相短路电流周期分量有效值其他三相短路电流 三相短路容量 在短路点k-3处：总电抗标幺值 三相短路电流周期分量有效值 其他三相短路电流三相短路容量 最大运行方式下短路计算表如表4-4所示：表4-4 最大运行方式短路计算表计短路算点三相短路电流三相短路容量/MVAk-13.133.133.137.984.73625k-26.366.366.3616.229.60303k-31.521.521.522.801.6628 (4)计算在最小运行方式下的短路电流短路等效电路图如图4-5所示。图4-5 短路等效电路图在最小运行方式下时只有电力

27、系统1工作，其电抗标幺值为，三相短路电流周期有效值其他三相短路电流 三相短路计算容量三相短路电流周期有效值 其他三相短路电流 三相短路容量 三相短路电流周期分量有效值 其他三相短路电流 三相短路容量 最小运行方式下短路计算表如表4-6所示：表4-6 最小运行方式短路计算表计短路算点三相短路电流三相短路容量/MVAk-11.091.091.092.781.65217k-23.333.333.338.495.03159k-31.401.401.402.581.5325第5章 电气设备选择5.1 断路器的选择对于开断电路中负荷电流和短路电流的高压断路器，首先应按使用环境、负荷种类及使用技术条件选择断

28、路器的类型和型号，及户外或户内，以及灭弧介质的种类。对于10至220kV三相系统中，广泛采用少油式或者断路器。5.1.1 高压侧断路器选择牵引主变压器高压侧（110kV）选择的是户外少油断路器。三相短路电流稳态值为,最大负荷电流为：根据上面的数据可选择的断路器型号为： 校验断路器的动稳定性：断路器的动稳定电流峰值， 校验断路器的热稳定性：断路器的热稳定电流，,，因此选择满足要求。的参数表如表5-1-1所示：表5-1-1 的参数型号额定电压 (kV) 额定电流(kA)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA)11012004115.85.1.2 低压侧断路器选择牵引主变压器低压侧（27.5kV）选择的

29、是户外少油断路器，三相短路电流 ，最大负荷电流为： 根据上面数据可选择的断路器型号为表5-1-2 的参数型号额定电压 (kV) 额定电流(kA)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA)11012004115.8 校验断路器的动稳定性：短路器的动稳定电流峰值，校验断路器的热稳定性：断路器的热稳定电流，断路器的试验时间，,，所选满足要求。的参数表如表5-1-2所示： 5.1.3 高压侧户内断路器选择 电力变压器高压侧选择的是户内真空断路器， ， 根据上面数据可选择的断路器型号为：校验断路器的动稳定性：， 所选满足要求校验断路器的热稳定性：断路器的热稳定电流，断路器的试验时间，, 。所选满足要求 的参数

30、表如表5-1-3所示：表5-1-3 的参数型号额定电压 (kV) 额定电流(kA)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA)27.5 60025105.1.4 低压侧户内断路器选择电力变压器低压侧选择的是户内真空断路器，三相短路电流稳态值为： ，根据上面数据可选择的断路器型号为：校验断路器的动稳定性：，校验断路器的热稳定性：，,，所选满足要求。 的参数表如表5-1-4所示：表5-1-4 的参数型号额定电压 (kV) 额定电流(kA)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA)27.5 60025105.2 隔离开关的选择(1)牵引变压器110kV隔离开关型号选择如下：，根据上面数据，可选择的隔离开关型号为校

31、验隔离开关的动稳定性：， 校验隔离开关的热稳定性：，,，所选满足要求选择的隔离开关型号如表5-2-1所示：表5-2-1 参数型号额定电压(kV)额定电流(A)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA) 1106305020(2)牵引主变压器27.5kV隔离开关型号选择如下： ，根据上面数据可选择的隔离开关型号为：校验隔离开关的动稳定性：隔离开关的动稳定电流峰值， 校验隔离开关的热稳定性：隔离开关的热稳定电流，隔离开关的试验时间,，所选满足要求选择的隔离开关型号如表5-2-2所示：表5-2-2 参数型号额定电压(kV)额定电流(A)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA) 27.512508031.5(3

32、)电力变压器27.5kV隔离开关型号选择如下：，根据上面数据可选择的隔离开关型号为：校验隔离开关的动稳定性：， 校验隔离开关的热稳定性：隔离开关的热稳定电流，,，所选满足要求选择的隔离开关型号如表5-2-3所示：表5-2-3 参数型号额定电压(kV)额定电流(A)动稳定电流(kA)热稳定电流(kA) 27.56305020(4)电力变压器10kV隔离开关型号选择如下：，根据上面数据可选择的隔离开关型号为：校验隔离开关的动稳定性：， 校验隔离开关的热稳定性：隔离开关的热稳定电流，,，所选满足要求。选择的隔离开关型号如表5-2-4所示：表5-2-4 参数型号额定电压(kV)额定电流(A)动稳定电流

33、(kA)热稳定电流(kA) 10100050405.3 电流互感器的选择与校验(1)110kV侧电流互感器选用型电流互感器，其参数如表5-3-1所示：表5-3-1 110kV侧电流互感器技术数据表型号额定电压(kV)额定电流比(A)动稳定系数1s热稳定电流(kA)LCWD2-1101102600/52.53535动稳定度校验：,因为,满足动稳定要求。热稳定校验：满足热稳定要求。因此，所选电流互感器满足要求。(2)27.5kV侧电流互感器选用型电流互感器，其参数如表5-3-2所示：表5-3-2 27.5kV侧电流互感器技术数据表型号额定电压(kV)额定电流比(A)动稳定系数1s热稳定电流(kA)

34、LCWD6-35 110/1.731000/52.545 45动稳定度校验：,因为,满足动稳定要求。 热稳定校验：满足热稳定要求。因此，所选电流互感器满足要求。对电压互感器选择时依据的技术条件为：(1)额定电压，所选电压互感器的额定一次侧电压必须与电压互感器接入处电网的额定电压相一致；互感器的额定二次侧电压符合测量仪表和继电器的额定电压，一般等于或。接成开口三角形的辅助二次绕组电压侧有、等。(2)根据用途、负载的性质性质电压互感器的类型及接线方式。所以，110kV侧电压互感器选JCC6-110 27.5kV侧电压互感器选JDJZ-27.55.4 导线的选择本次设计高压侧采用桥型接线，所以高压侧

35、没有母线，但是要对进线进行选择，一般采用钢芯铝绞线。在低压侧屋内配电装置中一般采用矩形截面的硬铝母线。这是因为在截面积相同的条件下，矩形截面比圆形截面的周长大。故矩形截面母线散热面积大，冷却效果好。110kV侧进线选择(1)最大负荷持续工作电流（2）按经济电流密度选择进线截面式中：为经济电流密度。牵引变电所经济电流密度对于牵引负荷侧。所以有选标准截面，即选LGJ-300型钢芯铝线。校验发热条件：查表可知LGJ-300的允许载流量(环境温度为40度)，因此满足发热条件。校验机械强度：查表知110kV架空钢芯铝线的最小截面积，因此该线满足机械强度要求。5.5 27.5kV侧母线的选择和校验 供电系

36、统短路时，短路电流特别是短路冲击电流将使相邻导体之间产生很大的电动力，有可能使电器和载流部分遭受严重破坏。为此，要使电路元件能承受短路时最大电动力的作用，电路元件必须具有足够的电动稳定度。以下是对本设计所选择的的母线的校验。27.5kV侧母线的选择如下低压侧计算电流 低压母线水平平放，档距为900mm，档数大于2，相邻两相母线的轴线距离为160mm，查附录表17得到，母线选LMY-10010mm。校验动稳定度：按公式校验 式中为母线材料的最大允许应力(Pa)，硬铝母线(LMY)型，。为母线通过时，所受到的最大计算应力。上述最大计算应力按下式计算：M为母线通过时，所受到的弯曲力矩，当母线档数大于

37、2时，W为母线的截面系数，母线水平放置，为发生三相短路时两导体之间产生的电动力=256N 经校验低压母线满足动稳定度。校验热稳定度：按式，A为母线截面积，单位为；为满足热稳定度条件的最小截面积，单位为；C为材料热稳定系数，可由附录表7查得；为母线通过的三相短路稳态电流，单位为A；短路发热假想时间，单位为s。低压母线通过的三相短路稳态电流为，低压母线截面, 因此，以上低压母线选择适当。第6章 继电保护继电保护是电力系统的重要组成部分，是保证电力系统安全可靠运行的必不可少的技术措施之一。继电保护装置是指能反应电力系统中电器元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它

38、的基本任务是：(1) 自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。(2) 反应电器元件的不正常运行状态，并动作与断路器跳闸、发出信号或减负荷。由此可见继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性，最大限度地保证向用户安全连续供电。继电保护利用电力系统正常运行状态和不正常运行或故障时各物理量的差别来判断故障和异常，并通过断路器跳闸将故障切除或发出信号。继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。6.1 导线继电保护配置采用平行双回线路横联方向差动

39、保护加电流保护。其中横联方向差动保护为主保护。电流保护作为横联方向差动保护的后备保护。6.2 主变压器继电保护装置配置变压器为变电所的核心设备，根据其故障和不正常运行的情况，从反应各种不同故障的可靠、快速、灵敏及提高系统的安全性出发，设置相应的主保护、异常运行保护和必要的辅助保护如下：主保护：瓦斯保护（以防御变压器内部故障和油面降低）、纵联差动保护（以防御变压器绕组、套管和引出线的相间短路）。后备保护：过电流保护（以反应变压器外部相间故障）、过负荷保护（反应由于过负荷而引起的过电流）。异常运行保护和必要的辅助保护：温度保护（以检测变压器的油温，防止变压器油劣化加速）和冷却风机自启动（用变压器一

40、相电流的70%来启动冷却风机，防止变压器油温过高）。第7章 并联无功补偿在牵引变电所牵引侧设计和安装并联电容补偿装置，既是减少牵引负荷谐波影响的一项措施，又是提高牵引负荷功率因数的一种对策。7.1 并联电容补偿的作用(1)提高功率因数(2)吸收谐波电流，具有滤波作用(3)改善电力系统的电压质量(4)减少电力系统的电能损失。并联电容补偿装置提供的容性电流，不仅提高了牵引负荷的功率因数，而且使流经电力系统和牵引变压器的电流值小于未补偿时的电流值。根据电能损失与电流值的二次方成正比的关系，显然并联电容补偿后可以减少电力系统的电能损失。7.2 并联电容补偿计算牵引变电所功率因数取值：补偿前，牵引侧，牵

41、引变压器高压侧；补偿后，牵引变压器高压侧；并联电容补偿装置的补偿度。牵引变压器二次侧母线线电压。设并联电容补偿装置单台电容器的额定电压，额定容量kvar。,因为电容器组额定电压,所以可取,牵引变电所负荷平均有功功率和需补无功容量（无防倒要求时）的计算公式分别为 , 则安装无功容量为： 串联电容器单元数： ,取并联电容器单元数：，需取稍大的整数，实际安装无功容量。7.3 并联电容补偿主接线并联电容补偿装置的主接线，用于直接供电方式、带回流线的直接供电方式和BT供电方式等牵引变电所，其主接线如下图7-3所示：图6-3无功补偿的主接线 主接线的主要设备及其作用：(1)并联电容器组C。用于无功补偿，与

42、串联电抗器匹配，滤掉一部分谐波电流。(2)串联电抗器L。用于限制断路器合闸是的涌流和分闸时的重燃电流；与电容器组匹配，滤掉一部分谐波电流；防止并联电容补偿装置与供电系统发生高次谐波并联谐振。(3)断路器QF。为了投切和保护并联电容补偿装置。(4)隔离开关QS。为了在维护检查并联电容补偿装置时有明显电点。(5)电压互感器TV1，TV2（或放电线圈）。为了实现电容器组的继电保护，并联电容器组退出运行时放电。(6)电流互感器TA1，TA2。为了实现并联电容补偿装置的电流测量和继电保护。(7)避雷器F。作为过电压保护。(8)熔断器FU。作为单台电容器的保护。第8章 防雷保护8.1 雷电过电压的基本形式

43、雷电过电压有两种基本形式：直接雷击和间接雷击。变电所的设备相对集中，一旦发生雷电事故，往往导致重要电气设备的损坏，更换修复困难，并造成大面积停电，严重影响国民经济和人民生活，因此变电所的防雷保护要求十分可靠。针对直接雷击，通常采用接闪器包括避雷针或避雷线。为了防止雷电过电压波沿线路侵入变配电所或其他建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘，或防止雷电电磁脉冲对电子信息系统的电磁干扰通常采用避雷器。8.2 防雷措施架空线路的防雷措施：(1)架设避雷线(2)提高线路本身的绝缘水平(3)利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线(4)装设自动重合装置(5)个别绝缘薄弱地点加装避雷器。8.3 防雷设施变配电所的防雷

44、设施：(1)装设避雷针(2)装设避雷线(3)装设避雷器。第9章 结论本次的课题是牵引变电所G的电气主接线设计。本次设计的主要任务是牵引变电所主接线设计、选择牵引变压器、断路器、隔离开关和电压、电流互感器等，进而确定电气主接线，是对书本知识的一次考察，是对实践能力的考验。通过这次设计，使得书本中的知识得到了很好的应用。在开始时也遇到了许多的问题，例如不知道如何选择变压器，经过计算所选择的变压器容量较大，资料书上没有给出所要选择的变压器的一些参数，于是在老师的指导下选择两台较小的变压器进行并联，解决了问题。这次的设计加深了对理论知识的理解，又促进了自己设计和思考的能力，以及合作的精神。这样的课程设计对于以后的发展有着重要的意义，作为电气类的学生就应该多做些这样的课程设计。电气主接线需要使用CAD画图软件，经过对电气主接线的绘制更加熟悉了CAD的功能，熟练的使用CAD换图软件是非常有必要的，是一种非常重要的画图软件。同时，这次设计还用到了工厂供电中的知识。这次课题设计使我对牵引供电这门课程有了更深的了解，也对以后参加工作之后的实践能力得到了提高，应该好好珍惜。第 28 页 共 33 页