某牽引變電所供變電工程設(shè)計(jì)

1、課 程 設(shè) 計(jì)題 目某牽引變電所供變電工程設(shè)計(jì)專 業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)學(xué) 號(hào)姓 名指導(dǎo)教師解邵鋒電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號(hào)學(xué)生專業(yè)學(xué)生班級(jí)發(fā)題日期 2014年11 月 10 日完成日期2014年12月20 日課程名稱供變電工程指導(dǎo)教師解紹鋒設(shè)計(jì)題目某牽引變電所供變電工程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)主要目的：完成牽引變電所供變電工程設(shè)計(jì)，熟悉牽引變電所供變電工程設(shè)計(jì)步驟，掌握牽引變電所供變電工程設(shè)計(jì)方法。課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求：（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)條件、設(shè)計(jì)要求等）包含有A、B兩牽引變電所的供電系統(tǒng)示意圖如圖1所示。圖1牽引供電系統(tǒng)示意圖圖1中，牽引變電所中的兩臺(tái)牽引變壓器為一臺(tái)工作

2、，另一臺(tái)備用。電力系統(tǒng)1、2均為火電廠，選取基準(zhǔn)容量Sj為500MVA，在最大運(yùn)行方式下，電力系統(tǒng)1、2的綜合電抗標(biāo)幺值分別為0.10和0.12； 在最小運(yùn)行方式下，電力系統(tǒng)1、2的綜合電抗標(biāo)幺值分別為0.11和0.14。 對(duì)每個(gè)牽引變電所而言，110kV線路為一主一備。圖1中，L1、L2、L3長度分別30km、60km、20km。線路平均正序電抗X1為0.4/km, 平均零序電抗X0為1.2/km?；驹O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如表1所示。表1 牽引變電所基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)項(xiàng)目A所左臂負(fù)荷全日有效值（A）350右臂負(fù)荷全日有效值（A）190左臂短時(shí)最大負(fù)荷（A）注510右臂短時(shí)最大負(fù)荷（A）290牽引負(fù)荷功率因數(shù)(

3、感性)0.8牽引變壓器接線型式Scott牽引變壓器110kV接線型式內(nèi)橋左供電臂27.5kV饋線數(shù)目2右供電臂27.5kV饋線數(shù)目2預(yù)計(jì)中期牽引負(fù)荷增長20注：供電臂短時(shí)最大負(fù)荷即為線路處于緊密運(yùn)行狀態(tài)下的供電臂負(fù)荷。課程設(shè)計(jì)主要任務(wù)：完成牽引變壓器容量計(jì)算、牽引變電所電壓不平衡度計(jì)算、主接線設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算、開關(guān)設(shè)備選型及穩(wěn)定性校驗(yàn)和防雷接地設(shè)計(jì)等內(nèi)容。課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排：（共8周）序號(hào)內(nèi)容安排時(shí)間1牽引變壓器容量計(jì)算2電壓不平衡度計(jì)算3主接線設(shè)計(jì)4短路電流計(jì)算及5其他內(nèi)容課程設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)：1賀威俊等 編著.電力牽引供變電技術(shù) 西南交通大學(xué)出版社，19982賀威俊、簡克良 主編.電氣化鐵道供

4、變電工程 中國鐵道出版社，19803婁和恭等 合編.發(fā)電廠變電所電氣部分 水利電力出版社，19874李群湛 賀建閩 編著. 牽引供電系統(tǒng)分析 西南交通大學(xué)出版社，20075曹建猷 著. 電氣化鐵道供電系統(tǒng) 中國鐵道出版社，1983指導(dǎo)教師簽字系主任審核簽字注：1、發(fā)題日期為每學(xué)期第9周周一，完成日期根據(jù)實(shí)際情況填寫（一般不超過進(jìn)度安排）。2、頁面不夠可附加頁摘要：本設(shè)計(jì)主要針對(duì)牽引供電系統(tǒng)以及供變電工程進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究。主要的工作是對(duì)A牽引變壓器進(jìn)行設(shè)計(jì)以及對(duì)其他絕緣設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)。其中，牽引變壓器的設(shè)計(jì)主要包括變壓器的容量計(jì)算和技術(shù)指標(biāo)的檢測，設(shè)計(jì)必須符合高（低）壓側(cè)主接線的設(shè)計(jì)要求。絕緣設(shè)備的

5、檢驗(yàn)主要是關(guān)于電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性、開關(guān)設(shè)備的選型和校驗(yàn)，以及對(duì)室內(nèi)外母線，各個(gè)支持絕緣子和穿墻套管，電壓、電流互感器的選型和校驗(yàn)。另一部分主要內(nèi)容是對(duì)牽引變電所的防雷接地設(shè)計(jì)，包括避雷針、避雷線、避雷器以及接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：主接線 熱穩(wěn)定性校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn) 防雷接地目錄第1節(jié) 本次設(shè)計(jì)概述 - 3 -1.1設(shè)計(jì)方案簡述- 3 -1.2 設(shè)計(jì)原始資料- 3 -第2節(jié) 牽引變壓器容量計(jì)算- 5 -2.1 變壓器容量計(jì)算步驟- 5 -2.2 牽引變壓器容量計(jì)算- 5 -2.3 電氣化鐵道中、遠(yuǎn)期運(yùn)量估計(jì)- 6 -第3節(jié) 牽引變壓器電壓損失計(jì)算- 7 -牽引變壓器在短時(shí)最大負(fù)荷工況下的

6、電壓損失計(jì)算- 7 -第4節(jié) 牽引變電所電壓不平衡度計(jì)算- 7 -4.1計(jì)算電網(wǎng)最小運(yùn)行方式下的負(fù)序電抗- 8 -4.2計(jì)算牽引變電所在緊密運(yùn)行工況下注入110kV電網(wǎng)的負(fù)序電流- 8 -4.3構(gòu)造歸算到110kV的等值負(fù)序網(wǎng)絡(luò)- 8 -4.4 牽引變電所110kV母線電壓不平衡度計(jì)算及校驗(yàn)- 9 -第5節(jié) 主接線選擇- 9 -第6節(jié) 短路電流計(jì)算- 10 -6.1 短路計(jì)算示意圖及有關(guān)數(shù)據(jù)- 10 -6.2 短路電流計(jì)算- 11 -第7節(jié) 開關(guān)設(shè)備選型及穩(wěn)定性校驗(yàn)- 13 -第8節(jié) 室內(nèi)外母線選型及校驗(yàn)- 15 -8.1 室外母線選型及校驗(yàn)- 16 -8.2 室內(nèi)母線的選型和校驗(yàn)- 17 -

7、第9節(jié) 支持絕緣子和穿墻套管- 18 -9.1 支持絕緣子選型及校驗(yàn)- 19 -9.2 穿墻套管選型及校驗(yàn)- 20 -第10節(jié) 電壓、電流互感器選型及校驗(yàn)- 20 -10.1 110kV側(cè)電壓互感器選型及校驗(yàn)- 21 -10.2 110kV側(cè)電流互感器選型及校驗(yàn)- 22 -第11節(jié) 防雷接地設(shè)計(jì)- 23 -11.1 防雷設(shè)計(jì)- 23 -11.2 接地設(shè)計(jì)- 23 -第12節(jié) 總結(jié)與體會(huì)- 24 -參考文獻(xiàn)- 24 -附錄- 25 -第1節(jié) 本次設(shè)計(jì)概述1.1設(shè)計(jì)方案簡述本次課程設(shè)計(jì)較系統(tǒng)的闡明了牽引變電所A主接線設(shè)計(jì)的基本方法和步驟。重點(diǎn)在于對(duì)牽引變壓器容量的計(jì)算、運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)的計(jì)算，牽引變電

8、所電壓不平衡度計(jì)算，短路電流的計(jì)算；牽引變壓器的選擇，開關(guān)及導(dǎo)線的選擇；電氣主接線的設(shè)計(jì)等。1.2 設(shè)計(jì)原始資料包含有A、B兩牽引變電所的供電系統(tǒng)示意圖如圖1-1所示：圖1-1 牽引供電系統(tǒng)示意圖圖1-1 牽引變電所中的兩臺(tái)牽引變壓器為一臺(tái)工作，另一臺(tái)備用。電力系統(tǒng)1、2均為火電廠,選取基準(zhǔn)容量為500MVA，在最大運(yùn)行方式下，電力系統(tǒng)1、2的綜合電抗標(biāo)幺值分別為0.10和0.12；在最小運(yùn)行方式下，電力系統(tǒng)1、2的綜合電抗標(biāo)幺值分別為0.11和0.14。對(duì)每個(gè)牽引變電所而言，110kV線路為一主一備。圖1-1中，、長度為30km、60km、20km.線路平均正序電抗為0.4/km,平均零序電

9、抗為1.2/km?；驹O(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如表1-1所示 牽引變電所設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 表1-1項(xiàng)目A牽引變電所左臂負(fù)荷全日有效值（A）350右臂負(fù)荷全日有效值（A）190左臂短時(shí)最大負(fù)荷（A）注510右臂短時(shí)最大負(fù)荷（A）290牽引負(fù)荷功率因數(shù)(感性)0.8牽引變壓器接線型式Scott牽引變壓器110kV接線型式內(nèi)橋左供電臂27.5kV饋線數(shù)目2右供電臂27.5kV饋線數(shù)目210kV地區(qū)負(fù)荷饋線數(shù)目2回路工作，1回路備用預(yù)計(jì)中期牽引負(fù)荷增長20% 注：供電臂短時(shí)最大負(fù)荷即為線路處于緊密運(yùn)行狀態(tài)下的供電臂負(fù)荷。第2節(jié) 牽引變壓器容量計(jì)算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

10、三相電源變換成適合電力機(jī)車使用的27.5kV的單相電。由于牽引負(fù)荷具有極度不穩(wěn)定、短路故障多、諧波含量大等特點(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具有一定過負(fù)荷和抗短路沖擊的能力。本設(shè)計(jì)選擇了scott接線的牽引變壓器，具體型號(hào)為2.1 變壓器容量計(jì)算步驟a) 根據(jù)任務(wù)書中規(guī)定的運(yùn)量大小確定變壓器的計(jì)算容量，這是為供應(yīng)牽引負(fù)荷所必須的容量。b) 根據(jù)列出緊密運(yùn)行時(shí)供電臂的有效電流和充分利用變壓器的過負(fù)載能力，計(jì)算校核容量，這是為確保變壓器安全運(yùn)行所必須的容量。c) 根據(jù)計(jì)算容量和校核容量，再考慮其他因素，并按照實(shí)際變壓器的規(guī)格選定變壓器的數(shù)量和容量稱為安裝容量。2.2 牽引變壓

11、器容量計(jì)算 牽引變壓器接線方式線原理圖這里我們采用的是三相scott的接線方式，其接如下： 牽引變壓器的計(jì)算容量斯科特接線變壓器兩副邊繞組是相互獨(dú)立的，又是用于AT供電，故副邊繞組的有效電流為式中和分別為T座和M座繞組有效值；，為對(duì)應(yīng)于T座和M座的供電臂1、2的有效電流。 正常運(yùn)行方式下容量計(jì)算由于=350A，=190A,有=175A>=95A,所以斯科特變壓器計(jì)算容量為式中，U為牽引變電多牽引母線額定電壓，取為27.5KV。算得容量S=9625KVA。 緊密運(yùn)行方式下容量計(jì)算由于=510A，=290A,有=255A>=145A,所以斯科特變壓器計(jì)算容量為式中，U為牽引變電多牽引母

12、線額定電壓，取為27.5KV。算得容量=14025KVA。2.3 電氣化鐵道中、遠(yuǎn)期運(yùn)量估計(jì)為了滿足鐵路運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，牽引變壓器要留有一定余量，預(yù)計(jì)中期牽引負(fù)荷增長為20%。校核容量為：所以選擇牽引變壓器為 第3節(jié) 牽引變壓器電壓損失計(jì)算牽引變壓器在短時(shí)最大負(fù)荷工況下的電壓損失計(jì)算 Scott接線牽引變壓器可看成兩個(gè)單相變壓器，歸算到27.5kV側(cè)，繞組阻抗為：式中 變壓器短路電壓百分值； 變壓器額定電壓； 變壓器額定銅耗 變壓器額定容量。電壓損失計(jì)算： 式中 ，變壓器歸算到次邊的電阻值和電抗值； 功率因數(shù)； 該臂負(fù)荷（最大值）。其中，由表1-1可知，。第4節(jié) 牽引變電所電壓不平衡度計(jì)算由于

13、單相工頻交流電氣化鐵道牽引負(fù)荷的特點(diǎn)，當(dāng)三相電力系統(tǒng)向它供電時(shí)，它將在電力系統(tǒng)中引起負(fù)序電流，而負(fù)序電流會(huì)造成變壓器的附加電能損失，并在變壓器鐵芯磁路中造成附加發(fā)熱，所以通過對(duì)不平衡度的計(jì)算，來確定采取有效的措施，縮小這些影響，這是牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要一環(huán)。在設(shè)計(jì)中，通常按牽引變電所正常運(yùn)行和緊密運(yùn)行兩種工況分別計(jì)算電壓不平衡度。按緊密運(yùn)行工況進(jìn)行不平衡度考核。4.1計(jì)算電網(wǎng)最小運(yùn)行方式下的負(fù)序電抗（）已知在最小運(yùn)行方式下系統(tǒng)2的綜合電抗標(biāo)么值=0.14, =20km，=0.4W/km。 4.2計(jì)算牽引變電所在緊密運(yùn)行工況下注入110kV電網(wǎng)的負(fù)序電流以為基準(zhǔn)相量，供電臂電壓取中任何一個(gè)。，

14、當(dāng)負(fù)荷為時(shí)，原邊負(fù)序電流：當(dāng)負(fù)荷為時(shí)，原邊負(fù)序電流：4.3構(gòu)造歸算到110kV的等值負(fù)序網(wǎng)絡(luò)如圖4-1所示：圖4-1歸算到110kV，牽引變壓器、供電系統(tǒng)等值負(fù)序網(wǎng)絡(luò)4.4 牽引變電所110kV母線電壓不平衡度計(jì)算及校驗(yàn)相負(fù)序電壓計(jì)算： 110kV側(cè)母線電壓不平衡度計(jì)算及校驗(yàn)：滿足校驗(yàn)。從牽引供電系統(tǒng)方面來說，采取換接相序、采用平衡牽引變壓器和并聯(lián)補(bǔ)償裝置等方法來改善負(fù)序的作用。第5節(jié) 主接線選擇牽引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。，電氣主接線要滿足下列基本要求：a) 首先應(yīng)保證電力牽引負(fù)荷，運(yùn)輸用動(dòng)力、信號(hào)負(fù)荷安全、可靠

15、供電的需求和電能質(zhì)量。主接線應(yīng)在變壓器接線方式、諧波無功補(bǔ)償和調(diào)壓方面采取有效的改善電壓質(zhì)量措施。b) 具有必要的運(yùn)行靈活性，使檢修維護(hù)安全方便?，F(xiàn)代技術(shù)的自動(dòng)裝備和監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)提高主接線的運(yùn)行靈活性和可靠性都是很有利的。c) 應(yīng)有較好的經(jīng)濟(jì)性，力求減少投資和運(yùn)行費(fèi)用。在可能和充分論證的條件下，可采取按遠(yuǎn)期規(guī)劃設(shè)計(jì)主接線規(guī)模、分期實(shí)施投資、增加設(shè)備，達(dá)到最好的經(jīng)濟(jì)效益。d) 應(yīng)力求接線簡潔明了，并有發(fā)展和擴(kuò)建余地。電氣主接線從電源系統(tǒng)接受電能，并通過出線或饋電線路分配電能，當(dāng)進(jìn)、出（饋）線數(shù)量較多的時(shí)候，常設(shè)置匯流母線為中間環(huán)節(jié)，用以聯(lián)系電源進(jìn)線和出線，并使運(yùn)行轉(zhuǎn)換方便，但也可采用無

16、母線接線形式。采用不同形式的匯流母線即構(gòu)成不同的接線方式。本次設(shè)計(jì)的饋線數(shù)目很少，只有兩條。而且牽引變電所只有兩條電源回路和兩臺(tái)主變壓器，所以高壓側(cè)采用外橋型接線方式作為牽引變電所A的主接線。橋型接線能滿足牽引變電所的可靠性，具有一定得運(yùn)行靈活性，使用電氣少，建造費(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結(jié)線。具有很高的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，并能達(dá)到可靠性要求。本設(shè)計(jì)采用100%完全備用，當(dāng)一套設(shè)備發(fā)生故障，經(jīng)過正確的倒閘操作順序，另一設(shè)備啟用，以提高供電可靠性。第6節(jié) 短路電流計(jì)算為了進(jìn)行所選電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定校驗(yàn)，必須進(jìn)行相應(yīng)的短路計(jì)算。短路計(jì)算時(shí)電網(wǎng)電源容量按無限大容量考慮；計(jì)算

17、短路電流要考慮周期分量衰減時(shí)，在三相短路的暫態(tài)過程中，不同時(shí)刻短路電流周期分量的有效值的計(jì)算，所以用運(yùn)算曲線法計(jì)算；計(jì)算中取用系統(tǒng)最大運(yùn)行方式的綜合電抗。6.1 短路計(jì)算示意圖及有關(guān)數(shù)據(jù)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(tái)運(yùn)行，牽引變壓器高壓側(cè)三相接地短路短路電流與點(diǎn)的三相接地短路電流相等，最終在計(jì)算可能通過各種電氣設(shè)備和母線最大電流時(shí)，計(jì)算短路點(diǎn)的三相接地短路電流即可。關(guān)于短路計(jì)算考慮簡化計(jì)算，電網(wǎng)電源容量按無限大考慮。計(jì)算中，取系統(tǒng)最大運(yùn)行方式的綜合電抗。沖擊系數(shù)按表5-1

18、選取 表5-1電壓等級(jí)110kV27.5kV10kVKch1.801.701.55各級(jí)繼電保護(hù)時(shí)間配合按表7-2選取 表5-2計(jì)算點(diǎn)123、45td （s）150100050020Tjs （s）1561060560266.2 短路電流計(jì)算牽引變壓器高壓側(cè)（）發(fā)生三相接地短路時(shí)，：短路電路圖如下所示：取電網(wǎng)電源為無限大功率電源，內(nèi)阻抗為零，線路電抗標(biāo)幺值為：,短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流標(biāo)幺值為：短路點(diǎn)處的基準(zhǔn)電流為： 短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流有名值為： 短路點(diǎn)的沖擊電流為： 牽引變壓器低壓側(cè)（）發(fā)生三相接地短路時(shí)，：短路電路圖如下：由于,所以可以忽略，短路后在計(jì)算時(shí)也可以忽略不計(jì)，所以：變壓器電抗標(biāo)幺

19、值：線路電抗標(biāo)幺值同上，沒變電壓標(biāo)幺值為：線路和線路的并聯(lián)標(biāo)幺值為：短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流標(biāo)幺值為：短路點(diǎn)處的基準(zhǔn)電流為： 短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流有名值為： 短路點(diǎn)的沖擊電流為： 側(cè)發(fā)生三相接地短路時(shí)的短路電流，：短路電路圖如下：變壓器標(biāo)幺值為：短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流標(biāo)幺值為：短路點(diǎn)處的基準(zhǔn)電流為： 短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流有名值為： 短路點(diǎn)的沖擊電流為： 計(jì)算結(jié)果：電壓等級(jí)110kV27.5kV10kV (kA)11.06585.54361.5154 (kA)28.16913.3283.323第7節(jié) 開關(guān)設(shè)備選型及穩(wěn)定性校驗(yàn)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行110kV，27.5kV，10kV側(cè)所有短路器以

20、及隔離開關(guān)的選型和動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。開關(guān)電器的選擇與校驗(yàn)按表8-1 開關(guān)電器的選擇與校驗(yàn) 表8-1選擇項(xiàng)目校驗(yàn)項(xiàng)目額定電壓額定電流開斷電流動(dòng)穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷路器隔離開關(guān)負(fù)荷開關(guān)熔斷器其中：，分別為開關(guān)電器的額定電壓，額定電流和額定開斷電流； ，分別為開關(guān)電器工作點(diǎn)的線路額定電壓，最大負(fù)荷電流和三相短路電流穩(wěn)態(tài)值； ， ，分別為開關(guān)電器的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值，熱穩(wěn)定電流及試驗(yàn)時(shí)間； 假想時(shí)間， （S）； 繼電保護(hù)整定時(shí)間 （S）； 斷路器動(dòng)作時(shí)間 （S）； 0.05考慮短路電流非周期分量熱影響的等效時(shí)間。對(duì)于開斷電路中負(fù)荷電流和短路電流的高壓斷路器，首先應(yīng)按使用環(huán)境、負(fù)荷種類及使用技術(shù)條件選擇斷路器的類

21、型和型號(hào)，及戶外或戶內(nèi)，以及滅弧介質(zhì)的種類。對(duì)三相系統(tǒng)中，廣泛采用少油式或者斷路器，交流牽引負(fù)荷側(cè)由于故障跳閘頻繁，從減少運(yùn)行維修工作量考慮，較普遍采用真空斷路器或者斷路器。7.1在110KV側(cè)牽引主變壓器高壓側(cè)（110kV）我們選擇的是戶外少油斷路器。型號(hào)選擇如下：工作點(diǎn)的線路額定電壓為：,三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為：最大負(fù)荷電流為：根據(jù)上面數(shù)據(jù)和表61的條件，以及附錄可選擇的斷路器型號(hào)為：校驗(yàn)斷路器的動(dòng)穩(wěn)定性：短路器的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值，所以 滿足要求校驗(yàn)斷路器的熱穩(wěn)定性：斷路器的熱穩(wěn)定電流，斷路器的試驗(yàn)時(shí)間假想時(shí)間,所以，滿足要求7.2在27.5KV側(cè)牽引主變壓器低壓側(cè)（27.5kV）我們選擇的是

22、戶外少油斷路器。型號(hào)選擇如下：工作點(diǎn)的線路額定電壓為：,三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為：最大負(fù)荷電流為：根據(jù)上面數(shù)據(jù)和表61的條件，以及附錄可選擇的斷路器型號(hào)為：校驗(yàn)斷路器的動(dòng)穩(wěn)定性：短路器的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值，所以 滿足要求校驗(yàn)斷路器的熱穩(wěn)定性：斷路器的熱穩(wěn)定電流，斷路器的試驗(yàn)時(shí)間假想時(shí)間,所以，滿足要求7.3在電力變壓器高壓側(cè)電力變壓器高壓側(cè)我們選擇的是戶內(nèi)真空斷路器。型號(hào)選擇如下：工作點(diǎn)的線路額定電壓為：,三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為：最大負(fù)荷電流為：根據(jù)上面數(shù)據(jù)和表61的條件，以及附錄可選擇的斷路器型號(hào)為：校驗(yàn)斷路器的動(dòng)穩(wěn)定性：短路器的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值，所以 滿足要求校驗(yàn)斷路器的熱穩(wěn)定性：斷路器的熱穩(wěn)定電流，

23、斷路器的試驗(yàn)時(shí)間假想時(shí)間,所以，滿足要求7.4在電力變壓器低壓側(cè)電力變壓器低壓側(cè)我們選擇的是戶內(nèi)真空斷路器。型號(hào)選擇如下：工作點(diǎn)的線路額定電壓為：,三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為：最大負(fù)荷電流為：根據(jù)上面數(shù)據(jù)和表61的條件，以及附錄可選擇的斷路器型號(hào)為：校驗(yàn)斷路器的動(dòng)穩(wěn)定性：短路器的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值，所以 滿足要求校驗(yàn)斷路器的熱穩(wěn)定性：斷路器的熱穩(wěn)定電流，斷路器的試驗(yàn)時(shí)間假想時(shí)間,所以，滿足要求第8節(jié) 室內(nèi)外母線選型及校驗(yàn)配電裝置中的匯流母線按工作條件可分為室內(nèi)和室外，對(duì)于室外安裝的母線受自然條件的影響較大，且室外配電裝置的跨距大，要求由足夠的機(jī)械強(qiáng)度，但室外母線的散熱條件較室內(nèi)要好。各種母線都要求有良好

24、的導(dǎo)電性，以減少電能損耗。我國主要采用的是鋁制、鋁合金及鋼鋁導(dǎo)線材料。考慮施工安裝的條件，室外配電裝置一般采用圓形鋁絞線或鋼芯鋁絞線的軟母線，室內(nèi)采用矩形截面的硬母線，因這種截面的母線在交流電下的集膚效應(yīng)較小，散熱較好，施工安裝方便。這次母線選擇的基本數(shù)據(jù)見下：室外母線110kV進(jìn)線側(cè)、進(jìn)入高壓室的27.5kV進(jìn)線側(cè)、從高壓室出來的27.5kV饋線側(cè)、10kV饋線側(cè)的母線均為軟母線。室內(nèi)母線高壓室內(nèi)27.5kV硬母線長度l2000mm； 相間距a600mm 高壓室內(nèi) 10kV 硬母線長度l1200mm； 相間距a250mm 軟母線進(jìn)行選型、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。硬母線進(jìn)行選型、熱穩(wěn)定及動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。表71

25、導(dǎo)線名稱選擇校驗(yàn)按導(dǎo)線長期發(fā)熱允許電流選擇按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇動(dòng)穩(wěn)定熱穩(wěn)定母線及短導(dǎo)線普通導(dǎo)線8.1 室外母線選型及校驗(yàn)室外110kV進(jìn)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，由前面計(jì)算知：根據(jù)，可知選擇的鋼芯鋁絞線滿足要求。校驗(yàn)?zāi)妇€熱穩(wěn)定性：，其中熱穩(wěn)定系數(shù)取為99肌膚效應(yīng)系數(shù)，取1則根據(jù)前面的,可得，不滿足要求所以選擇鋼芯鋁絞線室外27.5kV進(jìn)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，由前面計(jì)算知：根據(jù)，可知選擇鋼芯鋁絞線滿足要求。校驗(yàn)?zāi)妇€熱穩(wěn)定性：，則根據(jù)前面的,可得，滿足要求從高壓室出來的27.5饋線側(cè)母線。選擇的型號(hào)也是鋼芯鋁絞線從高壓室出來的10kV饋

26、線側(cè)母線。母線最大工作電流按變壓器過載1.3倍考慮，由前面計(jì)算知：根據(jù)，可知選擇鋼芯鋁絞線滿足要求。校驗(yàn)?zāi)妇€熱穩(wěn)定性：，則根據(jù)前面的,可得，滿足要求8.2 室內(nèi)母線的選型和校驗(yàn)室內(nèi)27.5kV硬母線。母線最大工作電流按變壓器過載1.3倍考慮，由前面計(jì)算知：根據(jù)，可知選擇的垂直平放置的矩形鋁母線滿足要求。校驗(yàn)?zāi)妇€熱穩(wěn)定性：，則根據(jù)前面的,可得，滿足要求校驗(yàn)?zāi)妇€動(dòng)穩(wěn)定性：母線的允許應(yīng)力為：最大沖擊力為： 式中 Kx導(dǎo)體形狀修正系數(shù)，約為1； ich2三相短路沖擊電流； l平行母線長度（mm）； a母線間距(mm)。所以最大沖擊應(yīng)力為：最大沖擊應(yīng)力為： 式中 h硬母線截面寬邊長度(mm)。所以最大沖

27、擊應(yīng)力為：室內(nèi)10kV硬母線。母線最大工作電流按變壓器過載1.3倍考慮，由前面計(jì)算知：根據(jù)，可知選擇的垂直平放置的矩形鋁母線滿足要求。校驗(yàn)?zāi)妇€熱穩(wěn)定性：，則根據(jù)前面的,可得，滿足要求校驗(yàn)?zāi)妇€動(dòng)穩(wěn)定性：母線的允許應(yīng)力為：最大沖擊力為： 所以最大沖擊應(yīng)力為：最大沖擊應(yīng)力為： 所以最大沖擊應(yīng)力為： 滿足要求室內(nèi)外母線選擇如下：表7-2電壓等級(jí)110kV27.5kV10kV室外LGJ210鋼芯鋁絞線LGJ400鋼芯鋁導(dǎo)線LGJ25鋼芯鋁導(dǎo)線室內(nèi)LMY垂直放的硬鋁母線LMY垂直放的硬鋁母線第9節(jié) 支持絕緣子和穿墻套管支持絕緣子和穿墻套管在配電裝置中用以固定母線和導(dǎo)體，并使導(dǎo)體與地或處在其他電位下的設(shè)備絕

28、緣，其選擇依據(jù)如表10-1。支持絕緣子和穿墻套管選擇與校驗(yàn) 表101選擇校驗(yàn)電壓電流熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定支持絕緣子UeUg06FyxFjs穿墻套管UeUgIeIgmaxIt2tIZ2tjx06FyxFjs式中 Fyx拉彎允許作用力，查產(chǎn)品手冊； Fjs計(jì)算作用力； 06安全系數(shù)。在三相短路電流下，中間相母線承受的機(jī)械應(yīng)力最大。若絕緣子間跨距和絕緣子管間跨距分別為L和，則左端絕緣子和穿墻套管受力分別為：9.1 支持絕緣子選型及校驗(yàn) 110kV側(cè)母線支持絕緣子選型及校驗(yàn) 取L=1m，a=1m, 則 校驗(yàn)： 根據(jù)教材附表11.1，選擇則ZS110/3型號(hào)支持絕緣子。 27.5kV側(cè)母線支持絕緣子選型及校驗(yàn)

29、取L=2m，a=40cm, 則 校驗(yàn)： 根據(jù)教材附表11.1，選擇則ZS35/4型號(hào)支持絕緣子。 10kV饋線母線支持絕緣子選型及校驗(yàn) 取L=1.2m，a=25cm, 則 校驗(yàn)： 根據(jù)教材附表11.1，選擇則ZS10/5型號(hào)支持絕緣子。9.2 穿墻套管選型及校驗(yàn) 27.5kV進(jìn)線側(cè)穿墻套管選型及校驗(yàn) 母線，選擇CWLB35/1000穿墻絕緣陶瓷套管 動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)：，查教材附表11.1，可知，故，滿足動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)。 熱穩(wěn)定性校驗(yàn)： ， ，滿足要求。 選擇CWLB35/1000穿墻絕緣陶瓷套管。 27.5kV出線側(cè)穿墻套管選型及校驗(yàn) 同理，27.5kV出線側(cè)選擇CLB35/1000型號(hào)的穿墻套管。

30、 10kV側(cè)穿墻套管選型及校驗(yàn) 最大長期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮， 初步選擇CLB10/250型號(hào)套管 動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)：，查教材附表11.1，可知，故，滿足動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)。 熱穩(wěn)定性校驗(yàn)： ， ，滿足要求。 選擇CLB10/250型戶內(nèi)鋁導(dǎo)體穿墻套管。第10節(jié) 電壓、電流互感器選型及校驗(yàn) 本設(shè)計(jì)完成110kV側(cè)儀用電壓、電流互感器選擇與校驗(yàn)。電流、電壓互感器選擇與校驗(yàn) 表111選擇校驗(yàn)電壓電流熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定電流互感器U1eUgIeIgmaxIZ2tjx（ktI1e）2×1電壓互感器0.9UgU1e1.1UgW2W2e-式中 kt電流互感器熱穩(wěn)定倍數(shù)； kdw電流互感器動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)；

31、W2、W2e分別為二次側(cè)每相負(fù)荷（儀器、儀表）容量及電壓互感器每相額定容量； Ug工作點(diǎn)線路額定電壓。10.1 110kV側(cè)電壓互感器選型及校驗(yàn) 假設(shè)二次負(fù)荷為：一個(gè)饋線上共有一個(gè)三相有功瓦時(shí)計(jì)，一個(gè)無功電度表，一個(gè)電壓表測母線電壓，一個(gè)絕緣監(jiān)視裝置。電壓互感器二次負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表如下表11-2：電壓互感器二次負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表 表11-2儀表名稱儀表電壓線圈數(shù)儀表總數(shù)儀表所需功率ab相bc相每個(gè)總計(jì)有功瓦時(shí)計(jì)111.51.50.380.9250.571.38750.571.3875無功電度表11.51.50.380.9250.571.38750.571.3875電壓表114.54.5104.5總計(jì)5.64

32、2.781.142.78接線為Y/YV接線方式的互感器各相負(fù)荷計(jì)算式得：計(jì)入每相絕緣監(jiān)視接有電壓表的負(fù)荷P=4.5W，Q=0，則a相負(fù)荷：計(jì)入接于相電壓的絕緣監(jiān)視用電壓表，則b相負(fù)荷為：故選擇JCC110型號(hào)電壓互感器，容量滿足要求。10.2 110kV側(cè)電流互感器選型及校驗(yàn)最大長期工作電流根據(jù)已知數(shù)據(jù)，可選用LCWD110D/A型電流互感器，電流比為400/5，有兩個(gè)鐵芯，其中準(zhǔn)確度1級(jí)的供儀表用，3級(jí)的供保護(hù)用。由資料知，兩鐵芯的對(duì)應(yīng)額定容量為30VA，110VA，熱穩(wěn)定倍數(shù)，電動(dòng)力穩(wěn)定倍數(shù)，每相互感器二次負(fù)荷如下表11-3?；ジ衅鞫呜?fù)荷表 表11-3儀表名稱二次負(fù)荷A相B相C相電流表（

33、ITIA型）3.0有功功率表（IDIW）型1.451.45有功瓦時(shí)計(jì)（DSI）0.50.5總計(jì)1.053.01.05由最大一相（B相）負(fù)載為依據(jù)，取，由公式得導(dǎo)線電阻。銅導(dǎo)線，則其截面積。因此，選擇截面積為的銅導(dǎo)線，可滿足要求。熱穩(wěn)定性校驗(yàn)： 計(jì)算短路熱效應(yīng) 故 ，滿足熱穩(wěn)定性校驗(yàn)。動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)： 校驗(yàn)作用于互感器絕緣瓷瓶帽上的機(jī)械應(yīng)力：取a=1m,l=1m,則滿足動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)，說明互感器對(duì)機(jī)械力的作用是穩(wěn)定的。因此，選擇LCWD110D11型兩貼心互感器能滿足要求。第11節(jié) 防雷接地設(shè)計(jì)發(fā)電廠，變電所遭受雷害一般來自兩個(gè)方面：一方面是雷直擊發(fā)電廠、變電所；另一方面是雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波

34、沿該導(dǎo)線侵入變電所、發(fā)電廠。11.1 防雷設(shè)計(jì) 防雷的主要措施是在變電所內(nèi)安裝合適避雷器以限制電氣設(shè)備上的過電壓峰值，同時(shí)設(shè)置進(jìn)線保護(hù)段以限制雷電流幅值和降低侵入波的陡度。本課程設(shè)計(jì)中在110kV側(cè)，27.5kV側(cè)，10kV側(cè)分別裝設(shè)Y10W5110/295型號(hào)，Y10W542/40型號(hào)和Y5W512.7/44型號(hào)的氧化鋅避雷器。11.2 接地設(shè)計(jì) 除利用自然接地極以外，根據(jù)保護(hù)接地和工作接地要求敷設(shè)一個(gè)統(tǒng)一接地網(wǎng)，然后再避雷針和避雷器安裝處增加35根集中接地極以滿足防雷接地要求。第12節(jié) 總結(jié)與體會(huì)首先，我要感謝學(xué)院的老師能夠給我們安排這樣的課程設(shè)計(jì)，我覺得這是非常有意義和必要的。理論雖高于

35、實(shí)踐卻是來自于實(shí)踐，知識(shí)只有在用于實(shí)踐之后才又意義，也只有在實(shí)踐中我們才會(huì)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，也才會(huì)更深的理解和記憶所學(xué)，才會(huì)更好的提高自己，彌補(bǔ)所學(xué)不足。這次通過對(duì)牽引變電所主接線的設(shè)計(jì)，實(shí)在是讓我受益匪淺，此次課程設(shè)計(jì)之后，我對(duì)供變電的一般設(shè)計(jì)原則、方法有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，分析問題、解決問題的能力又有了進(jìn)一步的提高，這對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和發(fā)展都有一定的幫助。然后，通過課程設(shè)計(jì)鍛煉了我的邏輯思維能力和材料組織能力，同時(shí)也使我認(rèn)識(shí)和熟練了一些常用的軟件，如畫圖軟件，Office軟件，以及AutoCAD軟件等。最后，通過課程設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到由于所學(xué)知識(shí)的局限性以及缺乏經(jīng)驗(yàn)，我的設(shè)計(jì)可能不夠合理，也不夠

36、完善。因此，我需要在今后的學(xué)習(xí)中不斷的積累知識(shí)，使自己有所進(jìn)步。由于水平有限，難免會(huì)有錯(cuò)誤，還望老師批評(píng)指正。我的設(shè)計(jì)可能不夠合理，也不夠完善，同時(shí)由于水平有限，其中會(huì)有錯(cuò)誤，希望老師批評(píng)指正。參考文獻(xiàn)1賀威俊等 編著.電力牽引供變電技術(shù) 西南交通大學(xué)出版社，19982賀威俊、簡克良 主編.電氣化鐵道供變電工程 中國鐵道出版社，19803婁和恭等 合編.發(fā)電廠變電所電氣部分 水利電力出版社，19874李群湛 賀建閩 編著. 牽引供電系統(tǒng)分析 西南交通大學(xué)出版社，20075曹建猷 著. 電氣化鐵道供電系統(tǒng) 中國鐵道出版社，1983附錄三相雙繞組牽引變壓器主要技術(shù)數(shù)據(jù) 設(shè)備型號(hào)SF11000011

37、0SF115000110SF120000110SF131500110SFY40000110SF720000110額定容量（kVA）100001500020000315004000020000額定電壓（kV）高壓110110110110110110低壓275275275275275275額定電流（A）高壓525788105165270105低壓210315420660840420損耗（kV）空載1652252753853825短路5980104148180115阻抗電壓（）105105105105105105空載電流（）25222212連接組別YN，d11YN，d11YN，d11YN，d11YN

38、，d11YN，d11冷卻方式ONAFONAFONAFONAFONAFONAF 三相雙繞組電力變壓器主要技術(shù)數(shù)據(jù) 表152額定容量（kVA）電壓組合連接組號(hào)空載損耗（kW）負(fù)載損耗（kW）空載電流（）阻抗電壓（）高壓（kV）高壓分接范圍低壓（kV）100275563，105Y，d110372252665200055370223150765302040009264019500108770196301309201880015411001510001801350141250220163013160026519501220003401980112500400230011 測量用電壓互感器標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確級(jí)及最大

39、誤差允許值 表153 準(zhǔn)確級(jí)電壓范圍（）負(fù)荷范圍（）最大允許誤差電壓誤差（）相位差（分）01（80120）×U1e（25100）×S1e01502021005052011040330 保護(hù)用電壓互感器標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確級(jí)及最大誤差允許值 表154 準(zhǔn)確級(jí)電壓范圍負(fù)荷范圍最大允許誤差中性點(diǎn)有效接地中性點(diǎn)非有效接地電壓誤差（）相位差（分）3P（5150）×U1e（5190）×U1e（25100）×S1e301205P60240 JDJ227.5戶外型電壓互感器主要技術(shù)數(shù)據(jù) 表155 原邊額定電壓（kV）額定容量（VA）最大容量（VA）連接組別試驗(yàn)電壓（kV）

40、tg05級(jí)1級(jí)3級(jí)一次對(duì)二次及地二次對(duì)地27515025010001000I，I09522 JD63戶外型電壓互感器主要技術(shù)數(shù)據(jù) 表156 額定電壓比（V）最高工作電壓（kV）準(zhǔn)確級(jí)及額定輸出容量（VA）極限輸出容量（VA）負(fù)荷功率因數(shù)連接組別工頻耐受電壓（kV） tg一次對(duì)二次及地二次對(duì)地55000100600 5級(jí)200VA1500（cos為0.81）0.8（滯后）I，I0140（1min）2（1min）2 JCC1戶外型電壓互感器主要技術(shù)數(shù)據(jù) 表157 型式適用地區(qū)海拔（m）環(huán)境溫度（oC）額定電壓（kV）額定容量（VA）最大容量VA一次基本二次輔助二次1級(jí)3級(jí)JCC1110一般地區(qū)10

41、0030+4011001100100350010002000JCC1110TH濕熱地區(qū)10000+40JCC1110GY高原地區(qū)300030+40 JCC2戶外型電壓互感器主要技術(shù)數(shù)據(jù) 表158 額定電壓比（kV）準(zhǔn)確級(jí)與額定輸出（VA）（cos0。8滯后）最大輸出（VA）連接組別允許過電壓設(shè)備重量（kg）油重（kg）1級(jí)3級(jí)115Ue15Ue110：0.1：0.150010002000I，I0，I0長期運(yùn)行可持續(xù)30s35075 JCC6110、JCC6110GYW2戶外型電壓互感器主要技術(shù)數(shù)據(jù) 表159 額定電壓比（kV）準(zhǔn)確級(jí)與額定輸出（VA）（cos0。8滯后）極限輸出（VA）工頻耐壓

42、（kV）tg110：0.1：0.102級(jí)05級(jí)1級(jí)3P級(jí)一次對(duì)二次及地二次對(duì)地15030050050020005 1min2 1min2 測量用電流互感器標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確級(jí)及最大誤差允許值 表1510 準(zhǔn)確度負(fù)荷范圍（）在下列額定電流百分?jǐn)?shù)時(shí)的電流誤差（）在下列額定電流百分?jǐn)?shù)時(shí)的相位差（+-分）520501001205205010012001（25100）%×S2e0.40.2-0.10.115855020.750.35-0.20.230151010051.50.75-0.50.59045303013.01.5-1.01.01809060603（25100）%×S2e-3.0-3.

43、05-3.0-3.0 保護(hù)用電流互感器標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確級(jí)及最大誤差允許值 表1511準(zhǔn)確級(jí)電流誤差（）相位差（分）復(fù)合誤差（）在額定一次電流下在額定一次電流下5P160510P310 LCWB6110型電流互感器主要技術(shù)數(shù)據(jù) 表1512額定工作電壓（kV）額定一次電流（A）額定二次電流（A）極性二次繞組排列額定輸出負(fù)荷功率因數(shù)10P級(jí)下的額定準(zhǔn)確限值系數(shù)室溫下電壓10kV時(shí)的tg安裝點(diǎn)最大海拔高度額定電流比為2*502*1000/5A額定電流比為2*502*1000/5A2×502×752×1002×1502×2002×3002*4002*6

44、002*7502*10005（或）1減極性10P10P10P0.505級(jí)和1級(jí)時(shí)為50VA05級(jí)和1級(jí)時(shí)為30VA08滯后150.8%1000(m) LCWD2110型電流互感器主要技術(shù)數(shù)據(jù) 表1513額定一次電流（A）額定二次電流（A）額定負(fù)荷及準(zhǔn)確級(jí)次20oC、10kV下的tg油重（kg）總重（kg）2×502×752×1002×1502×2002×3002×4002×600505BB級(jí)下均為50VA（2）（cos0.8滯后）2%80350 LCWD135型電流互感器主要技術(shù)數(shù)據(jù) 表1514額定一次電流（A）額定二次電流（A）二次繞組組合額定二次負(fù)荷（cos0.8滯后）20oC、10kV下的tg5，1015，2030，4050，75100，150200，300400，600800，10001200，1500505B每個(gè)二次繞組均為50VA（2）2% LJW110型電流互感器主要技術(shù)數(shù)據(jù) 表1515額定一次電壓（kV）額定一次電流（A）額