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文檔簡介
1、存檔資料 成績: 課 程 設 計 報 告 書所屬課程名稱 供變電技術課程設計 題 目 牽引變電所電氣主接線設計分 院 專業(yè)班級 學號 20 0210470 學生姓名 指導教師 20 年 月 日 華東交通大學理工學院課程設計報告課 程 設 計 任 務 書專業(yè) 電氣工程及其自動化 班級 姓名 一、課程設計(論文)題目 牽引變電所電氣主接線設計 二、課程設計(論文)工作:自 20 年 月 日起至 年 月 1 日止。三、課程設計(論文)的目的及內容要求:1.設計課題:牽引變電所電氣主接線設計 2.設計目的: 通過該設計,使學生初步掌握交流電氣化鐵道牽引變電所電氣主接線的設計步驟和方法; 熟悉有關設計規(guī)
2、范和設計手冊的使用; 基本掌握變電所主接線圖的繪制方法; 鍛煉學生綜合運用所學知識的能力,為今后進行工程設計奠定良好的基礎。 3.設計要求: 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備。如:母線、絕緣子、隔離開關、熔斷器、斷路器、互感器等。選擇時應優(yōu)先考慮采用國內經鑒定的新產品、新技術。 提交詳細的課程設計說明書和牽引變電所電氣主接線圖。 學生簽名: ( ) 20 年 月 日課程設計(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課程設計態(tài)度評價2出勤情況評價3任務難度評價4工作量飽滿評價5任務難度評價6設計中創(chuàng)新性評價7論文書寫規(guī)范化評價
3、8綜合應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電氣主接線設計應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 設備及選型124.1硬母線的選取124.2支柱絕緣子和穿墻導管的選取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22第一章 牽引變電所主接線設計原則及要求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)定的設備文字符號和圖形代表上述電氣設備、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接線圖,稱為電氣主接線圖。它不僅標明了各主要設備的規(guī)格、數(shù)量,而且反映各設備的連接方式和各電氣回路的相互關系,從而構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構和功能。在運行中,它能表明與高壓電網連接方式、電能輸送和分配的關系以及變電所一次設備的運行方式,成為實際運行操作的依據(jù);在設計中,主接線的確定對變電所電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護裝置和計
5、算、自動裝置和控制方式選擇等都有重大影響。此外,電氣主結線對牽引供電系統(tǒng)運行的可靠性、電能質量、運行靈活性和經濟性起著決定性作用。此外,電氣主結線及其組成的電氣設備,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:隔離開關的正確配置和隔離開關接線的正確繪制。 隔離開關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的地方都必須配置隔離開關,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,與經濟性有關。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,停電的經濟損失多少等,從各方面加以綜合考慮。3.經濟性 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)調度的方便性:根據(jù)調度要求,方便地改變運行方式。(3)擴建的方便性1.3 電氣主接線設計應遵循的主要原則與步驟
7、1.應以批準的設計任務書為依據(jù),以國家經濟建設的方針政策和有關的技術政策、技術規(guī)范和規(guī)程為準則,結合工程具體特點和實際調查掌握的各種基礎資料,進行綜合分析和方案研究。2.主接線設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,包括牽引網供電方式、變電所布點、主變壓器接線方式和容量、牽引網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問題,應通過供電系統(tǒng)計算進行全面的綜合技術經濟比較,確定牽引變電所的主要技術參數(shù)和各種技術要求。3.根據(jù)供電系統(tǒng)計算結果提供的上述各種技術參數(shù)和有關資料,結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
8、、自動裝置與監(jiān)控二次系統(tǒng)類型、自用電系統(tǒng),以及電氣化鐵路當前運量和發(fā)展規(guī)劃遠景等因素,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,以期設計合理的電氣主接線。4.新技術的應用對牽引變電所主結線結構和可靠性等方面,將產生直接影響。第二章 牽引變電所電氣主接線圖設計說明根據(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所內采用兩臺牽引變壓器固定全備用。所內不設鐵路岔線。側不需設室外輔助母線,每相饋線接電容補償裝置二組,電容器室內,電抗器室外。低壓(二次)側需設電壓互感器,高壓側同樣需設電壓互感器,按正常運行方式選擇變壓器容量。該主接線圖高壓側采用外
9、橋接線,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,考慮到經濟性,牽引負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 一次側兩路進線,一路工作,一路備用,變壓器相同,1B工作,2B全備用。當進線1發(fā)生故障時,只需合上外跨橋上的隔離開
10、關。1B發(fā)生故障時,若采用進線1工作,也合外跨橋上的隔離開關。設備的檢修相同。2 二次側當變壓器發(fā)生故障或檢修時,合上分段母線上相應的隔離開關,的饋線能繼續(xù)工作。斷路器及其他設備發(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容是確定最大短路電流的大小,所以對一次側設備的選取一般選取110KV高壓母線短路點作為短路計算點;對二次側設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:側額定電流:側額定電流: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78.730703.061877.171131.96側314.9281487.553755.13222.61表3-1 短路計算表第四章設備及選型4.1硬母線的選取一、側母線的選?。?、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流熱效應由,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。所以應選擇253=75m截面的軟鋁母線。二、側母線的選?。?、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。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,所以應選擇的軟鋁母線。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:母線的計算應力為:由表6.4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,而進線是直接接到牽引變壓器上的,所以不用穿墻導管,
14、故對于側只需選擇支柱絕緣子而不需要選擇穿墻導管。而側的設備既有安裝在室外的也有安裝在室內,所以對側既需要選擇支柱絕緣子,也需要選擇穿墻導管。一、側支柱絕緣子的選?。?、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倍考慮由附錄二表11.1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高壓斷路器的選取交流牽引負荷側由于故障跳閘頻繁,操作次數(shù)多,從減少運行維修工作量考慮,本設計側選用斷路器,側選用真空斷路器。一、側斷路器的選取
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計的電氣主結線中,只有側才有高壓熔斷器,所以只需選擇側的高壓熔斷器。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隔離開關的選取由于在所設計的電氣主結線中,側隔離開關在室外,而側既有室內的也有室外的,所以對側只需選擇室外的,而側要選擇室內和室外的。一、側隔離開關的選取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。所以側隔離開關的型號為戶外GW4-110/1000。 二、側隔離開關的選取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查出戶內隔離開關的型號為GN2-35T/1000,戶外隔離開關的型號為GW2-35G/1000。2、校驗短路時的熱穩(wěn)定性1)、戶內隔離開關的校驗,所以,故滿足熱穩(wěn)定性。所以側隔離開關的型號為戶內GN2-35T/1000。 2)、戶外隔離開關的校驗,所以,故滿足熱穩(wěn)定性。所以側隔離開關的型號為戶外GW2-35G/1000。
19、4.6電壓互感器的選取一、側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,從而保護電氣設備的安全。第五章參考文獻1賀威俊
21、.電力牽引供變電技術.成都:西南交通大學出版社.20042簡克良.電力系統(tǒng)分析.成都:西南交通大學出版社.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)部西北電力設計院. 電氣工程設計手冊電氣一次部分M. 中國電力出版社,1998.8 弋東方. 電氣設計手冊電氣一次部分M. 中國電力出版社 20029 陳學庸編. 電力工程電氣設備手冊(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)課程設計及畢業(yè)設計參考資料M. 北京:中國電力出版社,1995.5.11 文遠芳編. 高電壓技術M. 武漢:華中科技大學出版社,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
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