牽引變電所I電氣主接線設(shè)計(jì)

1、第1 章 設(shè)計(jì)思路 21.1 設(shè)計(jì)的目的 21.2 設(shè)計(jì)的要求 21.3 設(shè)計(jì)的依據(jù) 21.4 設(shè)計(jì)方案 31.4.1 設(shè)計(jì)方案比較 31.4.2 備用的選擇 4第2 章 牽引變壓器的選擇 52.1 參數(shù)的定義 52.2 牽引變壓器容量計(jì)算 52.3 中期變壓器容量估算 52.4 牽引變壓器的電壓損失計(jì)算 6第3 章 牽引變電所主接線設(shè)計(jì) 73.1 主接線要求 73.2 變電所110kV側(cè)主接線設(shè)計(jì) 83.3 變電所 27.5kV 側(cè)主接線設(shè)計(jì) 9第4 章 短路電流的計(jì)算 9第5 章 設(shè)備的選擇 125.1 110kV側(cè)進(jìn)線的選擇 125.2 27.5kV 側(cè)母線的選擇 135.3 開關(guān)設(shè)備的

2、選擇 135.3.1 110kV 側(cè)開關(guān)設(shè)備的選擇 135.3.2 27.5kV 側(cè)開關(guān)設(shè)備的選擇 155.4 電流互感器的選取 16第6 章繼電保護(hù)擬定 186.1 繼電保護(hù)的任務(wù) 186.2 繼電保護(hù)的要求 186.3 繼電保護(hù)配置 19第7 章并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償裝置 19第8 章變電所防雷設(shè)計(jì) 21第9 章設(shè)計(jì)結(jié)論 22參考文獻(xiàn) 2324第1章設(shè)計(jì)思路1.1 設(shè)計(jì)的目的通過對(duì)牽引變電所I電氣主接線的設(shè)計(jì)，可以初步掌握電氣化鐵道牽引變電 所電氣主接線的設(shè)計(jì)步驟和方法。基本掌握變電所主接線圖的繪制方法，鍛煉自 己綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，熟悉有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，將所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)際設(shè)計(jì) 相結(jié)合，建立一個(gè)

3、對(duì)牽引變電所的供電系統(tǒng)的概念模型，為今后進(jìn)行工程設(shè)計(jì)奠定良好基礎(chǔ)。1.2 設(shè)計(jì)的要求(1)確定該牽引變電所高壓側(cè)的電氣主接線的形式，并分析其正常運(yùn)行時(shí)的 運(yùn)行方式。(2)確定牽引變壓器的容量、臺(tái)數(shù)及接線方式。(3)確定牽引負(fù)荷側(cè)電氣主接線的形式。(4)對(duì)變電所進(jìn)行短路計(jì)算，并進(jìn)行電氣設(shè)備選擇。(5)設(shè)置合適的過電壓保護(hù)裝置、防雷裝置以及提高接觸網(wǎng)功率因數(shù)的裝置。(6)用CAD畫出整個(gè)牽引變電所的電氣主接線圖。1.3 設(shè)計(jì)的依據(jù)包含有H、I兩牽引變電所的供電系統(tǒng)示意圖如圖1所示圖1中，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100乂

4、丫人，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0.12和0.14;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0.21和0.26。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(zhǎng)度分別25km、40km、20km。線路平均正序電抗X1 為0.4G/km,平均零序電抗X0為1.2Q/km。1.4 設(shè)計(jì)方案方案一：三相YNd11聯(lián)結(jié)牽引變電所方案二：三相Vv聯(lián)結(jié)牽引變電所設(shè)計(jì)步驟：(1)根據(jù)所給數(shù)據(jù)，求計(jì)算容量、校核容量和安裝容量，選擇變壓器型號(hào)(2)進(jìn)行短路電流計(jì)算，選擇校驗(yàn)斷路器、隔離開關(guān)、電壓及電 流互感器。(3)并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)(4)

5、防雷接地保護(hù)設(shè)計(jì)1.4.1 設(shè)計(jì)方案比較方案一：Vv接線主接線簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少。供電可靠，利用率高。電壓必 須是線電壓，對(duì)于供電和絕緣設(shè)備的投入相對(duì)比較高。Vv接線采用兩只全絕緣電壓互感器一次收尾相連分別連接到 ABC三相監(jiān)測(cè)電壓。這樣一次側(cè)沒有接地， 在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的時(shí)候 Vv接線方式不容易引起系統(tǒng)諧振。但是這種方 式一般應(yīng)用在35kV以下的系統(tǒng)，同時(shí)測(cè)量的是線電壓，不能測(cè)量相電壓，也不 能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)單相接地故障。方案二：YNd11接線制造簡(jiǎn)單，價(jià)格比較便宜，可實(shí)現(xiàn)雙邊供電。但主接 線比較復(fù)雜，投資較多。YNd11接線有利于變電所用電和地區(qū)三相電力，一臺(tái) 停運(yùn)時(shí)供電不中斷，方便可靠。有

6、較好的抗頻繁短路能力，短時(shí)嚴(yán)重過負(fù)荷和三 相負(fù)荷不平衡的承受能力強(qiáng)。三相負(fù)荷不平衡時(shí)，特別是單項(xiàng)短路時(shí)，三相中性 點(diǎn)將產(chǎn)生偏移，從而使各相電壓相差很大，影響安全。綜合考慮，選三相YNd11接線的變壓器。1.4.2 備用的選擇牽引變壓器在檢修或發(fā)生故障時(shí)，都需要有備用變壓器投入，以確保電氣化鐵路的正常運(yùn)輸。在大運(yùn)量的雙線區(qū)段，牽引變壓器一旦出現(xiàn)故障，應(yīng)盡快投入備用變壓器，顯得比單線區(qū)段要求更高。備用變壓器投入的快供，將影響到恢復(fù)正常供電的時(shí)間，并且與采用的備用方式有關(guān)。備用方式的選擇，必須從實(shí)際的電氣化鐵路線路、運(yùn)量、牽引變電所的規(guī)模、選址、供電方式及外部條件(如有無(wú)公路)等因素，綜合考慮比較后

7、確定。我國(guó)的電氣化鐵路牽引變壓器備用方式有以下兩種。(1)移動(dòng)備用采用移動(dòng)變壓器作為備用的方式稱為移動(dòng)備用。采用移動(dòng)備用方式的電氣化區(qū)段每個(gè)牽引變電所裝設(shè)兩臺(tái)牽引變壓器正常時(shí)兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行。所內(nèi)設(shè)有鐵路專用岔線。 備用變壓器安放在移動(dòng)變壓器車上停放于適中位置的牽引變電所內(nèi)或供電段段部以便于需要作為備用變壓器投人時(shí)縮短運(yùn)輸時(shí)間。在供電段所轄的牽引變電所不超過58個(gè)的情況下，設(shè)一臺(tái)移動(dòng)變壓器具額定容量應(yīng)與所轄變電所中的最大牽引變壓器額定容量相同。當(dāng)牽引變壓器需要檢修時(shí)可將移動(dòng)變壓器按計(jì)劃調(diào)入牽引變電所。但在牽引變壓器發(fā)生故障時(shí)移動(dòng)變壓器的調(diào)運(yùn)和投入約需數(shù)小時(shí)。 此間， 采用移動(dòng)備用方式的優(yōu)點(diǎn)是牽引變

8、壓器容量較省。因此移動(dòng)備用方式可用于沿線無(wú)公路區(qū)段和單線區(qū)段。(2)固定備用采用加大牽引變壓器容量或增加臺(tái)數(shù)作為備用的方式，稱為固定備用。采用固定備用方式的電氣化區(qū)段，每個(gè)牽引變電所裝設(shè)兩臺(tái)牽引變壓器，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。每臺(tái)牽引變壓器容量應(yīng)能承擔(dān)全所最大負(fù)荷，滿足鐵路正常運(yùn)輸?shù)囊?。采用固定備用方式的?yōu)點(diǎn)是：其投入快速方便，可確保鐵路正常運(yùn)輸，又可不修建鐵路專用岔線，牽引變電所選址方便、靈活， 場(chǎng)地面積較小，土方量較少，電氣主接線較簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)是：增加了牽引變壓器的安裝容量，變電所內(nèi)設(shè)備檢修業(yè)務(wù)要靠公路運(yùn)輸。因此， 固定備用方式適用于沿線有公路條件的大運(yùn)量區(qū)段。結(jié)合本次設(shè)計(jì)的要求，牽引變電所

9、采用直接供電方式向雙線區(qū)段供電，外部有公路直通所內(nèi)。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)中采用備用方式。第2章牽引變壓器的選擇2.1 參數(shù)的定義Kt-溫度系數(shù)，一般為0.9U n -牽引變電所牽引側(cè)三相變壓器的母線額定電壓，即27.5kVlie-左供電臂負(fù)荷全日的有效值，為 390AI2e-右供電臂負(fù)荷全日的有效值，為160AS-變壓器容量二A -電能損耗V -電壓損耗X-阻抗K-牽引變壓器過負(fù)荷倍數(shù)，一般取1.52.2 牽引變壓器容量計(jì)算牽引變電所的主變壓器采用YNd1

10、1接線方式，主變壓器正常負(fù)荷計(jì)算:S =KtU221e I 2e 21 1avI 2av將 lie =390A,I2e =160A 代入上式:可得 S =21879kVA緊密運(yùn)行狀態(tài)下的主變壓器計(jì)算容量:max=KtUN(2I1emax 0.65I2e)將 I1emax =550A, I2e =160A代入上式：可得 Smax =0.9 27.5(2 550 0.65 160) = 29799kVA、一S29799校核容量 S交核=Smax = 29799 kVA = 19866kVAK 1.5根據(jù)計(jì)算容量選擇三相雙繞組牽引變壓器的容量為2父25000kVA2.3 中期變壓器容量估算為了滿足鐵

11、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(zhǎng)為40%,則S預(yù)計(jì)=(1 40%) SSb十=1.40S =1.40父21 8 719VA3 06 3.0kVAS® 計(jì) max =1.40Smax =1.40 29799 = 41718.6kVA校核容量為Sy校核=%吧="%6 kVA = 27813.4kVA y. K 1.5根據(jù)以上計(jì)算查附錄表選擇三相雙繞組牽引變壓器為2父SF1 31500/110所以最終選擇的牽引變壓器的容量為 2M31500kVA ,采用YNd11接線方式, 固定備用方式。牽引變壓器2mSFi-31500/110參數(shù)如表2-1所示：

12、表2-1變壓器參數(shù)表(kV)量(kV)(A)電壓電流(kVA)低高低空短(%)(%)壓壓壓壓載路SF1 -31500/1103150011027.516566038.514810.52YNd112.4 牽引變壓器的電壓損失計(jì)算三相接線變壓器的阻抗：參數(shù)定義：Ud% 變壓器短路電壓百分值，Un一變壓器額定電壓，A Pc 一 變壓器額定銅耗，Sn 變壓器額定容量將原邊Y接相阻抗歸算到27.5KV側(cè)對(duì)應(yīng)Y接，并把Y接轉(zhuǎn)換成接，即次邊 繞組阻抗為：Pc1000UN2 14827.52N = 33-二 0.338 1SN1000 (31500* 10)Xt ”3Ud%100uNSN_2c 10.527.

13、523 3100 31500 10-3=7.563三相牽引變壓器電壓損失計(jì)算:由于 cos =0.8所以超前與滯后項(xiàng)最大電壓損失計(jì)算式如下-U T1max = (0.4I" _0.13點(diǎn)出-U T2max = (0.4I2max 0.33Ilav)XTIe =klav，k取 1.41；計(jì)算得:11avI 2avI1e 390 k - 1.41I2e 160 k - 1.41= 276.596A ,= 113.48 A超前相繞組的最大電壓損失為:U1max =(0.4*550 0.13*113.48)*7.563 = 1542.09V滯后相繞組的最大電壓損失為：U 2max -(0.4

14、*280 0.33* 276.596)*7.563 -1595.79V滯后相繞組的電壓損失比超前相大，重負(fù)荷設(shè)在超前相，也就是 a相。第3章 牽引變電所主接線設(shè)計(jì)3.1 主接線要求電氣主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求：靈活性主接線的靈活性主要表現(xiàn)在正常運(yùn)行或故障情況下都能迅速改變接線方式，即應(yīng)滿足調(diào)度正常操作靈活的要求， 滿足輸電線路、變壓器、開關(guān)設(shè)備停電檢修 或設(shè)備更換方便靈活的要求，滿足接線過渡的靈活性，滿足處理事故的靈活性。(2)可靠性根據(jù)變電所的性質(zhì)和在系統(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)變電所的主接線可靠 性提出不同的要求。主接線的可靠性是接線方式和一次、 二次設(shè)備可靠性的綜合。

15、對(duì)主接線可以 做定量計(jì)算，但需要各種設(shè)備的可靠性指標(biāo)、各級(jí)線路、母線故障率等原始數(shù)據(jù)。 一邊情況下，在主接線設(shè)計(jì)時(shí)尚缺乏準(zhǔn)確的可靠性計(jì)算所需的原始資料，而且計(jì)算方法各異，也不成熟，故通常不做定量計(jì)算，其結(jié)果也只能做參考。通常采用 定性分析來(lái)比較各種接線的可靠性。經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性是在滿足接線可靠性、靈活性要求的前提下，盡可能的減少與接線方 式有關(guān)的投資。主要內(nèi)容如下：采用簡(jiǎn)單的接線方式，少用設(shè)備，節(jié)省設(shè)備上的投資。在投產(chǎn)初期回路數(shù)減 少時(shí)，更有條件采用設(shè)備用量較少的簡(jiǎn)化接線。 能緩裝的設(shè)備，不提前采購(gòu)裝設(shè)。 在設(shè)備型式和額定參數(shù)的選擇上，要結(jié)合工程情況恰到好處，避免以大代少、以 高代低;在選擇接線方

16、式時(shí)，要考慮到設(shè)備布置的占地面積大少，要力求減小占 地，節(jié)省配電裝置征地費(fèi)用。3.2 變電所110kV側(cè)主接線設(shè)計(jì)橋型接線能滿足牽引變電所的可靠性， 具有一定的運(yùn)行靈活性，使用電氣設(shè) 備少，建造費(fèi)用低，在結(jié)構(gòu)上便于發(fā)展成單母線或具有旁路母線的接線。即在初期按橋形結(jié)線，將來(lái)有可能增加電源線路數(shù)時(shí)再擴(kuò)展為其它接線形式。橋型接線線按中間橫向橋接母線的位置不同， 分為內(nèi)橋形和外橋形兩種。內(nèi)橋適用于故障 較多的長(zhǎng)輸電線路以及主變壓器不需要經(jīng)常切換的場(chǎng)合。外橋適用于故障較少的短輸電線路以及主變壓器需要經(jīng)常切換的場(chǎng)合。由此可采用外橋形接線，如圖 3-1(a)所示：正常運(yùn)行時(shí)，T1運(yùn)行，T2備用。T1運(yùn)行，由

17、線路 L1供電，QS1, QS2, QF1合閘，其它均斷開；T1運(yùn)行，由線路L2供電，QS5, QS4, QS3, QS2, QF2, QF1合閘，其它均斷開；T2運(yùn)行，由線路L2供電，QS5, QS6, QF3合 閘，其它均斷開；T2運(yùn)行，由線路L1供電，QS1, QS3, QS4,QS6, QF2, QF3, 其它均斷開。QS：I QS2 、-VQF11QS51QS4QS6(QF3< QF1( QF2(a)(b)圖3-1橋型接線圖3.3 變電所27.5kV側(cè)主接線設(shè)計(jì)饋線斷路器100%備用的接線如圖3-2所示。這種接線當(dāng)工作斷路器需檢修時(shí)，此種接線用于單線區(qū)段， 牽引母線不同的場(chǎng)合。

18、即由備用斷路器代替。斷路器的轉(zhuǎn)換操作方便，供電可靠 性高，但一次投資較大。圖3-2 斷路器100%備用的接線圖第4章短路電流的計(jì)算運(yùn)行方式和短路電流的計(jì)算應(yīng)在最大、小運(yùn)行方式下采用標(biāo)幺值法進(jìn)行計(jì) 算。取基準(zhǔn)容量Sb=100MVA, UB=Uav。牽引變電所短路示意圖如圖4-1所示。(1)牽引變壓器高壓側(cè)(110kV)發(fā)生短路時(shí)耳圖4-1-1 di點(diǎn)短路計(jì)算等效電路圖最大運(yùn)行方式下：在最大運(yùn)行方式下，Xg大=0.12 , E； =1。線路電抗標(biāo)幺值：Xl =0.4 L1 -SB- =0.4 25=0.076Uav115短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流標(biāo)幺值：111k=1 =5.1X 0.12 0.076短

19、路點(diǎn)處的基準(zhǔn)電流為:SB.3Ub1000.502KA3 115短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流為：lJ3=IK Ib=5.1 0.502-2.5612KA短路點(diǎn)的沖擊電流為：ish=2KchIK = 2 1.8 2.5612 = 6.52KA最小運(yùn)行方式下:在最小運(yùn)行方式下,Xg 大=0.21 , E；=1。線路電抗標(biāo)幺值:Xl =0.4 L1 -S2- =0.4 25 002=0.076U 2v1152短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流標(biāo)幺值：1_1_ q cI k _ 3.5X 0.21 0.076短路點(diǎn)處的基準(zhǔn)電流為:SB3Ub1003 115=0.502KA短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流為：Ik=IK IB =0.

20、688 3.5 0.502 = 1.523KA短路點(diǎn)的沖擊電流為：ish=.2KchIK=2 1.8 1.523 =3.87KA sCl(2)牽引變壓器低壓側(cè)(27.5kV)發(fā)生短路時(shí)最大運(yùn)行方式下： 變壓器電抗標(biāo)幺值:圖4-1-2 d2點(diǎn)短路計(jì)算等效電路圖Xt =U1% 包=105 當(dāng)=0.333100 SN100 31.5短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流標(biāo)幺值為:11一Ik =1.89X 0.333 0.12 0.076短路點(diǎn)處的基準(zhǔn)電流為:SB3Ub1003 27.5= 2.0994KA短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流為：Ik=鼠 Ib =1.89 2.0994 = 3.968KA短路點(diǎn)的沖擊電流為：ij）

21、 = .2KchIk（3） = . 2 1.7 3.968 = 9.54KA sc最小運(yùn)行方式下：變壓器電抗標(biāo)幺值：XT =U% /=第獨(dú)=0.333100 Sn 100 31.5短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流標(biāo)幺值為:I k = =1.616X 0.333 0.21 0.076短路點(diǎn)處的基準(zhǔn)電流為:SB-3Ub1003 27.5=2.0994KA短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流為:I3) =IK IB =0.866 1.616 2.0994-2.94KA短路點(diǎn)的沖擊電流為:ish=2。3) = 2 1.7 2.94 = 7.07KA綜上計(jì)算結(jié)果如表4-1所力、o表4-1短路計(jì)算結(jié)果電壓等級(jí)110kV27.5k

22、V最大運(yùn)行方式.(3)Ik (kA)2.5613.968(3)ish(kA)6.529.54最小運(yùn)行方式.(3),Ik (kA)1.5232.94.(3)ish(kA)3.877.07第5章設(shè)備的選擇5.1 110kV側(cè)進(jìn)線的選擇最大負(fù)荷持續(xù)工作電流按變壓器過載的1.3倍考慮。經(jīng)計(jì)算最大負(fù)荷持續(xù)電流為：Sn31500Igmax =1.3 廣=1.3214.93AU N3 110按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇進(jìn)線截面:1 g m a x 2 1 49 32Ace = = = 2 3 8B 1mm2jce 0.9ce故應(yīng)選擇LGJ-240的鋼芯鋁絞線。校驗(yàn)熱穩(wěn)定度：LGJ-240的允許載流量 J =610A

23、>214.93A滿足要求。5.2 27.5kV側(cè)母線的選擇最大負(fù)荷持續(xù)工作電流:, c Sn-31500 c c I gmax =1.31.3859.73AU n. 3 27.5按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇進(jìn)線截面:859.732=955.26mmj ce故應(yīng)選擇硬鋁母線，型號(hào)為 校驗(yàn)熱穩(wěn)定度：LMY -100x10。LMY -100x10的允許載流量Ial =2558A859.73A 滿足要求。0.95.3開關(guān)設(shè)備的選擇開關(guān)設(shè)備包括斷路器和隔離開關(guān)電器。選擇標(biāo)準(zhǔn)見下表所示，根據(jù)表中條件, 選擇合理的開關(guān)設(shè)備并校驗(yàn)。隔禺收U UI Ii. i.U e - U gI e - I g maxi dw

24、- i shIt2t- I，3)2tima斷路器注：Ue、Ie、10cl分別為開關(guān)電器的額定電壓、額定電流和額定開斷電流；Ug、I g maxI k 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; .開關(guān)電器的選擇與校驗(yàn)：選擇項(xiàng)目校驗(yàn)項(xiàng)目額定電壓額定電流動(dòng)穩(wěn)定熱穩(wěn)定Ue -UgIe -Igmaxi dw i sh2(3)2It t-I:：tima表5-1選擇與校驗(yàn)條件idw、1t、t 分別為開關(guān)電器的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值、熱穩(wěn)定電流及其試驗(yàn)時(shí)間；tma 假想時(shí)間,k=tj +3 +0.05stj 繼電保護(hù)整定時(shí)間（s）;td1 斷路器動(dòng)作時(shí)間（s）；0.05 考慮短路電流非周

25、期分量熱影響的等效時(shí)間。5.3.1 110kV側(cè)開關(guān)設(shè)備的選擇對(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型和型號(hào)， 及戶外或戶內(nèi)，以及滅弧介質(zhì) 的種類。對(duì)110kV三相系統(tǒng)中，廣泛采用少油式或者 SF6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SF6斷路器。(1)高壓斷路器的型號(hào)選擇如下：工作點(diǎn)的線路額定電壓為：Ug =110kV，三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為：Iz =2.56kA,根據(jù)上面數(shù)據(jù)和表5-1的條件，以及附錄可選擇的斷路器型號(hào)為：SW6 110/1200。最大負(fù)荷電流為：Igma

26、x =1.3父修 =214.932A 3 110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idw =41kA,所以idw =41kA >6.52kA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It=15.8kA,斷路器的試驗(yàn)時(shí)間t=4s假想時(shí)間 tima =匕 td 0.05 =1.5 1.56 0.05 =3.11sIt2t=998.56, I J3)2tima =380.83 ,所以 I t2t > I 嗎3，滿足要求(2)高壓隔離開關(guān)型號(hào)選擇如下：工作點(diǎn)的線路額定電壓為：Ug -110kV，三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為：Iz =2.56kA最大負(fù)荷電流為：Igmax =1.3

27、3黑=214.932A g3 110根據(jù)上面數(shù)據(jù)和表5-1的條件，以及附錄可選擇的隔離開關(guān)型號(hào)為：GW4 -110D /630A DW 型的隔離開關(guān)校驗(yàn)隔離開關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定性：隔離開關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值idw =50kA ,所以idw =50kA>6.52kA滿足要求校驗(yàn)隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定性：隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定電流It=20kA,隔離開關(guān)的試驗(yàn)時(shí)間t=4s假想時(shí)間 tima Mj td 0.05 =1.5 1.56 0.05 =3.11sIt2t neCQIotTlma =38083,所以 It2t >k(3)2tima ,滿足要求綜合上述的分析，110kV側(cè)電氣設(shè)備的選擇校驗(yàn)如表 5-2。

28、表5-2 110kV側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置參數(shù)UnI N(3) I ki (3) ishI2 tI 二 tima地 點(diǎn)條數(shù)據(jù)110kV一2.561kA6.52kA380.83件額定參數(shù)一UNeI N eI oci maxIt2 t次高壓斷路器設(shè)110kV1200A15.8kA一41kA998.56SW4 -110/1200備6型號(hào)局壓隔離開關(guān)規(guī) GW4-110DDW格 110kV630A50 kA16005.3.2 27.5kV側(cè)開關(guān)設(shè)備的選擇(1)27.5kV側(cè)斷路器型號(hào)選擇如下：工作點(diǎn)的線路額定電壓為：Ug =27.5kV，三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為：I

29、z =3.968kA最大負(fù)荷電流為：)max =1.3 ；1署5 =859.727A g max. 3z.27.5根據(jù)上面數(shù)據(jù)和表5-1的條件，以及附錄可選擇的斷路器型號(hào)為：SW6 -110/1200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idw =41kA,所以idw =41kA >9.54kA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It=15.8kA,斷路器的試驗(yàn)時(shí)間t=4s假想時(shí)間 tima =tj td 0.05 =1 1.06 0.05 = 2.11sIt'Mgg&sGjUmanGd.gdsJ以 It2t >I，3)2tma,滿足要求(2)27

30、.5kV側(cè)隔離開關(guān)型號(hào)選擇如下：工作點(diǎn)的線路額定電壓為：Ug =27.5kV，三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為：IZ =3.968kA最大負(fù)荷電流為： a* =1.3父募梟=859.727A根據(jù)上面數(shù)據(jù)和表5-1的條件，以及附錄可選擇的隔離開關(guān)型號(hào)為：GW4 -27.5kV/1250A校驗(yàn)隔離開關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定性：隔離開關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值idw=80kA,所以idw =80kA>9.54kA滿足要求校驗(yàn)隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定性：隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定電流It=31.5kA,隔離開關(guān)的試驗(yàn)時(shí)間t=4s假想時(shí)間 tima =tj td0.05 1 1.06 -0.05=2.11sIt2t =3969/曹氣瓶=64.843

31、，所以It > I，3)2tma,滿足要求27.5kV側(cè)一次設(shè)備的選擇型號(hào)如表 5-3所示。置 地 點(diǎn) 條 件次 設(shè) 備 型 號(hào) 規(guī) 格選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度參數(shù)UnI NII ki(3)1 shI (3)2 t ima數(shù)據(jù)27.5kV一3.968kA9.54kA64.843額定參數(shù)UNeI N eI oci maxI； t斷路器ZN -27.527.5kV1000A10kA25kA400局壓隔離開關(guān)GW4 - 27.5kV /125027.5kV1250A31.5kA80 kA3969表5-3 27.5kV側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)5.4電流互感器的選取(1)110kV側(cè)電

32、流互感器的選取最大長(zhǎng)期工作電流可按變壓器過載1.3倍考慮SN31500Igmax =1.3Ie =1.3 N =1.3 A=214.932AUn3 110Ua =110KV g而Uie'UEi,Iie ±Igmax,且查出電流互感器 LCW-110的額定電壓為110kV ,額定電流比為(300-600)/5,故初步確定選用的型號(hào)為L(zhǎng)CW-110的電流互感器,其參數(shù)如下表5-4所示。表5-4 LCW-110的電流互感器參數(shù)型號(hào)額定電流比/A準(zhǔn)確度級(jí)次10%0.513D 二次負(fù)荷Q倍數(shù)LCW-110(300 600)/51-1.22.4-1.215短路熱穩(wěn)定性校驗(yàn)22I1e Kt

33、t= 300 75 = 506.25 106 kA SQd = Qz Qfi = 7.0273kA2 S因?yàn)?(I1e Kt ) t > Qd ,故滿足熱穩(wěn)定性。短路動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)、.2I1e Ku-2 300 150= 63630A(3)ish =6250A顯然，滿足動(dòng)穩(wěn)定性。(2)27.5kV側(cè)電流互感器的選取最大長(zhǎng)期工作電流可按變壓器過載1.3倍考慮Se315001gmax =1.3Ie =1.3 -1.3859.73A3Ue3 27.5Ug =27.5kV而U2e之UE212e，gmax ,電流互感器LCW-35的額定電壓為35kV,額定電流比為(15-1000)/5,故初步確定型

34、號(hào)為L(zhǎng)CW-35的電流互感器，其參數(shù)如下表5-5所示。表5-5 LCW-35的電流互感器參數(shù)型號(hào)額定電流比/A準(zhǔn)確度級(jí)次額定二次負(fù)荷10%0.513 D倍數(shù)LCW-35(15-1000)/51-1.22.4-1.215短路熱穩(wěn)定性校驗(yàn)2Iie Ku = 2 300 150 = 63630AQd =4.1095 106 kA S2I2e Kt t Qd故滿足熱穩(wěn)定性。短路動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)j2I2e Ku = .2 1000 100= 14140CAij) =9540A，21佇 K .ij)故滿足動(dòng)穩(wěn)定性。第6章繼電保護(hù)擬定6.1 繼電保護(hù)的任務(wù)繼電保護(hù)的任務(wù)是：自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力

35、系統(tǒng)中切除， 使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其它無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行； 反應(yīng)電 氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件，而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)、減負(fù)荷 或跳閘。此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作，而是根據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)及其元件的危害程 度規(guī)定一定的延時(shí)，以免不必要的動(dòng)作和由于干擾而引起的誤動(dòng)作。 還可以與電 力系統(tǒng)中的其他自動(dòng)化裝置配合， 在條件允許時(shí)，采取預(yù)定措施，縮短事故停電 時(shí)間，盡快恢復(fù)供電，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。6.2 繼電保護(hù)的要求動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上應(yīng)滿足四個(gè)基本要求，即可靠性、選擇性、速動(dòng)性和靈敏性。可靠性包括安全性和信賴性，是對(duì)繼電保護(hù)性能的最根本要求。選擇性是

36、指保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，在可能最小的區(qū)間將故障從電力系統(tǒng)中斷開，最大限度的保證系統(tǒng)中無(wú)故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。速動(dòng)性是指盡可能快的切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大短路電流、低電壓下運(yùn)行的時(shí)間，降低設(shè)備的損壞程度，提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。靈敏性是指對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。6.3 繼電保護(hù)配置1 .主接線各部分的繼電保護(hù)根據(jù)變壓器的故障種類及異常運(yùn)行方式應(yīng)裝設(shè)如下保護(hù)裝置：(1)針對(duì)變壓器油箱內(nèi)部短路和油面降低的瓦斯保護(hù)。(2)針對(duì)變壓器繞組和引出線的多相短路，大接地電流電網(wǎng)側(cè)繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路的縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)。(3)針對(duì)外部相間短路并作瓦斯

37、保護(hù)和縱差保護(hù)(或電流速斷保護(hù))后備的過電流保護(hù)(或復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)或負(fù)序電流保護(hù))。(4)針對(duì)大接地電流電網(wǎng)中外部接地短路的零序電流保護(hù)。(5)針對(duì)對(duì)稱過負(fù)荷的過負(fù)荷保護(hù)，等等。2 .輸電線路的繼電保護(hù)按照保護(hù)動(dòng)作原理分為縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)和方向比較式縱聯(lián)保護(hù)。線路縱聯(lián)保護(hù)是利用某種通信通道將線路兩側(cè)的電氣量(電流、 電流的相位、功率方向等)縱向聯(lián)系起來(lái)，將線路一側(cè)的電氣量信息傳到另一側(cè)去，將兩側(cè)的電氣量同時(shí)比較形成的保護(hù)。方向比較式縱聯(lián)保護(hù)比較的是線路兩端的功率方向，又稱為方向高頻保護(hù)。第 7 章 并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償裝置并聯(lián)電容的作用：提高功率因數(shù)；吸收諧波電流，具有濾波作用；改善電力系統(tǒng)

38、電壓質(zhì)量，提高牽引變電所牽引側(cè)母線電壓；減少電力系統(tǒng)電能損失。并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置如圖7-1 所示。主要設(shè)備有：并聯(lián)電容器組Co用于無(wú)功補(bǔ)償，并與用聯(lián)電抗器匹配，濾掉一部分諧波 電流。串聯(lián)電抗器L。 限制斷路器合閘涌流和分閘時(shí)的重燃電流，與電容器匹配濾掉部分諧波電流；防止并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置與供電系統(tǒng)發(fā)生高次諧波并聯(lián)諧振；發(fā)生短路故障(例如牽引側(cè)母線短路)時(shí)，避免電容器組向短路點(diǎn)直接放電，保護(hù) 電容器不受損壞。斷路器QF。用于投切和保護(hù)并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置。隔離開關(guān)QS。保證在維護(hù)和檢查并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置時(shí)有明顯的斷口。電壓互感器TV1、TV2(或放電線圈)。實(shí)現(xiàn)電容器組的繼電保護(hù)，并在電 容器組退出運(yùn)行

39、時(shí)放電。電流互感器TA1、TA2。實(shí)現(xiàn)并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置的電流測(cè)量和繼電保護(hù)。避雷器F。作過電壓保護(hù)。熔斷器FU。單臺(tái)電容器的過電流保護(hù)。<>表7-1并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置圖牽引變電所功率因數(shù)取值：補(bǔ)償前，牽引側(cè) cos中=0.8,牽引變壓器高壓側(cè)cosQ =078;補(bǔ)償后，牽引變壓器高壓側(cè) cosQ =0.9;并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置的償 度a =0.12 0.13。選取電容器型號(hào)為 CY-1-50-1的電容器。(1)牽引變電所負(fù)荷平均有功功率PL1 = 11 avUWN cos中=276.596 父 27.5 父 0.8 = 6085.112(kW)Pl2 = l2avUwN cosq'： =113.48 27.5 0.8 = 2496.56(kW)Pl =Pl1 +PL2 =6085.112 +2496.56 =8581.672(kW)(2)需補(bǔ)無(wú)功容量Qd= 8581.6121 n1 J1 =1697.014(kvar) 0.780 0.9(3)安裝無(wú)功容量取a =0.13, Uwmax=29KV''U CN *<34.1 fQa =(1 -a) 一 Qd =(1 -0.13)x I m 1697.014 = 2041.3