牵引变电所I电气主接线设计.docx

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1、目录第1章设计思路11.1 设计的目的11.2 设计的要求21.3 设计的依据21.4 设计方案21.5 .1设计方案比拟21.4.2备用的选择3第2章牵引变压器的选择42.1参数的定义42.2 牵引变压器容量计算42.3 中期变压器容量估算42.4 牵引变压器的电压损失计算5第3章牵引变电所主接线设计6主接线要求6变电所IlOkY侧主接线设计6变电所侧主接线设计7第4章短路电流的计算7第5章设备的选择85.111OkV侧进线的选择8侧母线的选择错误!未定义书签。5.3开关设备的选择95. 3.1HOkV侧开关设备的选择9侧开关设备的选择105.4电流互感器的选取12第6章继电保护拟定136.

2、 1继电保护的任务136.2 继电保护的要求136.3 继电保护配置13第7章并联无功补偿装置14第8章变电所防雷设计15第9章设计结论15参考文献16第1章设计思路1.1设计的目的通过对牵引变电所I电气主接线的设计，可以初步掌握电气化铁道牵引变电所电气主接线的设计步骤和方法。根本掌握变电所主接线图的绘制方法，锻炼自己综合运用所学知识的能力，熟悉有关设计标准，将所学的理论知识与实际设计相结合，建立一个对牵引变电所的供电系统的概念模型，为今后进行工程设计奠定良好根底。设计的要求(1)确定该牵引变电所高压侧的电气主接线的形式，并分析其正常运行时的运行方式。(2)确定牵引变压器的容量、台数及接线方式

3、。(3)确定牵引负荷侧电气主接线的形式。(4)对变电所进行短路计算，并进行电气设备选择。(5)设置适宜的过电压保护装置、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H、I两牵引变电所的供电系统示意图如图1所示。图1牵引供电系统示意图图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y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和；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和。对每个牵引变电所而言，IlOkV线路为一主一备。图1中，L2、-长度分

4、别25km、40km、20km0线路平均正序电抗X为0.4Qkm,平均零序电抗X。为1.2km。1.4 设计方案方案一：三相YNdIl联结牵引变电所方案二：三相VV联结牵引变电所设计步骤：(1)根据所给数据，求计算容量、校核容量和安装容量,选择变压器型号(2)进行短路电流计算，选择校验断路器、隔离开关、电压及电流互感器。(3)并联无功补偿的设计(4)防雷接地保护设计.1设计方案比拟方案一：VV接线主接线简单，设备投资少。供电可靠，利用率高。电压必须是线电压,对于供电和绝缘设备的投入相比照拟高。Vv接线采用两只全绝缘电压互感器一次收尾相连分别连接到ABC三相监测电压。这样一次侧没有接地，在系统发

5、生单相接地故障的时候VV接线方式不容易引起系统谐振。但是这种方式一般应用在35kV以下的系统，同时测量的是线电压，不能测量相电压，也不能监测系统单相接地故障。方案二：YNdu接线制造简单，价格比拟廉价，可实现双边供电。但主接线比拟复杂,投资较多。YNdll接线有利于变电所用电和地区三相电力，一台停运时供电不中断，方便可靠。有较好的抗频繁短路能力，短时严重过负荷和三相负荷不平衡的承受能力强。三相负荷不平衡时，特别是单项短路时，三相中性点将产生偏移，从而使各相电压相差很大，影响平安。综合考虑，选三相YNdIl接线的变压器。1.备用的选择牵引变压器在检修或发生故障时，都需要有备用变压器投入，以确保电

6、气化铁路的正常运输。在大运量的双线区段，牵引变压器一旦出现故障，应尽快投入备用变压器，显得比单线区段要求更高。备用变压器投入的快供，将影响到恢复正常供电的时间，并且与采用的备用方式有关。备用方式的选择，必须从实际的电气化铁路线路、运量、牵引变电所的规模、选址、供电方式及外部条件(如有无公路)等因素，综合考虑比拟后确定。我国的电气化铁路牵引变压器备用方式有以下两种。(1)移动备用采用移动变压器作为备用的方式称为移动备用。采用移动备用方式的电气化区段每个牵引变电所装设两台牵引变压器正常时两台并联运行。所内设有铁路专用岔线。备用变压器安放在移动变压器车上停放于适中位置的牵引变电所内或供电段段部以便于

7、需要作为备用变压器投人时缩短运输时间。在供电段所辖的牵引变电所不超过58个的情况下,设一台移动变压器其额定容量应与所辖变电所中的最大牵引变压器额定容量相同。当牵引变压器需要检修时可将移动变压器按方案调入牵引变电所。但在牵引变压器发生故障时移动变压器的调运和投入约需数小时。此间，采用移动备用方式的优点是牵引变压器容量较省。因此移动备用方式可用于沿线无公路区段和单线区段。(2)固定备用采用加大牵引变压器容量或增加台数作为备用的方式，称为固定备用。采用固定备用方式的电气化区段，每个牵引变电所装设两台牵引变压器，一台运行，一台备用。每台牵引变压器容量应能承当全所最大负荷，满足铁路正常运输的要求。采用固

8、定备用方式的优点是：其投入快速方便，可确保铁路正常运输，又可不修建铁路专用岔线，牵引变电所选址方便、灵活，场地面积较小，土方量较少，电气主接线较简单。其缺点是：增加了牵引变压器的安装容量，变电所内设备检修业务要靠公路运输。因此，固定备用方式适用于沿线有公路条件的大运量区段。结合本次设计的要求，牵引变电所采用直接供电方式向双线区段供电，外部有公路直通所内。所以综合考虑情况该变电所采比拟适合采用固定备用。当变电所需要检修时可能通过外部的公路到指定的变电所完成检修和设备维护，所以在当前进行电气化铁路牵引供电系统的设计中采用备用方式。第2章牵引变压器的选择2.1 参数的定义K温度系数,一般为牵引变电所

9、牵引侧三相变压器的母线额定电压，即人-左供电臂负荷全日的有效值，为390A，2e右供电臂负荷全日的有效值，为160AS-变压器容量A-电能损耗V电压损耗X阻抗K-牵引变压器过负荷倍数，一般取2.2 牵引变压器容量计算牵引变电所的主变压器采用YNdll接线方式，主变压器正常负荷计算：将/加=390A,J=1&)A代入上式：可得S=2187%V紧密运行状态下的主变压器计算容量：将iemax=550A,I2e=160A代入上式:可得SmaX=0.927.5(255()+0.65x160)=29799kVA校核容量S校核二=-kVA=19866tVAK1.5根据计算容量选择三相双绕组牵引变压器的容量为

10、225000kVA02.3 3中期变压器容量估算为了满足铁路运输的不断开展，牵引变压器要留有一定余量，预计中期牵引负荷增长为校核容量为Sy,校核=S预计max _40%,那么S预计=(1+40%)S417186&VA=27813.4&VA1.5根据以上计算查附录表选择三相双绕组牵引变压器为2x56-31500/110所以最终选择的牵引变压器的容量为2x3150OkVA,采用YNdIl接线方式,固定备用方式。牵引变压器2SFr315()()110参数如表2-1所示:表27变压器参数表设备型号额定容量(kVA)额定电压额定电流损耗(kV)阻抗电压(%)空载连接组别电流(%)(kV)（八）高低压压高

11、压低压空载短路SF1-31500/110315001101656601482YNdll2.4牵引变压器的电压损失计算三相接线变压器的阻抗:参数定义：4变压器短路电压百分值，4，变压器额定电压，一变压器额定铜耗，Sjv变压器额定容量将原边Y接相阻抗归算到侧对应Y接，并把Y接转换成接，即次边绕组阻抗为:=3=314827.5?Tx(31500* IO 3)= 0.338,三相牵引变压器电压损失计算:由于CoS=O.8所以超前与滞后项最大电压损失计算式如下:计算得：/390=-=276.596A,k1.41超前相绕组的最大电压损失为：滞后相绕组的最大电压损失为：滞后相绕组的电压损失比超前相大，重负荷

12、设在超前相，也就是a相。第3章牵引变电所主接线设计3.1 主接线要求电气主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项根本要求：(1)灵活性主接线的灵活性主要表现在正常运行或故障情况下都能迅速改变接线方式，即应满足调度正常操作灵活的要求，满足输电线路、变压器、开关设备停电检修或设备更换方便灵活的要求，满足接线过渡的灵活性，满足处理事故的灵活性。(2)可靠性根据变电所的性质和在系统中的地位和作用不同，对变电所的主接线可靠性提出不同的要求。主接线的可靠性是接线方式和一次、二次设备可靠性的综合。对主接线可以做定量计算，但需要各种设备的可靠性指标、各级线路、母线故障率等原始数据。一边情况下，在主接线设计时尚缺

13、乏准确的可靠性计算所需的原始资料，而且计算方法各异，也不成熟，故通常不做定量计算，其结果也只能做参考。通常采用定性分析来比拟各种接线的可靠性。(3)经济性经济性是在满足接线可靠性、灵活性要求的前提下，尽可能的减少与接线方式有关的投资。主要内容如下：采用简单的接线方式，少用设备，节省设备上的投资。在投产初期回路数减少时，更有条件采用设备用量较少的简化接线。能缓装的设备，不提前采购装设。在设备型式和额定参数的选择上，要结合工程情况恰到好处，防止以大代少、以高代低;在选择接线方式时，要考虑到设备布置的占地面积大少，要力求减小占地，节省配电装置征地费用。3.2 变电所IlokV侧主接线设计桥型接线能满

14、足牵引变电所的可靠性，具有一定的运行灵活性，使用电气设备少，建造费用低，在结构上便于开展成单母线或具有旁路母线的接线。即在初期按桥形结线，将来有可能增加电源线路数时再扩展为其它接线形式。桥型接线线按中间横向桥接母线的位置不同，分为内桥形和外桥形两种。内桥适用于故障较多的长输电线路以及主变压器不需要经常切换的场合。外桥适用于故障较少的短输电线路以及主变压器需要经常切换的场合。由此可采用外桥形接线，如图3-l(a)所示：正常运行时，Tl运行，T2备用。Tl运行，由线路Ll供电，QSl,QS2,QFl合闸，其它均断开;Tl运行，由线路L2供电,QS5,QS4,QS3,QS2,QF2,QFl合闸，其它

15、均断开；T2运；J.行，由线路L2供电，QS5,QS6,QF3合闸，其它均断QSlXQS3开；T2运$QF1NkQF2QS2QS4行，由线路Ll供电，QSl,QS3,QS4,QS6,QF2,QF3,其它均断开。(a)(b)图3-1桥型接线图3.3变电所kV侧主接线设计馈线断路器100%备用的接线如图32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。O图3-2断路器100%备用的接线图第4章短路电流的计算运行方式和短路电流的计算应在最大、小运行方式下采用标幺值法进行计算。取基准容量=100MV4,Ub=UavO牵引变电所短路示意图如图41所示。图4-1牵引变电所短路示意图(1)牵引变压器高压侧(110V)发生短路时图477&点短