供变电课程设计C(完整版)

I I 课程名称 供变电工程课程设计课程名称 供变电工程课程设计 设计题目 设计题目 牵引变电所电气主接线设计牵引变电所电气主接线设计 院院 系 系 电电 气气 工工 程程 系系 专专 业 业 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 年年 级 级 06 级电化三班级电化三班 姓姓 名 名 蒋蒋 颖颖 指导教师 指导教师 杨老师杨老师 西南交通大学峨眉校区西南交通大学峨眉校区 2010年年 4 月月 10 日日 IIII 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 专 业 电气工程及其自动化 姓 名 蒋 颖 学 号 开题日期 2010 年 3 月 10 日 完成日期 2010 年 4 月 10 日 题题 目目 牵引变电所电气主接线设计牵引变电所电气主接线设计 一 设计的目的一 设计的目的 通过该设计 使学生初步掌握交流电气化铁道牵引变电所电气主接线的设计步骤和方法 熟悉有关设计规范和设计手册的使用 基本掌握变电所主接线图的绘制方法 锻炼学生综合运 用所学知识的能力 为今后进行工程设计奠定良好的基础 二 设计的内容及要求二 设计的内容及要求 1 按给定供电系统和给定条件 确定牵引变电所电气主接线 2 选择牵引变电所电气主接线中的主要设备 如 母线 绝缘子 隔离开关 熔断器 断路器 互感器等 选择时应优先考虑采用国内经鉴定的新产品 新技术 3 提交详细的课程设计说明书和牵引变电所电气主接线图 三 指导教师评语三 指导教师评语 四 成四 成 绩绩 指导教师指导教师 签章签章 年年 月月 日日 IIIIII 牵引变电所课程设计原始资料牵引变电所课程设计原始资料 原始资料 任选其中一所进行设计 1 电力系统及牵引变电所分布图 电力系统及牵引变电所分布图 SC 10000MVA x1 x2 0 01 2 12万万kVA Ud 17 L1 L2 L3 L5L6 L7 L8 L9 L10 ABCDEF 甲甲 乙乙 至至地地方方110kV 变变电电站站 2 6 3万万kVA Ud 17 丙丙 L4 图例 电力系统 火电为主 地方 220 110kV 区域变电所 地方 110 35 10kV 变电站 铁道牵引变电所 三相高压架空输电线 图中 L1 220kV 双回路 150kM LGJ 300 L2 110kV 双回路 10kM LGJ 120 L3 110kV 20kM L4 110kV 40kM L5 110kV 60kM L6 110kV 双回路 20kM L7 110kV 30kM L8 110kV 50kM IVIV L9 110kV 60kM L10 110kV 60kM 未标注导线型号者均为 LGJ 185 所有导线单位电抗均为 X 0 4 kM 牵引变压器容量如下 所有 Ud 10 5 A 2 3 15 万 kVA B 2 3 15 万 kVA C 2 3 15 万 kVA D 2 1 5 万 kVA E 2 1 5 万 kVA F 2 1 5 万 kVA 2 电力系统对各牵引变电所的供电方式及运行条件 电力系统对各牵引变电所的供电方式及运行条件 1 甲站对 A 所正常供电时 两回 110kV 线路中 一回为主供电源 另一回备用 A 所内采用两台牵引变压器固定全备用 所内不设铁路岔线 27 5kV 侧需设室外辅 助母线 每相馈线接电容补偿装置二组 电容器室内 电抗器室外 2 甲站对 B 所供电时 110kV 线路还需经 B 所送至丙站 正常运行时 B 所内 有系统功率穿越 当甲站至 B 的输电线路故障时 B 所由丙站供电 丙站内 110kV 母线分段运行 输电线 L4 L5分别接入不同的分段母线上 正常运行时 丙站内 110kV 母线分段断路器断开 B 所提供甲站至丙站的载波通道 B 所内采用两台牵引变压器固定全备用 所内不设铁路岔线 外部有公路直通 所内 27 5kV 侧需设室外辅助母线 每相馈线接电容补偿装置二组 电容器室内 电抗器室外 3 C 所由丙站送出的两回 110kV 线路供电 但正常运行时 由甲站送至丙站 L5 再由丙站送至 C 所的一回 110kV 线路 L6 平时不向牵引负荷供电 只经过 C 所的 110kV 母线转接至某企业 110kV 变电站 C 所内采用两台变压器 固定全备用 所内不设铁路岔线 外部有公路直通所 内 牵引侧除向两个方向的牵引网供电外 还要向电力机务段供电 两回 和地区 10kV 负荷供电 一回 C 所内设有 27 5 10kV 1000kVA 动力变压器一台 10kV 高 压间内设有 4 路馈线 每路馈线设有 电流表 电压表 有功电度表 无功电度表 设有电流速断和接地保护 继电保护动作时间 0 1 秒 10kV 高压间设在 27 5kV 高 压室一端 单独开门 27 5kV 侧设室外辅助母线 每相馈线接电容补偿装置二组 电容器室内 电抗器室外 4 牵引变电所 D E F 由乙站供电 正常运行时 110kV 线路在 E 所内断开 V V 不构成闭合环网 E 所内的牵引变压器正常运行时 接入由 D 所送来的电源线 L8上 L8故障时可转接至 F 所由 L9供电 D F 所均可能有系统功率穿越 但正常运行时 F 所无系统功率穿越 D 所内采用两台牵引变压器固定全备用 所内不设铁路岔线 27 5kV 侧设室外 辅助母线 每相馈线接电容补偿装置二组 电容器室内 电抗器室外 所用电有地 方 10kV 可靠电源 5 E 所内采用两台牵引变压器固定全备用 所内不设铁路岔线 有公路引入所 内 27 5kV 侧不设室外辅助母线 每相馈线接电容补偿装置二组 电容器室内 电 抗器室外 所用电采用在 110kV 进线隔离开关内侧接入 0 23kV 单相变3110 压器 以提高向硅整流装置供电的可靠性 6 F 所内采用两台牵引变压器固定全备用 所内不设铁路岔线 27 5kV 侧设室 外辅助母线 每相馈线接电容补偿装置二组 电容器室内 电抗器室外 该地区无 地方 10kV 电源 7 牵引变电所 A C E 110kV 侧要求计费 牵引变电所 B D F 27 5kV 侧 要求计费 采用低压侧 27 5kV 侧 计费时 110kV 侧仍需设电压监视 8 各变电所设计时 一律按海拔 h 1000m I 级污秽地区 盐密 0 1 毫克 厘 米 2 最高环境温度 40 考虑 9 各牵引变电所均设置避雷针三座 10 牵引变电所 B D 110kV 线路采用纵向平行引入方式 C E 110kV 线路采 用横向相对引入方式 A F 110kV 线路采用 T 字型引入方式 11 假定各牵引变电所馈线主保护动作时间 tb 0 1 秒 27 5kV 母线采用矩型截 面硬铝母线 母线间距 a 40cm 母线跨距 l 120cm 10KV 母线采用矩型截面硬铝 母线 母线间距 a 25cm 母线跨距 l 100cm 12 各牵引变电所主控制室均采用一对一集中控制方式 直流电源电压均为 220V VIVI 摘 要 交流与直流牵引变电所设计师电力牵引供电系统的重要组成部分 其内容包括 电气设备选择 电气主接线和配电装置设计 控制保护系统的技术方案与接线方式 接地装置设计等 它对整个供电系统的技术经济指标 运行方式都有重大的影响 牵引变电所与供变电系统其他供电装置的设计 不仅要满足正常运行方式下的 各种工作状态及运行条件的要求 而且还应考虑在故障条件下如何缩小或限制故障 的范围和影响 并保证电气设备在故障状态下安全可靠地工作 关键词 短路电流 主接线 电气设备 VIIVII 目 录 第一章 电气主接线与高压配电装置 1 1 1 概述 1 1 2 电气主接线应满足的基本要求 1 1 3 电气主接线设计应遵循的主要原则与步骤 2 1 4 电气主接线的基本接线形式 2 第二章 牵引变电所主接线的确定 8 2 1 原始资料 8 2 2 确定 C 所主接线形式 8 2 3 说明理由 8 第三章 短路计算 10 3 1 短路计算的相关概念 内容和目的 10 3 2 短路计算点的确定原则 10 3 3 短路计算 10 第四章 设备及选型 13 4 1 母线的选取及校验 13 4 2 支柱绝缘子及穿墙套管的选取及校验 17 4 3 高压断路器选取及校验 18 4 4 隔离开关的选取及校验 21 4 5 高压熔断器的选取及校验 23 4 6 电压互感器选取 24 4 7 电流互感器选择 25 4 8 避雷器的选取 29 结 论 31 参考文献 32 附录 1 33 西南交通大学课程设计 1 1 第一章 电气主接线与高压配电装置 1 1 概述 牵引变电所 含开闭所 降压变电所 的电气主结线 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 用规定的设备文字符号和图形代 表上述电气设备 导线 并根据他们的作用和运行操作顺序 按一定要求连接的单线或三线结 线图 称为电气主结线图 它不仅标明了各主要设备的规格 数量 而且反映各设备的连接方 式和各电气回路的相互关系 从而构成变电所电气部分主系统 电气主结线反映了牵引变电所 的基本结构和功能 在运行中 它能表明与高压电网连接方式 电能输送和分配的关系以及变 电所一次设备的运行方式 成为实际运行操作的依据 在设计中 主结线的确定对变电所电气 设备选择 配电装置布置 继电保护装置和计算 自动装置和控制方式选择等都有重大影响 此外 电气主结线对牵引供电系统运行的可靠性 电能质量 运行灵活性和经济性起着决定性 作用 此外 电气主结线及其组成的电气设备 是牵引变电所的主体部分 1 2 电气主接线应满足的基本要求 电气主接线应满足安全性 可靠性 经济性和方便性四项基本要求 1 安全性 主要体现在 隔离开关的正确配置和隔离开关接线的正确绘制 隔离开关的主 要用途是将检修部分与电源隔离 以保证检修人员的安全 在主接线图中 凡是应 该安装隔离开关的地方都必须配置隔离开关 不能有个别遗漏之处 也不允许从节 省投资来考虑而予以省略 主接线的安全性是必须绝对保证的 在比较分析主接线 的特点时 不允许有 比较安全 安全性还可以 等不合适的结论 2 可靠性 电气主接线的可靠性不是绝对的 同样形式的主接线对某些发电厂和变电所来 说是可靠的 而对另一些发电厂和变电所则不一定满足可靠性要求 电气主接线可 靠性的高低 与经济性有关 一般来讲 主接线的可靠性愈高 所需的总投资和年 运行费愈多 另一方面 可靠性愈高 因停电而造成的经济损失愈小 所以 对主 接线可靠性进行分析时 要根据资金是否充沛 停电的经济损失多少等 从各方面 加以综合考虑 由事故造成中断供电的机会越少 影响范围越小 停电时间越短 主结线的安全可靠性就越高 西南交通大学课程设计 2 2 3 经济性 经济性主要取决于汇流母线的结构类型与组数 几组母线 主变压器容量 结 构形式和数量 高压断路器配电单元数量 配电装备结构类型 屋内或屋外式 和 占地面积等因素 它通常与可靠性方便性之间有矛盾 为此 必须力求技术 经济 两者的统一 在满足供电可靠 运行灵活方便的基础上 尽量使投资和运行费最省 4 方便性 1 操作的方便性 尽可能使操作步骤少 以便于操作人员掌握 不致出错 2 调度的方便性 根据调度要求 方便地改变运行方式 3 扩建的方便性 1 3 电气主接线设计应遵循的主要原则与步骤 在电气主结线的设计中 应遵循的主要原则与步骤 1 应以批准的设计任务书为依据 以国家经济建设的方针政策和有关的技术政策 技术规范和规程为准则 结合工程具体特点和实际调查掌握的各种基础资料 进行综合分析和方案研究 2 主结线设计与整个牵引供电系统供电方案 电力系统对电力牵引供电方案密切 相关 包括牵引网供电方式 变电所布点 主变压器接线方式和容量 牵引网 电压水平及补偿措施 无功 谐波的综合补偿措施以及直流牵引系统电压等级 选择等重大综合技术问题 应通过供电系统计算进行全面的综合技术经济比较 确定牵引变电所的主要技术参数和各种技术要求 3 根据供电系统计算结果提供的上述各种技术参数和有关资料 结合牵引变电所 高压进线及其与系统联系 进线继电保护方式 自动装置与监控二次系统类型 自用电系统 以及电气化铁路当前运量和发展规划远景等因素 并全面考虑对 主结线的基本要求 做出综合分析和方案比较 以期设计合理的电气主结线 4 新技术的应用对牵引变电所主结线结构和可靠性等方面 将产生直接影响 1 4 电气主接线的基本接线形式 1 4 1 单母线接线 1 单母线不分段接线 西南交通大学课程设计 3 3 特点 DL 套数等于母线上所接的回路数 接线简单 每回路由 DL 切断负荷电流或故障电流 检修 DL 时 可用两侧的 GK 隔离电源 保证检修人员的安全 任一回路 DL 检修 不影响其它回路的正常运行 任一用电回路可从任一电源回 路获得电能 母线或母线隔离开关检修或故障时 所有回路都要停止工作 将造成全所停电 供电可靠性不高 DL 无备用 仅适用于对供电可靠性要求不高的 10 35kV 的地 区负荷 2 单母线分段接线 特点 这种结线分段母线可轮流检修 提高了供电的可靠性 但断路器仍无备用 分 段母线检修时将造成该段母线上所有回路停电 这对大型变电所来说也是不允许的 因此 这种接线只应用于功率不大的 10 35kV 地区负荷和 110kV 电源进线回路较少 的变电所中 1SL 2SL3SL 4SL 1G2G3G4G 1DL2DL3DL4DL MG1MG2MG3MG4 MG5MG6 5DL6DL 1B2B M 1SL 2SL3SL 4SL 1G2G3G4G 1DL2DL3DL4DL MG1MG2MG3MG4 MG5MG6 5DL6DL 1B2B 1M2M MG7MG8 MD 西南交通大学课程设计 4 4 3 单母线分段带旁路母线的接线 特点 这种结线解决了断路器的公共备用和检修备用 在调试 更换断路器和整定继电 保护装置时都可不必停电 提高了供电的可靠性 它广泛应用于牵引负荷和 35kV 以上线路中 特别是负荷较重要 线路断路器较多 检修断路器不允许停 电的场合 其主要缺点是 设备较多 接线较复杂 倒闸作业较复杂 配电装置的占地面积 大 为减少变电所投资 可根据变电所在电力系统中的重要程度 对供电可靠性的具 体要求 采用仅在工作母线一侧设旁路母线 同时将旁路断路器和分段断路器合 并为一套断路器的简化的单母线分段带旁路母线的电气主结线 4 简化的单母线分段带旁路母线的接线 1SL2SL3SL4SL 1G2G3G4G 1DL2DL3DL4DL MG1MG2MG3MG4 MG5MG6 5DL6DL 1B2B 2M PM PM 1PG2PG3PG4PG 1PG12PG1 1PD2PD 1PG22PG2 FG1FG2 FD 5PG6PG 110kV110kV 1M 1SL2SL3SL4SL 1G2G3G4G 1DL2DL3DL4DL MG1MG2MG3MG4 MG5MG6 5DL6DL 1B2B 2M PM 1PG 2PG 3PG4PG G1 G2 FD 110kV110kV G3 1M 西南交通大学课程设计 5 5 1 4 2 双母线接线 特点 比单母线结线增加一套备用母线 故当工作母线发生短路故障时 可将全部回路 迅速转换到由备用母线供电 缩短停电时间 检修母线时可倒换到由另一套母线工作而不中断供电 修理任一回路的母线隔离 开关时 只需本回路停电 无备用断路器情况下 检修任一断路器时 可通过一定的转换操作用母联断路器 代替被检修的断路器 而停电时间很短 缺点是隔离开关数量多 配电装置结构复杂 转换操作步骤较繁琐 一次投资合 占地面积都相应增大 适用于牵引变电所电源回路较多 四回路以上 且具有通过母线给其他变电所 输送大供功率供电回路的场合 1 4 3 桥形接线 1 内桥式接线 1SL2SL 3SL 4SL 1G2G3G4G 1DL2DL3DL4DL MD 1M 2M 5DL6DL 1SL2SL 1G 2G 4G 1DL 2DL 3DL 3G 5G6G 7G8G 9G10G 1B2B 外外跨跨条条 连连接接桥桥 西南交通大学课程设计 6 6 特点 两条电源进线回路上均设有断路器 电源线路中有一路故障时 不影响供电 但当任一主变压器故障或检修时 会影响本无故障的回路工作 在切除和投入主 变压器时 操作比较复杂 故该种结线适用于线路较长 线路故障和检修的机会较多 变压器不需要经常切 换的变电所 2 外桥式接线 特点 外桥接线适用于电源线路较短 负荷不恒定 主变压器需经常切换的场合 桥式接线中 两回线路 两台主变压器 只用 3 组断路器 其数量比较少 配电 装置简单 清晰且便于发展成为单母线或双母线结线 具有一定的运行灵活性 供电可靠性 因此 广泛应用于 35kV 至 220kV 的环形供电网络的电力系统中 1 4 4 简单分支接线 1SL2SL 1G 2G 4G 1DL2DL 3DL 3G 5G6G 1B2B 连连接接桥桥 1SL 2SL 1DL 3DL 1G2G 3G4G 外外跨跨条条 G 2DL 4DL 5DL6DL 西南交通大学课程设计 7 7 特点 双 T 式主结线运行的灵活性较高 应尽量采用倒换电源操作时不造成全变电所停 电的运行方式 在双 T 接线中 两路电源 两台主变压器只需要两套断路器 并且 110kV 侧无系 统功率穿越 主结线结构简单 110kV 线路不需设置继电保护装置 使二次接线装置也较简单 可节省投资 西南交通大学课程设计 8 8 第二章 牵引变电所主接线的确定 2 1 原始资料 C 所由丙站送出的两回 110kV 线路供电 但正常运行时 由甲站送至丙站 L5 再由丙站送至 C 所的一回 110kV 线路 L6 平时不向牵引负荷供电 只经过 C 所的 110kV 母线转接至某企业 110kV 变电站 C 所内采用两台变压器 固定全备用 所内不设铁路岔线 外部有公路直通所 内 牵引侧除向两个方向的牵引网供电外 还要向电力机务段供电 两回 和地区 10kV 负荷供电 一回 C 所内设有 27 5 10kV 1000kVA 动力变压器一台 10kV 高 压间内设有 4 路馈线 每路馈线设有 电流表 电压表 有功电度表 无功电度表 设有电流速断和接地保护 继电保护动作时间 0 1 秒 10kV 高压间设在 27 5kV 高 压室一端 单独开门 27 5kV 侧设室外辅助母线 每相馈线接电容补偿装置二组 电容器室内 电抗器室外 2 2 确定 C 所主接线形式 高压侧采用双 T 形式的三项牵引变电所主接线 牵引负荷侧才有单母线用隔离开关分段带旁路母线的接线方式 2 3 说明理由 1 首先确定 C 所为中间式牵引变电所 因为这类牵引变电所一般有两类电源进线 主要向牵引负荷和地区负荷供电 且无系统功率穿越 以上几点符合原始资料中 C 所的有两回 110KV 线路供电 向某企业 110KV 变电站供电的实际情况 2 双 T 接线中 两路电源 两台主变压器只需要两套断路器 并且 110KV 侧无系统 功率穿越 这些都是符合原始资料中 C 所情况的 况且双 T 接线结构简单 110KV 侧无需设置继电保护装置 使二次接线装置也较为简单 可节省投资 3 由于 C 所牵引侧除向两个方向的牵引网供电以外 还要向电力机务段供电 两回 和地区 10KV 负荷供电 1 回 10KV 高压间内设有 4 跳馈线 由上可知 牵引网 供电 馈线数目较多 所以牵引负荷侧主母线采用单母线用隔离开关分段带旁路 母线的接线方式 并设有室外辅助母线 西南交通大学课程设计 9 9 4 对于中间式牵引变电所采用三相 二相式主变压器的电七主接线 牵引侧母线连接 的自用电变压器采用反变换的 Scott 接线形式 已获得自用电系统所需的三相对 称 380V 电压 5 对于 C 所不采用双母线接线是因为 C 所只有两条电源进线 而双母线接线则要求 进线要有 4 条以上 所以此点不符合 6 对于 C 所不采用桥形接线 是因为 C 所无系统功率穿越 而桥形接线只适用于有 功率穿越的变电所 所以此点不符合 西南交通大学课程设计 1010 第三章 短路计算 3 1 短路计算的相关概念 内容和目的 1 短路 是指供电系统正常运行情况外的 导电相与相或相与地之间负荷支路被旁路 的直接短路或经过一个很小的故障点阻抗短接 2 短路计算的主要内容是确定短路电流的大小 即最大短路电流的大小 3 短路计算的目的 是通过短路过程的研究及计算短路电流的量值 从而达到供电 系统合理设计和安全可靠运行的重要因素 3 2 短路计算点的确定原则 最大短路电流出现的条件 一方面要考虑电力系统远景规划系统容量增加的可 能性 以及系统运行方式的变化使系统参数改变而导致短路电流增大 另一方面 对于所设计的牵引变电所或其他供电装置 其本身的主接线和运行方式对短路电流 的数值也有很大的影响 必须在初步却定主接线和主变压器运行方式情况下 选择 电气设备可能处于最严重短路电流状态的短路点 作为短路计算点 以确定在系统 最大运行方式下 通过各种电气设备和载流母线的最大短路电流 3 3 短路计算 电路简化图如下 图中点为 110KV 高压母线短路点 点为 27 5KV 低压母线短路点 点为 10KV 短路点 1 d 2 d 3 d 取 100MVA j S 西南交通大学课程设计 1111 1 17100 0 1417 100100120 j d be S U x S 2 5 22 100 0 4 600 1815 115 j p S xxL U 3 6 22 100 0 4 200 0605 115 j p S xxL U 4 10 5100 0 3333 10010031 5 j d be S U x S 5 7 5100 7 5 1001001 j d be S U x S 等值计算网络 1 当点短路时 1 d 1 0 14170 18150 030250 3534x 周期分量电流有效值 1 1 11 0 3534 z I x 周期分量电流有名值 1 1 1 1100 1 4206 0 353433 115 j j zzjz x x S IIII U 冲击电流 111 2 672 672 67 1 42063 79 chzz iII 111 1 611 611 61 1 42062 287 chzz III 2 当点短路时 2 d 2 0 14170 18150 030250 33330 6867x 周期分量电流有效值 西南交通大学课程设计 1212 2 2 11 0 6867 z I x 周期分量电流有名值 2 2 2 1100 3 057 0 68673327 5 j j zzjz x x S IIII U 冲击电流 222 2 672 672 67 3 0578 162 chzz iII 222 1 611 611 61 3 0574 922 chzz III 3 当点短路时 3 d 3 0 14170 18150 030250 33337 58 1867x 周期分量电流有效值 3 3 11 8 1867 z I x 周期分量电流有名值 3 3 3 1100 0 6716 8 186733 10 5 j j zzjz x x S IIII U 冲击电流 333 2 672 672 67 0 67161 793 chzz iII 333 1 611 611 61 0 67161 0813 chzz III 短路计算值一览表见表 3 1 表 3 1 A ch i A ch I 110KV 侧 3 792 287 27 5KV 侧 8 1624 922 10KV 侧 1 7931 0813 西南交通大学课程设计 1313 第四章 设备及选型 4 1 母线的选取及校验 4 1 1 110KV 侧母线采用软母线 1 按最大长期工作电流选择母线截面 根据正常工作下持续发热容许温升的限制 应使最大长期工作电流小于 即 xu I 最大长期工作电流按变压器过载 1 3 倍考虑 maxxug II 则 max 31500 1 31 31 3214 93 33 110 e ge e S IIA U 由 电力牵引供变电技术 附录二附表 3 查出铝母线 LMR 型 25 3 的允许载 流量为 251A 环境温度为时 大于最大工作电流 故初选 25 3 75mm2截面的25 铝母线 单条平放 2 校验母线的短路热稳定性 要求短路最终温度 应先求出起始温度 根据 利用曲线 Z S Z Af 找出对应的值 再由求出 再次利用曲线找出对应 S A 2 1 dZS QAA S Z A Af 的 Z 母线在最大负荷时的温度 max2 00 g sxu xu I I 2214 93 25 7025 58 02 251 C 短路电流计算时间0 10 20 3 jsbg ttts 2 22 222 22 10 1 420610 1 42061 4206 0 30 605 1212 dd Ztt Zd III QtkAS 222 1 42060 0640 1292 fiZfi QITKAS 短路电流热效应 2 0 6050 12920 7342 dZfi QQQKAS 由 在 电力牵引供变电技术 图 6 6 中查得铝曲线 s 58 02 C 4 s A0 4 10 西南交通大学课程设计 1414 464 22 1 1 0 4 10 0 6050 1292 100 413 10 75 zszfi AAQQ S 在 电力牵引供变电技术 中查表 6 6 可得 对应铝母线曲线 4 z A0 4104 10 的纵坐标为 即 表明所选截面的母线能满足热稳定性 60 zxu 60200 4 1 2 27 5KV 侧母线选用矩形铝母线 室内选硬母线 室外选软母线 1 按最大长期工作电流选择母线截面 根据正常工作下持续发热容许温升的限制 应使最大长期工作电流小于 即 xu I 最大长期工作电流按变压器过载 1 3 倍考虑 则 maxxug II max 31500 1 31 31 3859 73 3327 5 e ge e S IIA U 由 电力牵引供变电技术 附录二附表 3 查出铝母线 60 8 的允许载流量为 973A 环境温度为时 大于最大工作电流 故初选 60 8 480mm2截面的铝母线25 单条平放 2 校验母线的短路热稳定性 要求短路最终温度 应先求出起始温度 根据 利用曲线 Z S Z Af 找出对应的值 再由求出 再次利用曲线找出对应 S A 2 1 dZS QAA S Z A Af 的 Z 母线在最大负荷时的温度 max2 00 g sxu xu I I 2859 73 25 7025 60 13 456 C 2 22 222 22 10 3 05710 3 0573 057 0 32 804 1212 dd Ztt Zd III QtKAS 222 3 0570 0640 598 fiZfi QITKAS 短路电流热效应 2 2 8040 5983 402 dZfi QQQKAS 由 在 电力牵引供变电技术 图 6 6 中查得铝曲线 s 60 13 C 4 s A0 45 10 464 22 1 1 0 45 103 402 100 451 10 480 zszfi AAQQ S 西南交通大学课程设计 1515 在 电力牵引供变电技术 中查表 6 6 可得 对应于铝母线曲线 4 0 451 10 z A 的纵坐标为 即 表明所选截面的母线能满足热稳定性 62 62200 zxu 3 校验母线的机械稳定性 设母线采用水平排列平放 则冲击电流 ch i11 012kA 已知 a 40cm l 120cm h 60mm b 8mm 则 400 8 5 76472 0 84 ab bh 1 x K 三相短路时 相间电动力为 3 3 27267120 1 73101 73 8 162101034 57 40 chx l FikN a 母线平放及水平排列时 其抗弯模量为 2263 11 Wbh0 0080 064 8 10m 66 母线的计算应力 6 6 34 57 1 2 10 0 864 10 1010 4 8 MF l pa WW 由 电力牵引供变电技术 表 6 4 知 铝母线的允许应力为 6 69 10 Pa 满足机械稳定性 故最后确定选择截面为 60 8 480mm2的铝母线 xu 4 1 3 10KV 侧母线选用矩形截面硬母线 1 按最大长期工作电流选择母线截面 根据正常工作下持续发热容许温升的限制 应使最大长期工作电流小于 即 xu I 最大长期工作电流按变压器过载 1 3 倍考虑 则 maxxug II max 1000 1 31 31 371 48 33 10 5 e ge e S IIA U 由 电力牵引供变电技术 附录二附表 3 查出铝母线 15 3 的允许载流量为 156A 环境温度为时 大于最大工作电流 故初选 15 3 45mm2截面的铝母线25 单条平放 2 校验母线的短路热稳定性 西南交通大学课程设计 1616 要求短路最终温度 应先求出起始温度 根据 利用曲线 Z S Z Af 找出对应的值 再由求出 再次利用曲线找出对应 S A 2 1 dZS QAA S Z A Af 的 Z 母线在最大负荷时的温度 max22 00 71 48 25 7025 34 45 156 g sxu xu I C I 2 22 222 22 10 0 671610 0 67160 6716 0 30 1353 1212 dd Ztt Zd III QtKAS 222 0 67160 0640 0289 fiZfi QITKAS 短路电流热效应 2 0 13530 02890 1642 dZfi QQQKAS 由 在 电力牵引供变电技术 图 6 6 中查得铝曲线 s 34 45 C 4 0 25 10 s A 464 22 1 1 0 25 100 1642 100 258 10 45 zszfi AAQQ S 在 电力牵引供变电技术 中查表 6 6 可得 对应于铝母线曲线 4 0 258 10 z A 的纵坐标为 即 表明所选截面的母线能满足热稳定性 40 40200 zxu 3 校验母线的机械稳定性 设母线采用水平排列平放 则冲击电流 ch i11 012kA 已知 a 40cm l 120cm h 60mm b 8mm 则 250 3 13 722 0 3 1 5 ab bh 1 x K 三相短路时 相间电动力为 3 3 27267100 1 73101 73 1 79310102 225 25 chx l FikN a 母线平放及水平排列时 其抗弯模量为 2273 11 0 003 0 0151 12 10 66 Wbhm 母线的计算应力 6 7 2 225 1 1 987 10 1010 1 12 10 MF l pa WW 西南交通大学课程设计 1717 由 电力牵引供变电技术 表 6 4 知 铝母线的允许应力为 6 69 10 Pa 满足机械稳定性 故最后确定选择截面为 15 3 45mm2的硬铝母线 xu 4 2 支柱绝缘子及穿墙套管的选取及校验 由于牵引变压器安装在室外 而进线是直接接到牵引变压器上的 所以110KV 不用穿墙导管 故对于侧只需选择支柱绝缘子而不需要选择穿墙导管 而110KV 侧的设备既有安装在室外的也有安装在室内 所以对侧既需要选择27 5KV27 5KV 支柱绝缘子 也需要选择穿墙导管 4 2 1 110kV 侧支柱绝缘子选取 1 按最大工作电压选择支柱绝缘子时 可按变压器侧额定电压110KV 考虑110 e UKV 可以初选型号为 ZS 110 3 的绝缘子 其技术数据见表 4 1 表 4 1 2 支柱绝缘子机械稳定性校验 绝缘子受力 取 L 1 5m a 2m 27277 max 1 5 1 73101 73 3 791018 64 10 2 chx l FikN a 故能满足机械稳定性要求 x 0 60 6 30001800 u FN 4 2 2 27 5KV 侧支柱绝缘子选取 1 按最大工作电压选择支柱绝缘子可按变压器侧额定电压27 5KV 考虑27 5 e UKV 可以初选型号为ZA 35Y的绝缘子 其技术数据见表 4 2 表 4 2 支柱绝缘子 型号 额定电压 kV 机械破坏荷重 kN ZS 110 31103 支柱绝缘子 型号 额定电压 kV 机械破坏荷重 kN ZA 35Y353 75 西南交通大学课程设计 1818 2 支柱绝缘子机械稳定校验 由前面计算知 27 5kV 三相短路的相间电动力为 故能满足机械稳定要求 x 34 570 60 6 37002250 u NFN 4 2 3 27 5KV 侧穿墙套管选取 1 按最大长期工作电流选择母线的截面可按变压器过载 1 3 倍考虑 max 31500 1 31 31 3859 73 3327 5 e ge e S IIA U 可初选 CLB 35 1000 型穿墙 其技术数据见表 4 3 表 4 3 穿墙套管 型号 额定电压 kV 额定电流 A 机械破坏荷重 kN CLB 35 1000 351000 7 5 2 穿墙套管热稳定校验 故其满足热稳定性要求 2222 2052000 3 402 xurtd QItKASQKAS 3 穿墙套管机械稳定性校验 由前面计算知 27 5kV 三相短路的相间电动力为 故其满足机械稳定性要求 x 34 570 60 6 75004500 u NFN 4 2 4 10kV 侧支柱绝缘子选取 1 按最大工作电压选择支柱绝缘子时 考虑10 e UKV 可以初选型号为 ZA 10T 的绝缘子 其技术数据见表 4 4 表 4 4 2 支柱绝缘子机械稳定性校验 绝缘子受力 取 L 1 5m a 2m 3 max 2 2250 6 32502250FN 故能满足机械稳定性要求 支柱绝缘子 型号 额定电压 kV 机械破坏荷重 kN ZA 10T103 75 西南交通大学课程设计 1919 4 3 高压断路器选取及校验 交流牵引负荷侧由于故障跳闸频繁 操作次数多 从减少运行维修工作量考虑 本设计侧选用断路器 侧选用真空断路器 选用真空断路110KV 6 SF27 5KV10KV 器 4 3 1 110KV 侧断路器选取 1 最大长期工作电流按变压器过载 1 3 倍考虑 max 31500 1 31 31 3214 93 33 110 e ge e S IIA U 110 g UKV 初选额定电流为 1250A 的 LW 110 型六氟化硫断路器 其技术数据见表 4 5 表 4 5 2 短路关合电流的校验 极限通过电流为 而 所以 故满足要求 80 eg iKA 3 79 cj ikA egcj ii 3 校验短路时的热稳定性 由前面选择硬母线处可得 2 0 7342 d QKAS 而 222 4 31 543969 rt QItKAs 所以 故满足热稳定性要求 4d QQ 所以 选用额定电流为 1250A 的 LW 110 型六氟化硫断路器 4 3 2 27 5kV 侧断路器选取 1 最大长期工作电流按变压器过载 1 3 倍考虑 max 31500 1 31 31 3859 73 3327 5 e ge e S IIA U 27 5 g UKV 型号额定电压 kV 额定电流 A 极限通过电流 有效值 峰值 3s 热稳定电流 kA LW 1101101250 80kA31 5 西南交通大学课程设计 2020 初选额定电流为 1000A 的 ZN6 27 5 型的真空断路器 其技术数据见表 4 6 表 4 6 2 短路关合电流的校验 极限通过电流为 而 所以 故满足要求 25 eg iKA 8162 cj iA egcj ii 3 校验短路时的热稳定性 由前面选择硬母线处可得 2 3 402 d QKAS 而 222 4 104400 rt QItKAS 所以 故满足热稳定性要求 4d QQ 所以 选用额定电流为 1000A 的 ZN6 27 5 型的真空断路器 4 3 3 10kV 侧断路器选取 1 最大长期工作电流按变压器过载 1 3 倍考虑 max 1000 1 31 31 371 48 33 10 5 e ge e S IIA U 10 g UKV 初选额定电流为 600A 的 ZN 10 型真空断路器 其技术数据见表 4 7 表 4 7 2 短路关合电流的校验 极限通过电流为 而 所以 故满足要求 80 eg iKA 3 79 cj ikA egcj ii 3 校验短路时的热稳定性 由前面选择硬母线处可得 2 0 1642 d QKAS 型号额定电压 kV 额定电流 A 极限通过电流 有效值 峰值 4s 热稳定电流 kA ZN6 27 5251000 25kA10 型号额定电压 kV 额定电流 A 极限通过电流 有效值 峰值 3s 热稳定电流 kA ZN 1010600 22kA8 7 西南交通大学课程设计 2121 而 222 4 8 74302 76 rt QItKAs 所以 故满足热稳定性要求 4d QQ 所以 选用额定电流为 600A 的 ZN 10 型真空断路器 4 4 隔离开关的选取及校验 由于在所设计的电气主结线中 侧隔离开关在室外 而侧既有110KV27 5KV 室内的也有室外的 所以对侧只需选择室外的 而侧要选择室内和110KV27 5KV 室外的 10kV 侧隔离开关选择室内的 4 4 1 110kV 侧隔离开关选取 1 最大长期工作电流按变压器过载 1 3 倍考虑 max 31500 1 31 31 3214 93 33 110 e ge e S IIA U 110 g UKV 而要满足 可初选型号为 GW4 110 600 的隔离开关 其技术数 max egeg UUII 据见表 4 8 表 4 8 型号额定电压 kV 额定电流 A 极限通过电流 有效值 峰值 5s 热稳定电流 kA GW4 110 600110600 50kA14 2 校验短路时的热稳定性 14 er IKA 0 3 1420 6347 9 5 dZ t IA t 所以 故满足热稳定性要求 dZ er t II t 所以侧隔离开关选用型号为户外 GW4 110 600 110KV 4 4 2 27 5KV 侧户内隔离开关选取 1 最大长期工作电流按变压器过载 1 3 倍考虑 西南交通大学课程设计 2222 max 31500 1 31 31 3859 73 3327 5 e ge e S IIA U 27 5 g UKV 而 所以初选型号为 GN2 35T 1000 户内隔离开关 其技术数 max egeg UUII 据见表 4 9 表 4 9 型号额定电压 kV 额定电流 A 极限通过电流 有效值 峰值 5s 热稳定电流 kA GN2 35T 100035100049 70kA27 5 2 校验短路时的热稳定性 27 5 er IKA 0 3 3057748 8 5 dZ t IA t 所以 故满足热稳定性要求 dZ er t II t 所以 27 5KV 侧户内隔离开关选用型号为 GN2 35T 1000 4 4 3 27 5KV 侧户外隔离开关选取 1 最大长期工作电流按变压器过载 1 3 倍考虑 max 31500 1 31 31 3859 73 3327 5 e ge e S IIA U 27 5 g UKV 而 所以初选型号为 GW4 35 1000 户内隔离开关 其技术数据 max egeg UUII 见表 4 10 表 4 10 型号额定电压 kV 额定电流 A 极限通过电流 有效值 峰值 热稳定电流 kA 5s GW4 35 1000351000 80kA21 5 西南交通大学课程设计 2323 2 户外隔离开关的校验 KAIer5 21 0 3 3057748 8 5 dZ t IA t 所以 故满足热稳定性 dZ er t II t 所以侧户外隔离开关选用型号 GW4 35 1000 27 5KV 4 4 4 10KV 侧户内隔离开关选取 1 最大长期工作电流按变压器过载 1 3 倍考虑 max 1000 1 31 31 371 48 33 10 5 e ge e S IIA U 10 g UKV 而 所以初选型号为 GN6 10T 200 户内隔离开关 其技术数据 max egeg UUII 见表 4 11 表 4 11 型号额定电压 kV 额定电流 A 极限通过电流 有效值 峰值 5s 热稳定电流 kA GN6 10T 2001020014 7 25 5kA10 2 校验短路时的热稳定性 10 er IKA 0 3 671 6164 5 5 dZ t IA t 所以 故满足热稳定性要求 dZ er t II t 所以 10KV 侧户内隔离开关选用型号为 GN6 10T 200 4 5 高压熔断器的选取及校验 熔断器是用以切断过载电流和短路电流 选择熔断器时首先应根据装置地点和 使用条件确定种类和型式 对于保护电压互感器用的高压熔断器 只需要按额定电 压和断流容量两项来进行选择 西南交通大学课程设计 2424 27 5kV 侧高压熔断器选用 RW1 35Z 型户外高压熔断器 其技术数据见表 4 12 表 4 12 型号额定电压 kV 最大断流容量 MVA RW1 35Z35400 因为 满足电压要求 eg U35kVU27 5kV 最大断流容量 满足开断能力400327 5 8 162388 77 ekdt SMVASMVA 所以该型号高压熔断器满足要求 4 6 电压互感器选取 4 6 1 户外高压电压互感器选取 供继电保护用的电压互感器的选择 准确级为 3 级 供 110kV 侧运行监视用的电压互感器选择 准确级 1 1 5 级 由于电压互感器装于 110kV 侧只是用于电压监视 并不需要起保护作用 因为 如果 110kV 侧发生故障或事故时 其地方的电力系统会启动继电保护装置跳闸 将 其故障或事故切除 因此选用型准确级 1 级 额定容量 500VA 的电压互感 6 JCC 110 器便可以满足要求 其技术数据见表 4 13 表 4 13 额定电压 kV 额定容量 V A 型号 原线圈 副线圈 0 5 级 1 级 3 级 最大容量 V A 6 JCC 110 110 3 0 1 3300 500 500 2000 由于电压互感器是并接在主回路中 当主回路发生短路时 短路电流不会流过 互感器 因此电压互感器不需要校验短路的稳定性 4 6 2 27 5KV 侧电压互感器选取 供继电保护用的电压互感器的选择 准确级为 3 级 西南交通大学课程设计 2525 供计费用的电压互感器的选择 型号同上 但准确级为 0 5 级 由于电压互感器装于 27 5kV 侧不仅要用于电压监视 而且还要起到保护作用 用于保护牵引网馈线上所发生的故障或事故 故其准确级需要 3 级 因此选用 JDJJ 35 型准确级 3 级 额定容量 600VA 的电压互感器可以满足要求 其技术数据 见表 4 14 表 4 14 额定电压 kV 额定容量 V A 型号 原线圈副线圈0 5 级 1 级 3 级 最大容量 V A