牵引变电所电气主接线设计论文

摘 要本次设计主要是对兰新高铁民和牵引变电所主接线进行了研究和设计。主要工作是对牵引变电所进行主接线的设计及相关电气设备的选择和校验。本次设计采用AT供电方式，高压侧主接线采用线路变压器组接线，牵引侧采用馈线断路器50%备用方式。主变压器接线采用单相VV接线，并对其进行了负荷计算和变压器选型。然后进行了设备的选型和校验，包括断路器、隔离开关、互感器、导线的选型及校验，主要是关于电气设备的额定电压、额定电流、动稳定性、热稳定性等性能进行了选择和校验。最后进行了牵引变电所的防雷与接地设计，包括避雷针、避雷线、避雷器的选型以及接地系统的设计。本次设计的重点是主接线图的绘制、设备的选型和校验以及短路计算，其间涵盖了大量公式和计算。在设计过程中也遇到了一些问题，比如理论上的数据与实际数据可能存在一定误差，实际环境条件可能会随时变化等，经过和老师同学一起讨论以及充分查阅相关资料，最终按时完成了本次牵引变电所主接线的设计。关键词：牵引变电所 短路计算 电气设备选型与校验 关键词不合适，四个合适1牵引变电所电气主接线设计21.1电气主接线的基本要求21.2高压侧主接线的设计31.3低压侧主接线的设计31.4牵引变电所主接线图52变压器的确定52.1变压器接线形式的选择52.2变压器备用方式的选择62.3变压器容量计算73短路计算113.1三相短路电流的标幺制法计算113.2短路计算过程124设备的选择与校验144.1设备原则的一般原则144.2断路器的选择与校验154.2.1断路器的选择条件154.2.2 330kV侧断路器的选择154.2.3 227.5kV侧断路器的选择164.2.4 27.5kV侧断路器的选择174.3隔离开关的选择与校验174.3.1 330kV侧隔离开关的选择与校验174.3.2 27.5kV侧隔离开关的选择与校验184.4电流互感器的选择与校验184.4.1 330kV侧电流互感器的选择与校验184.4.2 27.5kV侧电流互感器的选择194.5电压互感器的选择与校验204.5.1 330kV侧电压互感器的选择与校验204.5.2 27.5kV侧电压互感器的选择与校验204.6导线的选型204.6.1导线选型的原则与条件204.6.2 330kV侧母线的选择234.6.3 27.5kV侧母线选择与校验245防雷及接地系统设计245.1雷电过电压的基本形式245.2防雷措施255.3防雷设施255.4变电所防雷保护设计255.5变电所接地设计266结论26参考文献281牵引变电所电气主接线设计第一章应该为绪论1.1电气主接线的基本要求 电气主接线作为变电所电气部分的主要部分，它显示了各个电气设备的连接方式、各种作用、以及各个回路之间的关系。因此，电气主接线的设计直接关系到全牵引变电所中选择电气设备型号、布置配电装置、配置继电保护等，这些设计与装置都对电力系统的安全、经济运行起着非常重要的作用。电气主接线的基本要求为：可靠性高、灵活性好和经济合理。 (1)可靠性对于一般的电力系统而言，可靠性是指，任意一个系统或元件在规定时间内和规定条件下实现规定功能的能力。一般电气主接线都是可以修复的系统，它门的可靠性可以用可靠度来表示，即主接线无故障工作时间所占的比例。供电的中断不但会给电力系统造成损失，也会给各个部门的国家经济和人民经济带来损失，后者往往比前者更为严重。甚至有可能会造成人身伤亡、设备的损坏、城市生活混乱等政治影响和经济损失。因此，供电可靠性是电力行业生产和分配的首要任务，电气主接线的设计则要求要满足这一任务。要分析电气主接线的可靠性我们既可以定性的分析，也可以定量的计算。因为检修设备或设备损坏而引起的强迫中断供电的机会如果越少、则中断供电所造成的影响覆盖面就越小、停电的时间也会越短，则说明电气主接线的可靠性越好。显然，对于变电所主接线可靠性的要求程度，与它在电力系统中的地位和作用都有关系，它的地位和作用是由其容量、电压等级、负荷大小及类别等因素共同决定的。电气主接线可靠性的具体要求是：当断路器需要检修时，其检修过程不应该影响对整个电力系统的供配电。当断路器或母线发生故障时需要检修时，以及母线或母线隔离开关需要检查和修理时，应该最好使停运出线的回路数目降低、停运时间减少，而且要求满足对一、二级负荷的供配电。最好避免变电所全部停运情况的发生。对于特高压和超高压变电所，要求符合可靠性的一些特殊要求。330kV、550kV变电所的电气主接线，其可靠性的特殊要求是：在任意一个断路器需要检修时，不能影响对电力系统的持续供电。除母线分段断路器和母联断路器外，任意一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动在同一时间发生时，不能切除三回以上供电线路。(2)灵活性电气主接线的灵活性要求有以下几方面。调度灵活。电气主接线要求尽量能灵活快速地投入或切出机组、变压器等电气设备，或者快速地投入或切除线路负荷，以便灵活地调整配电电源和用电负荷，从而使系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下都能满足要求。检修安全。电气主接线要求能快捷迅速地让线路、断路器、继电保护装置等电气设备停止运行，以便实现安全地检查和维修，与此同时不阻碍系统的正常运行和对用户的正常供电。扩建方便。当今世界变得越来越发达，电力行业也逐渐发达起来，这就要求我们对已经投入运行的变电所进行扩大修建，因此，在电气主接线在设计过程中要留有一定的余地，从初步接线到最终接线要求能很容易地过渡，从而降低一二次设备在扩大建筑时改造面积最小。 (3)经济性如果说可靠性和灵活性是电气主接线设计中的技术要求，那么经济性无疑是它们两个技术要求的对立面，是电气主接线的经济要求，它们互相制约，互相影响。要想更好地实现可靠性和灵活性，就会引起投资增加。因此，应该在两方面之间进行权衡，尽量即满足技术要求也满足经济合理要求。节省投资。电气主接线设计时最好采用简单的接线形式，以降低断路器、变压器、隔离开关等一次设备的投资。而且要使用电抗器尽量限制短路电流，从而选择轻型不笨重的设备。年运行费用要小。年运行费用一般由几部分组成：电能损耗费、折旧费、大小型维修费等。电能损耗费主要产生于主变压器，所以一定得合理地选择主变压器的型号、容量、数目，从而减少两次变压所产生的电能损耗。所占面积尽量小。电气主接线要设计得尽量能方便地布置配电装置，这是为了节省占地面积和节约设备、材料及安装费用。在条件允许的情况下，尽量采用一次设计、分期投产，即不要进行二次、三次修改，充分实现经济效益，节约投资，节省时间，节省人力资源。1.2高压侧主接线的设计本次设计中牵引变电所高压侧的电压为330kV，高压侧的电气主接线有以下三种接线形式可供选择。(1)线路变压器组单元接线(2)单母线分段接线(3)桥式接线本次设计采用线路变压器组单元接线。因为接线比较简单，操作方便，便于检修，经济合理，综合考虑之后其综合性能较其他两种接线要好，所以选择线路变压器组单元接线。1.3低压侧主接线的设计 按照馈线断路器备用方式的区别，27.5 kV侧馈线的接线方式可分为三种接线方式：馈线断路器100%备用的接线，馈线断路器50%备用的接线，带旁路母线和旁路断路器的接线。 (1)馈线断路器100%备用接线这种接线主要针对工作断路器需要检修的情况，通常用于单线区段，以及牵引母线不一样的场合，在检修时可以用备用断路器代替工作断路器。断路器的倒闸操作也是很方便，供电可靠性较高，可是一次投资却很大，经济性不太好。馈线断路器100%备用接线如图1所示。图1馈线断路器100%备用(2)馈线断路器50%备用接线这种接线是指牵引变压器备用方式为50%，即当上、下行任一线路的变压器故障或检修时将备用变压器接入代替原工作变压器，从而增加供电可靠性和提高铁路运输效率。其倒闸操作如下：先闭合母线隔离开关，后闭合母线上断路器，再闭合母线侧隔离开关，最后闭合变压器侧隔离开关，从而成功地将备用变压器投入使用。但是这种接线方式也有缺点，即隔离开关倒闸操作很复杂。馈线断路器50%备用接线如图2所示。图2 馈线断路器50%备用(3)带旁路母线和旁路断路器的接线一般情况下，每24条馈线设置一台旁路断路器。经过旁路母线，旁路断路器可代替任何一台馈线断路器工作。这种接线方式主要用在每相牵引母线馈线数目较多的场合，因为这种接线方式可以减少备用断路器的数量。带旁路母线和旁路断路器的接线如图3所示。图3 带旁路母线和旁路断路器接线综合分析上述三种接线形式，采取馈线断路器50%备用接线。因为在能实现线路备用的前提下，它比馈电断路器100%备用接线更加经济、可靠、方便，比带旁路母线和旁路断路器的接线更加简单清晰、检修与维护方便。1.4牵引变电所主接线图兰新高铁民和牵引变电所主接线图如图4所示。 图4 兰新高铁民和牵引变电所主接线图2变压器的确定2.1变压器接线形式的选择主变压器的接线形式采用单相VV接线。单相VV接线是指，把两台单相变压器连接在三相电力系统中，构成一个V字。三相系统的两相电压（线电压）可以实现对每个牵引变电所的供配电。单相VV接线中，各取两台变压器的副边绕组的一端连接在牵引变电所的两相不同的母线上，两台变压器副边绕组的另一端则连成公用接口，接到与钢轨连在一起的回流线上。此时，左右供电臂之间形成一个相位差，大小为60，这一相位差使得电流不对称度减小了。所以单相接线也通常被称为60接线。也正是因为如此，两个供电臂之间有了相位差，所以在左右供电臂临近的接触网区域之间要使用分相绝缘而不是分段绝缘。此外，对于电流大小来说，牵引变压器副边绕组电流与供电臂电流相一致，所以供电臂长期允许电流也与牵引变压器次边的额定电流相一致，充分地利用了牵引变压器的容量。在通常情况下，牵引侧为了正常运行，一般是三相运行，从而可以给牵引变电所所用电及地区三相负荷供电。单相VV接线的优点是：主接线形式简单清晰，费用较省，成本较低。对电力系统的负序影响较小，可以实现对接触网的双边供电。单相VV接线的缺点是：如果其中一台牵引变压器需要检修或出现问题时，另外一牵引台变压器则要跨相供电，给左右两个供电臂供电，这儿要有一个倒闸操作，把需要检修的变压器所担当的供电转接到后来切入的变压器，让后者来承担所有供电。在倒闸操作进行之前，待检修变压器原来承担供电的牵引网区段会停止供电，严重时会对正常行车带来不便。待这个倒闸操作进行完毕，对地区三相负载的供电也会停止，此时，牵引变电所所用电则要改成劈相机或者单相三相自用变压器对其进行供电，这时其实它已经成了单相接线的牵引变电所，对电力系统的负序影响与会逐渐增大。2.2变压器备用方式的选择 牵引变压器的备用方式一般分为以下两种。 (1)移动备用：移动备用就是选取移动变压器作为备用。移动备用的优点是备用变压器是移动的，可以随时挪动，从而节省牵引变压器容量，所以通常用于沿线无公路区段或单线区段。移动备用的缺点是当变压器需要检修或故障时，不能实现持续不间断地供电。 (2)固定备用：固定备用是指增加牵引变压器容量或牵引变压器台数来实现备用的方式。固定备用可以固定变压器的台数和容量，型号一致，方便统一，便于检修。一般在一个牵引变电所装设两台牵引变压器，一台正常运行，一台固定备用。每台牵引变压器的容量要选得足够大，以便能供应整个牵引变电所的最大负载，而且固定备用的变压器投入运行也要快捷方便，充分展现备用变压器自动投入装置的优势，更能实现持续供电，不会影响正常行车。通常用于铁路沿线有公路的运输量较大的区段。综合考虑上述两种备用方式，又因为该牵引变电所位于大型机组站内，是一所枢纽变电站，处于电气化铁路的中心位置。牵引变压器需要检修或者发生问题时，都要能够及时投入备用变压器，以保证对行车的正常供电，以及对牵引网的持续供电，从而实现电气化铁路的正常运输。在铁路沿线有公路的大运量区段或者双线区段，倘若牵引变压器发生故障，就要尽量快速地将备用变压器投入使用，要求灵活性可靠性要非常高。本次牵引变电所主接线的设计中，牵引变压器的备用方式采用固定备用更为合适。所以本次设计设置四台单相牵引变压器，两台为一组，一组正常运行，一组固定备用，设置备用变压器自动投入装置以便在一台变压器发生故障时另外一台变压器能迅速地投入运行。2.3变压器容量计算牵引变压器的容量计算一般分三步： (1)计算出牵引变压器给牵引变电所中的负载供电时的容量，称作计算容量。(2) 依据列车紧密运行时左右供电臂的有效电流和牵引变压器所能承担的最大负载能力计算出的容量，称作校核容量。(3) 根据计算容量和校核容量，参考实际牵引变压器型号，确定牵引变压器的台数和容量，称作安装容量或设计容量。根据设计要求，牵引变电所采用双线区段上、下行并联供电，主变压器采用固定备用方式。相关原始资料如下：供电臂1n=3.8，N=60对/天，N非=85对/天供电臂2n=3.5，N=60对/天，N非=85对/天其中，n表示区间数，N表示计算列车数，N非表示最大列车数。其余资料如表1所示。表1 牵引变电所容量计算原始资料供电臂列车全部运行时间(min)列车用电运行时间(min)列车在()内的能耗(kVAh)上行下行上行下行上行下行117.017.512112689.82524.9217.017.01211.52653.72566.5 供电臂1、2平均电流的计算。供电臂1：(A)(A)(A)(A)供电臂2：(A)(A)(A)(A)供电臂1、2的平均电流： 供电臂1、2有效电流的计算。有效电流：其中，供电臂1有效电流：供电臂2有效电流：变压器容量计算单相VV接线变压器，其两台变压器计算容量分别为：(KVA)(KVA)变压器校核容量的计算对应于N非的供电臂1列车用电平均概率为：按双线由上、下行车的概率为： 经查得，Im=2.5I，又 得出：则供电臂1的校核容量：对应于N非的供电臂2列车用电平均概率为：按双线由上、下行车的概率为：经查得，Im=2.4I，又得出：则供电臂2的校核容量：因此选变压器安装容量应比校核容量略大一些，确定变压器容量为25MVA，选择变压器型号为单相油浸自冷式变压器，即DJ-25000/330型变压器。3短路计算3.1三相短路电流的标幺制法计算(1)标幺值的概念标幺值是实际值与所选定的基准值的比值。基准值中一般选基准容量和基准电压，通常取MVA，（元件所在处的短路点计算电压），则(2) 电抗标幺值计算取MVA，电力系统电抗标幺值式中断路器开断容量，可以查相关规范手册电力变压器电抗标幺值式中电力变压器额定容量电力变压器短路电压百分数电力线路的电抗标幺值式中导线或电缆线路长度导线或电缆的单位长度电抗，单位电抗器的电抗标幺值式中电抗器额定电抗百分数，可以从产品说明书中查得 (3)标幺制法短路计算公式当无限大容量系统发生三相短路时，其短路电流周期分量有效值标幺为：故无限大容量系统三相短路电流周期分量有效值为：三相短路容量：(4)标幺制法短路计算步骤绘制短路计算电路图，确定短路计算点；确定基准值，取，（有几个电压等级就取几个），并求出所有短路计算点电压下的。绘出短路电路等效图，计算各元件电抗标幺值，标明图上。根据不同短路计算点分别求出各自的总电抗标幺值，再计算各短路电流和短路容量。3.2短路计算过程(1)短路电路的计算电路图如图所示。(2)短路计算确定基准值取，则 计算各元件电抗标幺值电力系统电抗标幺值：电力线路电抗标幺值（取，）：变压器电抗标幺值为（取）：计算点短路时的等效电抗标幺值、三相短路电流周期分量及短路容量点短路时的总电抗标幺值为：点短路时的三相短路电流为：短路电流周期分量有名值、起始暂态电流为：冲击电流为（取=1.8）：三相短路容量为：(MVA)高压侧最大长期允许工作电流为：计算点短路时的等效电抗标幺值、三相短路电流周期分量及短路容量点短路时的总电抗标幺值为：点短路时的三相短路电流为：短路电流周期分量有名值、起始暂态电流为：冲击电流为（取=1.8）：三相短路容量为：(MVA)低压侧最大长期允许工作电流为：4设备的选择与校验4.1设备原则的一般原则(1)按设备的额定电压选择电气设备的额定电压一般在设备铭牌上面标出，为线电压。选择额定电压时必须使得电气设备的额定电压等于或者大于设备安装处的电网额定电压，即：(2) 按电气设备的额定电流选择电气设备的额定电流是指在额定环境条件下，长时间内电气设备长期连续工作时所能允许通过的电流。因此，选择电气设备时应满足条件：(3)电气设备的热稳定、动稳定校验选好电气设备后，应该按照最大可能通过的短路电流进行热稳定和动稳定的校验，校验的短路电流一般取最大三相短路电流进行校验。用熔断器保护的电气设备可以不进行热稳定校验。热稳定校验的条件为：式中，为电气设备短路时允许的发热量，制造厂商通常以内允许通过的电流所产生的热量来表示，即，时间通常定为5s或10s，断路器为4s。动稳定校验的条件为：式中，为制造厂规定的极限通过电流峰值，表明电气设备的动稳定度，也称作动稳定电流。4.2断路器的选择与校验4.2.1断路器的选择条件高压断路器要既能切除正常负载，又能排除短路故障。选择断路器时，应尽可能采用同一型号的断路器，以减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。其一般选择条件和特殊选择条件如下：(1) 、的选择条件设备额定电压应不小于安装地点的额定电压，即设备额定电流不应小于通过设备的额定电流，即(2) 开断电流高压断路器的额定开断电流，不应小于实际触头开断瞬间的短路电流的有效值，即。(3) 短路开合电流在电压额定时，能可靠关合、开断的最大短路电流称为额定关合电流，它是表征断路器灭弧能力、触头和操动机构性能的重要参数之一，用以下公式校验：式中断路器的额定关合电流 短路电流的冲击值(4)分合闸时间的选择对于10kV以上的系统，要求快速切除故障时，断路器的固有分闸时间不宜大于0.04s。对于电气制动回路的断路器，其合闸时间不宜大于0.040.06s。4.2.2 330kV侧断路器的选择330kV侧断路器选用LW10B-363型SF6断路器，带CYT4000-63型液压操作机构，其技术数据见表1。型号额定电压(kV)额定电流(A)最高工作电压(kV)额定开断电流(kA)热稳定持续时间(s)额定热稳定电流(kA)动稳定电流峰值(kA)LW10B-363/CYT4000-63330400034550363160表1 330kV侧SF6断路器技术数据表 (1)一般技术条件校验： (2)短路开断电流校验： (3)动稳定校验： (4)热稳定校验： 以上条件均满足，所以所选断路器符合要求。4.2.3 227.5kV侧断路器的选择kV侧断路器选择DW-2000型户外真空断路器，其技术数据见表2。型号额定电压(kV)额定电流(A)最高工作电压(kV)额定开断电流(kA)热稳定持续时间(s)额定热稳定电流(kA)动稳定电流峰值(kA)DW-2000227.5200031.52532563表2 kV侧真空断路器技术数据表 (1)一般技术条件校验： (2)短路开断电流校验： (3)动稳定校验： (4)热稳定校验： 以上条件均满足，所以所选断路器符合要求。4.2.4 27.5kV侧断路器的选择kV侧断路器选择ZW-1600型户外真空断路器，其技术数据见表3。型号额定电压(kV)额定电流(A)最高工作电压(kV)额定开断电流(kA)热稳定持续时间(s)额定热稳定电流(kA)动稳定电流峰值(kA)DW-200027.5160031.52532563表3 27.5kV侧真空断路器技术数据表 (1)一般技术条件校验： (2)短路开断电流校验： (3)动稳定校验： (4)热稳定校验： 以上条件均满足，所以所选断路器符合要求。4.3隔离开关的选择与校验4.3.1 330kV侧隔离开关的选择与校验330kV侧隔离开关选择GW7-363IID/400型号。其技术参数见表4。表4 330kV侧隔离开关技术数据表型号额定电压(kV)额定电流(A)最高工作电压(kV)动稳定电流峰值(kA)3s热稳定电流(kA)GW7-363IID/400363400051016063 (1)一般技术条件校验： (2)动稳定校验： (3)热稳定校验：以上条件均满足，所以所选隔离开关符合要求。4.3.2 27.5kV侧隔离开关的选择与校验27.5kV侧隔离开关选用GW-27.5型隔离开关，其技术数据表见表5。表5 27.5kV侧隔离开关技术数据表型号额定电压(kV)额定电流(A)最高工作电压(kV)动稳定电流峰值(kA)4s热稳定电流(kA)GW-27.527.5200031.58031.5 (1)一般技术条件校验： (2)动稳定校验： (3)热稳定校验：以上条件均满足，所以所选隔离开关符合要求。4.4电流互感器的选择与校验 4.4.1 330kV侧电流互感器的选择与校验 330kV侧电流互感器选择LVQB-330GYW2型号，其技术数据见表6。表6 330kV侧电流互感器技术数据表型号额定电压(kV)额定电流比最高工作电压(kV)额定动稳定电流(kA)额定短时热电流(kA)LVQB-330GYW23302500/536316063 (1)一般技术条件校验：一次侧额定电压：一次侧额定电流： (2)动稳定校验： (3)热稳定校验：以上条件均满足，所以所选电流互感器符合要求。330kV侧共装有8组电流互感器，它们的作用与等级分别见表7。表7 330kV侧8组电流互感器的作用和等级作用计量测量差动保护电流保护后备保护组数11222等级0.2s0.55P5P5P4.4.2 27.5kV侧电流互感器的选择27.5kV侧电流互感器选用LZZB7-27.5型号，其技术数据见表8。表8 27.5kV侧电流互感器技术数据表型号额定电压(kV)额定电流比最高工作电压(kV)额定动稳定电流(kA)额定短时热电流(kA)LZZB7-27.5351500/54013072 (1)一般技术条件校验：一次侧额定电压：一次侧额定电流： (2)动稳定校验： (3)热稳定校验：以上条件均满足，所以所选电流互感器符合要求。27.5kV侧共装有4组电流互感器，它们的作用与等级分别见表9。表9 27.5kV侧4组电流互感器的作用和等级作用测量后备保护差动保护组数112等级0.55P5P4.5电压互感器的选择与校验4.5.1 330kV侧电压互感器的选择与校验330kV侧电压互感器选择TYD-330(五绕组)型号，其技术数据见表10。表10 330kV侧电压互感器TYD-330(五绕组)技术数据表型号额定电压比(kV)准确级额定容量(VA)TYD-3300.2/0.5/3P/3P5004.5.2 27.5kV侧电压互感器的选择与校验27.5kV侧电压互感器选择JD-27.5型号，其技术数据见表11。表11 27.5kV侧电压互感器JD-27.5技术数据表型号额定电压比(kV)准确级额定容量(VA)JD-27.527.5/0.10.5504.6导线的选型4.6.1导线选型的原则与条件母线的选型一般涵盖以下几项内容：母线的材料、类型；母线导线截面的选择；热稳定校验；动稳定校验；若母线额定电压高于110kV，则还需进行电晕的校验。对重要回路母线还应做共振频率的校验。 (1)母线的材料牵引变电所中母线常用的材料有铜、铝、钢。铜导线电阻率低，抗腐蚀性能好，机械强度也大，是作为选择的第一材料，但是铜导线价格比较昂贵、经济性能不好，不同地方储量不同，所以一般不选用铜导线，而是可以用铝导线来代替。(2)常用的硬母线类型常用的硬母线按截面形状可分为矩形母线、槽形母线和管型母线。矩形导线通常用于电压等级在35kV及以下、电流等级在4000A以下的电力系统供配电装置中。单条矩形导线的截面面积不应大于1250mm2。槽形导线载流量大、韧性好、机械强度高、集肤效应系数小，通常用在40008000A的电力系统供配电装置中。管形导线则比槽形导线集肤系数更小、机械强度更好，圆管形状还可以起到通风通水冷却的作用。所以管型导线一般用在8000A以上的大型电流。再者，管形导线表面是圆弧、光滑，电晕电压较高，所以一般可以使用于110kV及以上电力系统供配电装置中。(3) 导线截面的选择按最大长期工作电流选择导线截面导线长期发热允许电流，一般大于或等于所在电力回路的最大长期工作电流,即在允许温度和标准环境条件下的导体长期发热允许电流综合修正系数（与周围环境温度和导线连接方式有关）按经济电流密度选择导线截面选择条件为：式中导体最大长期工作电流 经济电流密度，单位(A/mm2)，与导线材料和最大负荷利用小时数(h)有关 热稳定校验裸导体热稳定校验条件为：式中所选导体截面积(mm2) 导体最小允许截面(mm2) 短路电流热效应 集肤系数 热稳定计算时间 短路电流稳态值(A) 热稳定系数（与材料及发热温度有关），查表可得,也可以计算求得热稳定系数的求解公式如下：()式中常数，铝为149，铜为248 温度常数，铝为245，铜为235 短路时的导体最高允许温度，铝和铝锰合金取200，铜取300 正常运行时的导体最高工作温度，即母线通过最大持续工作电流时的温度，单位为 实际环境温度，单位，通常取25 母线正常最高允许温度，一般取70 母线在实际环境温度下的允许电流，单位A，为环境温度为25时母线的长期允许工作电流 动稳定校验如果短路冲击电流通过母线，则会产生电动力，使得母线出现弯曲应力。单条母线应力计算公式如下：当跨距数目大于2时，母线所受最大弯矩为：式中单位长度母线上所受最大相间电动力(N/m) 母线与支持绝缘子之间的跨距(m) 当跨距数等于2时，母线所受最大弯矩为：母线最大相间计算弯曲应力为：式中母线对垂直于作用力方向上的截面系数当三相母线水平放置且相间距离为a(m)时，三相短路最大电动力为：式中三相短路最大冲击电流值(A)若，则满足动稳定条件。共振校验母线一阶自振频率为： 母线绝缘子间跨距(m) 导体材料的弹性模量(N/m2) 导体截面的惯性矩(m4) 单位长度母线导体的质量(kg/m) 频率系数（与母线连接跨距数目和支承方式有关）母线选择应该尽量避免共振的发生。一般共振校验在对母线进行动稳定校验前，从而求出动态应力系数，以便动稳定校验所需。当不知道绝缘子跨距时，令=160Hz，此时不考虑共振影响，即。计算导体不发生共振时对应的最大绝缘子跨距为：4.6.2 330kV侧母线的选择(1)母线的材料选择钢芯铝绞线，查得其最高允许温度为80。(2)按经济电流密度选择母线截面母线最大持续工作电流为：经查得，当时，A/mm2，则(mm2)所以选用LGJ-185/25型导线。该导线外径为18.9mm，计算得导线截面积为280.41mm2。连续载流量为525A。则可计算当时导线的允许工作电流为：故满足长期允许发热条件。(3)热稳定校验设母线短路时，短路计算时间为短路电流为：，短路电流周期分量热效应为： 由于1s，所以不计非周期分量。即，又mm2280.41mm2所以满足热稳定校验。(3) 软母线不需要进行动稳定校验。(4) 共振校验取，令Hz，又查得(N/m2)，(kg/m)，而且可以算出圆管形母线的惯性矩为：(m4) 从而可求出导体不发生共振允许的最大绝缘子跨距为：(m)选取m，则。4.6.3 27.5kV侧母线选择与校验 27.5kV侧母线选择LGJ-400钢芯铝绞线，其校验方法与330kV侧母线校验方法相同。5防雷及接地系统设计5.1雷电过电压的基本形式 雷电过电压有两种基本形式：直接雷击和间接雷击。变电所中的电气设备往往集中在一块儿，如果发生雷击，则很可能使重要电气设备损坏，而且检查修复也很复杂不便，更会引起大面积区域性断电，会严重影响国民经济，给人民生活带来不便。所以对牵引变电所的防雷设计要求很高。对于直接雷击，一般可以使用接闪器，即避雷针和避雷线，将雷电通过接闪器引入大地。要想避免雷电过电压波依靠线路入侵到牵引变电所或其他建筑物内，以免损坏绝缘装置，或防止雷电电磁脉冲入侵对电子信息系统造成电磁干扰，我们通常选用避雷器来进行避雷。5.2防雷措施架空线路的防雷措施有：(1) 架设避雷线；(2)提高线路自身的绝缘水平；(3)利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线；(4)装设自动重合装置；(5)个别绝缘薄弱地点加装避雷器。5.3防雷设施 变配电所的防雷设施：(1) 装设避雷针； (2)装设避雷线；(3)装设避雷器。5.4变电所防雷保护设计牵引变电所可能承受的雷电一般来源于两个方面：一是雷电直接击打变电所，另一方面是雷电线击打输电线路，随后出现雷电波，依靠该条输电线路侵入变电所。一般较多出现的雷击形式是雷击线路，沿线路侵入变电所的雷电波是变电所雷遭受雷电灾害的主要原因。即使雷击电流的幅值会受到绝缘装置的限制，变电所电气设备的绝缘水平却要比线路绝缘水平低，这就使得电气设备很有可能被雷击而损坏。一般解决方法是在牵引变电所内各电气设备上安装避雷器，从而可以限制电气设备上可能会承受到的过电压峰值，此时也要限制雷电流幅值和侵入波的陡度，即设计进线保护区段。避雷针的选取取单只避雷针高度为，则根据可知，其在处保护范围为：在地面上的保护范围为：取两只避雷针的高度也为，