110KV铁路牵引变电站一次系统设计

110KV/27.5KV铁路牵引变电站一次系统设

计姓名：专业班级：指导教师：摘要在《中长期铁路网规划》中要求到2020年铁路的复线率和电化率要达到50%。本文对电气化铁路牵引变电站一次系统的设计作了论述。依据设计要求和相关的国家标准，对单相结线型、V/v结线型和平衡变压器的比较，最终选择电压不平衡度低的结线平衡变压器作为主变压器。通过计算上、下行线的供电臂的的有效电流和最大电流来确定变压器的型号和容量。通过变压器原边和副边的短路电流的计算确定牵引变压器两侧的高压电气设备，最终完成牵引变电站的设计。最后通过与国家和铁道部的相关标准和规范进行了总结和评价，该牵引变电站一次系统的设计符合设计要求。关键词：电气化铁路；牵引变压器；平衡变压器；高压电气设备The110KV/27.5KVrailroadleadsa

transformersubstationonesubsystem

designAbstract《Long-termrailwaynetworkprogramming》inrequestlinerateandelectricityofthereplyof2020railroadtoturnarateandattain50%.Thistextledtransformersubstation'sdesignofonesubsystemtomaketreatisetotheelectrificationrailroad.Accordingtothedesignrequestwithrelatedofnationstandard,mutuallyknotalinetypeandknotthecomparisonoflinetypeandequilibriumtransformertothelist,endchoiceelectricvoltageunbalancedegreethelowknotlineequilibriumtransformerbeamaintransformer.Passacalculationup,bottomlinelineofpowersupplyarmofofvalidelectriccurrentandthebiggestelectriccurrenttomakesurethemodelnumberandcapacityoftransformer.Thecalculationwhichpassestheshortcircuitelectriccurrentoftheoriginalsideofthetransformerandvice-sidemakessurethehighpressureelectricityoftwosidesequipments,theendcompletionleadsthedesignoftransformersubstation.Finallypassedtocarryonsummarywithrelatedstandardandnormofnationandrailroaddepartmentandevaluate,shouldleadtransformersubstation'sdesignofonesubsystemtomeetadesignrequest.Keyword:Electricrailway;Towsthetransformer;Balancedtransformer;Highpressureelectricalequipment目录第1章前言进入21世纪以来，中国原有的铁路系统暴露出越来越多的缺点，已经不能满足国民经济的高速发展，为适应全面建设小康社会的目标，铁路网要扩大规模，完善结构，提高质量，快速扩充运输能力，迅速提高装备水平。到2020年，全国铁路营业里程达到10万公里，主要繁忙干线实现客货分线，复线率和电化率均达到50%，运输能力满足国民经济和社会发展需要，主要技术装备达到或接近国际先进水平。因此政府提出《中长期铁路网规划》。依此电气化铁路牵引变电站的水平将会有长足的发展，大量应用新的工艺和技术满足国民经济的发展要求。牵引变电站是以牵引变压器为主，将电力系统三相电压降低，同时以单相方式馈出，向电气化列车供电。牵引变电站采用新型的平衡变压器，合理的接线方式。利用现有成熟的高压电气化设备实现供变电功能。可实现变压器副边两相电流不等，而原边三相电流平衡，即无零续电流。他的特点是变压器容量利用率高几乎为100%，副边有接线绕组，三次偕波电流可以通过。同时还缩小了变电站占地面积、降低了造价、减少了总投资、减少了维护工作量。1.1牵引变电站概述1.1.1牵引电电站的特点电力牵引按牵引网供电电流的种类可分为三种电流制，即直流制，低频单相交流制和工频单相交流制。我国电气化铁路采用工频单相交流电力牵引制，额定电压25kV。牵引动力为电能，牵引供电设备将国家电力系统输送的电能变换为适合电力机车使用的形式，电力机车则完成牵引任务，因此牵引供电设备和电力机车是电气化铁路的两大主要装备，铁路其他装备和基础设施应与之相适应。1.1.2牵引变电站的功能牵引变电站是将电能从电力系统传送给电力机车的电力装置。总称叫电气化铁路的供电系统，又称牵引供电系统，主要由牵引变电所和接触网两大部分组成。牵引变电所将电力系统输电线路电压从110kV（或220kV）降到27.5kV，经馈电线将电能送至接触网；接触网沿铁路上空架设，电力机车升弓后便可从其取得电能，用以牵引列车。牵引变电所所在地的接触网设有分相绝缘装置，两相邻牵引变电所之间设有分区亭，接触网在此也相应设有分相绝缘装置。牵引变电所至分区亭之间的接触网（含馈电线）称供电臂。牵引供电回路是由牵引变电所一一馈电线一一接触网一一电力机车一一钢轨一一回流联接一一（牵引变电所）接地网组成的闭合回路，其中流通的电流称牵引电流，闭合或断开牵引供电回路会产生强烈的电弧，处理不当会造成严重的后果。通常将接触网、钢轨回路（包括大地）、馈电线和回流线统称为牵引网。1.2牵引变电站发展概况1.2.1单相结线牵引变电站原理电路图如图（1-1）所示。牵引变电站装设两台单相结线牵引变压器，可以两台并联运行，也可以一台运行，另一台备用。牵引变压器的原边只接入三相电力系统中的两相；副边一端与牵引侧母线连接，另一端与轨道及接地网连接。牵引变电站两供电臂由同一相供电（图中为AB）。牵引负载对电力系统而言属于纯单相负载。单相结线牵引变电站的优点：牵引变压器的容量利用率（额定输出容量与额定容量之比值）可达100%；主接线简单，设备少，占地面积小，投资省等。其缺点是：不能供应地区和牵引变电站三相负荷用电；对电力系统的负序影响大；对接触网的供电不能实现两边供电。所以这种结线只适用于电力系统容量较大，电力网比较发达，三相负荷用电能够可靠的由地方电网得到供应的场合。另外，单相牵引变压器要按全绝缘设计制造。图1-1单相结线牵引变电站的原理电路图1.2.2三相结线牵引变电站这种牵引变电站中装设两台三相结线牵引变压器，可以两台并联运行；也可以一台运行，另一台备用。其原理电路和相量关系分别如图（1-2）优点：是牵引变压器低压侧保持三相，有利于供应牵引变电站自用电和地区三相电力。在两台牵引变压器并联运行的情况下，当一台停电时，供电不会中断，运行可靠方便。能很好的适应山区单线电气化铁路牵引负载不均衡的特点。三相结线变压器再我国采用的时间长，有比较多的经验，制造相对简单，价格也比较便宜。原边接线中性点可以引出接地，原边绕组可按分级绝缘设计制造，与电力系统匹配方便。对接触网的供电可实现两边供电。缺点主要是牵引变压器容量不能得到充分的利用。另外与单相结线牵引变压器的牵引变电站相比，主接线要复杂一些，用的设备，工程投资也比较多，维护，检修工作量及相应的费用也有所增加。

c图1-2三相七，dll结线牵引变压器原理电路图1.2.3采用结线阻抗匹配平衡变压器的牵引变电站这种牵引变电站中装设两台结线阻抗匹配平衡变压器，可以两台并联运行；也可以一台运行，另一台备用。结线阻抗匹配平衡牵引变压器是20世纪90年代初我国研制成功的。这种牵引变压器原边情况与普通三像结线变压器原边情况完全相同，铁芯也是三像芯式的。其主要特点是通过伏辩绕组三角形接线的结构和阻抗的改变，实现将三像对称电压变换成两像对称电压。绕组接线图和电压相量图。

图1-3Yn,结线平衡变压器绕组接线1.3本次设计的目的及意义当今社会铁路在国民经济中扮演着越来越重要的角色关系着经济的发展和老百姓的生活，但由于近年来原料价格的上涨、油价飚升和国民经济的高速发展对铁路的要求越来越高，在铁路中使用的内燃机效率低下、成本高、污染严重，同时国家颁布了《中长期铁路网规范》要求在2020年铁路的电化率要达到50%大力开通城际列车、重载货运列车使用的技术达到或接近世界先进水平。因此兴建电气化铁路是完全适合我国当前的社会发展。作为电气化铁路的重要建筑。牵引变电站承担了降压、变相和向电气化列车供电的任务。所以设计一座布局合理、效率和容量利用律高、安全、工作可靠、造价低廉的牵引变电站作为本次设计的主要目标。1.4主要完成的工作根据《中长期铁路网规划》进行电气化铁路牵引变电站一次系统进行设计。依据国家和铁路设计的标准和规范进行原始资料收集和数据的采集（区间全运行时分t,用电运行时分七；区间牵引能耗A；电气化区段上、下行单元（每千米）能耗。主接线方式：全桥接线，拥有两路110KV电源（两种方案比较）短路电流的结算：110KV侧，27.5KV侧电气设备选择：110KV侧，27.5KV侧变压器台数及容量：两台（16000KV*A）一台工作，一台备用互感器的选择：110KV侧，27.5KV侧防雷与接地：合适的接地，合适的避雷器（110KV和27.5KV）第2章负荷计算及变压器的选择2.1基本参数2.1.1上、下行线基本参数双线区段采用上，下行并联供电方式。供电臂1—n=2.8N=94对/天N非二133对/天供电臂2—n=3.18N=77对/天N非=126对/天供电臂1和2内，各列车距馈电点和其他资料如图(2.1)和表(2.1)下下图2-1供电原理图下下表2-1计算原始资料供电臂12列车全部运行时间Et(min)上行25.227.5下行20.124.4列车用电运行时间Etu(min)上行16.715.8下行15.219.6列车在Et(Etu)内的能耗(KV*A)上行970852下行8569672.2负荷计算计算供电臂1,2的基本参数供电臂1:=2.4昌上=2.4x97025.2=92.4It下I上I下=2.4x¥△上=2.4x=2.4昌上=2.4x97025.2=92.4It下I上I下=2.4x¥△上=2.4x-8^=102.2

乙t20.1IA上970=2.4xI「上=2.4x后7=139.4I；上=2.4xj下=2.4x-8^=135.2It15.2u下(A)(A)(A)(A)944=1.651440旦=9^=1.31T1440N11u上nT94x16.72.8x1440=0.389N11u下nT94x15.22.8x1440=0.35411"上11=It下25.2——=1.5116.720.1152=1.32供电臂2：IA852I上=24xI上=2.4x=74.4(A)上.I=2.4x^A上=2.4x-96^=95.1t下1124.4上I=2.4x尸*上=2.4x旦=129.4上1115.8u上2.4xW*下=2.4x^67=118.4It19.6u下(A)(A)(A)N^t上=77x27.5=147T1440m=9=H4=1.30下T1440p=勺=7"心=0.266m=9=H4=1.30下T1440p=勺=7"心=0.266上nT3.18x1440p=—下nT£ta二尸上上£t"上£t"下=£^"下77x19.6=0.3303.18x144027.5=1.7415.824.4——=1.2519.6对于双线区段:并联供电方式的上，下行馈线电流。上，下行馈线平均电流为：I=pI£f+av上上上2LTy=pIJ—pi=1(1-1)顶2L-lIav下=P下1下乙i=1£P+pIJ-P-i=1计算双线区段上下行馈线总电流。(1-2)上下行馈线总平均电流为I=/下+1上=npI=1.667NAx10-3(A)上下行馈线总有效电流为UY'；上+*+2。下。下(A)(1-3)If=KI(A)式中(1-4)■1.1a-11+|m下+m下(1-5)上下行馈线总有效电流也可简化为(1-4)(1-5)J、）式中n,p都为双线上下行总的追踪间隔数和列车用电平均概率。按以上计算出的基本参数与计算图，则可用式(2.39)计算供电臂1,电流。计算公式如下：I=1.667NAx10-3=1.667x94x(970+856)x10-3=286.1(A)lavI=1.667NAx10-3=1.667x77x(967+852)x10-3=233.5(A)21av供电臂1,2有效电流的计算供电臂1,2的有效电流，通常用(2.40)计算。现已简化的式(2.(2.42)计算，即0=K：Iav或0=K/av供电臂1的有效电流11e为IlIav2的平均41)或式(1-6)式中，■1.1a-1:'1+m下+m下£t25.2+20.1…a=£t=16E=1.42u：1+nxl42一1=1.09:1.47+1.311=1.09x286.1=311.8(A)供电臂2的有效电流12e为式中，■1.1a-1:1+m下+m下£t27.5+24.4

a=—==1.47^t15.8+19.61+nxl47-1=1.106:1.47+1.312=1.106x233.5=258.3(A)2.3变压器选择2.3.1选择变压器的基本原则主变压器是供电系统和牵引变电所的重要电气设备，它的类型和结构是由整个供电系统和供电方式技术经济设计方案的全面比较确定的。按照对电气主接线的构成产生影响的情况，不同主变压器的类型和台数一般考虑不同。主变压器总容量的选择按设计规程的计算条件，通过供电系统的电计算进行。2.3.2变压器选择1.选用两台三相YNd11结线变压器当选则rd11型牵引变电器作为主变压器时，他的计算容量为:N有以上计算，可知【疽七，故得变压器计算容量S为：S=KU.、,“+12+21I=0.9x27.5\；4x311.82+258.32+2x286.1x233.5=18998（KVA）°eaVaV校核容量为对于N非得重负荷供电臂列车用电平均概率为p=七L=133x16.7=0.55上nT2.8x1440p=七［下=133x心=0.50下nT2.8x1440按双线有上行车或有下行车得概率为p=p上+p-p上xp=0.55+0.50-0.55x0.50=0.775由p查附录C图C-5，可得重负荷臂最大电流Imax为I=3.3/=3.3x137.4=453.4其中，I=2.4M"（上+下）=2.4x970+856=137.4乙t,、16.7+15.2u（上+下）对应于N得轻负荷供电臂得有效电流非

m=七Z'上=126X27.5=2.41上T1440m=N非5=126X24.4=2.14下T1440已知a=1.47故■1.1a-1■1+[■1.1a-1■1+[m下+m=1+=1.072.41+2.14下IlavIlav故得=1.667N非ZA(上下)x10-3=1.667x126x(967+852)x10-3=382.112=KI=1.07x382.1=408.8最大容量s为maxS=KU(21+0.651)=0.9X27.5x(2x453.4+0.65x408.8)=29020(KVA)校核容量S校为S=Smax=29020=19347(KVA)校K1.5K为牵引变压器的过负荷倍数，取K=1.5。变压器得的安装容量将计算容量和校核容量进行比较，并结合采用固定备用方式和系列产品，选用三相Yndll结线变压器的安装容量为2X20000KVA。2.当采用平衡变压器时平衡变压器有三种类型分别为IU•—+3\'3+1+3+巨气也+2*+IU•—+3\'3+1+3+巨气也+2*+n2XL,^3^U3»3+J+P1+n2+1+(X+1)2n2IG+n)ae匕(X+2》+n2+(1+n2+V1+(X+1)2n2+1+2J3-x4+n)h(1-7)（KVA）当X=T3+1,门2=0.9195带入（2.65），可得Yn,V结线阻抗匹配平衡变压器的计算容量为

S=0.1587UI%S=0.1587UI%+2)+n2+•、：1+n2+七1+G+2)n2+<3G+n)(1-8)jG+2)+n2+41+n2+\"+G+2)n2+贬G+n)=0.1587x27.5x311.8x11.5373=15699.6481当人=1,门2=0.9045带入（2.65），可得非阻抗匹配七,V结线平衡变压器的计算容量为「S=0.1561UI4+n(1-7)S=0.1587UI%S=0.1587UI%+2)+n2+•、：1+n2+七1+G+2)n2+<3G+n)(1-8)jG+2)+n2+41+n2+\"+G+2)n2+贬G+n)=0.1587x27.5x311.8x11.5373=15699.6481当人=1,门2=0.9045带入（2.65），可得非阻抗匹配七,V结线平衡变压器的计算容量为「S=0.1561UI4+n2+<1+n2+V1+4n2+2(3G+n确(1-9)将n=—P^带入得七rS=0.1561UI4+n2+声+n2+*1+4n2+2、3G+nOe=1299.8942x11.7342=15253.2185平衡变压器得校核容量设1ama寻1Pmax分别为按牵引变压器校核容量得计算条件确定的两供电臂最大电流，其中1amax=1函疽453.4(A)O于是求IPmax对于N非得轻负荷供电臂列车用电平均概率为—七£l=nT126XE=0.433.18x1440=申

nT126x些=0.543.18x1440n=PmaxI431627=0.95,453.4SmaxJ1+(X+1*n2+1+2捐-入amax则比照式(2.65)得y,V结线平衡变压器得最大容量为则比照式(2.65)得Yn,V结线阻抗匹配平衡变压器得最大容量为(GSmaxJ1+(X+1*n2+1+2捐-入amax则比照式(2.65)得y,V结线平衡变压器得最大容量为则比照式(2.65)得Yn,V结线阻抗匹配平衡变压器得最大容量为(G+2)+n2+*‘1+n2+J1+G+2)S—max校K23950.869215=15967.2461(KVA)则比照式(2.67)得非阻抗匹配Y,V平衡变压器得最大容量为「NTS=0.1561UI4+n2+<1+n2+<1+4n2+2•齐G+nAamax=0.1561x27.5x453.4x12.3054=23950.4049(KVA)校核容量S校为S=&ax=23950.4049=15966.9366(KVA)校K1.5K为牵引变压器的过负荷倍数，取K=1.5。变压器得的安装容量将计算容量和校核容量进行比较，并结合采用固定备用方式和系列产品，选用三相结线变压器的安装容量为2x16000KVA。2.3.3确定牵引变压器的型号和容量对比平衡变压器和Ynd11结线变压器的安装容量在相同情况下平衡变压器的安装容量小于Yd11结线变压器，所以选择平衡变压器。但是平衡变压器有N三种类型对三种变压器的电压损失进行比较从而选择最合适的主变压器。结线平衡变压器电压损失X=1.0875X'=10.7943X'=^-k%x^N=9.9258TTT100SAU=XGSi泗-0.1943ICosG引刖相PTPPaa=10.7943x(419.2948x0.6-0.1943x286.1x0.8)=2235.5589V、川l上AU=XGSinW-0.1943ICos^)滞后相aTaapp=10.7943(453.4x0.6+0.1943x233.5x0.8)=3325.6724V结线阻抗匹配平衡变压器电压损失X=1.0607X'=10.5283X'=E^%x2^2^=9.9285TTT100St_tAU=XGSinW-0.21821Cos^/引刖相PTPPaa=10.52831419.2948x0.6-0.2182x286.1x0.87=2122.8765VAU=XGSinW+0.2182ICos中)滞后相aTaaPP=10.52831453.4x0.6+0.2182x233.5x0.87=3293.25V其中^a和Tp可以取36.9或34.9所以选择两台16000KVA容量的SF-PQY16MVA/110KV铁道平衡牵引变压器。第3章电气主接线的选择3.1选择的基本选择电气主接线应满足可靠性、经济性和灵活性三项基本要求：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，具体情况如下：满足调度正常操作灵活的要求，调度员根据系统正常运行的需要，能方便、灵活地切除或投入线路、变压器或无功补偿装置，使电力系统处于最经济、最安全的运行状态。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。设备停电检修引起的操作，包括本站内的设备检修和系统相关的厂、站设备检修引起的站内的操作是否方便灵活。满足接线过渡的灵活性。一般变电站都是分期建设的，从初期接线到最终接线的形成，中间要经过多次扩建。主接线设计要考虑接线过渡过程中停电范围最少，停电时间最短，一次、二次设备接线的改动最少，设备的搬迁最少或不进行设备搬迁。满足处理事故的灵活性。变电所内部或系统发生故障后，能迅速地隔离故障部分，尽快恢复供电操作的方便和灵活性，保障电网的安全稳定。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。对主接线可以作定量的计算，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。一般情况下，在主接线设计时尚缺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，故通常不作定量计算，其结果也只能作参考。通常采用定性分析来比较各种接线的可靠性。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，尽可能地减少与接线方式有关的投资。主要内容如下：1）采用简单的接线方式，少用设备，节省设备上的投资。在投产初期回路数较少时，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。2）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，避免以大代小、以高代低。3）在选择接线方式时，要考虑到设备布置的占地面积大小，要力求减少占地，节省配电装置征地的费用。3.2电气主接线设计依据1、变电所的分期和最终建设规模变电所根据十几年电力系统发展规划进行设计。一般装设两台主变压器；当技术经济比较合理时，330—500KV枢纽变电所也可装设3—4台主变压器；终端或分支变电所如只有一个电源时，可只装设一台主变压器。2、变电所在电力系统中的地位和作用电力系统中的变电所有系统枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所三种类型。一般系统枢纽变电所汇集多个大电源，进行系统功率交换和以中压供电，电压为330—500KV；地区重要变电所，电压为220—330KV；一般变电所多为终端和分支变电所，电压为110KV，但也有220KV。3、负荷大小和重要性对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。4、系统备用容量大小装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台事故断开，其余主变压器的容量应保证该所70%的全部负荷，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证一级和二级负荷。系统备用容量的大小将会影响运行方式的变化。例如：检修母线或断路器时，是否允许线路、变压器停运；故障时允许切除的线路、变压器的数量等。设计主接线时应充分考虑这个因素。3.3各电压等级母线的选择方案一：图3-1电气接线图1万案一:图3-2电气接线图2经过比较接线方式二比一结构简单切换方便投资少，所以决定采用接线方式二作为本次设计的主线方式。第4章最大持续工作电流及短路电流的计算4.1最大持续工作电流4.1.1110KV侧回路110KV侧的最大持续工作电流为:I=1.3xI=1.3x巳=1.3x1600QK版=20800=109.1749(A)ge<3U.、：3U1.732x110ee4.1.227.5KV侧回路27.5KV侧的最大持续工作电流为:I=1.3xI=1.3x上二1.3x16000心二20800=436.6996⑶ge<3U招U1.732x27.5ee4.2短路电流的计算4.2.1基本参数变电站距供电地点的距离为60KM，单位阻抗为0.4Q/KM，已知变压器的电压百分值匕%=10.5，取基准值S=100MVA。4.2.2阻抗标幺值折算当已知输电线路的长度l，每公里电抗x°，线路所在区段的平均电压U世时，即可求出基准标幺电抗X*=Xl—ie(1-10)lre0U2re已知变压器的电压百分值uk%，由其定义可知：皿x100%=NTZ—皿x100%=NTZ—T-ZNTx100%(1-11)u%=X^N-x100%=x100%=X*x100%kTUXNT式中，为变压器的标幺额定电抗。式是变压器额定标幺值与百分值之间的关系。由标幺值额定计算公式得变压器的电抗基准标幺值为X*=X*——=u%—4（1_12）TreNTSkS4.2.3110KV侧短路点短路电流的计算1、短路计算110kV侧（1）首先应该取短路点，按照分析可以把所有设备的计算归算到110kV和27.5kV侧，因此只取两个短路点进行计算即可。（2）先计算110kV侧:取，5龙=100MVA。计算各线路和变压器的阻抗标幺值.从S。到变电站T可以经由两条路线.线路一的等效电路如下图3.1所示：T所110kVL0T所L图4.1等效电路图L0：X*=Xl二=0.4x60x史0=0.18147100U21152re所以线路一的总阻抗为：X*=X*=0.181510即正常运行时的总阻抗为0.1815线路二的等效电路与电路一相同这里不做过多叙述。把Sc当成无限大容量的电源.那么取E*=1，I*=—=一=5.5096X*0.1815

I=^U=■31°115=0・502kAeI=IXI*=°.5°2X5.5092=2.7658(KA)110kV电网冲击系数取K=1.8冲击电流为：Ih=Kx42xI=1.8x1.414x2.7658=7.0396(KA)短路电流最大有效值为：Ih=1.61I=1.61x2.7658=4.4529(KA)4.2.427.5KV侧短路点短路电流的计算短路计算27.5kV侧变压器的阻抗X变压器的阻抗X*=结x土T100SNT105x理=0.6564计算方法同上。10°16取最大值计算X；=X*+X：=0.6564+0.1815=0.8379I*=—^—=—-—=1.1935X*0.8379XI=-S^=—=2.099kAj、【3U、./3x27.5eI=IxI*=1.1935x2.099=2.505227.5kV电网冲击系数取K,=1.7冲击电流Ih=Kx^2xI=1.7x1.414x2.5052=6.022短路电流最大有效值为：Ih=1.61xI=1.61x2.5052=4.03334.2.5最大持续电流及短路电流计算结果汇总表4-1最大持续工作电流变压器回路（KV）最大持续工作电流（A）110109.174927.5436.6996表4-2短路电流变压器回路（KV）Ij(KA)I（KA）、（KA）Lmax(KA)1100.5022.76587.03964.452927.52.0992.50526.0224.0333第5章主要电气设备选择5.1电气设备的选择的基本原则5.1.1按正常工作条件进行选择1、按正常工作条件选择电气设备额定电压选择在选择电气设备时，必须使电气装置地点电路的最大工作电压U不超过电气设备的最高工作电压u皿技才能保证在正常运行情况下电器的绝缘不致破坏。即UU（2）按额定电流选择在选择电器时，为使发热不超过允许温度，就必须保证电器的额定电流不小于电器所在电路中最大连续工作电流，即<七式中：1^一电气设备的长期允许电流值Ig响一电路的最大长期工作电流S各电路的最大长期工作电流的计算见下表：I=1.3/=1.3^_^e2、按短路情况校验电气设备的稳定（3）短路计算点的选择（见前）（4）短路计算时间的确定短路的计算时间就是短路电流通过所选择电气设备的时间，它等于被校验电气设备所在电路的主保护动作时间七与该电路内断路器断路时间tg之和，即t—t+1而t—t+1（s）bggguhutgu一断路器的固有动作时间thu一电孤持续时间空气断路器tu=0.01—0.02s多油或少油断路器tu=0.02—0.04s3、短路热稳定校验热稳定条件为Qu>QdQu一电器断路时允许的发热量，制造厂常以t，内允许通过电流I所产生的热量12Rt来表示，时间t通常定为5s或10s，新断路器为4stQd一短路电流所产生的热量由于Q=I2Xt;故有：I2Xt<I2Xt4、动稳定校验电器的动稳定度由制造厂规定的极限通过电流峰值匕表示，它也称为电器的动稳定电流，在运行中，可能通过的最大电流是回路中可能发生的三相短路电流最大冲击值，3，因此校验电器的动稳定时需满足：i3<i或I<Ichchgfchgf式中：if、Igf一电器极限通过电流峰值和有效值ich、Ich一短路冲击电流及其有效值

5、由第四章中最大持续工作电流和短路电流的列表（）知110KV侧的最大持续工作电流为I=109.1749（A），I人=7.0396（A）。27.5KV侧的最大持续工作电流为I=436.6996（A），I人=6.022（A）。依据电压和电流作为选择电气设备的初级标准。5.2母线的选择5.2.1110KV侧母线的选择一、110KV侧母线采用硬母线（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I球，即L-Omax；最大长期工作电流按变压器过载1.3倍考虑，则S一I=1.3I=1.3^u=109.1749（A）e由《电力牵引供变电技术》附录二附表3查出铝母线（LMY型）15X3的允许载流量为156A（环境温度为25。时），大于最大工作电流，故初选15X3=45mm2截面的铝母线（单条平放）。（2）校验母线的短路热稳定性母线在最大负荷时的温度6=6+4严）2（。-6）s0Ixu0xuw(w(109.1749)=25。+2G。。-25。)=47.04。短路电流计算时间t^=t+1=0.1+0.1=0.2szJtd2.76582+10x2.76582+2.7658,12122xtd=x0.2=1.5299®2■S。孔=IzxT^=2.76582x0.064=0.4896KA2•S一般高压系统中*^0.05〜0.064，本次计算中取0.064。1212短路电流热效应：Qd=Qz+Qfi=1.5299+0.4896=2.0995KA2•S由6=47.04。，在《电力牵引供变电技术》图6.6中查得铝曲线A=0.48x104

Az=A+S1-Q+Q?=。・48x104+-|-（2.0995）x106=0.5836x104在《电力牵引供变电技术》中查表6.6可得A/=0.5836x104，对应铝母线曲线的纵坐标为72.5。，即0z=72.5。<气〃=200。，表明所选截面的母线能满足热稳定性。（3）校验母线的机械稳定性冲击电流Ih=Kx®xI=1.8x1.414x2.7658=7.0396（KA）三相短路时相间电动力为：TOC\o"1-5"\h\zF（3）=f2ki2-x10-7=1.732x7.03962x106x120x10-7=25.7493N母线平放及fsha40水平排列时，其抗弯模量为：W=1bh2=1x0.004x0.042=10.67x10-7m366\o"CurrentDocument"母线的计算应力：a=M=1«=25.7493x1.2x106=2.8959x106paW10W10.67由《电力牵引供变电技术》表6.4铝母线的允许应力为69x106Pa，b<bxu，满足机械稳定性。5.2.227.5KV侧母线的选择二、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I=1.3I=1.3旦一=1.315000=409.4Ag.maxe*UV3X27.5附录二附表3查出铝母线40X4的允许载流e由《电力牵引供变电技术》量为456A（环境温度为25。时），大于最大工作电流，故初选40X4=160mm2附录二附表3查出铝母线40X4的允许载流（2）校验母线的短路热稳定性母线在最大负荷时的温度0=0+（"）2（0-0）s0Ixu0xu2G。。-25。)=66.2764。短路电流计算时间t^=t+1=0.1+0.1=0.2sI2+10I2+10XI2+I22xtd122.50522+10x2.50522+2.50522

1^x0.2=1.2552KA2-SQf=I2x七=2.50522x0.064=0.4017KA2•S一般高压系统中T^^0.05〜0.064，本次计算中取0.064。短路电流热效应：Qd=Q/+Qfi=1.2552+0.4017=1.6569KA2•S由0=66.2764。，在《电力牵引供变电技术》图6.6中查得铝曲线sA=0.5334x104A/=A+：Q+Q「=0.5334x104+-_LG.6569)x106=0.5398x104在《电力牵引供变电技术》中查表6.6可得A,=0.5398x104，对应铝母线曲线的纵坐标为75。，即0z=75。＜0〃=200。，表明所选截面的母线能满足热稳定性。（3）校验母线的机械稳定性冲击电流Ih=KxMxI=1.7X1.414x2.5052=6.022（KA）三相短路时相间电动力为：TOC\o"1-5"\h\zF（3）=*Ki2-X10-7=1.732X6.0222x106x也x10-7=18.843N母线平放及水/sha40平排列时，其抗弯模量为：\o"CurrentDocument"W=^bh2=1x0.004x0.042=10.67x10-7m366母线的计算应力：a=—=FX1=18.843X1.2x106=2.1191x106paW10W10.67由《电力牵引供变电技术》表6.4铝母线的允许应力为69x106Pa，b<bxu，满足机械稳定性。5.3断路器的选择5.3.1110KV侧断路器的选择一、110KV侧断路器选用SW4-110/1000型户外式少油断路器，其技术数据见表5-1：因为该型号断路器U=110kVU=110kV满足要求I=因为该型号断路器U=110kVU=110kV满足要求I=1200A>I=109.1749A满足要求I=32KA>I人=7.0396KA满足要求型号额定电压（kV）额定电流（A）极限通过电流有效值峰值热稳定电流（kA）4sSW6-110/12k