牵引变电所课程设计,张新钰

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1、黑龙江交通职业技术学院黑龙江交通职业技术学院课课 程程 设设 计计任任 务务 书书题题 目目牵引变电所一次主接线设计牵引变电所一次主接线设计专专 业业电气化铁道技术专业电气化铁道技术专业( (接触网接触网) )班班 级级 接触网接触网 14041404 学学 号号1411034514110345姓姓 名名 张新钰张新钰指导教师指导教师武文斌武文斌电信工程学院电信工程学院摘摘 要要本设计是分接式牵引变电所电气主接线设计，牵引变电所的主要任务是将电力系统输送来的三相高压电变换成适合电力机车使用的电能。为了完成接受电能、高压和分配电能的工作，其电气接线可分为两大部分：一次接线和二次接线。根据题目要求

2、选择了合理的主接线形式，确定了变压器的容量、台数、型号以及联结组别，并且进行短路计算，然后根据短路计算的结果对隔离开关、断路器和避雷器进行了选型，选择了合理的继电保护装置，并且为了提高牵引变压器的功率因数增设了并联电容补偿装置，从而完成了 110kV 电气一次部分的设计，本设计书还对倒换变压器操作时的倒闸操作过程进行了分析，更便于掌握牵引变电所的运行状态。关键词：分接式牵引变电所 供电方式 继电保护目目 录录第 1 章 设计任务11.1 设计目的 .11.2 设计要求 11.3 分析问题及解决方案 .1第 2 章 牵引变压器容量计算和选型2第 3 章 主接线设计33.1 电气主接线的设计原则

3、.23.2 牵引变电所 110kV 侧主接线设计 .23.3 电气主接线的设计要求 .33.4 牵引变电所馈线侧主接线设计 .4第 4 章 短路计算5第 5 章 主要一次设备的选择7第 6 章 并联电容补偿9 第 7 章 变电所保护装置设备认知接地防护与避雷装置.107.1 接地防护与避雷装置107.2 保护装置设备认知操作机构11第 8 章 总结 16参考文献.17 附：分接式三相 YNd11 牵引变压器主接线图第第 1 1 章章 设计任务设计任务1.11.1 设计目的设计目的经过本次设计，对所学的专业知识得到相当的运用和实践，这将使自己所学的理论知识提升到一定的运用层次，为以后完成实际设计

4、奠定扎实的基本功和基本技能，最终达到学以致用的目的。1.21.2 设计要求设计要求 1.确定该三相 Ynd11 牵引变电所高压侧的电气主结线的形式，并分析其正常运行时以及倒换变压器操作时倒闸操作过程。 2.确定牵引变压器的容量、结线方式及台数。 3.确定牵引负荷侧电气主结线的形式。 4.对变电所进行短路计算，并进行电气设备选择。5.对变电所进行继电保护配置，并进行防雷和接地设计。 6.用 A3 图纸画出整个牵引变电所的电气主接线图。1.31.3 分析问题及解决方案分析问题及解决方案由于本设计是分接式变电所，且牵引变电所中的变压器经常切换，且该牵引变电所有穿越功率，故主接线选择双 T 接线。短路

5、计算的最大电流要用最小阻抗下的最大短路电流，故直接用电力系统的标幺值为 0.12。校验设备是否符合要求就按照最大短路电流来校验。本设计采用三相 YNd11 联结牵引变压器，其结构相对简单，又因中性点接地，绕组可采取分级绝缘，因此变压器造价较低。第第 2 2 章章 牵引变压器容量计算和选型牵引变压器容量计算和选型为了经济合理的选择变压器容量，计算分为以下步骤：第一，确定计算容量，按正常运行的计算条件求出主变压器供应牵引负荷所必须的最小容量。第二，确定校核容量，按列车紧密运行的计算条件并充分利用牵引变压器的过负荷能力所计算的容量。第三，确定安装容量，在计算容量和校核容量的基础上，再考虑备用方式，最

6、后按其系列产品的规格确定牵引变压器台数与容量。根据要求所给条件，计算出所需变压器计算容量为：kVA23190186240226832045 .279 . 02422 212 22 1avaveetIIIIUKS根据要求所给条件，计算出所需变压器最大容量为： kVA45.36486)26865. 06502(5 .279 . 0)65. 02(e2maxmaxIIUKSt变压器校核容量为： kVA3 .243245 . 1 45.36486maxKSS校将计算容量和校核容量进行比较，并结合采用的固定备用方式和系列产品，选用三相 YNd11 联结变压器的安装容量为，所选变压器的型号是 SF1-kV

7、A31500231500/110。第第 3 3 章章 主接线设计主接线设计3 3.1.1 电气主接线的设计原则电气主接线的设计原则 应根据变电所在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量，本期建设规模，输送电压等级，进出线回路数，供电负荷的重要性，保证供电平衡，电力系统线路容量，电气设备性能和周围环境及自动化规划与等级条件确定，应满足可靠性、灵活性、经济性的要求。3.23.2 牵引变电所牵引变电所 110kV110kV 侧主接线设计侧主接线设计依据该牵引变电所负荷等级，要求两路电源进线，因有系统功率穿越，属通过式变电所，考虑经济运行也可采用图 3-1 所

8、示的双 T 接线。双 T 接线适合于输电距离较短，线路故障较少，而且变压器需要经常操作的场合。3.33.3 电气主接线的设计要求电气主接线的设计要求电气主接线必须满足可靠性了、灵活性和经济性三项基本要求。(1)保证必要的供电可靠性和电能质量 安全可靠是电力生产的首要任务，停电不仅使发电厂造成损失，而且对国民经济各部门带来的损失将更严重，往往比少发电能的价值大几十倍，至于导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、城市生活混乱等经济损失和政治影响，更是难以估量。因此，主接线的接线形式必须保证供电可靠。 电压、频率和供电连续可靠，是表征电能质量的基本指标，主接线应在各种运行方式下都能满足这方面的要求。(2)

9、具有一定的灵活性和方便性 主接线不仅正常运行时能安全可靠地供电，而且在系统故障或设备检修及故障时，也能适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。满足检修时的灵活性要求。在某一设备需要检修时，应能方便地将其退出运行，并使该设备与带电运行部分有可靠的安全隔离，保证检修人员检修时方便和安全。 (3)具有经济性 在主接线设计时，在满足供电可靠的基础上，尽量使设备投资费和运行费为最少，注意节约占地面积和搬迁费用，在可能和允许条件下应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。3.43.4 牵引变电所馈线侧主接线设计牵引变电所馈线侧主接线设计馈线侧采用 50%备

10、用，这种接线适用于单线区段牵引母线同相得场合和复线区段每相牵引母线只有两条馈线的场合，并且馈线只向牵引网供电。每两条馈线设一台备用断路器，通过隔离开关的轮换，备用断路器可代替任何馈线断路器工作。牵引母线用两台隔离开关分段是为了便于两段母线轮流检修。图 3.3-1 馈线 50%备用第第 4 4 章章 短路计算短路计算为使所选电器设备和导体有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，而进行短路电流计算。其计算电路如图 4-1图 4-1 短路计算电路其等效电路如图 4-2图 4-2 短路等效电路图（1）确定基准值 取 AMV100dSV1151ckUV5 .272ckUkA

11、502. 01153100 3c1d 1dUSIkA21. 05 .273100 3c2d 2dUSI（2）变压器的电抗标幺值 333. 0AKV31500100AKV101005 .10 100SSUX3Ndk%* 2（3）k-1 点的相关计算总电抗标幺值12. 0X*1 -K三相短路电流周期分量有效值 kA183. 412. 0502. 0I)3( 1 -k其他三相短路电流 kA183. 4III(3) 1k(3)(3) kA316. 6183. 451. 1I)3( sh0.1210.3332AMV3 .8330.12AMV100 X*1 -K)3( 1k dSS（4）K-2 点的相关计

12、算总电抗标幺值 453. 0333. 012. 0X*2-K三相短路电流周期分量有效值 kA65. 445. 31 . 2I)3( 2-k其他三相短路电流 kA65. 4III(3) 2k(3)(3) kA88.1165. 455. 2I)3( shkA21. 765. 455. 1I)3( shAMV75.2200.453AMV100 X*1 -K)3( 1k dSS第第 5 5 章章 主要一次设备的选择主要一次设备的选择1、按工作电压选择 设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，高压设备的额定电压eNUNU应不小于其所在系统的最高电压。 eNUmaxU2、按工作电流选择设备的额定电流

13、不应小于所在电路的计算电流。eNI30I3、按断流能力选择设备的额定开断电流或断流容量，对分断短路电流的设备来说，不应小于它ocIocS可能分断的最大短路有效值或短路容量。)3( kI)3( kS对于分断负荷设备电流的设备来说，则为，为最大负荷电流。ocImaxOLImaxOLI4、隔离开关和断路器的短路稳定度校验（1）动稳定校验条件或maxi)3( shi)3( maxshII、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处的maximaxI)3( shi)3( shI三相短路冲击电流瞬时值和有效值（2）热稳定校验条件 imattItI2)3(2 注：为短路稳定电流，为热效时间，为电

14、器的热稳定电流， 为电器的热)3( IimattIt稳定试验时间。对于上面的分析，如表 5-1 示，由它可知所选一次设备均满足要求。表 5-1 一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度数据110kV4.02A4.183kA6.316kA27设备型少油断路器SW3-110G110kV1200A15.8kA41 kA998.56高压隔离开关GW4-110DDW110kV630A-50 kA1600号规格避雷器Y10W5-100/295110kV-第第 6 6 章章 并联电容补偿并联电容补偿根据任务书要求，本次设计变电站要求对 10kV 侧进行无功补偿设计。要求 27.5kV

15、侧负荷的功率因素 cos从 0.8 提高到 0.9。AI240avVUWNk5 .278 . 0cos（1）牵引变电所负荷平均有功功率KW52808 . 05 .27240cosavWNLUIP（2）需补无功容量3Kvar13719 . 0 118 . 0 152801cos11cos1222 22 1d LPQ（3）安装无功容量取 12. 0a KV29maxWUkvar17601373293588. 0a122max d WCN AQUUQ取KVUUW CN64.33a15. 1-1maxVUCNk35选取电容器型号为 CY-1-50-1 的电容器 （4）实际安装无功容量RAQ串联电容器单元数 35135n0CCN UU并联电容器单元数 250351760m0nQQA第七章第七章 变电所保护装置设备认知、接地防护与避雷变电所保护装置设备认知、接地防护与