《牵引变电所g电气主接线的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《牵引变电所g电气主接线的设计（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、牵引供电课程设计报告书牵引供电课程设计报告书题题 目目牵牵引引变电变电所所 G 电电气主接气主接线线的的设计设计院院/ /系系( (部部) )电电气工程系气工程系班班 级级方方 1010-6学学 号号 20106796姓姓 名名耿占耿占权权指导教师指导教师王王庆庆芬芬完成时间完成时间2013 年年 12 月月 20 日日 2010 级级 牵牵引供引供电课电课程程设计设计摘摘 要要牵引供电系统是电气化铁路的核心，牵引变电所 G 的设计目的是通过确定牵引变电所高压侧主接线形式，确定牵引变压器台数、容量及接线方式。通过牵引变电所高压侧主接线形式的比较分析，确定接线形式为外桥接线；而牵引变压器选择为Y
2、N，d11 接线。根据短路电流计算以及所给数据的使用完成了牵引变压器的计算容量、校核容量以及断路器、电流互感器、隔离开关的选择与校验。通过对雷击的分析以及针对各种雷击采取对应的防雷措施保护，完成了防雷保护，因此完成了课程设计题目要求，实现了牵引变电所局部运行的可行性。关键字：牵引变压器 容量 防雷目目 录录第 1 章 设计目的和任务要求 1 1.1 设计目的 .1 1.2 任务要求 .1 1.3 设计的依据 .1 1.4 任务分析 .3 第 2 章 主接线方案的设计 3 2.1 牵引变电所 110kV 侧主接线 .3 2.1.1 主接线的确定 .6 2.1.2 牵引变电所的倒闸操作 .6 2.
3、2 牵引 27.5kV 侧电气主接线 6 2.2.1 电气主接线特点 .7 2.2.2 27.5kV 侧馈线接线方式.7 2.2.3 27.5kV 侧母线接线方式.8 第 3 章 牵引变压器选择 8 3.1 牵引变压器的备用方式 .8 3.2 牵引变压器的接线型式 .9 3.3 牵引变压器容量计算 .9 第 4 章 短路计算 .11 4.1 短路计算的目的 11 4.2 短路计算示意图 11 4.3 短路电流计算 12 第 5 章 电气设备选择 .16 5.1 断路器的选择 16 5.2 隔离开关的选择 18 5.3 电流互感器的选择与校验 20 5.4 导线的选择 21 5.5 27.5kV
4、 侧母线的选择和校验22 第 6 章 继电保护 .23 6.1 导线继电保护配置 24 6.2 主变压器继电保护装置配置 24 第 7 章 并联无功补偿 .25 7.1 并联电容补偿的作用 25 7.2 并联电容补偿计算 25 第 8 章 防雷保护 .27 第 9 章 设计总结 .27第 1 章 设计目的和任务要求1.1 设计目的本次的课题是牵引变电所 G 电气主接线的设计，目的是为了将所学习的知识更好地应用于实践之中。牵引变电所是牵引供电系统的重要组成部分，决定着电力机车能否正常顺利运行，因此本次设计意义重大。牵引变电所的设计主要包括变压器的设计和保护监测装置。变压器的设计主要是变压器的接线
5、形式、容量和台数的确定。变压器的容量确定要合理，如果选择容量偏大则会造成损耗增加。选择容量较小会使变压器处于过负荷状态，影响变压器的寿命。保护监测装置主要是在系统发生短路时对线路起到保护作用，同时对线路中的电压和电流进行监控等。此课题的设计完全符合电气化铁路供电系统的设计要求，为牵引供电系统提供供电方案，解决实际问题。更重的是此课题的设计使自己更加了解铁路供电系统，为以后的工作打下了基础。1.2 任务要求牵引变电所 G 电气主接线的任务要求如下：(1)确定该牵引变电所高压侧的电气主接线的形式，并分析其运行方式。(2)确定牵引变压器的容量、台数及接线形式。(3)确定牵引负荷侧电气主接线的形式。(
6、4)对变电所进行短路计算，并进行电气设备选择。(5)设置合适的过电压保护装置、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 F、G 两牵引变电所的供电系统示意图如图 1 所示。图 2-1 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 Sj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 0.20 和 0.22；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 0.31 和 0.34。对每个牵引变电所而言，110kV 线路为一主一备。图
7、 1 中，L1、L2、L3 长度分别为 30km、50km、20km。线路平均正序电抗 X1 为0.4/km，平均零序电抗 X0 为 1.2/km。图 1-3 牵引供电系统示意图基本设计数据如表 1-4 所示。表 1-4 牵引变电所基本设计数据项目牵引变电所 G左臂负荷全日有效值（A）500右臂负荷全日有效值（A）730左臂短时最大负荷（A）注700右臂短时最大负荷（A）980牵引负荷功率因数0.85(感性)10kV 地区负荷容量（kVA）2100010kV 地区负荷功率因数0.87(感性)牵引变压器接线型式自选牵引变压器 110kV 接线型式自选左供电臂 27.5kV 馈线数目2右供电臂 2
8、7.5kV 馈线数目210kV 地区负荷馈线数2 回路工作，1 回路备用预计中期牵引负荷增长30注：供电臂短时最大负荷即为线路处于紧密运行状态下的供电臂负荷。1.4 任务分析根据任务要求来选择变压器的接线方式，确定备用方式，一般选择固定备用的方式，即一台运行，一台备用。通过给定的数据计算牵引变压器的计算容量、校核容量以及安装容量，进而确定变压器的容量。分析牵引变电所的短路点，计算出短路电流，通过短路电流来选择高低压侧设备以及继电保护装置。最后，根据牵引变电所负荷平均有功功率来计算并联电容的容量，选定电容的型号。第 2 章 主接线方案的设计电气主接线的要求一般有以下几点：(1)首先应保证可靠性，
9、并力求经济性。牵引变电所是国家电力系统的 1 级负荷，中断供电将直接造成运输阻塞，甚至造成人员生命伤亡、设备损坏，进而导致的社会生产无法正常运行。因此，主接线的接线方式必须保证供电的安全可靠性。(2)具有必要的运行灵活性。由于接触网事故较多，检修频繁，牵引变电所的停、送电操作、倒闸作业较多，主接线的灵活，可减少操作程序，避免误操作。(3)应具有较好的经济型。经济型主要取决于汇流母线的接构类型与组数、主变压器容量、接构形式和数量、高压断路器配电单元存在数量、配电接构类型和占地面积等因素。(4)应力求接线简洁明了，并有发展和扩建余地。主接线整体接构和各回路应力求简洁清晰、便于操作运行。同时随着经济
10、建设的高速发展，铁路运量的增长迅速，牵引变电所增容、增加馈线的建设经常存在。2.1 牵引变电所 110kV 侧主接线(1)不分段的单母线接线单母线接线的的特点是整个的配电装置只有一组母线，每个电源线和引出线都经过开关电器接到同一组母线上。同一回路中串接的隔离开关和断路器，在运行操作时，必须严格遵守以下操作顺序：对馈线送电时必须先合 1QS 和 2QS 在投入1QF；如欲停止对其供电必须先断开 1QF 然后断开 1QS 和 2QS。如图 2-1 所示：图 2-1 不分段的单母线接线单母线接线的特点是：(1)接线简单、设备少、配电装置费用低、经济性好并能满足一定的可靠性。(2)每回路断路器切断负荷
11、电流和故障电流。检修任一回路及其断路器时，仅该回路停电，其他回路不受影响。(3)检修母线和与母线相连的隔离开关时，将造成全部停电。母线发生故障时，将是全部电源断开，待修复后才能恢复供电。这种接线方式的缺点是母线故障时、检修设备和母线时要造成停电。适用范围：适用于对可靠性要求不高的 1035kV 地区负荷。(2)单母线分段接线用断路器分段的单母线分段接线图。分段断路器 MD 正常时闭合，是两段母线并列运行，电源回路和同一负荷的馈电回路应交错连接在不同的分段母线上。如图 2-2 所示。这种接线方式的特点是：(1)两母线段可以并列运行，也可以分裂运行。(2)任意一段母线或母线隔离开关检修，只该段停电
12、，其他段可以继续供电，减小了停电范围。(3)对于用分段断路器 QFD 分段，如果 QFD 处于闭合运行状态，当某段母线发生故障时，继电保护使 QFD 及故障段电源回路的断路器自动断开，只该段停电；如果 QFD 处于断开运行状态，当某段电源回路故障而使其断路器断开时，备用电源自动投入装置使 QFD 自动闭合，可以保证全部的出线继续供电。(4)对于用分段隔离开关 QSD 分段，即 QSD 闭合工作状态，当某段母线故障时将造成全部停电，拉开分段隔离开关 QSD 后，非故障段母线即可恢复供电。这种接线方式的缺点：增加了分段设备的投入和占地面积；某段母线故障或检修仍有停电问题；某段的回路断路器检修，该回
13、路停电；扩建时，需向两端均衡扩建。适用范围：广泛应用于 1035kV 地区负荷、城市电牵引各种变电所和 110kV 电源进线回路较少的 110kV 接线系统。图 2-2 单母线分段(3)采用桥型接线当牵引变电所只有两条电源回路和两台主变压器时，常在电源线路间用横向母线将它们连接起来，即构成桥形接线。桥型接线是一种无汇流母线接线，四个连接元件仅需三个断路器，配电装置接构也较简单。按中间横向桥接母线位置不同可分为：内桥形与外桥形。能满足牵引变电所的可靠性，具有一定的运行灵活性，使用电器少，建造费用低，接构上便于发展为单母线或带旁路母线的单母线接线。外桥的接线如图 2-3 所示。图 2-3 外桥接线
14、外桥接线：外桥接线的特点与内桥接线相反，当变压器发生故障或运行中需要断开时，只需断开它们前面的断路器 1QF 或 2QF，而不影响电源线路的正常工作。但线路故障或检修时，将使与该线路连接的变压器短时中断运行，须经转换操作后才能恢复工作。因而外桥接线适用于电源线路较短、负荷不恒定、变压器要经常切换(例如两台主变中一台要经常断开或投入)的场合，也可用在有穿越功率通过的与环形电连接的变电所中。 2.1.1 主接线的确定110kV 侧接线选用单母线分段接线。理由：两母线可以并列运行也可以分开运行，任一段母线检修时，只该段母线停电，其他段可以继续运行，具有一定的可靠性和灵活性。2.1.2 牵引变电所的倒
15、闸操作正常运行时，QS7、QF、QS8，其他断路器隔离开关均断开，变压器 T1 通过 L1得电，使得变压器向 27.5kV 侧输送电能。当需要检修时，假如仍然需要在 L1 得电，先断开 QF1，然后断开 QS3 和 QS5，再闭合 QS4，然后合 QS6、QF2，最后闭合 QF，即可满足检修时供电需要。检修结束时，先断开 QF2，然后断开 QS6 和 QS4，再断 QF,后闭合 QS3 和 QS5，最后闭合QF1，即可恢复正常供电。当 L1 线路故障需要由 L2 线路供电时，先闭合 QS2，闭合 QF，故障线路 QF1 跳闸，再断开 QS1，最后 QF2 闭合即可满足 L1 故障时的供电。如
16、L1 线路恢复正常，可以先断开 QF2、QF，再断开 QS2，闭合 QS1，最后闭合 QF1 即可恢复正常供电。由此可以看出采用外桥型接线对于线路发生故障时比较有利，可以在停电瞬间通过互感器自动检测跳开故障线路断路器，然后闭合备用线路断路器，保证线路故障时自动转换开关使牵引变压器继续运行，有利于系统供电的可靠性和安全性。2.2 牵引 27.5kV 侧电气主接线牵引负荷是牵引变电所基本的重要负荷，上述电气主接线基本形式多数对牵引负荷侧电气接线也是适用的。但考虑牵引负荷及牵引供电系统的下列特点，有针对性的在电气接线上采取有效措施，以保证供电系统的可靠性和运行灵活性。2.2.1 电气主接线特点牵引
