分接式牵引变电所电气主接线的设计cgoa.docx

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1、2010级牵引供电课程设计 年牵引供电电课程设设计报告告书题 目牵引变电电所D电电气主接接线图设设计院/系(部)电气工程程系班 级学 号姓 名指导教师师完成时间间20133年122月200日摘 要要牵引变电电所的电电气主接接线，是是指由主主变压器器、高压压电器和和设备等等各种电电器元件件和连接接导线所所组成的的接受和和分配电电能的电电路。用用规定的的设备，文文字符号号和图形形代表上上述电气气设备、导导线，并并根据他他们的作作用和运运行操作作顺序，按按一定要要求连接接的单线线或三线线接线图图，称为为电气主主接线图图。牵引变电电所是对对电压和和电流进进行变换换、集中中和分配配的场所所。变电电所的好

2、好与坏直直接关系系到电气气化铁道道的发展展，决定定着我国国进行的的输变电电建设和和城乡电电网的建建设与改改造。本次设计计是通过过对牵引引变电所所1100kV主主接线和和馈线侧侧主接线线的分析析，进一一步确定定牵引变变电所的的主接线线方案，根根据提供供的数据据对牵引引变电所所的核心心元件牵牵引变压压器容量量的选择择，对牵牵引变电电所进行行短路计计算，根根据短路路计算的的结果选选择变电电所中的的其他电电器元件件。关键词：牵引变变电所 牵引引变压器器容量量计算目 录录第1章课程设设计的目目的和任任务要求求11.1 设计计目的111.2 任务务要求111.3设计依依据11.4问题分分析及解解决方案案2

3、第2章牵引变变压器的的选择332.1 牵引引变压器器联结分分析32.1.1 单相联联结牵引引变电所所32.1.2 单相V,v牵引引变电所所32.1.3 三相V,v联结结牵引变变电所332.1.4 三相联联结牵引引变压器器42.2变压器器计算容容量42.3变压器器校核容容量42.4变变压器安安装容量量及型号号选择552.5变压器器电压、电电能损失失计算552.5.1 变压器器电压损损失计算算52.5.2 变压器器电能损损失计算算6第3章主接线线图设计计73.1线路分分析73.1.1单单母线接接线73.1.2单单母线分分段接线线73.1.3 采用桥桥形接线线83.2高压侧侧主接线线设计993.3低

4、低压侧主主接线设设计1003.3.1馈线线断路器器1000%备用用接线1103.3.2馈馈线断路路器500%备用用接线1103.3.3带带旁路母母线和旁旁路断路路器接线线11第4章短路计计算1114.1 短路路点的选选取1114.2 短路路计算1114.2.1 最大运运行方式式下短路路计算1124.2.2 最小运运行方式式下短路路计算113第5章电电气设备备的选择择155.1 电气气设备选选择的一一般原则则155.2 母线线选择1155.2.1 1100KV进进线侧母母线选择择165.2.2 27.5KVV进线侧侧母线选选择1775.3断路器器选择1175.3.1 1110KKV侧断断路器选选

5、择1775.3.2 227.55KV侧侧断路器器选择1185.4 隔离离开关的的选择与与校验1185.4.1 1110KKV侧隔隔离开关关选择1185.4.2 227.55KV侧侧隔离开开关选择择195.5 电流流互感器器的选择择与校验验195.5.1 短路热热稳定性性校验2205.5.2 短路动动稳定性性校验220第6章继继电保护护216.1 继电电保护的的基本原原理与基基本要求求216.2 电力力变压器器的保护护22第7章并并联无功功补偿2237.1 并联联电容补补偿的作作用2337.2 并联联电容补补偿计算算24第8章防防雷保护护258.1雷电过过电压的的危害2258.2防雷措措施255

6、第9章设设计结论论26参考文献献2820，满满足要求求2.5.2 变压器器电能损损失计算算由上述可可得，该该牵引变变压器的的额定电电压为1110/27.5kVV，额定定容量为为。则有有：每台的全全年实际际负载电电能损失失、空载载电能损损失、总总电能损损失依次次为：第3章主接线线图设计计3.1线路分分析3.1.1单单母线接接线图3-11单母线线接线图图如图3-1所示示，单母母线接线线的特点点是整个个的配电电装置只只有一组组母线，每每个电源源线和引引出线都都经过开开关电器器接到同同一组母母线上。同同一回路路中串接接的隔离离开关和和断路器器，在运运行操作作时，必必须严格格遵守以以下操作作顺序：对馈线

7、线送电时时必须先先和1QQS和2QSS在投入入1QFF；如欲欲停止对对其供电电必须先先断开11QF然然后断开开1QSS和2QSS。单母线结结线的特特点是：(1)结结线简单单、设备备少、配配电装置置费用低低、经济济性好并并能满足足一定的的可靠性性。(2)每每回路断断路器切切断负荷荷电流和和故障电电流。检检修任一一回路及及其断路路器时,仅该回回路停电电，其他他回路不不受影响响。(3)检检修母线线和与母母线相连连的隔离离开关时时，将造造成全部部停电。母母线发生生故障时时，将是是全部电电源断开开，待修修复后才才能恢复复供电。这种结线线方式的的缺点是是母线故故障时、检检修设备备和母线线时要造造成停电电；

8、适用用范围：适用于于对可靠靠性要求求不高的的1035kkV地区区负荷。3.1.2单单母线分分段接线线图3-22为用断断路器分分段的单单母线分分段结线线图。分分段断路路器MDD正常时时闭合，是是两段母母线并列列运行，电电源回路路和同一一负荷的的馈电回回路应交交错连接接在不同同的分段段母线上上。这种结线线方式的的特点是是：(1)分分段母线线检修时时将造成成该段母母线上回回路停电电。(2)进进线上断断路器检检修时造造成该进进线停电电。适用范围围：广泛泛应用于于1035kkV地区区负荷、城城市电牵牵引各种种变电所所和1110kVV电源进进线回路路较少的的1100kV结结线系统统。图3-22单母母线分段

9、段接线图图3.1.3 采用桥桥形接线线桥型结线线能满足足牵引变变电所的的可靠性性，具有有一定的的运行灵灵活性，使使用电器器少，建建造费用用低，在在结构上上便于发发展成单单母线或或具有旁旁路母线线得到那那母线结结线。即即在初期期按桥形形结线，将将来有可可能增加加电源线线路数时时再扩展展为其他他结线形形式。为了配合合牵引变变电所在在出现主主变压器器故障时时备用变变压器的的自动投投入，选选择采用用外桥接接线便于于备用变变压器的的投入以以及故障障主变压压器的切切除。内桥接线线：当任一线线路故障障或检修修时，不不影响变变压器的的并列工工作。 在电气气化铁道道中，线线路故障障远比变变压器故故障多，故故内桥

10、接接线在牵牵引变电电所应用用较广泛泛。若两两回电源源线路接接入系统统的环形形电网，并并有穿越越功率通通过桥接接母线，桥桥路断路路器(QQF)的的检修或或故障将将造成环环网断开开，为此此可在线线路断路路器外侧侧安装一一组跨条条，如图图3-33的虚线线所示，正正常工作作时用隔隔离开关关将跨条条断开。安安装两组组隔离开开关的目目的是便便于它们们轮流停停电检修修。外桥接线线：外桥接线线的特点点与内桥桥接线相相反，当当变压器器发生故故障或运运行中需需要断开开时，只只需断开开它们前前面的断断路器11QF或或2QFF，而不不影响电电源线路路的正常常工作。但但线路故故障或检检修时，将将使与该该线路连连接的变变

11、压器短短时中断断运行，须须经转换换操作后后才能恢恢复工作作。因因而外桥桥接线适适用于电电源线路路较短、负负荷不恒恒定、变变压器要要经常切切换(例例如两台台主变中中一台要要经常断断开或投投入)的的场合，也也可用在在有穿越越功率通通过的与与环形电电网连接接的变电电所中。图3-33内桥桥和外桥桥接线图图3.2高压侧侧主接线线设计单相V,v牵引引变电所所要求有有两回电电源进线线和两台台变压器器，因有有系统功功率穿越越，属通通过式变变电所，所所以我们们选取结结构比较较简单且且经济性性能高的的桥式接接线。图图3-3(aa)为内内桥接线线，连接接在靠近近变压器器侧，其其适合于于线路长长，线路路故障高高，而变

12、变压器不不需要频频繁操作作的场合合，这种种接线形形式可以以很方便便地切换换或投入入线路。图图3-3(bb)为外外桥接线线，连接接在靠近近线路侧侧，其适适合于输输电距离离较短，线线路故障障较少，而而变压器器需要经经常操作作的场合合，这种种接线方方便于变变压器的的投入以以及切除除。为了了配合三三相V,v牵引引变电所所在出现现变压器器故障时时备用变变压器的的自动投投入，选选择采用用外桥接接线便于于备用变变压器的的投入以以及故障障变压器器的切除除。正常运行行时，QQS2、QFF、QSS4，其他他断路器器隔离开开关均断断开，变变压器TT1通过过L1得得电，使使得变压压器向227.55kV侧侧输送电电能。

13、当需要检检修时，假假如仍然然需要在在L1得得电，先先断开QQF1，然然后断开开QS11，再闭闭合QSS6。最最后闭合合QF，即即可满足足检修时时供电需需要。检检修结束束时，先先断开QQF2，然然后断开开QS66，再断断QF，后闭合合QS11，最后后闭合QQF1，即即可恢复复正常供供电。当L1线线路故障障需要由由L2线线路供电电时，先先闭合QQS5，闭合合QF，故故障线路路QF11跳闸，再再断开QQS3，最后后QF22闭合即即可满足足L1故故障时的的供电。如如L1线线路恢复复正常，可可以先断断开QFF2、QQF，再再断开QQS6，闭合合QS33，最后后闭合QQF1即即可恢复复正常供供电。由此可以

14、以看出采采用外桥桥型接线线对于线线路发生生故障时时比较有有利，可可以在停停电瞬间间通过互互感器自自动检测测跳开故故障线路路断路器器，然后后闭合备备用线路路断路器器，保证证线路故故障时自自动转换换开关使使牵引变变压器继继续运行行，有利利于系统统供电的的可靠性性和安全全性。3.3低压侧侧主接线线设计由于277.5kkV馈线断断路器的的跳闸次次数较多多，为了了提高供供电的可可靠性，按按馈线断断路器备备用方式式不同，牵牵引变电电所277.5kkV 侧侧馈线的的接线方方式一般般有下列列三种。 3.3.1馈馈线断路路器1000%备备用接线线引母线不不同如图图3-44所示。这这种接线线当工作作断路器器需检修

15、修时，此此种接线线用于单单线区段段，牵的的场合。即即由备用用断路器器代替。断断路器的的转换操操作方便便，供电电可靠性性高，但但一次投投资较大大。图3-44馈线线断路器器1000%备用用3.3.2馈馈线断路路器500%备用用接线如图3-5所示示。这种种接线每每两条馈馈线设一一台备用用断路器器，通过过隔离开开关的转转换，备备用断路路器可代代替其中中任一台台断路器器工作。当当每相母母线的馈馈出线数数目较多多时，一一般很少少采用此此种法方方法。图3-55馈线线断路器器50%备用3.3.3带带旁路母母线和旁旁路断路路器接线线如图3-6所示示。一般般每2至至4条馈馈线设一一个旁路路断路器器。通过过旁路母母

16、线，旁旁路断路路器可代代替任一一个馈线线断路器器工作。这这种接线线方式适适用于每每相牵引引母线馈馈线数目目较多的的场合，以以减少备备用断路路器的数数量。图3-66带有有旁路母母线和旁旁路断路路器的接接线考虑到牵牵引变压压器类型型为三相相V,v，且此此牵引变变电所为为两个相相邻区间间的复线线供电，为为了提高高供电的的可靠性性，保障障断路器器转换的的操作方方便，牵牵引变电电所277.5kkV 侧馈馈线断路路器采用用1000%备用用的接线线。第4章短路计计算4.1 短路路点的选选取因短路计计算的主主要内容容是确定定最大短短路电流流，所以以对一次次侧设备备的选取取一般选选取高压压母线短短路点作作为短路

17、路计算点点；对二二次侧设设备和牵牵引馈线线断路器器的选取取一般选选取低压母线线短路点点作为短短路计算算点。4.2 短路路计算电路示意意图如图图 4-1。在图中中，点为为1100kV高高压母线线短路点点，点为277.5kkV低压压母线短短路点。图4-11短路路电路示示意图取基准容容量，基基准电压压，其中中为电力力线路平平均额定定电压，根根据我国国实际情情况和国国际标准准规定，当当用电设设备及电电力线路路的额定定电压为为1100kV时，电电力线路路平均电电压为1115kkV，即；，。等值电路路如图44-2所所示。图4-22短路路计算等等效电路路则基准电电流为：4.2.1 最大运运行方式式下短路路计

18、算变压器的的电抗标标幺值计计算：该牵引变变电所供供电电源源以双回回路1110kVV输电线线供电，因为线路有穿越功率所以电源到母线之间的导线的电抗不能省略，假设线路单位长度电阻值为,长30km, 所以电抗标幺值为：在最大运运行方式式下，电电力系统统的电抗抗标幺值值：，即即电力线线路上发发生了三三相短路路。短路回路路的等值值电抗为为：，k-1点点的短路路电流标标幺值：短路电流流周期分分量有效效值：三相短路路电流：三相短路路容量：k-2点点的短路路电流标标幺值：短路电流流周期分分量有效效值：三相短路路电流：三相短路路容量：4.2.2 最小运运行方式式下短路路计算在最小运运行方式式下，电电力系统统的电

19、抗抗标幺值值，即电电力线路路上发生生了两相相短路。短路回路路的等值值电抗为为：，k-1点点的短路路电流标标幺值：短路电流流周期分分量有效效值：三相短路路电流：三相短路路容量：两相短路路电流周周期分量量有效值值：两相短路路电流：两相短路路容量：k-2点点的短路路电流标标幺值：三相短路路电流周周期分量量有效值值：三相短路路电流：三相短路路容量：两相短路路电流周周期分量量有效值值：两相短路路电流：两相短路路容量：短路计算算所得参参数如下下表：表4-11 短短路计算算参数数数据表运行方式式短路点三相短路路电流/kA二相短路路电流/kA短路容量量/MVVA最大k-11.5221.5221.5223.88

20、82.300-303.03-k-22.2222.2222.2224.0882.422-105.71-最小k-11.4331.4331.4333.6662.1771.2441.2441.2443,1771.888285.71247.43k-22.1772.1772.1773.9992.3771.8881.8881.8883.4662.055103.5289.665第5章 电气气设备的的选择5.1 电气气设备选选择的一一般原则则(1)应应满足正正常运行行检修短短路和过过电压情情况下的的要求并并考虑远远景发展展；(2)应应满足安安装地点点和当地地环境条条件校核核；(3)应应力求技技术先进进和经济济合

21、理；(4)同同类设备备应尽量量减少品品种；(5)选选用的新新产品种种均应具具有可靠靠的试验验数据并并经正式式签订合合格，特特殊情况况下选用用未经正正式鉴定定的新产产品应经经上级批批准。5.2 母线线选择配电装置置中的汇汇流母线线按工作作条件可可分为室室内和室室外，对对于室外外安装的的母线受受自然条条件的影影响较大大，且室室外配电电装置的的跨距大大，要求求由足够够的机械械强度，但但室外母母线的散散热条件件较室内内要好。各各种母线线都要求求有良好好的导电电性，以以减少电电能损耗耗。我国国主要采采用的是是铝制、铝铝合金及及钢铝导导线材料料。考虑虑施工安安装的条条件，室室外配电电装置一一般采用用圆形铝

22、铝绞线或或钢芯铝铝绞线的的软母线线，室内内采用矩矩形截面面的硬母母线，因因这种截截面的母母线在交交流电下下的集肤肤效应较较小，散散热较好好，施工工安装方方便。110kkV进线侧侧，进入入高压室室的277.5kkV进线线侧，从从高压室室出来的的27.5kVV馈线侧侧，100kV馈线侧侧的母线线均为硬硬母线。软母线进进行选型型，热稳稳定校验验（无需需进行动动稳定校校验）。按导线长长期发热热允许电电流选择择导线。温度修正正系数KK由下式式求得：式中，表表示运行行的允许许温度，对对室外有有日照时时取800，室内内取700，t为为实际环环境温度度。设计时取取t=225，那么么在室外外有日照照时=11，在

23、室室内=11。工程中常常采用查查表的方方法求母母线和导导体的容容许电流流(载流流量)。5.2.1 1100KV进进线侧母母线选择择(1)母母线的最最大长期期工作电电流可按按变压器器过载11.3倍倍考虑。最最大负荷荷持续工工作电流流式中：SSN为变压压器的额额定容量量；UN为线路路的额定定电压。(2)按按经济电电流密度度选择进进线截面面。式中：牵牵引变电电所经济济电流密密度，对对于牵引引负荷侧侧年最大大负荷利利用小时时。因此此，故应选择择LGJJ-700钢芯铝铝绞线。(3)校校验发热热条件。查工厂厂供电附附录表116得，LLGJ2400的允许许载流量量（设环环境温度度为400)。因此LGGJ-7

24、70钢芯芯铝绞线线满足发发热条件件。(4)校校验机械械强度。查工厂厂供电附附录表114得，1110kkV架空空钢芯铝铝线最小小截面与与LGJJ70 因此LGGJ-770钢芯芯铝绞线线满足机机械强度度。5.2.2 27.5KVV进线侧侧母线选选择母线的最最大长期期工作电电流可按按变压器器过载11.3倍倍考虑，我我们选择择容量为为200000kkVA电压压27.5/110.55kV的的三相双双绕组电电力变压压器。经计算：27.55kV侧侧的母线线选用钢钢芯铝绞绞线LJJG-1120。5.3断路器器选择高压断路路器(或称高高压开关关)它不仅仅可以切切断或闭闭合高压压电路中中的空载载电流和和负荷电电流

25、，而而且当系系统发生生故障时时通过继继电器保保护装置置的作用用，切断断过负荷荷电流和和短路电电流，它它具有相相当完善善的灭弧弧结构和和足够的的断流能能力，(1)额额定电压压的选择择(6-11) 式中，断路路器的额额定电压压(kVV)；安装装处电网网的额定定电压(kV)。(2)额额定电流流的选择择(6-22)(3)额额定开断断电流的的选择(6-33)式中，断路路器的额额定开断断电流，由由厂家给给出(kkA)；刚分分电流(断路器器出头刚刚分瞬间间的回路路短路全全电流有有效值)(kAA)。(4)短短路关合合电流的的选择(6-44)断路器操操动机构构能关合合的最大大短路电电流。断断路器操操动机构构能克

26、服服动静触触头之间间的最大大电动斥斥力，使使断路器器合闸成成功。(5)热热稳定校校验(6-55)(6)动动稳定校校验 (6-6)5.3.1 1110KKV侧断断路器选选择110KKV侧所所选断路路器型号号为SWW6-1110/12550,其其技术数数据见表表5-11。表5-11 1110kVV侧断路路器技术术数据表表型号额定电压压(kVV)额定开断断电流(kA)额定电流流(A)动稳定电流(kA)4s稳定定电流(kA)固有分闸闸时间（s）SW2-1100/1225011015.88125004115.880.044均满足条条件，所所以选择择该型号号断路器器。5.3.2 227.55KV侧侧断路器

27、器选择27.55KV侧侧所选断断路器型型号为SSW2-35/10000,其其技术数数据见表表5-22。表5-22 277.5kkV侧断断路器技技术数据据表型号额定电压压(kVV)额定开断断电流(kA)额定电流流(A)动稳定电流(kA)4s稳定定电流(kA)固有分闸闸时间（s）SW2-35/100003516.55100004516.550.044均满足条条件，所所以选择择该型号号断路器器。5.4 隔离离开关的的选择与与校验高压隔离离开关在在配电线线路中起起隔离电电源、切切换电路路、接通通或断开开小电流流电路的的作用。选选择高压压隔离开开关的技技术参数数主要有有额定电电压、额额定电流流、动稳稳定

28、和热热稳定电电流、极极限通过过电流等等。5.4.1 1110KKV侧隔隔离开关关选择110kkV侧隔隔离开关关选用GGW4-1100DW型型户外隔隔离开关关，其技技术数据据见表55-3。表5-33110kkV侧隔隔离开关关技术数数据表型号额定电压压(kV)额定电流流(A)动稳定电电流(kkA)4s热稳稳定电流流(kAA)GW4-1100DW110125008031.55均满足条条件，所所以选择择该型户户外隔离离开关。5.4.2 227.55KV侧侧隔离开开关选择择27.55kV侧隔隔离开关关选用GGW4-35DDW型户户外隔离离开关，其其技术数数据见表表5-4。表5-4427.5kVV侧隔离离

29、开关技技术数据据表型号额定电压压(kVV)额定电流流(A)动稳定电电流(kkA)4s热稳稳定电流流(kAA)GW4-35DDW35125008031.55均满足条条件，所所以选择择该型户户外隔离离开关。5.5 电流流互感器器的选择择与校验验电流互感感器又称称仪用变变流器。电电压互感感器又称称仪用变变压器。它它们合称称仪用互互感器或或简称互互感器。从从基本结结构和工工作原理理来说，互互感器就就是一种种特殊的的变压器器。互感器主主要用来来使仪表表、继电电器等二二次设备备与主电电路绝缘缘。这既既可避免免主电路路的高电电压直接接引入仪仪表、继继电气等等二次设设备，又又可防止止仪表、继继电气等等二次设设

30、备的故故障影响响主电路路，提高高一、二二次电路路的安全全性与可可靠性，并并有利于于人身安安全。不不仅如此此，互感感器还可可以用来来扩大仪仪表、继继电器等等二次设设备的应应用范围围。最大长期期工作电电流所以可选选用型电电流互感感器，电电流比为为。5.5.1 短路热热稳定性性校验因为，故故满足热热稳定性性。5.5.2 短路动动稳定性性校验满足动稳稳定性。经上述分分析与计计算，一一次侧设设备参数数如下表表。表5-55 1110kkV一次次侧设备备参数数数据表电气设备备名称电压kVV电流A断流能力力kA MMVA短路电流流校验动稳定电流（4s）热热稳定电电流kAA设备的型型号规 格高压断路路器SW6-1100/122501101250015.884115.88高压隔离离开关GW4-11