变电所主接线设计.docx

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1、课程设计报告课程电气化铁道供电系统与设计题目牵引变电所乙电气主接线设计学院自动化与电气工程学院年级专 业 电气工程及其自动化班级学 号学生姓名指导教师设计时间目 录目 录I1. 设计原始资料11.1 题目11.1.1 题目11.1.2 选题背景11.1.3 过程论述11.2 题目分析及计算21.2.1 牵引变压器的计算容量21.2.2 牵引变压器的校核容量21.2.3 牵引变压器的安装容量22. 设计过程32.1 牵引变压器类型选择32.2 主接线设计32.2.1 电源侧主接线32.2.2 牵引变压器主接线32.2.3 牵引侧主接线42.3 设备选型62.3.1 继电器的选择62.3.2 电流

2、互感器的选择72.3.3 电压互感器的选择作用82.3.4 断路器的选择8小结9参考文献10附录11I 兰州交通大学 自动化与电气工程学院电气化铁道供电系统与设计课程设计报告1. 设计原始资料1.1 题目1.1.1 题目某牵引变电所甲承受直接供电方式向 复线区段供 电，牵 引变压器类 型为110/27.5Kv 三相接线，两供电臂电流归算到 27.5Kv 侧电流如下表所示。表 1-1主要参数所度 Km端子平均电流 A有效电流 A短路电流 A穿越电流 A18.3a202280803133牵引变电供电臂长10乙1.1.2 选题背景13.3b129203622129牵引变电所是电气化铁路牵引供电系统的

3、心脏，它的主要任务是将电力系统输送来的三相高压电变化成适合电力机车使用的电能。而电气主接线反映牵引变电所设施的主要电气设备以及这些设备的规格、型号、技术参数以及在电气上是如何连接的， 高压侧有几回进线、几台牵引变压器，有几回接触网馈电线。通过电气主接线可以了解牵引变电所等设施的规模大小、设备状况。1.1.3 过程论述1 首先计算牵引变压器的容量主变压器选定了三相 YN,d11 接线变压器为甲牵引变电所的主牵引变压器。为了经济合理的选择牵引变压器容量，计算分 3 个步骤进展：确定计算容量按正常运行的计算条件求出主变压器供给牵引负荷所必需的最小容量。确定校核容量按列车严密运行的计算条件并充分利用牵

4、引变压器的过负荷力量所计算的容量。安装容量依据计算容量和校核容量，再考虑其他因素如备用方式等，最终按变压器实际产品的规格所确定的变压器台数与容量。2 依据给定的参数，比照断路器技术指标选定断路器的个数以及型号。3 画出牵引变电所的主接线，牵引变电所的主接线由电源测、主变压器、牵引侧 3 局部主接线组成。而电气主接线是指由隔离开关、互感器、避雷器、断路器、主变压器、母线、电力电缆、移相电容器等高压一次电气设备，依据工作要求挨次连接构成的承受和安排电能的牵引变电所能不的电气主接线。1.2 题目分析及计算1.2.1 牵引变压器的计算容量计算容量主要由各供电臂的负荷来打算，各供电臂的负荷就是牵引变电所

5、的馈线电流。牵引变电所的馈线电流由牵引计算的结果和线路通过力量及行车量等条件打算。S = k U (2I+ 0.65I)1-1tX 1X 2其中 Kt 为温度系数，取 0.9，U 为牵引侧电压，为 27.5KV，I代入可得：S=17.1MVA.1.2.2 牵引变压器的校核容量=280A，IX 1X 2=203A，S= K U (2I+ 0.65I)1-2b maxtMAXX 2其中 Kt 为温度系数，取 0.9，U 为牵引侧电压，为 27.5KV，Imax l=590A, IX 2=203A,代入可得： Sb max= 32.5MVA.这里三相 YN,d11 变压器的过负荷倍数为 1.5，所以

6、可得该变压器的校核容量为：S= S/1.5 =21.6MVA校b max1.2.3 牵引变压器的安装容量1-3牵引变压器的安装容量是在计算容量和校核容量的根底上，再考虑备用方式，最终按变压器的产品规格确定的变压器台数与容量。确定安装容量除了计算容量和校核容量外，主要考虑的因素是备用方式。这里牵引变压器承受固定备用。依据上面计算出的计算容量和校核容量，选择两者中的较大者，并按承受的备用方式，牵引变压器安装容量为 231.5MVA。2. 设计过程2.1 牵引变压器类型选择当牵引变压器的计算容量和校核容量确定以后，选择两者中的大者，并按承受的备用方式、牵引变压器的系列产品额定容量优先级为R10 系列

7、，即10000，12500， 1600，20230，25000，31500，40000，50000，63000，80000，100000KVA等以及有否地区动力负荷等诸因素，即可确定牵引变压器的安装容量。本设计中选择牵引变压器安装容量为 231500KVA。牵引变压器选择用 SF1-31500/110 型三相双绕组牵引变压器，其技术指标如下表所示都归算到 27.5 kV 侧：表 2-1 SF1-31500/110 型三相双绕组牵引变压器主要技术指标额定额定额定阻抗 空载设备型号容量电压电流kV电压电流组别 kVAkVA%SFY-31500/1103150027.566014810.5三相2损耗

8、连接YN,d112.2 主接线设计2.2.1 电源侧主接线当牵引变电所只有两回电源进线和两台主变压器时，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。依据中间横向母线的位置不同而分为内桥接线和外桥接线两种，前者的桥接母线连接在靠变压器侧，而后者则连接在靠线路侧。内桥接线适用于线路故障较多的场所，外桥接线适用于变压器故障较多的场所，而变压器又不需要频繁的操作，故在此选内桥接线。2.2.2 牵引变压器主接线在乙变电所中承受三相 YN，d11 牵引变压器，当承受直接供电方式时，原边绕组接成 Y 接线，低压侧两边绕组，各取一端联至27.5 kV 的 a 相和 b 相母线上，它们的公共端接至接

9、地网和钢轨。三相双绕组YN，d11 接线牵引变电所如图 2-1a。直接供电方式下三相 YN，d11 变压器主接线如图 2-1(b)。B CACBAcabIa左供电臂Ib右供电臂a三相双绕组YN，d11 接线牵引变电所(b) 三相YN，d11 牵引变压器的主接线2.2.3 牵引侧主接线图 2-127.5 kV 侧馈线的接线方式按馈线断路器备用方式不同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%备用方式，带旁路母线和旁路断路器的接线。这里承受其次种接线，其连接方式如图 2-2。a相母线b相母线送左供电分区上、下行送右供电分区上、下行(a) 27.5Kv 侧的接线A1 B1

10、 A2 B2N送左供电分区上行送左供电分区下行送右供电分区上行送右供电分区下行b55Kv 侧的接线图 2-2 牵引侧主接线2.3 设备选型2.3.1 继电器的选择1 按使用环境选型使用环境条件主要指温度最大与最小、湿度一般指 40 摄氏度下的最大相对湿度、低气压使用高度 1000 米以下可不考虑、振动和冲击。此外，尚有封装方式、安装方法、外形尺寸及绝缘性等要求。由于材料和构造不同，继电器承受的环境力学条件各异，超过产品标准规定的环境力学条件下使用，有可能损坏继电器，可按整机的环境力学条件或高一级的条件选用。对电磁干扰或射频干扰比较敏感的装置四周，最好不要选用沟通电鼓励的继电器。选用直流继电器要

11、选用带线圈瞬态抑制电路的产品。那些用固态器件或电路供给鼓励及对尖峰信号比较敏感地地方，也要选择有瞬态抑制电路的产品。2 按输入信号不同确定继电器种类按输入信号是电、温度、时间、光信号确定选用电磁、温度、时间、光电继电器， 这是没有问题的。这里特别说明电压、电流继电器的选用。假设整机供给继电器线圈是恒定的电流应选用电流继电器，是恒定电压值则选用电压继电器。3 输入参量的选定与用户亲热相关的输入量是线圈工作电压或电流，而吸合电压或电流则是继电器制造厂掌握继电器灵敏度并对其进展推断、考核的参数。对用户来讲，它只是一个工作下极限参数值。掌握安全系数是工作电压电流/吸合电压电流，假设在吸合值下使用继电器

12、，是不行靠的、担忧全的，环境温度上升或处于振动、冲击条件下，将使继电器工作不行靠。整机设计时，不能以空载电压作为继电器工作电压依据，而应将线圈接入作为负载来计算实际电压，特别是电源内阻大时更是如此。当用三极管作为开关元件掌握线圈通断时，三极管必需处于开关状态，对 6VDC 以下工作电压的继电器来讲，还应扣除三极管饱和压降。固然，并非工作值加得愈高愈好， 超过额定工作值太高会增加衔铁的冲击磨损，增加触点回跳次数，缩短电气寿命，一般，工作值为吸合值的 1.5 倍，工作值的误差一般为10%。4 依据负载状况选择继电器触点的种类和容量国内外长期实践证明，约 70%的故障发生在触点上，这足见正确选择和使

13、用继电器触点格外重要。触点组合形式和触点组数应依据被控回路实际状况确定。动合触点组和转换触点组中的动合触点对，由于接通时触点回跳次数少和触点烧蚀后补偿量大，其负载力量和接触牢靠性较动断触点组和转换触点组中的动断触点对要高，整机线路可通过对触点位置适当调整，尽量多用动合触点。依据负载容量大小和负载性质阻性、感性、容性、灯载及马达负载确定参数格外重要。认为触点切换负荷小肯定比切换负荷大牢靠是不正确的，一般说，继电器切换负荷在额定电压下，电流大于 100mA、小于额定电流的 75%最好。电流小于100mA 会使触点积碳增加，牢靠性下降，故100mA 称作试验电流，是国内外专业标准对继电器生产厂工艺条

14、件和水平的考核内容。由于一般继电器不具备低电平切换力量，用于切换 50mV、50A 以下负荷的继电器订货，用户需注明，必要时应请继电器生产厂帮助选型。继电器的触点额定负载与寿命是指在额定电压、电流下，负载为阻性的动作次数， 当超出额定电压时，可参照触点负载曲线选用。当负载性质转变时，其触点负载力量将发生变动。2.3.2 电流互感器的选择1 电流互感器的选择一般有如下原则需要遵循：应满足一次回路的额定电压、最大负荷电流及短路时的动、热稳定电流的要求； 应满足二次回路测量、自动装置的准确度要求和保护装置 10误差的要求；应满足保护装置对暂态特性要求如 500Kv 保护；用于变压器差动时，各侧电流互

15、感器的铁芯宜承受一样的铁芯型式。各互感器的特性宜一样。以防止区外故障时，各互感器特性不全都产生差流，造成误动。2 电流互感器类型选择为保证保护装置的正确动作，所选择的互感器至少要保证在稳态对称短路电流的下的误差不超过规定值。至于故障电流中的非周期重量和互感器剩磁等问题带来的暂态影响，则只能依据互感器所在系统暂态问题的严峻程度、保护装置的特性、暂态饱和可能引起的后果和运行状况进展综合考虑定性分析，至于准确的暂态特性计算由于过于简单且现场工作状况很难进展，因此不进展争论。330500Kv 系统保护、高压侧为330500Kv 的变压器保护用的电流互感器， 由于系统一次时间常熟较大，互感器暂态饱和较严

16、峻，由此可能导致保护错误动作的后果。因此互感器应保证明际短路工作循环中不致暂态饱和，即暂态误差不超过规定值。一般选用TP 类互感器，尤其是线路保护考虑到重合闸的问题，要考虑双工作循环的问题，因此推举使用 TPY 型。220Kv 系统保护、高压侧为 220Kv 的变压器保护互感器其暂态饱和问题及其影响较轻，可按稳态短路条件计算互感器稳态特性，进而选择互感器。固然，为减轻可能发生的暂态饱和影响，我们有必要留有适当的裕度。220Kv 系统保护的暂态系数一般不小于 2。110Kv 系统保护用互感器一般按稳态条件考虑，承受 P 类互感器。高压母线差动保护用电流互感器，由于母线故障时故障电流很大，而且外部

17、故障时流过互感器的电流差异也很大。即使各互感器特性全都，其暂态饱和的状况也可能差异很大。因此母线差动保护用的电流互感器最好要具有抗暂态饱和的力量。实际工程应用中，一般按稳态条件选择互感器，而抗饱和的问题更多的由保护装置进展处理。1 给重合闸供给必要信号，一条线路两侧重合闸的方式要么是检无压，要么是检同期，线路 PT 可以为重合闸供给电压信号。2 现在局部线路 PT 时用的电容式电压互感器，可以为载波通信供给信号通道。3 目前对一些特别的供电用户线路供给计量电压4 将系统高电压转变为标准的低电压100v,为仪表、保护供给必要的电压。5与测量仪表相协作，测量线路的相电压与线电压；与继电保护装置相协

18、作，对系统及设备进展过电压、单相接地保护。2.3.3 电压互感器的选择作用6隔离一次设备与二次设备，保护人身和设备的安全2.3.4 断路器的选择1 由线路的计算电流来打算断路器的额定电流。2 断路器的短路整定电流应躲过线路的正常工作启动电流。3按线路的最大短路电流来校验低压断路器的分断力量。4 依据线路的最小短路电流来校验断路器动作的灵敏性，即线路最小短路电流应不小于断路器短路整定电流的 1.3 倍。5 依据线路上的短路冲击电流即短路全电流最大瞬时值来校验断路器的额定短路接通力量最大电流预期峰值，即后者应大于前者。小结此次课程设计是我们从大学毕业生走向将来工程师重要的一步。从最初的选题， 开题

19、到计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料，教师指导，与同学沟通，反复修改图纸，每一个过程都是对自己力量的一次检验和充实。通过这次实践，我了解了牵引变压器的用途及工作原理，生疏了牵引变压器的设计步骤，熬炼了工程设计实践力量，培育了自己独立设计力量。此次课程设计是对我专业学问和专业根底学问一次实际检验和稳固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。课程设计收获很多，比方学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的绘图力量，懂得了很多阅历公式的获得是前人不懈努力的结果。同时，仍有很多课题需要后代去努力去完善。但是课程设计也暴露出自己专业根底的很多缺乏之处。比方缺乏综合应用专业学问的力量，对材料的不了

20、解，等等。这次实践是对自己大学四年所学的一次大检阅， 使我明白自己学问还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应当在工作中学习，努力使自己 成为一个对社会有所奉献的人，为祖国建设事业添上自己的微薄之力。参考文献1. 李彦哲，胡彦奎，王果，张蕊萍. 电气化铁道供电系统与设计M. 兰州：兰州大学出版社，20232. 冯金柱.电气化铁路根本学问M. 北京：中国铁道出版社，2023.3. 铁道部电气化局电气化勘测设计院，电气化铁道设计手册牵引供电系统.北京： 中国铁道出版社，1987.4. 曹建猷.电气化铁道供电系统M. 北京：中国铁道出版社，1983.附录110kV110kVQSQSQSQSQSF5TATA1TV112F13FTV21T1T2TATATAFTA61F7111钢轨钢轨VkB1A15.A272TAB2TATV1TV2TAT3TATV3TV4TATATATATAQS FU18FFU29FF0F110FQS2211FQS FU3FU4QSTAQSA1QS A2TAQSTAB1QSQSTAB2QSTAQSTAQSTATATAQSTATATAQSQSQSTATAQSTAQSTAQSTAQSTATAQSTAQSQSQSQSQSQSQSQSQSQSQSQS3F1F2F4F6F7F图 2-3 三相 YN，d11 牵引变压器电气主接线