西南交通大学牵引供变电课程设计.docx

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西南交通大学牵引供变电课程设计

课程设计任务书

专业电气工程及其自动化姓名#####学号20057901

开题日期：

2009年2月23日完成日期：

2009年4月5日

题目牵引变电所电气主接线设计

一、设计的目的

通过该设计，使学生初步掌握交流电气化铁道牵引变电所电气主接线的设计步骤和方法；熟悉有关设计规范和设计手册的使用；基本掌握变电所主接线图的绘制方法；锻炼学生综合运用所学知识的能力，为今后进行工程设计奠定良好的基础。

二、设计的内容及要求

1、按给定供电系统和给定条件，确定牵引变电所电气主接线。

2、选择牵引变电所电气主接线中的主要设备。

如：

母线、绝缘子、隔离开关、熔断器、断路器、互感器等。

选择时应优先考虑采用国内经鉴定的新产品、新技术。

3、提交详细的课程设计说明书和牵引变电所电气主接线图。

三、指导教师评语

四、成绩

指导教师（签章）

年月日

牵引变电所课程设计原始资料

原始资料（任选其中一所进行设计）

1、电力系统及牵引变电所分布图

图例：

：

电力系统，火电为主

：

地方220/110kV区域变电所

：

地方110/35/10kV变电站

：

铁道牵引变电所

——：

三相高压架空输电线

图中：

L1：

220kV双回路150kMLGJ-300

L2：

110kV双回路10kMLGJ-120

L3：

110kV20kM

L4：

110kV40kM

L5：

110kV60kM

L6：

110kV双回路20kM

L7：

110kV30kM

L8：

110kV50kM

L9：

110kV60kM

L10：

110kV60kM

未标注导线型号者均为LGJ-185，所有导线单位电抗均为X=0.4Ω/kM

牵引变压器容量如下（所有Ud%=10.5）：

A：

2×3.15万kVAB：

2×3.15万kVA

C：

2×3.15万kVAD：

2×1.5万kVA

E：

2×1.5万kVAF：

2×1.5万kVA

2、电力系统对各牵引变电所的供电方式及运行条件

[1]甲站对A所正常供电时，两回110kV线路中，一回为主供电源，另一回备用。

A所内采用两台牵引变压器固定全备用。

所内不设铁路岔线。

27.5kV侧需设室外辅助母线，每相馈线接电容补偿装置二组，电容器室内，电抗器室外。

[2]甲站对B所供电时，110kV线路还需经B所送至丙站。

正常运行时B所内有系统功率穿越。

当甲站至B的输电线路故障时，B所由丙站供电，丙站内110kV母线分段运行，输电线L4、L5分别接入不同的分段母线上。

正常运行时，丙站内110kV母线分段断路器断开。

B所提供甲站至丙站的载波通道。

B所内采用两台牵引变压器固定全备用。

所内不设铁路岔线，外部有公路直通所内。

27.5kV侧需设室外辅助母线，每相馈线接电容补偿装置二组，电容器室内，电抗器室外。

[3]C所由丙站送出的两回110kV线路供电。

但正常运行时，由甲站送至丙站（L5）再由丙站送至C所的一回110kV线路（L6）平时不向牵引负荷供电。

只经过C所的110kV母线转接至某企业110kV变电站。

C所内采用两台变压器，固定全备用。

所内不设铁路岔线，外部有公路直通所内。

牵引侧除向两个方向的牵引网供电外，还要向电力机务段供电（两回）和地区10kV负荷供电（一回）。

C所内设有27.5/10kV1000kVA动力变压器一台。

10kV高压间内设有4路馈线，每路馈线设有：

电流表、电压表、有功电度表、无功电度表。

设有电流速断和接地保护，继电保护动作时间0.1秒。

10kV高压间设在27.5kV高压室一端，单独开门。

27.5kV侧设室外辅助母线，每相馈线接电容补偿装置二组，电容器室内，电抗器室外。

[4]牵引变电所D、E、F由乙站供电。

正常运行时，110kV线路在E所内断开，不构成闭合环网。

E所内的牵引变压器正常运行时，接入由D所送来的电源线L8上，L8故障时可转接至F所由L9供电。

D、F所均可能有系统功率穿越。

但正常运行时，F所无系统功率穿越。

D所内采用两台牵引变压器固定全备用。

所内不设铁路岔线。

27.5kV侧设室外辅助母线，每相馈线接电容补偿装置二组，电容器室内，电抗器室外。

所用电有地方10kV可靠电源。

[5]E所内采用两台牵引变压器固定全备用。

所内不设铁路岔线，有公路引入所内。

27.5kV侧不设室外辅助母线，每相馈线接电容补偿装置二组，电容器室内，电抗器室外。

所用电采用在110kV进线隔离开关内侧接入（）/0.23kV单相变压器，以提高向硅整流装置供电的可靠性。

[6]F所内采用两台牵引变压器固定全备用。

所内不设铁路岔线。

27.5kV侧设室外辅助母线，每相馈线接电容补偿装置二组，电容器室内，电抗器室外。

该地区无地方10kV电源。

[7]牵引变电所A、C、E110kV侧要求计费，牵引变电所B、D、F27.5kV侧要求计费，采用低压侧（27.5kV侧）计费时，110kV侧仍需设电压监视。

[8]各变电所设计时，一律按海拔h≤1000m，I级污秽地区，盐密δ≤0.1毫克/厘米2，最高环境温度+40℃考虑。

[9]各牵引变电所均设置避雷针三座。

[10]牵引变电所B、D110kV线路采用纵向平行引入方式；C、E110kV线路采用横向相对引入方式；A、F110kV线路采用T字型引入方式。

[11]假定各牵引变电所馈线主保护动作时间tb=0.1秒，27.5kV母线采用矩型截面硬铝母线，母线间距a=40cm，母线跨距l=120cm；10KV母线采用矩型截面硬铝母线，母线间距a=25cm；母线跨距l=100cm。

[12]各牵引变电所主控制室均采用一对一集中控制方式，直流电源电压均为220V。

摘要

电气主接线设计应遵循的主要原则与步骤，在此基础上根据原始资料与要求选择牵引变电所的电气主接线图；根据要求选择短路点，对牵引变电所进行短路计算，计算出110KV侧及27.5KV侧短路电流与冲击电流、周期分量电流，由短路计算的结果与设计牵引变电所的要求选择牵引变电所的电气设备并对其校验，最后完成对牵引变电所主接线的设计。

关键词电气主接线；短路计算；电气设备选择与校验

第1章牵引变电所主结线设计原则及要求6

1.1概述6

1.2电气主接线基本要求6

1.3电气主接线设计应遵循的主要原则与步骤7

第2章牵引变电所电气主接线图设计说明7

第3章短路计算8

3.1短路点的选取8

3.2短路计算8

第4章设备及选型10

4.1硬母线的选取10

4.2支柱绝缘子和穿墙导管的选取13

4.3高压断路器的选取14

4.4高压熔断器的选取15

4.5隔离开关的选取16

4.6电压互感器的选取17

4.7电流互感器的选取17

4.8避雷器的选取18

附图20

参考书目21

后记22

第一章牵引变电所主结线设计原则及要求

1.1概述

牵引变电所（含开闭所、降压变电所）的电气主结线，是指由主变压器、高压电器和设备等各种电器元件和连接导线所组成的接受和分配电能的电路。

用规定的设备文字符号和图形代表上述电气设备、导线，并根据他们的作用和运行操作顺序，按一定要求连接的单线或三线结线图，称为电气主结线图。

它不仅标明了各主要设备的规格、数量，而且反映各设备的连接方式和各电气回路的相互关系，从而构成变电所电气部分主系统。

电气主结线反映了牵引变电所的基本结构和功能。

在运行中，它能表明与高压电网连接方式、电能输送和分配的关系以及变电所一次设备的运行方式，成为实际运行操作的依据；在设计中，主结线的确定对变电所电气设备选择、配电装置布置、继电保护装置和计算、自动装置和控制方式选择等都有重大影响。

此外，电气主结线对牵引供电系统运行的可靠性、电能质量、运行灵活性和经济性起着决定性作用。

此外，电气主结线及其组成的电气设备，是牵引变电所的主体部分。

1.2电气主接线基本要求

1.安全性

主要体现在：

隔离开关的正确配置和隔离开关接线的正确绘制。

隔离开关的主要用途是将检修部分与电源隔离，以保证检修人员的安全。

在主接线图中，凡是应该安装隔离开关的地方都必须配置隔离开关，不能有个别遗漏之处，也不允许从节省投资来考虑而予以省略。

主接线的安全性是必须绝对保证的，在比较分析主接线的特点时，不允许有“比较安全、安全性还可以”等不合适的结论。

2.可靠性

电气主接线的可靠性不是绝对的。

同样形式的主接线对某些发电厂和变电所来说是可靠的，而对另一些发电厂和变电所则不一定满足可靠性要求。

电气主接线可靠性的高低，与经济性有关。

一般来讲，主接线的可靠性愈高，所需的总投资和年运行费愈多。

另一方面，可靠性愈高，因停电而造成的经济损失愈小。

所以，对主接线可靠性进行分析时，要根据资金是否充沛，停电的经济损失多少等，从各方面加以综合考虑。

3.经济性

它通常与可靠性方便性之间有矛盾。

4.方便性

（1）操作的方便性尽可能使操作步骤少，以便于人员掌握，不致出错。

（2）调度的方便性根据调度要求，方便地改变运行方式。

（3）扩建的方便性

1.3电气主接线设计应遵循的主要原则与步骤

在电气主结线的设计中，应遵循的主要原则与步骤：

1.应以批准的设计任务书为依据，以国家经济建设的方针政策和有关的技术政策、技术规范和规程为准则，结合工程具体特点和实际调查掌握的各种基础资料，进行综合分析和方案研究。

2.主结线设计与整个牵引供电系统供电方案、电力系统对电力牵引供电方案密切相关，包括牵引网供电方式、变电所布点、主变压器接线方式和容量、牵引网电压水平及补偿措施、无功、谐波的综合补偿措施以及直流牵引系统电压等级选择等重大综合技术问题，应通过供电系统计算进行全面的综合技术经济比较，确定牵引变电所的主要技术参数和各种技术要求。

3.根据供电系统计算结果提供的上述各种技术参数和有关资料，结合牵引变电所高压进线及其与系统联系、进线继电保护方式、自动装置与监控二次系统类型、自用电系统，以及电气化铁路当前运量和发展规划远景等因素，并全面考虑对主结线的基本要求，做出综合分析和方案比较，以期设计合理的电气主结线。

4.新技术的应用对牵引变电所主结线结构和可靠性等方面，将产生直接影响。

第二章牵引变电所电气主接线图设计说明

中心变电所：

有4路以上进线并有系统功率穿越

中间通过式变电所：

有两路进线并有系统功率穿越

中间式变电所：

有两路进线，无系统功率穿越

不同类型的牵引变电所采取不同型式的电气主接线。

根据原始资料易知，牵引变电所D、E、F由乙站供电。

正常运行时，110kV线路在E所内断开，不构成闭合环网。

E所内的牵引变压器正常运行时，接入由D所送来的电源线L8上，L8故障时可转接至F所由L9供电。

D所可能有系统功率穿越。

D所内采用两台牵引变压器固定全备用。

所内不设铁路岔线。

每相馈线接电容补偿装置二组，电容器室内，电抗器室外。

所用电有地方10kV可靠电源。

由于高压侧要求有电压监视，低压侧要求计费，故低压（二次）侧需设电压互感器，高压侧同样需设电压互感器，按正常运行方式选择变压器容量。

因D所可能有系统功率穿越，并且还向E所供电，所以选用桥型结线方式的电气主结线。

该主结线图高压侧采用外桥结线，两回进线中，采用一回主供，一回备用。

变压器采用两台三相主变压器，其绕组联结形式为YNd-11变压器，二次绕组有一相接地并与钢轨连接。

由于该变电所的供电方式是单线双边供电，馈线有两条，考虑到经济性，牵引负荷母线不采用带旁路母线的单母线分段接线方式，但为了保证馈线供电的可