三相牵引变电所电气主接线设计Word文档下载推荐.doc
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第2章 牵引变电所变压器的选择 2
2.1 牵引变压器的选择形式 2
2.2 牵引变电所的备用方式 2
2.3 牵引变压器容量的计算 3
2.4 计算容量 3
2.4.1 校核容量 3
2.4.2 安装容量和台数 4
第3章 主接线的设计 4
3.1 牵引变电所高压侧主接线 4
3.2 牵引变电所低压侧主接线 5
3.3 牵引变电所倒闸操作 6
3.4 牵引变电所馈线侧主接线设计 6
第4章 牵引变电所的短路计算 7
4.1 短路计算的目的 7
4.2 短路点的选取 7
4.3 短路计算 7
第5章 设备的选取及保护 10
5.1 选择原则 10
5.2 母线的选择 10
5.2.1110kV侧进线选择 10
5.2.227.5KV侧母线的选择 11
5.3 断路器选取 12
5.3.1110KV侧断路器选择 12
5.3.227.5KV侧断路器选择 13
5.4 隔离开关选取 13
5.5 电压互感器的选取 14
5.6 电流互感器的选取 14
第6章 继电保护 15
第7章 并联无功补偿 16
7.1 并联电容补偿装置主接线 16
7.2 并联无功补偿 17
第8章 防雷保护 19
结 论 20
参考文献 21
石家庄铁道大学四方学院牵引供电小学期课程设计
第1章 课程设计目的和任务要求
1.1 设计目的
通过本课程设计，能够运用电气基础课程中的基本理论和实践知识，正确地解决牵引变电所的电气主接线设计等问题。
学习和掌握牵引供电系统在实际生活中的应用和设计技术，充分认识理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。
通过牵引变电所的电气主接线设计的训练，提高电气设计能力，学会使用相关的手册及图册资料等。
1.2 任务要求及依据
1.2.1 任务要求
（1）确定该三相牵引变电所高压侧的电气主结线的形式，并分析其运行方式。
（2）确定牵引变压器的容量、台数和型号。
（3）确定牵引负荷侧的电气主接线的形式。
（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CAD画出整个牵引变电所的电气主接线图。
1.2.2 依据
（1）该牵引变电所的供电电源是由电力系统的区域变电所以双边双回路（110kV）的输电形式输送电能的，基准容量100MVA，在最大运行方式下电力系统的电抗标幺值为0.13，最小运行方式下为0.15，高压侧有一定的穿越功率。
（2）该牵引变电所性接触网的供电方式为直供加回流的供电方式，为单线区段，同时以10kV电压给车站电力、照明等地区符合供电，容量计算为1000MVA，还可以提供变电所。
（3）牵引变电器的参数：
额定电压为110/27.5kV,重负荷臂有效电流和平均电流为366A和285A，重负荷臂的最大电流为580A，轻负荷臂的有效电流为322A和243A。
（4）环境资料：
本牵引变电所地区海拔为550米，地层以纱质粘土为主，地下水位为5.5米。
该牵引变电所位于电气化铁路的中间位置，所内不设铁路岔线，外部有公路直通所内。
本变电所地区最高温度为38℃，年平均温度为21℃，年最热月平均最高气温为33℃，年雷暴日为25天，土壤冻结深度为1.2m。
第2章 牵引变电所变压器的选择
2.1 牵引变压器的选择形式
本次接线适合选用YN，d11接线变压器，这种变压器高压侧采用Y接线，低压侧采用△接线，这种接线对供电系统的负序影响小。
并且低压侧采用△接线，产生的谐波电流在其三角形接线的一次绕组内形成环流，从而不致注如公共的高压高压电网中。
基于这些优点，我国电气化铁路中直接供电和BT供电中普遍采用YN,d11接线方式。
另外方案一用两台牵引变压器，而方案二用四台牵引变压器，所以方案二要采取两台变压器并联运行，第二种运行方式对技术要求比较高，其主接线和负荷接线也比方案一负载很多。
另外就是方案二要比方案一增加两倍的投资，比如各种高低压开关器件、主变压器、互感器以及母线都比方案一多选择两倍。
综合考虑，还是方案一更适合本次设计，所以选择两台牵引变压器单台运行的方式是合理的。
2.2 牵引变电所的备用方式
牵引变压器在检修或发生故障时，都需要有备用变压器投入，以确保电气化铁路的正常运输。
在大运量的双线区段，牵引变压器一旦出现故障，应尽快投入备用变压器，显得比单线区段要求更高。
备用变压器投入的快供，将影响到恢复正常供电的时间，并且与采用的备用方式有关。
备用方式的选择，必须从实际的电气化铁路线路、运量、牵引变电所的规模、选址、供电方式及外部条件（如有无公路）等因素，综合考虑比较后确定。
我国的电气化铁路牵引变压器备用方式有以下两种。
（1）移动备用：
采用移动变压器作为备用的方式称为移动备用。
采用移动备用方式的电气化区段，每个牵引变电所装设两台牵引变压器，正常时两台并联运行。
所内设有铁路专用岔线。
备用变压器安放在移动变压器车上，停放于适中位置的牵引变电所内或供电段段部，以便于需要作为备用变压器投人时，缩短运输时间。
在供电段的牵引变电所不超过5～8个的情况下,设一台移动变压器，其额定容量应与该区段的最大单台牵引变压器额定容量相同。
（2）固定备用：
采用加大牵引变压器容量或增加台数作为备用的方式，称为固定备用。
采用固定备用方式的电气化区段，每个牵引变电所装设两台牵引变压器，一台运行，一台备用。
每台牵引变压器容量应能承担全所最大负荷，满足铁路正常运输的要求。
（3）结合本次设计的任务要求，该牵引变电所外部有公路连通，变电所外部没有设置铁路岔线。
变电所需要检修时可能通过外部的公路到指定的变电所完成检修和设备维护，所以在当前进行电气化铁路牵引供电系统的设计中，牵引变压器的备用方式不再考虑移动备用方式，而是采用固定备用。
2.3 牵引变压器容量的计算
牵引变电所容量的计算需要如下原始资料:
通过区段的每日列车对数；
车通过引变电所两边供电分区的走行时分、给电走行的时分和能耗；
线路资料如供电区长度、区间数、信号系统等。
由此进行列车电流与馈线电流的计算。
因为该牵引变电所重负荷臂馈线有效电流，平均电流，最大电流.轻负荷臂馈线有效电流，平均电流。
并且采用YN,d11接线方式。
2.4 计算容量
牵引变电所主变压器采用接线，主变压器的正常负荷计算：
将，，，代入可以求得：
2.4.1 校核容量
紧密运行状态下的主变压器的计算容量为：
将，代入上面公式可以求得：
牵引变压器校核容量：
2.4.2 安装容量和台数
根据上述变压器容量计算的结果，并且参照压器技术参数表，选择两台SF1-25000/110变压器，一台工作，另外一台作为固定备用。
当工作变压器需要进行检修时，或者排查故障时，只需要进行一系列的倒闸作业就能让备用变压器投入使用从而不至于中断供电影响铁路的运行。
变压器的参数如表3-1所示。
表2-1变压器参数
型号
额定容量（kVA）
额定电压（kV）
额定电流（A）
损耗（kV）
阻抗电压（%）
空载电流（%）
连接组别
冷却方式
高压
低压
空载
短路
SF1-25000/110
25000
110
27.5
105
420
25
15
10.5
2
YN,d11
ONAF
第3章 主接线的设计
3.1 牵引变电所高压侧主接线
牵引供电系统为一级负荷,需要两路独立电源进线。
有题目中所给出的穿越电流可知,系统中有功率穿越,属于通过式变电所,并考虑到经济运行,本次采用桥型接线,考虑到变压器故障率较低,并且采用了固定备用形式,所以,变电所110kV侧主接线采用利于线路故障维修及检修的内桥形式。
内桥接线图见下图3-1所示。
图3-1内桥接线示意图
3.2 牵引变电所低压侧主接线
低压侧断路器的接线分为100%和50%两种备用形式。
其中,100%备用形式主要用于单线区段,牵引母线不同相的场合,其转换方便,可靠性高,而50%备用主要适用于复线区段,所以本次设计中采用100%备用以达到设计目的。
低压侧断路器采用100%备用的接线形式如下图3-2所示。
图3-2100%备用示意图
3.3 牵引变电所倒闸操作
正常运行时，QS1、QF1、QS3，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，再闭合QS4，最后闭合QF，即可满足检修时供电需要。
检修结束时，先断开QF，然后断开QS4，在闭合QS3，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。
由此可以看出采用内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。
3.4 牵引变电所馈线侧主接线设计
图3-3馈线断路器100%备用
本次设计从供电可靠性、灵活性和经济性考虑本次接线选用馈线断路器100%备用的接线方式。
这种接线当工作断路器需检修时，此种接线用于单线区段，牵引母线不同的场合。
即由备用断路器代替。
断路器的转换操作方便，供电可靠性高，但一次侧一次投资较大，如图3-3所示。
第4章 牵引变电所的短路计算
4.1 短路计算的目的
（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。
（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。
（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。
（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需要短路电流提供依据。
4.2 短路点的选取
因短路计算的主要内容是确定最大短路电流，所以对一次侧设备的选取一般选取110kV高压母线短路点作为短路计算点；
对二次侧设备和牵引馈
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