牽引變電所電氣主接線課程設(shè)計(jì)
牽引變電所電氣主接線課程設(shè)計(jì),牽引,變電所,電氣,接線,課程設(shè)計(jì)
課程名稱:供變電工程課程設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)題目:牽引變電所電氣主接線設(shè)計(jì)
院 系: 電 氣 工 程 系
專 業(yè): 電氣工程及其自動(dòng)化
年 級(jí):
姓 名:
指導(dǎo)教師:
2010 年 月 日
課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書
專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 姓 名 學(xué) 號(hào)
開題日期:2010 年 3 月 10 日 完成日期:2010 年 4 月19 日
題 目 牽引變電所電氣主接線設(shè)計(jì)
一、設(shè)計(jì)的目的
通過該設(shè)計(jì),使學(xué)生初步掌握交流電氣化鐵道牽引變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)步驟和方法;熟悉有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)手冊(cè)的使用;基本掌握變電所主接線圖的繪制方法;鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力,為今后進(jìn)行工程設(shè)計(jì)奠定良好的基礎(chǔ)。
二、設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求
1、按給定供電系統(tǒng)和給定條件,確定牽引變電所電氣主接線。
2、選擇牽引變電所電氣主接線中的主要設(shè)備。如:母線、絕緣子、隔離開關(guān)、熔斷器、斷路器、互感器等。
選擇時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮采用國(guó)內(nèi)經(jīng)鑒定的新產(chǎn)品、新技術(shù)。
3、提交詳細(xì)的課程設(shè)計(jì)說明書和牽引變電所電氣主接線圖。
三、指導(dǎo)教師評(píng)語
四、成 績(jī)
指導(dǎo)教師 (簽章)
年 月 日
牽引變電所課程設(shè)計(jì)原始資料
1、電力系統(tǒng)及牽引變電所分布圖
圖例:
:電力系統(tǒng),火電為主
:地方220/110kV區(qū)域變電所
:地方110/35/10kV變電站
:鐵道牽引變電所
—— :三相高壓架空輸電線
圖中:
L1:220kV 雙回路 150kM LGJ-300
L2:110kV 雙回路 10kM LGJ-120
L3:110kV 20kM
L4:110kV 40kM
L5:110kV 60kM
L6:110kV 雙回路 20kM
L7:110kV 30kM
L8:110kV 50kM
L9:110kV 60kM
L10:110kV 60kM
未標(biāo)注導(dǎo)線型號(hào)者均為L(zhǎng)GJ-185,所有導(dǎo)線單位電抗均為X=0.4Ω/kM
牽引變壓器容量如下(所有Ud%=10.5):
A:2×3.15萬kVA B:2×3.15萬kVA
C:2×3.15萬kVA D:2×1.5萬kVA
E:2×1.5萬kVA F:2×1.5萬kVA
2、電力系統(tǒng)對(duì)各牽引變電所的供電方式及運(yùn)行條件
[1] 甲站對(duì)A所正常供電時(shí),兩回110kV線路中,一回為主供電源,另一回備用。A所內(nèi)采用兩臺(tái)牽引變壓器固定全備用。所內(nèi)不設(shè)鐵路岔線。27.5kV側(cè)需設(shè)室外輔助母線,每相饋線接電容補(bǔ)償裝置二組,電容器室內(nèi),電抗器室外。
[2] 甲站對(duì)B所供電時(shí),110kV線路還需經(jīng)B所送至丙站。正常運(yùn)行時(shí)B所內(nèi)有系統(tǒng)功率穿越。當(dāng)甲站至B的輸電線路故障時(shí),B所由丙站供電,丙站內(nèi)110kV母線分段運(yùn)行,輸電線L4、L5分別接入不同的分段母線上。正常運(yùn)行時(shí),丙站內(nèi)110kV母線分段斷路器斷開。B所提供甲站至丙站的載波通道。
B所內(nèi)采用兩臺(tái)牽引變壓器固定全備用。所內(nèi)不設(shè)鐵路岔線,外部有公路直通所內(nèi)。27.5kV側(cè)需設(shè)室外輔助母線,每相饋線接電容補(bǔ)償裝置二組,電容器室內(nèi),電抗器室外。
[3] C所由丙站送出的兩回110kV線路供電。但正常運(yùn)行時(shí),由甲站送至丙站(L5)再由丙站送至C所的一回110kV線路(L6)平時(shí)不向牽引負(fù)荷供電。只經(jīng)過C所的110kV母線轉(zhuǎn)接至某企業(yè)110kV變電站。
C所內(nèi)采用兩臺(tái)變壓器,固定全備用。所內(nèi)不設(shè)鐵路岔線,外部有公路直通所內(nèi)。牽引側(cè)除向兩個(gè)方向的牽引網(wǎng)供電外,還要向電力機(jī)務(wù)段供電(兩回)和地區(qū)10kV 負(fù)荷供電(一回)。C所內(nèi)設(shè)有27.5/10kV 1000kVA動(dòng)力變壓器一臺(tái)。10kV高壓間內(nèi)設(shè)有4路饋線,每路饋線設(shè)有:電流表、電壓表、有功電度表、無功電度表。設(shè)有電流速斷和接地保護(hù),繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0.1秒。10kV高壓間設(shè)在27.5kV高壓室一端,單獨(dú)開門。27.5kV側(cè)設(shè)室外輔助母線,每相饋線接電容補(bǔ)償裝置二組,電容器室內(nèi),電抗器室外。
[4] 牽引變電所D、E、F由乙站供電。正常運(yùn)行時(shí),110kV線路在E所內(nèi)斷開,不構(gòu)成閉合環(huán)網(wǎng)。E所內(nèi)的牽引變壓器正常運(yùn)行時(shí),接入由D所送來的電源線L8上,L8故障時(shí)可轉(zhuǎn)接至F所由L9供電。D、F所均可能有系統(tǒng)功率穿越。但正常運(yùn)行時(shí),F(xiàn)所無系統(tǒng)功率穿越。
D所內(nèi)采用兩臺(tái)牽引變壓器固定全備用。所內(nèi)不設(shè)鐵路岔線。27.5kV側(cè)設(shè)室外輔助母線,每相饋線接電容補(bǔ)償裝置二組,電容器室內(nèi),電抗器室外。所用電有地方10kV可靠電源。
[5] E所內(nèi)采用兩臺(tái)牽引變壓器固定全備用。所內(nèi)不設(shè)鐵路岔線,有公路引入所內(nèi)。27.5kV側(cè)不設(shè)室外輔助母線,每相饋線接電容補(bǔ)償裝置二組,電容器室內(nèi),電抗器室外。所用電采用在110kV進(jìn)線隔離開關(guān)內(nèi)側(cè)接入()/0.23kV單相變壓器,以提高向硅整流裝置供電的可靠性。
[6] F所內(nèi)采用兩臺(tái)牽引變壓器固定全備用。所內(nèi)不設(shè)鐵路岔線。27.5kV側(cè)設(shè)室外輔助母線,每相饋線接電容補(bǔ)償裝置二組,電容器室內(nèi),電抗器室外。該地區(qū)無地方10kV電源。
[7] 牽引變電所A、C、E 110kV側(cè)要求計(jì)費(fèi),牽引變電所B、D、F 27.5kV側(cè)要求計(jì)費(fèi),采用低壓側(cè)(27.5kV側(cè))計(jì)費(fèi)時(shí),110kV側(cè)仍需設(shè)電壓監(jiān)視。
[8] 各變電所設(shè)計(jì)時(shí),一律按海拔h≤1000m,I級(jí)污穢地區(qū),鹽密δ≤0.1毫克/厘米2,最高環(huán)境溫度+40℃考慮。
[9] 各牽引變電所均設(shè)置避雷針三座。
[10] 牽引變電所B、D 110kV線路采用縱向平行引入方式;C、E 110kV線路采用橫向相對(duì)引入方式;A、F 110kV線路采用T字型引入方式。
[11] 假定各牽引變電所饋線主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tb=0.1秒,27.5kV母線采用矩型截面硬鋁母線,母線間距a=40cm,母線跨距l(xiāng)=120cm;10KV母線采用矩型截面硬鋁母線,母線間距a=25cm;母線跨距l(xiāng)=100cm。
[12] 各牽引變電所主控制室均采用一對(duì)一集中控制方式,直流電源電壓均為220V。
目錄
第一章 牽引變電所主結(jié)線設(shè)計(jì)原則及要求 - 7 -
1.1概述 - 7 -
1.2電氣主接線基本要求 - 7 -
1.3電氣主接線設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的主要原則與步驟 - 7 -
第二章 牽引變電所電氣主接線圖設(shè)計(jì)說明 - 9 -
第三章 短路計(jì)算 - 10 -
3.1短路計(jì)算的相關(guān)概念、內(nèi)容和目的 - 10 -
3.2短路點(diǎn)的選取 - 10 -
3.3短路計(jì)算 - 10 -
第四章 設(shè)備及選型 - 14 -
4.1母線的選擇及校驗(yàn) - 14 -
4.1.1 110KV側(cè)母線采用軟母線 - 14 -
4.1.2 27.5KV側(cè)母線選用矩形鋁母線 - 15 -
4.2 支柱絕緣子及穿墻套管的選取及校驗(yàn) - 17 -
4.2.1 110kV側(cè)支柱絕緣子選取 - 17 -
4.2.2 27.5KV側(cè)支柱絕緣子選取 - 17 -
4.2.3 27.5KV側(cè)穿墻套管選取 - 18 -
4.3 高壓斷路器選取及校驗(yàn) - 18 -
4.3.1 110KV側(cè)斷路器選取 - 18 -
4.3.2 27.5kV側(cè)斷路器選取 - 19 -
4.4 高壓熔斷器的選取及校驗(yàn) - 20 -
4.4.1 27.5kV側(cè)高壓熔斷器 - 20 -
4.4.2 230V處的熔斷器 - 20 -
4.5 隔離開關(guān)的選取及校驗(yàn) - 21 -
4.5.1 110kV側(cè)隔離開關(guān)選取 - 21 -
4.5.2 27.5KV側(cè)戶外隔離開關(guān)選取 - 21 -
4.5.3 27.5KV側(cè)戶內(nèi)隔離開關(guān)選取 - 22 -
4.6 電壓互感器選取 - 23 -
4.6.1 110KV側(cè)電壓互感器選取 - 23 -
4.6.2 27.5KV側(cè)電壓互感器選取 - 23 -
4.7 電流互感器選擇 - 23 -
4.7.1 110KV側(cè)電流互感器選擇 - 23 -
4.7.2 側(cè)中性點(diǎn)接地電流互感器 - 25 -
4.7.3 27.5KV側(cè)電流互感器選擇 - 25 -
4.8避雷器的選取 - 26 -
4.9避雷針的選取 - 27 -
電氣設(shè)備一覽表 - 29 -
參考書目 - 30 -
后記 - 31 -
附電氣主接線圖
第一章 牽引變電所主結(jié)線設(shè)計(jì)原則及要求
1.1概述
牽引變電所(含開閉所、降壓變電所)的電氣主結(jié)線,是指由主變壓器、高壓電器和設(shè)備等各種電器元件和連接導(dǎo)線所組成的接受和分配電能的電路。用規(guī)定的設(shè)備文字符號(hào)和圖形代表上述電氣設(shè)備、導(dǎo)線,并根據(jù)他們的作用和運(yùn)行操作順序,按一定要求連接的單線或三線結(jié)線圖,稱為電氣主結(jié)線圖。它不僅標(biāo)明了各主要設(shè)備的規(guī)格、數(shù)量,而且反映各設(shè)備的連接方式和各電氣回路的相互關(guān)系,從而構(gòu)成變電所電氣部分主系統(tǒng)。電氣主結(jié)線反映了牽引變電所的基本結(jié)構(gòu)和功能。在運(yùn)行中,它能表明與高壓電網(wǎng)連接方式、電能輸送和分配的關(guān)系以及變電所一次設(shè)備的運(yùn)行方式,成為實(shí)際運(yùn)行操作的依據(jù);在設(shè)計(jì)中,主結(jié)線的確定對(duì)變電所電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)裝置和計(jì)算、自動(dòng)裝置和控制方式選擇等都有重大影響。此外,電氣主結(jié)線對(duì)牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、電能質(zhì)量、運(yùn)行靈活性和經(jīng)濟(jì)性起著決定性作用。此外,電氣主結(jié)線及其組成的電氣設(shè)備,是牽引變電所的主體部分。
1.2電氣主接線基本要求
電氣主接線應(yīng)滿足安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和方便性四項(xiàng)基本要求。
1.3電氣主接線設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的主要原則與步驟
在電氣主結(jié)線的設(shè)計(jì)中,應(yīng)遵循的主要原則與步驟:
1. 應(yīng)以批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù),以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針政策和有關(guān)的技術(shù)政策、技術(shù)規(guī)范和規(guī)程為準(zhǔn)則,結(jié)合工程具體特點(diǎn)和實(shí)際調(diào)查掌握的各種基礎(chǔ)資料,進(jìn)行綜合分析和方案研究。
2. 主結(jié)線設(shè)計(jì)與整個(gè)牽引供電系統(tǒng)供電方案、電力系統(tǒng)對(duì)電力牽引供電方案密切相關(guān),包括牽引網(wǎng)供電方式、變電所布點(diǎn)、主變壓器接線方式和容量、牽引網(wǎng)電壓水平及補(bǔ)償措施、無功、諧波的綜合補(bǔ)償措施以及直流牽引系統(tǒng)電壓等級(jí)選擇等重大綜合技術(shù)問題,應(yīng)通過供電系統(tǒng)計(jì)算進(jìn)行全面的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,確定牽引變電所的主要技術(shù)參數(shù)和各種技術(shù)要求。
3. 根據(jù)供電系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果提供的上述各種技術(shù)參數(shù)和有關(guān)資料,結(jié)合牽引變電所高壓進(jìn)線及其與系統(tǒng)聯(lián)系、進(jìn)線繼電保護(hù)方式、自動(dòng)裝置與監(jiān)控二次系統(tǒng)類型、自用電系統(tǒng),以及電氣化鐵路當(dāng)前運(yùn)量和發(fā)展規(guī)劃遠(yuǎn)景等因素,并全面考慮對(duì)主結(jié)線的基本要求,做出綜合分析和方案比較,以期設(shè)計(jì)合理的電氣主結(jié)線。
4. 新技術(shù)的應(yīng)用對(duì)牽引變電所主結(jié)線結(jié)構(gòu)和可靠性等方面,將產(chǎn)生直接影響。
第二章 牽引變電所電氣主接線圖設(shè)計(jì)說明
根據(jù)原始資料易知,已站對(duì)E所正常供電時(shí),兩回110kV線路中,一回為主供電源,另一回備用。E所內(nèi)采用兩臺(tái)牽引變壓器固定全備用。所內(nèi)不設(shè)鐵路岔線。27.5kV側(cè)不需設(shè)室外輔助母線,每相饋線接電容補(bǔ)償裝置二組,電容器室內(nèi),電抗器室外。
牽引變電所A110kV側(cè)要求計(jì)費(fèi),故低壓(二次)側(cè)需設(shè)電壓互感器,高壓側(cè)同樣需設(shè)電壓互感器,按正常運(yùn)行方式選擇變壓器容量。
該主結(jié)線圖高壓側(cè)采用外橋結(jié)線,兩回進(jìn)線中,采用一回主供,一回備用。變壓器采用兩臺(tái)三相主變壓器,其繞組聯(lián)結(jié)形式為YNd-11變壓器,二次繞組有一相接地并與鋼軌連接。由于該變電所的供電方式是單線雙邊供電,饋線有兩條,考慮到經(jīng)濟(jì)性,牽引負(fù)荷母線不采用帶旁路母線的單母線分段接線方式,但為了保證饋線供電的可靠性,采用100%備用斷路器饋線接線方式,每回饋線接兩臺(tái)斷路器,一臺(tái)運(yùn)行,另一臺(tái)備用。每個(gè)分段母線都設(shè)有單相電壓互感器和避雷器,以便某分段母線檢修或故障停電時(shí),它們不致中斷工作。
該牽引變電所的運(yùn)行方式如下:
1. 一次側(cè)
兩路110KV進(jìn)線,一路工作,一路備用,變壓器相同,1B工作,2B全備用。當(dāng)110KV進(jìn)線1發(fā)生故障時(shí),只需合上外跨橋上的隔離開關(guān)。1B發(fā)生故障時(shí),若采用110KV進(jìn)線1工作,也合外跨橋上的隔離開關(guān)。設(shè)備的檢修相同。
2. 二次側(cè)
當(dāng)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí),合上分段母線上相應(yīng)的隔離開關(guān),27.5KV的饋線能繼續(xù)工作。斷路器及其他設(shè)備發(fā)生故障或檢修相同。但饋線上的斷路器采用100%的備用,所以該斷路器發(fā)生故障或檢修時(shí),只需合上另外一個(gè)。
第三章 短路計(jì)算
3.1短路計(jì)算的相關(guān)概念、內(nèi)容和目的
1. 短路,是指供電系統(tǒng)正常運(yùn)行情況外的,導(dǎo)電相與相或相與地之間負(fù)荷支路被旁路的直接短路或經(jīng)過一個(gè)很小的故障點(diǎn)阻抗短接。
2. 短路計(jì)算的主要內(nèi)容是確定短路電流的大小,即最大短路電流的大小。
3. 短路計(jì)算的目的,是通過短路過程的研究及計(jì)算短路電流的量值,從而達(dá)到供電系統(tǒng)合理設(shè)計(jì)和安全可靠運(yùn)行的重要因素。
3.2短路點(diǎn)的選取
因短路計(jì)算的主要內(nèi)容是確定最大短路電流的大小,所以對(duì)一次側(cè)設(shè)備的選取一般選取高壓母線短路點(diǎn)作為短路計(jì)算點(diǎn);對(duì)二次側(cè)設(shè)備和牽引饋線斷路器的選取一般選取低壓母線短路點(diǎn)作為短路計(jì)算點(diǎn)。
3.3短路計(jì)算
電路簡(jiǎn)化圖如圖 3-1所示
圖3-1
額定電壓與平均電壓之間的關(guān)系如表3-1所示:
表3-1
短路計(jì)算用電網(wǎng)平均電壓
額定電壓Ue(Kv)
220
110
35
25
10
6
平均電壓Up(Kv)
230
115
37
27.5
10.5
6.3
Ⅰ、上圖系統(tǒng)電力變壓器的總?cè)萘繛椋?
系統(tǒng)供電電源容量:
因此,在降壓變壓器低壓側(cè)發(fā)生短路時(shí),供電電源視為無限大容量供電狀態(tài)。
Ⅱ、在上述前提條件下,周期分量電流有效值的標(biāo)幺值,其中為線路總阻抗的標(biāo)幺值,與線路的長(zhǎng)度成正比,與線路的長(zhǎng)度成反比,因此選取線路L7、L8,而不取線路L9、L10。取其中較大的作為選擇斷路器的參考依據(jù)。
Ⅲ、取,
① 發(fā)電機(jī):(可忽略)
② 220KV輸電線:
③ 220/110KV變壓器:
④ 220/110KV變壓器:
⑤ 1100KV輸電線:
⑥ 110/27.5KV變壓器:
⑦ 110/27.5KV變壓器:
⑧ 由于其次邊230V處接有一熔斷器,因此其次邊短路時(shí)會(huì)自動(dòng)熔斷,且其次邊并未與變壓器構(gòu)成環(huán)網(wǎng),于是計(jì)算時(shí)可以不予考慮。
Ⅳ、計(jì)算
ⅰ、d1處發(fā)生三相短路時(shí),等值計(jì)算網(wǎng)絡(luò)圖3-2如下:
圖3-2
①
② 周期分量電流有效值的標(biāo)幺值:
③ 周期分量電流有名值:
④ 取,則有:
沖擊電流
ⅱ、d2、d3、d4處發(fā)生三相短路時(shí),等值計(jì)算網(wǎng)絡(luò)圖3-3如下:
圖3-3
① 由于d2、d3、d4都是直接在110KV側(cè)短路,且屬于并聯(lián)運(yùn)行,于是此三
處短路電流值相同 (此處計(jì)算d2) 。
②
③ 周期分量電流有效值的標(biāo)幺值:
④ 周期分量電流有名值:
④ 取,則有:
沖擊電流
Ⅲ、對(duì)牽引變電所主變壓器:
側(cè)額定電流:
側(cè)額定電流:
短路計(jì)算值一覽表見表3-2:
表3-2
數(shù)據(jù)
額定電流
各短路點(diǎn)的短路電流值
(A)
(KA)
(KA)
(KA)
27.5Kv
78.73
2.679
7.160
4.313
110Kv
314.92
1.158
3.095
1.864
第四章 設(shè)備及選型
4.1母線的選擇及校驗(yàn)
4.1.1 110KV側(cè)母線采用軟母線
1. 按最大長(zhǎng)期工作電流選擇母線截面
根據(jù)正常工作下持續(xù)發(fā)熱容許溫升的限制,應(yīng)使最大長(zhǎng)期工作電流小于,即;最大長(zhǎng)期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮,
則
由《電力牽引供變電技術(shù)》附錄二附表3查出鋁母線(LMR型)15×3的允許載流量為156A(環(huán)境溫度為時(shí)),大于最大工作電流,故初選15×3=45mm2截面的鋁母線(單條平放)。
2. 校驗(yàn)?zāi)妇€的短路熱穩(wěn)定性
要求短路最終溫度,應(yīng)先求出起始溫度,根據(jù),利用曲線,找出對(duì)應(yīng)的值,再由求出,再次利用曲線找出對(duì)應(yīng)的,曲線如圖4-1所示。
短路電流計(jì)算時(shí)間
式中根據(jù)《電力系統(tǒng)分析》書表6-3取得。
短路電流熱效應(yīng):
由,在《電力牽引供變電技術(shù)》圖6.6中查得鋁曲線
在《電力牽引供變電技術(shù)》中查表6.6可得,對(duì)應(yīng)鋁母線曲線的縱坐標(biāo)為,即,表明所選截面的母線能滿足熱穩(wěn)定性。
4.1.2 27.5KV側(cè)母線選用矩形鋁母線(室內(nèi)選硬母線)
1. 按最大長(zhǎng)期工作電流選擇母線截面
根據(jù)正常工作下持續(xù)發(fā)熱容許溫升的限制,應(yīng)使最大長(zhǎng)期工作電流小于,即;最大長(zhǎng)期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮,則
由《電力牽引供變電技術(shù)》附錄二附表3查出鋁母線40×4的允許載流量為456A(環(huán)境溫度為時(shí)),大于最大工作電流,故初選40×4=160mm2截面的鋁母線(單條平放)。
2. 校驗(yàn)?zāi)妇€的短路熱穩(wěn)定性
要求短路最終溫度,應(yīng)先求出起始溫度,根據(jù),利用曲線,找出對(duì)應(yīng)的值,再由求出,再次利用曲線找出對(duì)應(yīng)的。
母線在最大負(fù)荷時(shí)的溫度;
短路電流熱效應(yīng):
由,在《電力牽引供變電技術(shù)》圖6.6中查得鋁曲線
在《電力牽引供變電技術(shù)》中查表6.6可得,對(duì)應(yīng)于鋁母線曲線的縱坐標(biāo)為,即,表明所選截面的母線能滿足熱穩(wěn)定性。
3. 校驗(yàn)?zāi)妇€的機(jī)械穩(wěn)定性
設(shè)母線采用水平排列平放,則沖擊電流
已知:a=40cm,l=120cm,h=40mm,b=4mm則
三相短路時(shí),相間電動(dòng)力為:
母線平放及水平排列時(shí),其抗彎模量為:
母線的計(jì)算應(yīng)力:
由《電力牽引供變電技術(shù)》表6.4知,鋁母線的允許應(yīng)力為,,滿足機(jī)械穩(wěn)定性。故最后確定選擇截面為40×4=160mm2的鋁母線。
4.2 支柱絕緣子及穿墻套管的選取及校驗(yàn)
由于牽引變壓器安裝在室外,而進(jìn)線是直接接到牽引變壓器上的,所以不用穿墻導(dǎo)管,故對(duì)于側(cè)只需選擇支柱絕緣子而不需要選擇穿墻導(dǎo)管。而側(cè)的設(shè)備既有安裝在室外的也有安裝在室內(nèi),所以對(duì)側(cè)既需要選擇支柱絕緣子,也需要選擇穿墻導(dǎo)管。
4.2.1 110kV側(cè)支柱絕緣子選取
1. 按最大工作電壓選擇支柱絕緣子時(shí),可按變壓器側(cè)額定電壓考慮。
查附表11可以初選型號(hào)為ZS-110/3的絕緣子,其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-1:
表4-1
支柱絕緣子(型號(hào))
額定電壓(kV)
機(jī)械破壞荷重(KN)
ZS—110/3
110
3
2.支柱絕緣子機(jī)械穩(wěn)定性校驗(yàn):
絕緣子受力(取L=120cm,a=40cm)
故能滿足機(jī)械穩(wěn)定性要求
4.2.2 27.5KV側(cè)支柱絕緣子選取
1. 按最大工作電壓選擇支柱絕緣子可按變壓器側(cè)額定電壓 考慮。
查附表11可以初選型號(hào)為ZA-35Y的絕緣子,其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-2:
表4-2
支柱絕緣子(型號(hào))
額定電壓(kV)
機(jī)械破壞荷重(kN)
ZA—35Y
35
3.75
2.支柱絕緣子機(jī)械穩(wěn)定校驗(yàn):由計(jì)算知27.5kV三相短路的相間電動(dòng)力為:
故能滿足機(jī)械穩(wěn)定要求
4.2.3 27.5KV側(cè)穿墻套管選取
1. 按最大長(zhǎng)期工作電流選擇母線的截面可按變壓器過載1.3倍考慮。
可初選CLB-35/600型穿墻,其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-3:
表4-3
穿墻套管(型號(hào))
額定電壓(kV)
額定電流(A)
機(jī)械破壞荷重(kN)
熱穩(wěn)定電流(KA)不小于
CLB-35/600
35
600
7.5
10s(銅導(dǎo)體導(dǎo)管)
5s(鋁導(dǎo)體導(dǎo)管)
12.0
12.0
2.穿墻套管熱穩(wěn)定校驗(yàn):
故其滿足熱穩(wěn)定性要求.
3.穿墻套管機(jī)械穩(wěn)定性校驗(yàn):
由前面計(jì)算知27.5kV三相短路的相間電動(dòng)力為
故其滿足機(jī)械穩(wěn)定性要求
4.3 高壓斷路器選取及校驗(yàn)
交流牽引負(fù)荷側(cè)由于故障跳閘頻繁,操作次數(shù)多,從減少運(yùn)行維修工作量考慮,本設(shè)計(jì)側(cè)選用斷路器,側(cè)選用真空斷路器。
4.3.1 110KV側(cè)斷路器選取
1. 最大長(zhǎng)期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮。
初選額定電流為1000A的型少油斷路器,其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-4:
表4-4
型號(hào)
額定電壓
(kV)
額定電流
(A)
極限通過電流
5s熱穩(wěn)定電流
(kA)
峰值
有效值
110
1000
55kA
32kA
21
2. 短路關(guān)合電流的校驗(yàn)
極限通過電流為,而,所以,故滿足要求。
3. 校驗(yàn)短路時(shí)的熱穩(wěn)定性
由前面選擇硬母線處可得:
而
所以,故滿足熱穩(wěn)定性要求。
所以,選用額定電流為1000A的型少油斷路器。
4.3.2 27.5kV側(cè)斷路器選取
1. 最大長(zhǎng)期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮
初選額定電流為1000A的LN1-27.5型的斷路器,其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-5:
表4-5
型號(hào)
額定電壓
(kV)
額定電流
(A)
極限通過電流
4s熱穩(wěn)定電流(kA)
峰值
有效值
LN1-27.5
25
600
25kA
14.5kA
8.5
2.短路關(guān)合電流的校驗(yàn)
極限通過電流為,而,所以,故滿足要求。
3.校驗(yàn)短路時(shí)的熱穩(wěn)定性
由前面選擇27.5KV母線處可得:
,
而
所以,故滿足熱穩(wěn)定性要求。
所以,選用額定電流為1000A的LN1-27.5型的斷路器。
4.4 高壓熔斷器的選取及校驗(yàn)
熔斷器是用以切斷過載電流和短路電流,選擇熔斷器時(shí)首先應(yīng)根據(jù)裝置地點(diǎn)和使用條件確定種類和型式;對(duì)于保護(hù)電壓互感器用的高壓熔斷器,只需要按額定電壓和斷流容量?jī)身?xiàng)來進(jìn)行選擇。
4.4.1 27.5kV側(cè)高壓熔斷器選用RW1-35Z型戶外高壓熔斷器,其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-6:
表4-6
型號(hào)
額定電壓(kV)
切斷極限短路電流時(shí)電流最大峰值(KA)
最大斷流容量(MVA)
RW1-35Z
35
8
200
① 滿足電壓要求
②熔斷器開斷電流校驗(yàn)
所以RW1-35Z高壓熔斷器滿足要求
4.4.2 230V處的熔斷器也可選用RW1-35Z型。
4.5 隔離開關(guān)的選取及校驗(yàn)
由于在所設(shè)計(jì)的電氣主結(jié)線中,側(cè)隔離開關(guān)在室外,而側(cè)既有室內(nèi)的也有室外的,所以對(duì)側(cè)只需選擇室外的,而側(cè)要選擇室內(nèi)和室外的。
4.5.1 110kV側(cè)隔離開關(guān)選取
1. 最大長(zhǎng)期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮
而要滿足,可初選型號(hào)為GW4-110/600的隔離開關(guān)。其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-7:
表4-7
型號(hào)
額定電壓
(kV)
額定電流
(A)
極限通過電流
5s熱穩(wěn)定電流
(kA)
峰值
有效值
GW4-110/600
110
600
50kA
--
14
2. 校驗(yàn)短路時(shí)的熱穩(wěn)定性
,
所以,故滿足熱穩(wěn)定性要求。
所以側(cè)隔離開關(guān)選用型號(hào)為戶外GW4-110/600。
4.5.2 27.5KV側(cè)戶外隔離開關(guān)選取
1. 最大長(zhǎng)期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮。
而,所以初選型號(hào)為GW2-35/600戶外隔離開關(guān)。其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-8:
表4-8
型號(hào)
額定電壓
(kV)
額定電流
(A)
極限通過電流
熱穩(wěn)定電流(kA)
5s
峰值
有效值
GW2-35/600
35
600
50kA
——
14
2. 戶外隔離開關(guān)的校驗(yàn)
,
所以,故滿足熱穩(wěn)定性。
所以側(cè)戶外隔離開關(guān)選用型號(hào)GW2-35/600。
4.5.3 27.5KV側(cè)戶內(nèi)隔離開關(guān)選取
1. 最大長(zhǎng)期工作電流按變壓器過載1.3倍考慮
而,所以初選型號(hào)為GN2-35T/600戶內(nèi)隔離開關(guān)。其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-9:
表4-9
型號(hào)
額定電壓
(kV)
額定電流
(A)
極限通過電流
5s熱穩(wěn)定電流(kA)
峰值
有效值
GN2-35T/600
35
600
64KA
30KA
25
2. 校驗(yàn)短路時(shí)的熱穩(wěn)定性
,
所以,故滿足熱穩(wěn)定性要求。
所以27.5KV側(cè)戶內(nèi)隔離開關(guān)選用型號(hào)為GN2-35T/600。
4.6 電壓互感器選取
4.6.1 110KV側(cè)電壓互感器選取
供繼電保護(hù)用的電壓互感器的選擇:準(zhǔn)確級(jí)為3級(jí)。
供110kV側(cè)計(jì)費(fèi)的電壓互感器選擇:準(zhǔn)確級(jí)0.5級(jí)。
由于電壓互感器裝于110kV側(cè)用于計(jì)費(fèi),并不需要起保護(hù)作用,因?yàn)槿绻?10kV側(cè)發(fā)生故障或事故時(shí),其地方的電力系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)繼電保護(hù)裝置跳閘,將其故障或事故切除,因此選用型準(zhǔn)確級(jí)0.5級(jí),額定容量500VA的電壓互感器便可以滿足要求。其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-10:
表4-10
型號(hào)
額定電壓(kV)
額定容量(V.A)
最大容量(V.A)
原線圈
副線圈
0.5級(jí)
1級(jí)
3級(jí)
300
500
500
2000
由于電壓互感器是并接在主回路中,當(dāng)主回路發(fā)生短路時(shí),短路電流不會(huì)流過互感器,因此電壓互感器不需要校驗(yàn)短路的穩(wěn)定性。
4.6.2 27.5KV側(cè)電壓互感器選取
由于電壓互感器裝于27.5kV側(cè)要起到保護(hù)作用,用于保護(hù)牽引網(wǎng)饋線上所發(fā)生的故障或事故,故其準(zhǔn)確級(jí)需要3級(jí),因此選用JDJJ-35型準(zhǔn)確級(jí)3級(jí),額定容量600VA的電壓互感器可以滿足要求。其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-11:
表4-11
型號(hào)
額定電壓(kV)
額定容量(V.A)
最大容量(V.A)
原線圈
副線圈
0.5級(jí)
1級(jí)
3級(jí)
JDJJ-35
150
250
600
1200
由于電壓互感器是并接在主回路中,當(dāng)主回路發(fā)生短路時(shí),短路電流不會(huì)流過互感器,因此電壓互感器不需要校驗(yàn)短路的穩(wěn)定性。
4.7 電流互感器選擇
4.7.1 110KV側(cè)電流互感器選擇
1. 最大長(zhǎng)期工作電流可按變壓器過載1.3倍考慮
,
,
而,可初選型號(hào)為L(zhǎng)CW-110的電流互感器,測(cè)量計(jì)費(fèi)用0.5級(jí),保護(hù)用1級(jí)。其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-12:
表4-12
型號(hào)
額定電壓
額定電流比
準(zhǔn)確級(jí)次
1秒熱穩(wěn)定倍數(shù)
動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)
LCW—110
110kV
600/5A
0.5
1
75
150
2. 二次負(fù)載的計(jì)算與校驗(yàn)
電流互感器二次負(fù)載統(tǒng)計(jì)表見表4-13:
表4-13
儀表名稱
二次負(fù)荷(V.A)
A相 B相 C相
電流表(IT1-A型)
有功功率表(ID1-W)
有功電度表(DS1)
無功電度表(DX1)
電流繼電器(DL-12)
總 計(jì)
— 3.0 —
1.5 — 1.5
0.5 — 0.5
0.5 — 0.5
0.25 0.25 0.25
2.75 3.25 2.75
由最大一相(B相)負(fù)載為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算。
取
式中為此型號(hào)流互1級(jí)的二次負(fù)荷。
則可得導(dǎo)線電阻為
因銅導(dǎo)線,,
則其截面
因此,選擇截面為的銅導(dǎo)線,可滿足要求。
3. 校驗(yàn)熱穩(wěn)定性
——式中為流互一次額定電流。
因此滿足熱穩(wěn)定性要求
4. 校驗(yàn)機(jī)械穩(wěn)定性
按的條件校驗(yàn)機(jī)械穩(wěn)定性
校驗(yàn)作用于互感器絕緣瓷瓶帽上的機(jī)械應(yīng)力:
設(shè)相間距離,互感器瓷套帽到最近支柱絕緣子間距離
則作用于瓷套帽上的機(jī)械應(yīng)力為 :
說明互感器對(duì)機(jī)械力的作用是穩(wěn)定的,故選擇的LCW—110型電流互感器能滿足要求。
4.7.2 側(cè)中性點(diǎn)接地電流互感器
同110KV流互要求相同,選型號(hào)LCW—110型電流互感器,也分為測(cè)量、保護(hù),等級(jí)同上。
4.7.3 27.5KV側(cè)電流互感器選擇
1. 最大長(zhǎng)期工作電流可按變壓器過載1.3倍考慮:
,
而,可以初選型號(hào)為的電流互感器,繼電保護(hù)采用3級(jí)。其技術(shù)數(shù)據(jù)見表4-14:
表4-14
型號(hào)
額定電壓(kV)
額定電流比(A)
準(zhǔn)確級(jí)次
1秒熱穩(wěn)定倍數(shù)
動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)
27.5
750/5
1/10P2
84
94
2. 二次負(fù)載的計(jì)算與校驗(yàn)。
電流互感器二次負(fù)載統(tǒng)計(jì)表見表4-15:
表4-15
儀表名稱
二次負(fù)荷(V.A)
A相 B相 C相
電流表(IT1-A型)
有功功率表(ID1-W)
有功電度表(DS1)
無功電度表 (DX1)
電流繼電器(DL-12)
總 計(jì)
— 3 —
1.5 — 1.5
0.5 — 0.5
0.5 — 0.5
0.25 0.25 0.25
2.75 3.25 2.75
由最大一相(B相)負(fù)載為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算,取
則可得導(dǎo)線電阻為:
銅導(dǎo)線,,則其截面因此,選擇截面為的銅導(dǎo)線,可滿足要求。
3. 校驗(yàn)熱穩(wěn)定性
滿足熱穩(wěn)定性要求
4. 校驗(yàn)機(jī)械穩(wěn)定性
按的條件校驗(yàn)機(jī)械穩(wěn)定性
校驗(yàn)作用于互感器絕緣瓷瓶帽上的機(jī)械應(yīng)力:
設(shè)相間距離,互感器瓷套帽到最近支柱絕緣子間距離,則作用于瓷套帽上的機(jī)械應(yīng)力為 :
說明互感器對(duì)機(jī)械力的作用是穩(wěn)定的,故選擇的LZBJ1-27.5型電流互感器能滿足要求。
4.8避雷器的選取
1. 50%擊穿電壓是指在該電壓下進(jìn)行多次試驗(yàn),氣隙擊穿概率為50%。
110kV為1410/1200kA;27.5kV為700/350kA
2. 選擇交流磁吹閥式避雷器FCZ-110型避雷器作為主變壓器中性點(diǎn)的避雷保護(hù),該避雷器的參數(shù)如下表4-16(查《高電壓技術(shù)附表2.2》):
表4-16
型號(hào)
額定電壓有效值/KV
滅弧電壓有效值/KV
工頻放電電壓有效值
沖擊放電電壓不大于
不小于
不大于
FCZ-110
110
126
255 KV
290 KV
345 KV
3. 選用Y5W5—126/439 ZnO避雷器作為110kV交流電氣設(shè)備過電壓保護(hù),查《高電壓技術(shù)附表2.4》,參數(shù)如表4-17:
表4-17
型號(hào)
額定電壓有效值
系統(tǒng)額定電壓有效值
殘壓峰值/KV
雷電沖擊電流下不大于
操作沖擊電流下不小于
陡坡沖擊電流下不大于
Y5W5-126/439
126 KV
73 KV
332
282
382
4. 27.5KV側(cè)的避雷器選用FZ—30J普通閥式避雷器,用來保護(hù)相應(yīng)電壓等級(jí),電氣設(shè)備免受大氣過電壓和某些操作過電壓的危害,查《高電壓技術(shù)附表2.1》,參數(shù)如表4-18:
表4-18
型號(hào)
額定電壓有效值/KV
滅弧電壓有效值/KV
工頻放電電壓有效值
預(yù)放電時(shí)間1.5-20及波形
不小于
不大于
FZ—30J
30
25
56KV
67KV
110KV
綜上避雷器選取結(jié)果見表4-19:
表4-19
保護(hù)地點(diǎn)
主變110kV側(cè)中性點(diǎn)保護(hù)
110kV側(cè)設(shè)備保護(hù)
27.5kV側(cè)設(shè)備保護(hù)
選用型號(hào)
交流磁吹閥式避雷器FCZ-110型避雷器
Y5W5—126/439 ZnO避雷器
FZ—30J普通閥式避雷器
4.9避雷針的選取
按設(shè)計(jì)要求需要3避雷針三座,以單支避雷針考慮,參考《高電壓技術(shù)》中的計(jì)算可知,避雷針對(duì)所內(nèi)最高室外設(shè)備(不高于10m)的計(jì)算保護(hù)半徑:
取避雷針高度h=30m,在10m高度上的保護(hù)半徑為:
在地面上的保護(hù)半徑為:
因此,三座此高度避雷針足以保護(hù)此變電所。
電氣設(shè)備一覽表
名稱
型號(hào)
數(shù)量
單位
側(cè)軟母線
LMR-
3
根
側(cè)硬母線
LMY-
3
根
側(cè)支柱絕緣子
ZS—110/3
3
個(gè)
側(cè)支柱絕緣子
ZA-35Y
3
個(gè)
側(cè)穿墻導(dǎo)管
CLB-35/600
3
個(gè)
側(cè)少油斷路器斷路器
4
組
側(cè)六氟化硫斷路器
LN1-27.5
5
個(gè)
(230V)側(cè)戶外高壓熔斷器
RW1-35Z
3
個(gè)
側(cè)隔離開關(guān)
GW4-110/600
12
組
側(cè)戶內(nèi)隔離開關(guān)
GN2-35T/600
8
個(gè)
側(cè)戶外隔離開關(guān)
GW2-35/600
4
個(gè)
側(cè)電壓互感器
測(cè)量計(jì)費(fèi)
JCC6-100 0.5級(jí)
2
組
繼電保護(hù)
JCC6-100 3級(jí)
2
側(cè)電壓互感器
JDJJ-35
2
個(gè)
側(cè)電流互感器
測(cè)量計(jì)費(fèi)
LCW-110 0.5級(jí)
2
組
繼電保護(hù)
LCW-110 1級(jí)
2
側(cè)中性點(diǎn)接地電流互感器
測(cè)量監(jiān)視
LCW-110 0.5級(jí)
2
個(gè)
繼電保護(hù)
LCW-110 1級(jí)
2
側(cè)電流互感器
16
個(gè)
側(cè)ZnO避雷器
Y5W5—126/439
3
組
側(cè)中性點(diǎn)接地磁吹閥式避雷器
FCZ—110
2
個(gè)
側(cè)普通閥式避雷器
FZ—30J
4
個(gè)
避雷針
高度30m
3
座
電抗器(室外)
L
2
個(gè)
電容器(室內(nèi))
C
2
個(gè)
參考書目
1、 賀威俊.電力牽引供變電技術(shù).成都:西南交通大學(xué)出版社.2004
2、 簡(jiǎn)克良.電力系統(tǒng)分析.成都:西南交通大學(xué)出版社.1993
3、 楊保初.高電壓技術(shù).重慶大學(xué)出版社.
4、 于松偉.城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用.西南交通大學(xué)出版社.
5、 馮仁杰.電氣化鐵道供電系統(tǒng).中國(guó)鐵道出版社
6、 林秀海.電氣化鐵道供變電工程.中國(guó)鐵道出版社
后記
通過6周對(duì)牽引供變電系統(tǒng)的課程設(shè)計(jì),我進(jìn)一步掌握了牽引供變電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些原則以及選擇牽引供電系統(tǒng)主接線方式的問題,其中包括短路計(jì)算、設(shè)備的選擇及校驗(yàn)。這次設(shè)計(jì),是在結(jié)合了上學(xué)期學(xué)習(xí)的幾門專業(yè)課的基礎(chǔ)上完成的,設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)自己存在很多的問題,特別是對(duì)供電與繼電保護(hù)之間的聯(lián)系上還很不足。雖然,在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成了設(shè)計(jì),但是總體上來說,質(zhì)量不高,可以說,通過設(shè)計(jì)所學(xué)到的東西比設(shè)計(jì)本身要多,而體現(xiàn)在設(shè)計(jì)中的創(chuàng)造性的東西幾乎沒有,畢竟個(gè)人的知識(shí)面和水平還很有限。從另一個(gè)方面來說,這也是一種鞭策,雖然我們現(xiàn)在還談不上創(chuàng)新,但是至少我們已經(jīng)有這方面的想法,更重要的是我們正朝著這方面在不斷的努力。我相信過程和結(jié)果是同等重要的。
在各種資料以及筆記等的條件下,個(gè)人獨(dú)立完成了絕大部分的設(shè)計(jì)。同時(shí),在設(shè)計(jì)過程中遇到問題時(shí),我們也會(huì)積極討論,有時(shí),還有激烈的辯論,繼而加深了同學(xué)以及團(tuán)隊(duì)之間的友誼。同時(shí),深深地感謝XXX老師對(duì)我的幫助!
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牽引
變電所
電氣
接線
課程設(shè)計(jì)
- 資源描述:
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牽引變電所電氣主接線課程設(shè)計(jì),牽引,變電所,電氣,接線,課程設(shè)計(jì)
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