牵引变电所H电气主接线的设计

牵引供电课程设计报告书题目牵引变电所H电气主接线的设计院/系(部)电气工程系班级学号姓名指导教师完成时间2013年12月31日※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※牵引供电课程设计摘要牵引变电所是电气化铁路牵引供电系统的重要组成部分，主要任务是将电力系统输送来的三相高压电转换成适合电力机车使用的电能，直接影响整个电气化铁路的安全与经济运行，是联系供电系统和电气化铁路的桥梁。本设计为一个110/27.5kV的牵引变电所，首先确定牵引变电所的电气主接线的形式，根据牵引变电所的计算容量、校核容量，选择适当型号的变压器，并确定牵引变压器的容量、台数及接线方式；进行短路计算，从而进行电气设备选择和校验；根据牵引变电所向接触网的供电方式、电气主接线的基本形式、高压进线及母线的型号、并联电容补偿及接地防雷来设计电气主接线图。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。根据选取的变压器的容量以及主结线型式，最终设计出基本符合任务要求的牵引变电所电气主接线。【关键词】：牵引变电所牵引变压器主接线短路计算目录第1章设计任务............................................................11.1设计目的...........................................................11.2设计的依据.........................................................11.3设计的基本要求.....................................................1第2章牵引变电所变压器的选择.............................................22.1牵引变电所的型式...................................................22.2牵引变压器的选择...................................................32.3变压器备用方式的选择..............................................4第3章牵引变电所主接线的选择.............................................53.1电气主接线基本要求................................................53.2高压侧电气主接线的选择............................................53.3低压侧电气主接线选择..............................................73.4馈线侧接线方式.....................................................83.5倒闸操作...........................................................9第4章牵引变电所的短路计算...............................................94.1短路计算的目的.....................................................94.2短路点的选取......................................................104.3短路计算..........................................................10第5章高压设备的选择....................................................145.1电气设备选择原则..................................................145.2母线的选择........................................................155.2.1110kV侧进线的选择..........................................155.2.227.5kV侧母线的选择.........................................165.3高压断路器........................................................175.4隔离开关..........................................................195.5110kV电压互感器的选型和校验.....................................205.6110kV电流互感器的选型和校验.....................................21第6章继电保护...........................................................226.1继电保护的基本作用与基本要求.....................................226.2电力变压器的保护..................................................23第7章并联无功补偿装置..................................................237.1并联电容补偿的作用...............................................237.2并联无功补偿的选型...............................................247.3并联电容补偿装置主接线...........................................24第8章防雷保护...........................................................25第9章结论...............................................................25参考文献...................................................................27附录.....................................................................28牵引供电课程设计1第1章设计任务1.1设计目的随着城市化建设的快速发展，交流电气化铁道牵引供电系统的运用越来越多，在各种各样的主接线方式当中，适合各地情况的牵引变电所主接线纷纷显示出其优势特点。为满足牵引变电所的可靠性、灵活性、经济性的要求，设计部门根据实际运行情况选用最适当的变电所主接线方式。1.2设计的依据(1)确定该牵引变电所的高压侧电气主接线的形式，并分析其运行方式。(2)确定牵引变压器的容量、台数及接线方式。(3)确定牵引负荷侧电气主接线的形式。(4)对变电所进行短路计算，并进行电气设备选择。(5)设置合适的过电压保护装置、防雷装置以及提高接触网功率因数的装置(6)用CAD画出整个牵引变电所的电气主接线图。1.3设计的基本要求包含有H、I两牵引变电所的供电系统示意图如图1-1所示，此次对H牵引变电所的供电系统进行设计。图1-1牵引供电系统示意图电力系统1、2均为火电厂。选取基准容量jS为100MVA，其中在最大运行方式下，电力系统1、2的综合电抗标幺值分别为0.12和0.14；在最小运行方式HIL2L3L1电力系统1电力系统2L1牵引供电课程设计2下，电力系统的综合标幺值分别为0.21和0.26。对每个牵引变电所而言，110kV线路为一主一备。图1-1中，1L、2L、3L长度分别为25km、40km、20km。线路平均正序电抗1X为0.4/km，平均零序电抗0X为1.2/km。基本设计数据如表1-1所示。表1-1牵引变电所基本设计数据项目牵引变电所H左臂负荷全日有效值（A）右臂负荷全日有效值（A）左臂短时最大负荷（A）[注]右臂短时最大负荷（A）牵引负荷功率因数(感性)10kV地区负荷容量（kVA）10kV地区负荷功率因数(感性)牵引变压器接线型式牵引变压器110kV接线型式左供电臂27.5kV馈线数目右供电臂27.5kV馈线数目10kv地区负荷馈线数预计中期牵引负荷增长4103005203800.83（感性）2×20000.86（感性）自选自选222回路工作，1回路备用20％[注]：供电臂短时最大负荷即为线路处于紧密运行状态下的供电臂负荷。环境资料：本牵引变电所地区平均海拔为1050米，地层以砂质粘土为主，地下水位为10.5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℃，年最热月平局最高气温为33℃，年雷暴雨日数为19天，土壤冻结深度为1.5m。第2章牵引变电所变压器的选择2.1牵引变电所的型式牵引变电所按牵引变压器的结线方式分为单相联结；单相V，v联结；三相牵引供电课程设计3V，v联结；三相YNd11联结；斯科特联结等。这里选用三相YNd11联结。三相联结牵引变压器又简称三相牵引变电所。这种牵引变电所中装设两台三相YNd11联结牵引变压器，可以两台并联运行；也可以一台运行，另一台固定备用。三相YNd11联结牵引变电所的优点是：①牵引变压器低压侧保持三相，有利于供应牵引变电所自用电和地区三相电力；②能很好的适应当一个供电臂出现很大牵引负荷时，另一供电臂却没有或只有很小牵引负荷的不均衡运行情况；③三相YNd11联结变压器在我国采用的时间长，有比较多的经验，制造相对简单，价格也较便宜；④一次侧YN联结中性点可以引出接地，一次绕组可按分级绝缘设计制造，与电力系统匹配方便。对接触网的供电可实现两边供电。缺点主要是牵引变压器容量利用率不高。当重负荷相线圈电流达到额定值时，牵引变压器的输出容量只能达到其额定容量的75.6%，引入温度系数也只能达到84%。2.2牵引变压器的选择(1)牵引变压器台数的确定考虑到该变电所为三相牵引变电所，与系统联系紧密，故选用采用三绕组变压器，高压侧为Y形接线，中、低压侧为△连接。由于牵引负荷属于一级负荷，并考虑备用，所以选用两台主变压器，一台自用电变压器。通过本章的学习加深了对牵引变压器的基本知识的理解，对设计和以后的实际工程设计及研究工作奠定了理论基础。(2)牵引变压器安装容量的确定和选择牵引变电所的主变压器采用YNd11接线形式，主变压器正常负荷计算：12tSK(20.65)xxUII（kVA）将1xI=410A，2xI=300A代入可以求得：S=25121.25（kVA）紧密运行状态下的主变压器计算容量：maxmax(20.65)btabxSKUII（kVA）将maxaI=520A，bxI=380A代入可以求得：maxSb=31853.25（kVA）maxbSSK校（kVA）可求得：S校=21235.5（kVA）根据所得容量，初步选择的牵引变压器为12SF-31500/110。牵引供电课程设计4为了满足铁路运输的不断发展，牵引变压器要留有一定余量，预计中期牵引负荷增长为20%。120%SSy（kVA）可以求得：yS=30253.5（kVA）根据以上计算，最终选择的牵引变压器为12SF-31500/110。参数见表2-1。表2-1变压器参数表设备型号额定容量（kVA）额定电压（kV）额定电流（A）损耗（kV）阻