牵引变电所I电气主接线设计

1目录第1章设计思路..............................................................21.1设计的目的............................................................21.2设计的要求............................................................21.3设计的依据............................................................21.4设计方案.............................................................31.4.1设计方案比较......................................................31.4.2备用的选择........................................................4第2章牵引变压器的选择......................................................52.1参数的定义............................................................52.2牵引变压器容量计算....................................................52.3中期变压器容量估算....................................................52.4牵引变压器的电压损失计算..............................................6第3章牵引变电所主接线设计..................................................73.1主接线要求...........................................................73.2变电所110kV侧主接线设计.............................................83.3变电所27.5kV侧主接线设计............................................9第4章短路电流的计算........................................................9第5章设备的选择...........................................................125.1110kV侧进线的选择...................................................125.227.5kV侧母线的选择..................................................135.3开关设备的选择.......................................................135.3.1110kV侧开关设备的选择...........................................135.3.227.5kV侧开关设备的选择..........................................155.4电流互感器的选取.....................................................16第6章继电保护拟定.........................................................186.1继电保护的任务.......................................................186.2继电保护的要求.......................................................186.3继电保护配置.........................................................19第7章并联无功补偿装置.....................................................19第8章变电所防雷设计.......................................................21第9章设计结论.............................................................22参考文献....................................................................232第1章设计思路1.1设计的目的通过对牵引变电所I电气主接线的设计，可以初步掌握电气化铁道牵引变电所电气主接线的设计步骤和方法。基本掌握变电所主接线图的绘制方法，锻炼自己综合运用所学知识的能力，熟悉有关设计规范，将所学的理论知识与实际设计相结合，建立一个对牵引变电所的供电系统的概念模型，为今后进行工程设计奠定良好基础。1.2设计的要求(1)确定该牵引变电所高压侧的电气主接线的形式，并分析其正常运行时的运行方式。(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设计的依据包含有H、I两牵引变电所的供电系统示意图如图1所示。图1牵引供电系统示意图图1中，牵引变电所中的两台牵引变压器为一台工作，另一台备用。3电力系统1、2均为火电厂，选取基准容量jS为100MVA，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；在最小运行方式下，电力系统1、2的综合电抗标幺值分别为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中，1L、2L、3L长度分别25km、40km、20km。线路平均正序电抗1X为km/4.0,平均零序电抗0X为km/2.1。1.4设计方案方案一：三相YNd11联结牵引变电所方案二：三相Vv联结牵引变电所设计步骤：(1)根据所给数据，求计算容量、校核容量和安装容量,选择变压器型号(2)进行短路电流计算，选择校验断路器、隔离开关、电压及电流互感器。(3)并联无功补偿的设计(4)防雷接地保护设计1.4.1设计方案比较方案一：Vv接线主接线简单，设备投资少。供电可靠，利用率高。电压必须是线电压，对于供电和绝缘设备的投入相对比较高。Vv接线采用两只全绝缘电压互感器一次收尾相连分别连接到ABC三相监测电压。这样一次侧没有接地，在系统发生单相接地故障的时候Vv接线方式不容易引起系统谐振。但是这种方式一般应用在35kV以下的系统，同时测量的是线电压，不能测量相电压，也不能监测系统单相接地故障。方案二：YNd11接线制造简单，价格比较便宜，可实现双边供电。但主接线比较复杂，投资较多。YNd11接线有利于变电所用电和地区三相电力，一台停运时供电不中断，方便可靠。有较好的抗频繁短路能力，短时严重过负荷和三相负荷不平衡的承受能力强。三相负荷不平衡时，特别是单项短路时，三相中性点将产生偏移，从而使各相电压相差很大，影响安全。综合考虑，选三相YNd11接线的变压器。41.4.2备用的选择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。在供电段所辖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所辖变电所中的最大牵引变压器额定容量相同。当牵引变压器需要检修时可将移动变压器按计划调入牵引变电所。但在牵引变压器发生故障时移动变压器的调运和投入约需数小时。此间，采用移动备用方式的优点是牵引变压器容量较省。因此移动备用方式可用于沿线无公路区段和单线区段。(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。采用固定备用方式的优点是：其投入快速方便，可确保铁路正常运输，又可不修建铁路专用岔线，牵引变电所选址方便、灵活，场地面积较小，土方量较少，电气主接线较简单。其缺点是：增加了牵引变压器的安装容量，变电所内设备检修业务要靠公路运输。因此，固定备用方式适用于沿线有公路条件的大运量区段。结合本次设计的要求，牵引变电所采用直接供电方式向双线区段供电，外部有公路直通所内。所以综合考虑情况该变电所采比较适合采用固定备用。当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采用备用方式。5第2章牵引变压器的选择2.1参数的定义tK-温度系数，一般为0.9NU-牵引变电所牵引侧三相变压器的母线额定电压，即27.5kVe1I-左供电臂负荷全日的有效值，为390Ae2I-右供电臂负荷全日的有效值，为160AS-变压器容量A-电能损耗V-电压损耗X-阻抗K-牵引变压器过负荷倍数，一般取1.52.2牵引变压器容量计算牵引变电所的主变压器采用YNd11接线方式，主变压器正常负荷计算：avaveeNIIIIUKS212221t24将AI390e1,AI160e2代入上式：可得kVAS21879紧密运行状态下的主变压器计算容量：)65.02(2max1maxeeNtIIUKS将AIe550max1,AIe1602代入上式：可得kVAS29799)16065.05502(5.279.0max校核容量kVAkVAKSS198665.129799max校核根据计算容量选择三相双绕组牵引变压器的容量为225000kVA。2.3中期变压器容量估算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40%，则SS）（预计%4016kVAkVASS6.306302187940.140.1预计kVASS6.417182979940.140.1maxmax预计校核容量为kVAkVAKSS4.278135.16.41718max.y预计校核根据以上计算查附录表选择三相双绕组牵引变压器为1103150021SF所以最终选择的牵引变压器的容量为kVA315002,采用YNd11接线方式,固定备用方式。牵引变压器12SF-31500/110参数如表2-1所示：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）阻抗电压（%）空载电流（%）连接组别高压低压高压低压空载短路110/315001SF3150011027.