集中实践报告书集中实践报告书课题名称课题名称中间牵引变电所电气主接线的设计中间牵引变电所电气主接线的设计姓姓 名名 学学 号号 系、系、 部部电气工程系电气工程系专业班级专业班级 指导教师指导教师 2015 年年 1 月月 5 日日 20112011 级级 牵引供电课程设计牵引供电课程设计一、设计任务及要求：一、设计任务及要求：设计任务：设计任务：中间牵引变电所电气主接线的设计。设计要求：设计要求：确定该牵引变电所高压侧的电气主接线的形式，并分析主变压器货 110KV 线路故障时运行方式的转换；确定牵引变压器的容量、台数及接线方式；确定牵引负荷侧电气主接线的形式；对变电所进行短路计算，并进行电气设备选择；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；用 CAD画出整个牵引变电所的电气主接线图。二、指导教师评语：二、指导教师评语：三、成绩三、成绩指导教师签名： 年 月 日 中间牵引变电所电气主接线的设计中间牵引变电所电气主接线的设计目 录1.设计目的及依据.11.1 设计目的11.2 设计基本要求11.3 设计依据1 2.设计思路.2 3.牵引变压器的选择和容量计算.2 3.1 变压器计算容量计算.2 3.2 变压器校核容量计算.2 3.3 变压器安装容量计算和选择.3 4.主接线设计.3 4.1 牵引变电所高压侧主接线.3 4.2 牵引变电所低压侧主接线.3 5.短路计算.7 5.1 短路计算的目的.4 5.2 短路计算.4 6.电气设备选择.66.1 110KV 侧进线的选择.66.2 高压断路器的选择.76.2.1 110kV 侧断路器选择.76.2.2 27.5kV 侧断路器选择.86.3 隔离开关的选取.86.3.1 110kV 侧隔离开关选择.86.3.2 27.5kV 侧隔离开关选择.96.4 互感器的选取.96.4.1 110kV 侧电流互感器选择.96.4.2 27.5kV 侧电流互感器选择.107.并联无功补偿.10 7.1 并联电容补偿的作用.107.2 并联电容补偿装计算.10 8.继电保护.11 9.防雷设计.11 9.1 雷电危害.11 9.2 防雷措施.12 10.设计结论.12 参考文献.141.设计目的及依据1.1 设计目的牵引变压器是牵引供电系统的重要设备,其容量的大小关系到能否完成国家交给的运输任务和运营成本。从安全运行和经济方面来看,容量过小会使牵引变压器长期过载,将造成其寿命缩短,甚至烧损;反之,如果容量过大,将使变压器长期不能满载运行,从而造成其容量浪费,损耗增加,使运营费用增大。因此,在进行牵引变压器容量计算时，正确地确定计算条件，以便合理的选定牵引变压器的额定容量是十分重要的。1.2 设计基本要求（1）确定该牵引变电所高压侧的电气主接线的形式。（2）确定牵引变电器的容量、接线方式机台数。（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）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。1.3 设计依据（1）该牵引变电所属于通过式变电所，其供电电源是 110kV 双回路，其牵引变电所需经常切换，而 110kV 电源线路较短，故障检修定点机会少。电力系统容量为 3200MVA，选取基准容量 Sj 为 100MVA，在最大运行方式下，电力系统的电抗标幺值分别为 0.12；在最小运行方式下，电力系统的标幺值为 0.15。（2）牵引变压器的额定电压为 220/27.5kV，重负荷臂有效电流和平均电流为320A 和 240A，重负荷壁的最大电流为 650A；轻负荷臂有效电流和平均电流为268A 和 186A；（3）改牵引变电所有穿越功率通过母线，并向可临近牵引变电所或地区变电所供电，容量计算为 800kVA，还可以提供变电所自用电。（4）环境资料：本牵引变电所地区平均海拔为 600m，地层以沙质粘土为主，地下水位为6.5m。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 37C，年平均温度 22C，年最热月平均最高气温为 332C，年雷暴雨日数为 21 天，土壤冻结深度为 1.3m。2.设计思路首先对牵引变压器的容量进行计算，根据计算的容量对变压器的类型和型号做出选择，确保满足题目的供电要求。对 110KV 侧电气主接线的接线形式进行分析。主要有单母线接线，单母线分段接线，带旁路母线的单母线接线，双母线接线和无母线接线。各种接线形式有自身的好处，考虑到中间牵引变电所供电的可靠性原则作出选择。当线路发生故障要求在停电时能自动跳开故障线路断路器，闭合备用线路断路器，保证系统继续运行。对 27.5KV 侧馈线有三种接线方式：馈线断路器 100%备用接线，馈线断路器 50%备用接线，带旁路母线和旁路断路器接线，考虑到可靠性经济性原则作出相应选择。最后为保证系统稳定可靠运行加入继电保护，计算无功补偿。考虑到两面，一是雷电直接破坏变电所，二是雷电波沿着线路侵入变电所，所以要进行防雷保护。3.牵引变压器的选择和容量计算牵引负荷计算是确定牵引变压器安装容量的前提。根据设计依据可知，牵引变 压器的额定电压为 110/27.5kV，重负荷臂有效电流和平均电流为 320A 和 240A，重 负荷壁的最大电流为 650A；轻负荷臂有效电流和平均电流为 268A 和 186A。3.1 变压器计算容量计算设计中采用三相 YNd11 接线方式，所以，变压器计算容量公式为：avaveetIIIIUKS212 22 124因此MVAkVAS70.1838.18697186240226832045 .279 . 0223.2 变压器校核容量计算三相 YNd11 接线牵引变压器的最大负荷容量计算公式为:)65. 02(2maxmaxetIIUKS由此可得最大负荷容量为：MVAkVAS5 .3654 .36486)26865. 06502(5 .279 . 0max 三相 YNd11 联结变压器校核容量，公式为：KSSmax校由此可得校核容量分别如下:MVAS3.245.15.36校3.3 变压器安装容量计算和选型通过计算容量和校核容量进行比较，并结合采用的固定备用方式，由于负荷增长率为 10%40%，所以，计算得考虑增长率后的容量为 34MVA，所以4 . 1校SS应选用三相 YNd11 联结变压器的安装容量为 240000kVA。选择变压器的型号为SFY-40000。表 3-1 SFY-40000 变压器的技术参数额定电压 (kV)额定电流 (A)损耗 (kV)设备型号 额定容量 (kVA)高 压低 压高 压低压空 载短 路阻抗 电压 (%)空载电流 (%)连接组别 (%)SFY- 400003150011027.552210165910.52.5YNd114.主接线设计牵引变电所电气主接线是指由主变电器、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。在设计中主接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都有重大影响。4.1 牵引变电所高压侧主接线题目要求有两路进线且存在穿越功率，所以单母线形式都不适用，应使用桥型接线形式。变压器要经常切换，不宜使用内桥接线，所以采用外桥接线形式。外桥适合输电距离短，线路不经常发生故障，而变压器切换操作频繁的场合，满足题目要求。外桥接线图见下图 4-1 所示。4.2 牵引变电所低压侧主接线出于馈线的单相结构，采用单母线接线形式，优点是简单清晰，设备数量少，操作维护也方便，对于很少发生故障的牵引负荷侧母线，不必担心检修故障的难度。所以不采用单母线分段接线与带旁路母线的单母线接线，也比双母线更经济更节约空间。综上所述，采用单母线接线形式。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 4-2 所示:图 4-1 外桥接线示意图 图 4-2 100%备用示意图 5.短路计算5.1 短路计算的目的 根据短路计算，计算并校验进线、高压断路器高压隔离开关、互感器等电气设备。5.2 短路计算短路故障简化图如图 5-1：图 5-1 短路故障简化图根据短路故障简化图，可得短路计算等效电路图如图 5-2 所示：图 5-2 短路计算等效电路图 取变压器阻抗标幺值分别为：kVUMVASjj115,10026. 04000010100 1005 .10 100%3 Ndk TSSUX由于题目描述，110kv 侧线路短，采取忽略方式来处理线路阻抗。式中：为变压器电抗电压；为系统容量；为变压器额定容量。%KU dSNS基准电流为：kAUSIkAUSIcd dcd d1 . 25 .273100 35 . 01153100 32211K1 点发生短路，各个短路电流的计算：总电抗标幺值：12. 01 KX三相短路电流周期分量有效值：kAXIIkd k17. 412. 05 . 011)3( 1 其他三相短路电流：kAIIIK17. 4)3( 1)3( 1)3( 1kAIkAishsh3 . 617. 451.