牽引變電所一次課程設計

1、<p>　　課 程 設 計</p><p><b>　　電氣工程學院</b></p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p>　　摘要：牽引供電系統(tǒng)是我國電氣化鐵路重要的組成部分，它主要由牽引變電所、牽引網(wǎng)、分區(qū)所、開閉所等組成。本次設計主要對牽引變電所一次設備進行了研究和設計。主要工作是對A牽引變電所主接線設計

2、及其絕緣的檢驗。其中，牽引變壓器的設計主要包括變壓器的容量計算和技術指標的檢測。絕緣設備的檢驗主要是關于電氣設備的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性、開關設備的選型和校驗，以及對室內(nèi)外母線，各個支持絕緣子和穿墻套管，電壓、電流互感器的選型和校驗。另一部分主要內(nèi)容是對牽引變電所的防雷接地設計，包括避雷針、避雷線、避雷器以及接地系統(tǒng)的設計。</p><p>　　關鍵詞：主接線 熱穩(wěn)定性校驗 動穩(wěn)定性校驗 防雷接地</p&g

3、t;<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1節(jié) 本次設計概述1</p><p>　　1.1設計方案概述1</p><p>　　1.2設計原始資料1</p><p>　　第2節(jié) 牽引變壓器容量計算3</p><p>　　2.1 變壓器容量計算步驟3&l

4、t;/p><p>　　2.2 牽引變壓器容量計3</p><p>　　第3節(jié) 牽引變壓器運行指標計算5</p><p>　　3.1 牽引變壓器全年電能損耗計算5</p><p>　　3.2 牽引變壓器的電壓損失6</p><p>　　3.3 牽引變電所電壓不平衡度計算6</p><p>　

5、　第4節(jié) 牽引變電所主接線設計9</p><p>　　第5節(jié) 短路電流計算10</p><p>　　5.1 短路計算示意圖及有關數(shù)據(jù)10</p><p>　　5.2 短路電流計算11</p><p>　　第6節(jié) 開關設備選型及熱穩(wěn)定性校驗13</p><p>　　6.1 高壓斷路器13</p>

6、<p>　　6.2 隔離開關15</p><p>　　第7節(jié) 室內(nèi)外母線選型及校驗18</p><p>　　7.1 室外母線選型及校驗18</p><p>　　7.2 室內(nèi)母線的選型和校驗19</p><p>　　第8節(jié) 支持絕緣子和穿墻套管的選擇和校驗21</p><p>　　8.1 穿墻套管的

7、選型和校驗21</p><p>　　8.2 支持絕緣子的選型和校驗22</p><p>　　第9節(jié) 互感器的選型和校驗24</p><p>　　9.1 110kV電壓互感器的選型和校驗24</p><p>　　9.1 110kV電流互感器的選型和校驗26</p><p>　　第10節(jié) 牽引變電所防雷接地保護

8、28</p><p>　　10.1 變電所防雷保護設計28</p><p>　　10.2 變電所接地設計29</p><p>　　第11節(jié) 設備清單31</p><p><b>　　總結體會32</b></p><p><b>　　參考文獻33</b></p&

9、gt;<p><b>　　附錄34</b></p><p>　　第1節(jié) 本次設計概述</p><p><b>　　設計方案概述</b></p><p>　　本次課程設計較系統(tǒng)的闡明了牽引變電所A主接線設計的基本方法和步驟。重點在于對牽引變壓器容量的計算、運行技術指標的計算，牽引變電所電壓不平衡度計算，短路電

10、流的計算；牽引變壓器的選擇，開關及導線的選擇，電壓、電流互感器的選擇；防雷接地設計電氣主接線的設計等。</p><p><b>　　設計原始資料</b></p><p>　　包含有A、B兩牽引變電所的供電系統(tǒng)示意圖如圖1所示。</p><p>　　圖1牽引供電系統(tǒng)示意圖</p><p>　　圖1中，牽引變電所中的兩臺牽引

11、變壓器為一臺工作，另一臺備用。</p><p>　　電力系統(tǒng)1、2均為火電廠，選取基準容量Sj為500MVA，在最大運行方式下，電力系統(tǒng)1、2的綜合電抗標幺值分別為0.10和0.12； 在最小運行方式下，電力系統(tǒng)1、2的綜合電抗標幺值分別為0.11和0.14。 </p><p>　　對每個牽引變電所而言，110kV線路為一主一備。</p><p>　　圖1中，L1

12、、L2、L3長度分別30km、60km、20km。線路平均正序電抗X1為0.4Ω/km, 平均零序電抗X0為1.2Ω/km。</p><p>　　基本設計數(shù)據(jù)如表1所示。</p><p>　　表1-1 牽引變電所基本設計數(shù)據(jù)</p><p>　　[注]：供電臂短時最大負荷即為線路處于緊密運行狀態(tài)下的供電臂負荷。</p><p>　　第2節(jié)

13、牽引變壓器容量計算</p><p>　　牽引變壓器是牽引供電系統(tǒng)的重要設備，擔負著將電力系統(tǒng)供給的110kV或者220kV三相電變換成適合電力機車使用的27.5kV單相電的任務。由于牽引負荷具有不穩(wěn)定性、短路故障多、諧波含量大等特點，運行環(huán)境比一般電力負荷惡劣，因此要求牽引變壓器具有一定的過負荷能力和抗沖擊電流的能力。綜合考慮后選擇了接線形式的牽引變壓器，并且采用固定備用方式。通過查表選擇的是</p>

14、<p>　　2.1 變壓器容量計算步驟</p><p>　　根據(jù)任務書中規(guī)定的運量大小確定變壓器的計算容量，這是為供應牽引負荷所必須的容量。</p><p>　　根據(jù)列出緊密運行時供電臂的有效電流和充分利用變壓器的過負載能力，計算校核容量，這是為確保變壓器安全運行所必須的容量。</p><p>　　根據(jù)計算容量和校核容量，再考慮其他因素，并按照實際變壓

15、器的規(guī)格選定變壓器的數(shù)量和容量稱為安裝容量。</p><p>　　2.2 牽引變壓器容量計</p><p>　　2.2.1 牽引變壓器接線方式</p><p>　　這里我們采用的是三相YNd11的接線方式，其接線原理圖如下：</p><p>　　2.2.2 牽引變壓器的計算容量</p><p>　　正常負荷運行下的計

16、算容量：</p><p>　　其中：—重負荷臂有效電流(A)</p><p>　　—輕負荷臂有效電流(A)</p><p>　　—三相變壓器的溫度系數(shù)，一般取0.94</p><p>　　—牽引變電多牽引母線額定電壓，取27.5kV</p><p><b>　　將代入上式得:</b></p&

17、gt;<p>　　緊密運行下的計算容量為：</p><p>　　其中：—重負荷臂緊密運行時有效電流(A)</p><p><b>　　將代入上式得：</b></p><p><b>　　校核容量的確定：</b></p><p>　　所以根據(jù)附錄選擇的牽引變壓器為</p>

18、<p>　　2.2.3 中期變壓器容量估算</p><p>　　為了滿足鐵路運輸?shù)陌l(fā)展，牽引變壓器要留有一定的余量，預計中期牽引負荷增長了45%則：</p><p><b>　　校核容量為：</b></p><p>　　根據(jù)以上計算和附錄選擇牽引變壓器為</p><p>　　所以最終選擇的牽引變壓器為</

19、p><p>　　第3節(jié) 牽引變壓器運行指標計算</p><p>　　牽引變壓器是電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)的特殊裝置，是牽引變電所的心臟，對牽引變壓器的各種指標的計算和校驗有著非常重大的意義。它是判斷牽引變壓器選擇是否合理的標準之一。牽引變壓器的運行指標主要有變壓器功率損失、在短時最大負荷工況下的電壓損失以及變電所短時最大負荷工況下的不平衡度等，在這里分別對其做了計算，以此來評估變壓器選型的合適與

20、否。</p><p>　　3.1 牽引變壓器全年電能損耗計算</p><p>　　在牽引變電所中，牽引變壓器采用的是YNd11接線方式，備用方式是固定備用，即運作時一臺變壓器運行一臺備用。</p><p>　　—重負荷臂平均電流，—輕負荷臂平均電流，—饋線日有效系數(shù)，取值為1.41</p><p><b>　　由可得：</b&

21、gt;</p><p>　　兩供電臂電流在接線形式的牽引變壓器三角形接線繞組中得分配關系見下：</p><p><b>　　可得</b></p><p><b>　　變壓器</b></p><p>　　則全年實際負載電能損失為： </p><p><b>　　其中

22、 </b></p><p>　　全年實際空載電能損失： </p><p><b>　　式中</b></p><p>　　全年牽引變壓器的實際總電能損耗為：</p><p>　　結合牽引變壓器的經(jīng)濟運行，增大牽引變壓器容量而引起的一次投資和相應電費量的增加，可以在近期內(nèi)減少的牽引變壓器電能損失所支出的費用補

23、償回來，所以的選擇是合理以及經(jīng)濟的。</p><p>　　3.2 牽引變壓器的電壓損失</p><p>　　三相接線變壓器的阻抗：</p><p>　　參數(shù)定義：—變壓器短路電壓百分值，—變壓器額定電壓，—變壓器額定銅耗，—變壓器額定容量。</p><p>　　原邊Y接相阻抗歸算到27.5KV側對應Y接，并把Y接轉換成接，即次邊繞組阻抗為：&

24、lt;/p><p>　　三相牽引變壓器電壓損失計算：</p><p>　　超前相電壓損失計算式：</p><p>　　滯后相電壓損失計算式：</p><p>　　功率因數(shù)為0.8（感性）則：</p><p>　　由于兩側負荷的功率因數(shù)是一樣的，并且都是為，所以引前相和滯后相得電壓損失如下</p><p&

25、gt;　　超前相繞組的電壓損失為：</p><p><b>　　，計算得：</b></p><p>　　滯后相繞組的電壓損失為：</p><p><b>　　，計算得： </b></p><p>　　在實際中需要計算三相變壓器的最大電壓損失，其計算條件一般是供電臂電流和牽引網(wǎng)電壓損失計算條件相對應的

26、，當功率因數(shù)為時，其計算如下所示：</p><p>　　超前相繞組的最大電壓損失為：</p><p><b>　　，計算得： </b></p><p>　　滯后相繞組的最大電壓損失為：</p><p><b>　　，計算得： </b></p><p>　　滯后相繞組的電壓

27、損失比超前相大，重負荷設在超前相，也就是a相。</p><p>　　3.3 牽引變電所電壓不平衡度計算</p><p>　　由于單相工頻交流電氣化鐵道牽引負荷的特點，當三相電力系統(tǒng)向它供電時，它將在電力系統(tǒng)中引起負序電流，而負序電流會造成變壓器的附加電能損失，并在變壓器鐵芯磁路中造成附加發(fā)熱，所以通過對不平衡度的計算，來確定采取有效的措施，縮小這些影響，這是牽引供電系統(tǒng)設計的重要一環(huán)。&l

28、t;/p><p>　　在設計中，通常按牽引變電所正常運行和緊密運行兩種工況分別計算電壓不平衡度。按緊密運行工況進行不平衡度考核。</p><p>　　對于三相雙繞組牽引變壓器，供電系統(tǒng)等值負序網(wǎng)絡如下圖所示：</p><p>　　電網(wǎng)最小運行方式下的負序電抗：</p><p>　　其中是牽引變電所相關電力系統(tǒng)最大電抗標幺值，即是</p>

29、;<p><b>　　所以：（Ω）</b></p><p>　　牽引變電所在緊密運行工況下注入110kV電網(wǎng)的負序電流：</p><p><b>　　計算可得： </b></p><p><b>　　相負序電壓計算： </b></p><p>　　110kV母線

30、電壓不平衡度計算及校驗按下式進行：</p><p>　　對于三相雙繞組牽引變壓器，10kV母線電壓不平衡度計算及校驗：</p><p><b>　　滿足校驗。</b></p><p>　　從牽引供電系統(tǒng)方面來說，采取換接相序、采用平衡牽引變壓器和并聯(lián)補償裝置等方法來改善負序的作用。</p><p><b>　　

31、最終結果見下表：</b></p><p><b>　　表3-1</b></p><p>　　第4節(jié) 牽引變電所主接線設計</p><p>　　牽引變電所的電氣主接線，是指由主變壓器、高壓電器和設備等各種電器元件和連接導線所組成的接受和分配電能的電路。，電氣主接線要滿足下列基本要求：</p><p>　　首先應

32、保證電力牽引負荷，運輸用動力、信號負荷安全、可靠供電的需求和電能質量。主接線應在變壓器接線方式、諧波無功補償和調(diào)壓方面采取有效的改善電壓質量措施。</p><p>　　具有必要的運行靈活性，使檢修維護安全方便?，F(xiàn)代技術的自動裝備和監(jiān)控自動化系統(tǒng)的應用對提高主接線的運行靈活性和可靠性都是很有利的。</p><p>　　應有較好的經(jīng)濟性，力求減少投資和運行費用。在可能和充分論證的條件下，可采取

33、按遠期規(guī)劃設計主接線規(guī)模、分期實施投資、增加設備，達到最好的經(jīng)濟效益。</p><p>　　應力求接線簡潔明了，并有發(fā)展和擴建余地。</p><p>　　電氣主接線從電源系統(tǒng)接受電能，并通過出線或饋電線路分配電能，當進、出（饋）線數(shù)量較多的時候，常設置匯流母線為中間環(huán)節(jié)，用以聯(lián)系電源進線和出線，并使運行轉換方便，但也可采用無母線接線形式。采用不同形式的匯流母線即構成不同的接線方式。<

34、/p><p>　　本次設計的饋線數(shù)目很少，只有兩條。而且牽引變電所只有兩條電源回路和兩臺主變壓器，所以高壓側采用外橋型接線方式作為牽引變電所A的主接線。橋型接線能滿足牽引變電所的可靠性，具有一定得運行靈活性，使用電氣少，建造費用低，在結構上便于發(fā)展為單母線或具有旁路母線的單母線結線。具有很高的經(jīng)濟實用性，并能達到可靠性要求。本設計采用100%完全備用，當一套設備發(fā)生故障，經(jīng)過正確的倒閘操作順序，另一設備啟用，以提高供

35、電可靠性。</p><p><b>　　接線圖參見附錄。</b></p><p>　　第5節(jié) 短路電流計算</p><p>　　為了進行所選電氣設備的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定校驗，必須進行相應的短路計算。短路計算時電網(wǎng)電源容量按無限大容量考慮；計算短路電流要考慮周期分量衰減時，在三相短路的暫態(tài)過程中，不同時刻短路電流周期分量的有效值的計算，所以用運算曲線

36、法計算；計算中取用系統(tǒng)最大運行方式的綜合電抗。</p><p>　　5.1 短路計算示意圖及有關數(shù)據(jù)</p><p>　　電力系統(tǒng)短路中最常見的短路類型是單相接地短路，短路后最不嚴重的短路類型是兩相不接地短路，短路電流最大的三相接地短路。</p><p>　　由于采用的是完全備用方式，主變壓器單臺運行，牽引變壓器高壓側三相接地短路短路電流與點的三相接地短路電流相等，

37、最終在計算可能通過各種電氣設備和母線最大電流時，計算短路點的三相接地短路電流即可。</p><p><b>　　關于短路計算</b></p><p>　　考慮簡化計算，電網(wǎng)電源容量按無限大考慮。</p><p>　　計算中，取系統(tǒng)最大運行方式的綜合電抗。</p><p>　　沖擊系數(shù)按表5-1選取</p>

38、<p><b>　　表5-1</b></p><p>　　各級繼電保護時間配合按表7-2選取</p><p><b>　　表5-2</b></p><p>　　5.2 短路電流計算</p><p>　　牽引變壓器高壓側（）發(fā)生三相接地短路時，：</p><p>　　

39、短路電路圖如下所示：</p><p><b>　　取</b></p><p>　　電網(wǎng)電源為無限大功率電源，內(nèi)阻抗為零，</p><p>　　線路電抗標幺值為：,</p><p>　　短路點的起始次暫態(tài)電流標幺值為：</p><p>　　短路點處的基準電流為： </p><p&

40、gt;　　短路點的起始次暫態(tài)電流有名值為： </p><p>　　短路點的沖擊電流為： </p><p>　　牽引變壓器低壓側（）發(fā)生三相接地短路時，：</p><p><b>　　短路電路圖如下：</b></p><p>　　由于,所以可以忽略，短路后在計算時也可以忽略不計，所以：</p><p&g

41、t;<b>　　變壓器電抗標幺值：</b></p><p>　　線路電抗標幺值同上，沒變</p><p><b>　　電壓標幺值為：</b></p><p>　　線路和線路的并聯(lián)標幺值為：</p><p>　　短路點的起始次暫態(tài)電流標幺值為：</p><p>　　短路點處的基

42、準電流為： </p><p>　　短路點的起始次暫態(tài)電流有名值為： </p><p>　　短路點的沖擊電流為： </p><p>　　側發(fā)生三相接地短路時的短路電流，：</p><p><b>　　短路電路圖如下：</b></p><p><b>　　變壓器標幺值為：</b>

43、</p><p>　　短路點的起始次暫態(tài)電流標幺值為：</p><p>　　短路點處的基準電流為： </p><p>　　短路點的起始次暫態(tài)電流有名值為： </p><p>　　短路點的沖擊電流為： </p><p><b>　　計算結果：</b></p><p>　　第6

44、節(jié) 開關設備選型及熱穩(wěn)定性校驗</p><p>　　開關設備包括斷路器、熔斷器、隔離開關和負荷開關等電器。選擇標準見下表所示，根據(jù)表中條件，選擇合理的開關設備并校驗。</p><p>　　開關電器的選擇與校驗 表6－1</p><p><b>　　表6－1中</b></p>

45、<p>　　Ue、Ie、Iek－分別為開關電器的額定電壓、額定電流和額定開斷電流；</p><p>　　Ug、Igmax、IZ－分別為開關電器工作點的線路額定電壓、最大負荷電流和三相短路電流穩(wěn)態(tài)值；</p><p>　　idw、It、t－分別為開關電器的動穩(wěn)定電流峰值、熱穩(wěn)定電流及其試驗時間；</p><p>　　tjx－假想時間，tjx＝tj＋tdl＋0

46、.05（s）</p><p>　　tj－繼電保護整定時間（s）；</p><p>　　tdl－斷路器動作時間（s）；</p><p>　　0.05－考慮短路電流非周期分量熱影響的等效時間。</p><p><b>　　6.1 高壓斷路器</b></p><p>　　對于開斷電路中負荷電流和短路電流

47、的高壓斷路器，首先應按使用環(huán)境、負荷種類及使用技術條件選擇斷路器的類型和型號，及戶外或戶內(nèi)，以及滅弧介質的種類。對三相系統(tǒng)中，廣泛采用少油式或者斷路器，交流牽引負荷側由于故障跳閘頻繁，從減少運行維修工作量考慮，較普遍采用真空斷路器或者斷路器。</p><p>　　牽引主變壓器高壓側（110kV）我們選擇的是戶外少油斷路器。型號選擇如下：</p><p>　　工作點的線路額定電壓為：,三相短

48、路電流穩(wěn)態(tài)值為：</p><p><b>　　最大負荷電流為：</b></p><p>　　根據(jù)上面數(shù)據(jù)和表6—1的條件，以及附錄可選擇的斷路器型號為：</p><p>　　校驗斷路器的動穩(wěn)定性：</p><p>　　短路器的動穩(wěn)定電流峰值，所以 滿足要求</p><p>　　校驗斷路器的熱穩(wěn)定性

49、：</p><p>　　斷路器的熱穩(wěn)定電流，斷路器的試驗時間</p><p><b>　　假想時間</b></p><p><b>　　,所以，滿足要求</b></p><p>　　牽引主變壓器低壓側（27.5kV）我們選擇的是戶外少油斷路器。型號選擇如下：</p><p>

50、　　工作點的線路額定電壓為：,三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為：</p><p><b>　　最大負荷電流為：</b></p><p>　　根據(jù)上面數(shù)據(jù)和表6—1的條件，以及附錄可選擇的斷路器型號為：</p><p>　　校驗斷路器的動穩(wěn)定性：</p><p>　　短路器的動穩(wěn)定電流峰值，所以 滿足要求</p><

51、;p>　　校驗斷路器的熱穩(wěn)定性：</p><p>　　斷路器的熱穩(wěn)定電流，斷路器的試驗時間</p><p><b>　　假想時間</b></p><p><b>　　,所以，滿足要求</b></p><p>　　電力變壓器高壓側我們選擇的是戶內(nèi)真空斷路器。型號選擇如下：</p>

52、<p>　　工作點的線路額定電壓為：,三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為：</p><p><b>　　最大負荷電流為：</b></p><p>　　根據(jù)上面數(shù)據(jù)和表6—1的條件，以及附錄可選擇的斷路器型號為：</p><p>　　校驗斷路器的動穩(wěn)定性：</p><p>　　短路器的動穩(wěn)定電流峰值，所以 滿足要求</p

53、><p>　　校驗斷路器的熱穩(wěn)定性：</p><p>　　斷路器的熱穩(wěn)定電流，斷路器的試驗時間</p><p><b>　　假想時間</b></p><p><b>　　,所以，滿足要求</b></p><p>　　電力變壓器低壓側我們選擇的是戶內(nèi)真空斷路器。型號選擇如下：<

54、;/p><p>　　工作點的線路額定電壓為：,三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為：</p><p><b>　　最大負荷電流為：</b></p><p>　　根據(jù)上面數(shù)據(jù)和表6—1的條件，以及附錄可選擇的斷路器型號為：</p><p>　　校驗斷路器的動穩(wěn)定性：</p><p>　　短路器的動穩(wěn)定電流峰值，所以 滿

55、足要求</p><p>　　校驗斷路器的熱穩(wěn)定性：</p><p>　　斷路器的熱穩(wěn)定電流，斷路器的試驗時間</p><p><b>　　假想時間</b></p><p><b>　　,所以，滿足要求</b></p><p><b>　　6.2 隔離開關</b

56、></p><p>　　牽引變壓器110kV隔離開關型號選擇如下：</p><p>　　工作點的線路額定電壓為：,三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為：</p><p><b>　　最大負荷電流為：</b></p><p>　　根據(jù)上面數(shù)據(jù)和表6—1的條件，以及附錄可選擇的隔離開關型號為： 型的隔離開關</p>&l

57、t;p>　　校驗隔離開關的動穩(wěn)定性：</p><p>　　隔離開關的動穩(wěn)定電流峰值，所以 滿足要求</p><p>　　校驗隔離開關的熱穩(wěn)定性：</p><p>　　隔離開關的熱穩(wěn)定電流，隔離開關的試驗時間</p><p><b>　　假想時間</b></p><p><b>　　

58、,所以，滿足要求</b></p><p>　　牽引主變壓器27.5kV隔離開關型號選擇如下：</p><p>　　工作點的線路額定電壓為：,三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為：</p><p><b>　　最大負荷電流為：</b></p><p>　　根據(jù)上面數(shù)據(jù)和表6—1的條件,以及附錄可選擇的隔離開關型號為：</

59、p><p>　　校驗隔離開關的動穩(wěn)定性：</p><p>　　隔離開關的動穩(wěn)定電流峰值，所以 滿足要求</p><p>　　校驗隔離開關的熱穩(wěn)定性：</p><p>　　隔離開關的熱穩(wěn)定電流，隔離開關的試驗時間</p><p><b>　　假想時間</b></p><p>&l

60、t;b>　　,所以，滿足要求</b></p><p>　　電力變壓器27.5kV隔離開關型號選擇如下：</p><p>　　工作點的線路額定電壓為：,三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為：</p><p><b>　　最大負荷電流為：</b></p><p>　　根據(jù)上面數(shù)據(jù)和表6—1的條件，以及附錄可選擇的隔離開關型

61、號為：</p><p>　　校驗隔離開關的動穩(wěn)定性：</p><p>　　隔離開關的動穩(wěn)定電流峰值，所以 滿足要求</p><p>　　校驗隔離開關的熱穩(wěn)定性：</p><p>　　隔離開關的熱穩(wěn)定電流，隔離開關的試驗時間</p><p><b>　　假想時間</b></p><

62、;p><b>　　,所以，滿足要求</b></p><p>　　電力變壓器10kV隔離開關型號選擇如下：</p><p>　　工作點的線路額定電壓為：,三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為：</p><p><b>　　最大負荷電流為：</b></p><p>　　根據(jù)上面數(shù)據(jù)和表6—1的條件，以及附錄可選擇

63、的隔離開關型號為：</p><p>　　校驗隔離開關的動穩(wěn)定性：</p><p>　　隔離開關的動穩(wěn)定電流峰值，所以 滿足要求</p><p>　　校驗隔離開關的熱穩(wěn)定性：</p><p>　　隔離開關的熱穩(wěn)定電流，隔離開關的試驗時間</p><p><b>　　假想時間</b></p>

64、;<p><b>　　,所以，滿足要求</b></p><p>　　選擇的開關型號見下表：</p><p>　　第7節(jié) 室內(nèi)外母線選型及校驗</p><p>　　配電裝置中的匯流母線按工作條件可分為室內(nèi)和室外，對于室外安裝的母線受自然條件的影響較大，且室外配電裝置的跨距大，要求由足夠的機械強度，但室外母線的散熱條件較室內(nèi)要好。各種

65、母線都要求有良好的導電性，以減少電能損耗。我國主要采用的是鋁制、鋁合金及鋼鋁導線材料?？紤]施工安裝的條件，室外配電裝置一般采用圓形鋁絞線或鋼芯鋁絞線的軟母線，室內(nèi)采用矩形截面的硬母線，因這種截面的母線在交流電下的集膚效應較小，散熱較好，施工安裝方便。這次母線選擇的基本數(shù)據(jù)見下：</p><p><b>　　室外母線</b></p><p>　　110kV進線側、進入高

66、壓室的27.5kV進線側、從高壓室出來的27.5kV饋線側、10kV饋線側的母線均為軟母線。</p><p><b>　　室內(nèi)母線</b></p><p>　　高壓室內(nèi)27.5kV硬母線長度l＝2000mm； 相間距a＝600mm </p><p>　　高壓室內(nèi) 10kV 硬母線長度l＝1200mm； 相間距a＝250mm </

67、p><p>　　軟母線進行選型、熱穩(wěn)定校驗。硬母線進行選型、熱穩(wěn)定及動穩(wěn)定校驗。</p><p><b>　　表7－1</b></p><p>　　7.1 室外母線選型及校驗</p><p>　　室外110kV進線側為軟母線。母線最大工作電流按變壓器過載1.3倍考慮，由前面計算知：</p><p>　

68、　根據(jù)，可知選擇的鋼芯鋁絞線滿足要求。</p><p><b>　　校驗母線熱穩(wěn)定性：</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　其中—熱穩(wěn)定系數(shù)取為99</p><p>　　—肌膚效應系數(shù)，取1</p><p>　　則根據(jù)前面的,可得，不滿足要求&

69、lt;/p><p><b>　　所以選擇鋼芯鋁絞線</b></p><p>　　室外27.5kV進線側為軟母線。母線最大工作電流按變壓器過載1.3倍考慮，由前面計算知：</p><p>　　根據(jù)，可知選擇鋼芯鋁絞線滿足要求。</p><p><b>　　校驗母線熱穩(wěn)定性：</b></p>

70、<p><b>　　，</b></p><p>　　則根據(jù)前面的,可得，滿足要求</p><p>　　從高壓室出來的27.5饋線側母線。</p><p>　　選擇的型號也是鋼芯鋁絞線</p><p>　　從高壓室出來的10kV饋線側母線。母線最大工作電流按變壓器過載1.3倍考慮，由前面計算知：</p>

71、;<p>　　根據(jù)，可知選擇鋼芯鋁絞線滿足要求。</p><p><b>　　校驗母線熱穩(wěn)定性：</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　則根據(jù)前面的,可得，滿足要求</p><p>　　7.2 室內(nèi)母線的選型和校驗</p><p>

72、　　室內(nèi)27.5kV硬母線。母線最大工作電流按變壓器過載1.3倍考慮，由前面計算知：</p><p>　　根據(jù)，可知選擇的垂直平放置的矩形鋁母線滿足要求。</p><p><b>　　校驗母線熱穩(wěn)定性：</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　則根據(jù)前面的,可得，滿足要求

73、</p><p><b>　　校驗母線動穩(wěn)定性：</b></p><p><b>　　母線的允許應力為：</b></p><p>　　最大沖擊力為： </p><p>　　式中 Kx－導體形狀修正系數(shù)，約為1；</p><p>　　ich2－三相短路沖擊電流；&

74、lt;/p><p>　　l－平行母線長度（mm）；</p><p>　　a－母線間距(mm)。</p><p>　　所以最大沖擊應力為：</p><p><b>　　最大沖擊應力為： </b></p><p><b>　　式中 </b></p><p>　

75、　h－硬母線截面寬邊長度(mm)。</p><p>　　所以最大沖擊應力為：</p><p>　　室內(nèi)10kV硬母線。母線最大工作電流按變壓器過載1.3倍考慮，由前面計算知：</p><p>　　根據(jù)，可知選擇的垂直平放置的矩形鋁母線滿足要求。</p><p><b>　　校驗母線熱穩(wěn)定性：</b></p>

76、<p><b>　　，</b></p><p>　　則根據(jù)前面的,可得，滿足要求</p><p><b>　　校驗母線動穩(wěn)定性：</b></p><p><b>　　母線的允許應力為：</b></p><p>　　最大沖擊力為： </p>

77、<p>　　所以最大沖擊應力為：</p><p><b>　　最大沖擊應力為： </b></p><p>　　所以最大沖擊應力為： 滿足要求</p><p>　　室內(nèi)外母線選擇如下：</p><p><b>　　表7-2</b></p><p>　　第8節(jié) 支持

78、絕緣子和穿墻套管的選擇和校驗</p><p>　　支持絕緣子和穿墻套管在配電裝置中用以固定母線和導線，并使導體與地或與處在其他電位下的設備絕緣。所以支持絕緣子和穿墻套管應有足夠的電強度和機械強度，并能耐熱。屋外用的支持絕緣子和套管應具有防潮和濕閃的能力，以及在污穢區(qū)應符合防塵和加強絕緣泄漏比距的要求。</p><p><b>　　選擇標準見下表：</b></p&

79、gt;<p>　　支持絕緣子和穿墻套管選擇與校驗 表8－1</p><p>　　式中，F(xiàn)yx－拉彎允許作用力，查產(chǎn)品手冊；</p><p>　　Fjs－計算作用力；</p><p><b>　　0．6－安全系數(shù)。</b></p><p>　　在三相短路電流下，中

80、間相母線承受的機械應力最大。</p><p>　　若絕緣子間跨距和絕緣子管間跨距分別為L和，則左端絕緣子和穿墻套管受力分別為：</p><p>　　8.1 穿墻套管的選型和校驗</p><p>　　27.5kV進線側穿墻套管的選型和校驗</p><p>　　由前面的計算可知：，所以選擇</p><p><b>

81、;　　校驗熱穩(wěn)定性：</b></p><p><b>　　由前面的計算可知：</b></p><p><b>　　又，所以 滿足要求</b></p><p><b>　　校驗動穩(wěn)定性：</b></p><p><b>　　由前面的計算可知：</b&g

82、t;</p><p><b>　　查表可知：</b></p><p><b>　　所以 滿足要求</b></p><p>　　27.5kV進線側穿墻套管的選型和校驗</p><p>　　同進線側一樣，所以選擇</p><p>　　10kV進線側穿墻套管的選型和校驗</

83、p><p>　　由前面的計算可知：，所以選擇</p><p><b>　　校驗熱穩(wěn)定性：</b></p><p><b>　　由前面的計算可知：</b></p><p><b>　　又，所以 滿足要求</b></p><p><b>　　校驗動穩(wěn)定

84、性：</b></p><p><b>　　由前面的計算可知：</b></p><p><b>　　查表可知：</b></p><p><b>　　所以 滿足要求</b></p><p>　　8.2 支持絕緣子的選型和校驗</p><p>　

85、　110kV側支持絕緣子選型和校驗</p><p>　　根據(jù)額定電壓可選擇：</p><p><b>　　校驗動穩(wěn)定性：</b></p><p>　　選擇，由前面的結果：</p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　查表可知：</b&

86、gt;</p><p><b>　　所以 滿足要求</b></p><p>　　27.5kV進線側支持絕緣子選型和校驗</p><p>　　根據(jù)額定電壓可選擇：</p><p><b>　　校驗動穩(wěn)定性：</b></p><p><b>　　由前面的計算可知：<

87、;/b></p><p><b>　　查表可知：</b></p><p><b>　　所以 滿足要求</b></p><p>　　27.5kV出線側支持絕緣子的選型和校驗</p><p>　　同進線側一樣，所以選擇</p><p>　　10kV進線側支持絕緣子的選型和

88、校驗</p><p><b>　　根據(jù)額定電壓可選擇</b></p><p><b>　　校驗動穩(wěn)定性：</b></p><p><b>　　由前面的計算可知：</b></p><p><b>　　查表可知：</b></p><p>

89、;<b>　　所以 滿足要求</b></p><p><b>　　最終結果見下表：</b></p><p><b>　　表8-2</b></p><p>　　第9節(jié) 互感器的選型和校驗</p><p>　　本次課程設計只做110kV側A、B、C三相的儀用電壓、電流互感器選擇與

90、校驗。</p><p>　　根據(jù)設計需要選擇每相上的儀表種類、個數(shù)和連接方式，然后決定測量用電壓、電流互感器的連接、選型與校驗（設計中假設儀表盤距電壓、電流互感器安裝點30m）。</p><p>　　電流、電壓互感器選擇與校驗 表9－1</p><p>　　式中，kt－電流互感器熱穩(wěn)定倍數(shù)；</p><p&g

91、t;　　kdw－電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)；</p><p>　　W2、W2e－分別為二次側每相負荷（儀器、儀表）容量及電壓互感器每相額定容量；</p><p>　　Ug－工作點線路額定電壓。</p><p>　　9.1 110kV電壓互感器的選型和校驗</p><p><b>　　電壓互感器的選型</b></p>

92、<p>　　假設二次負荷為：一個饋線上共有一個有功瓦時計，一個無功電度表，一個電壓表測母線電壓，一個絕緣監(jiān)視裝置?；ジ衅鹘泳€形式及負載連接圖類為接線形式。</p><p>　　110kV側的電壓互感器是用于計費，并不需要起保護作用，因為如果110kV側發(fā)生故障時，其他地方的電力系統(tǒng)會啟動繼電保護裝置跳閘，將故障切除，所以選擇準確級0.5級的電壓互感器。它的基本數(shù)據(jù)見下表</p><

93、;p><b>　　表9-2</b></p><p><b>　　電壓互感器的校驗</b></p><p>　　由于電壓互感器的主接線中是與主回路并聯(lián)，主接線及主回路發(fā)生短路時，電壓互感器不會通過短路電流，所以對電壓互感器不需要校驗短路時的穩(wěn)定型，只需進行容量校驗就可以了。</p><p>　　電壓互感器二次負荷統(tǒng)計表

94、如下表9-3：</p><p><b>　　表9-3</b></p><p><b>　　所以：，</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　接線為Y/Y—V接線方式

95、的互感器各相負荷計算式得：</p><p>　　計入每相絕緣監(jiān)視接有電壓表的負荷P=4.5W，Q=0，則a相總負荷：</p><p>　　計入接于相電壓的絕緣監(jiān)視用電壓表，則b相總負荷為：</p><p>　　故選擇型號電壓互感器，容量滿足要求。</p><p>　　9.1 110kV電流互感器的選型和校驗</p><p&

96、gt;<b>　　電流互感器選型</b></p><p><b>　　最大長期工作電流</b></p><p>　　所以可選用型電流互感器，電流比為，有兩個鐵芯，其中準確度0.5級的供儀表用，1級的供保護用。由資料知，兩鐵芯的對應額定容量為，，熱穩(wěn)定倍數(shù)，電動力穩(wěn)定倍數(shù)。</p><p><b>　　電流互感器校

97、驗</b></p><p>　　進行電流互感器二次負載的計算和校驗</p><p>　　每相互感器二次負荷如下表</p><p><b>　　表9-3</b></p><p>　　由最大一相（B相）負載為依據(jù)，取，由公式</p><p><b>　　得導線電阻。</b&

98、gt;</p><p>　　銅導線，，則其截面積。</p><p>　　因此，選擇截面積為的銅導線，可滿足要求。</p><p><b>　　熱穩(wěn)定性校驗：</b></p><p>　　由前面的計算結果可知：，</p><p>　　所以， ，滿足要求</p><p>&l

99、t;b>　　動穩(wěn)定性校驗：</b></p><p>　　由前面的計算結果可知：，所以，滿足要求</p><p>　　校驗作用于互感器絕緣瓷瓶帽上的機械應力：</p><p><b>　　假設</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　

100、　滿足動穩(wěn)定性校驗，說明互感器對機械力的作用是穩(wěn)定的。</p><p>　　因此，選擇型兩鐵心互感器能滿足要求。</p><p><b>　　最終結果見下表：</b></p><p><b>　　表9-4</b></p><p>　　第10節(jié) 牽引變電所防雷接地保護</p><p

101、>　　10.1 變電所防雷保護設計</p><p>　　變電所的設備相對集中，一旦發(fā)生雷電事故，往往導致重要電氣設備的損壞，更換修復困難，并造成大面積停電，嚴重影響國民經(jīng)濟和人民生活，因此變電所的防雷保護要求十分可靠。</p><p>　　變電所遭受的雷電災害一般來自兩個方面：一方面是雷直擊變電所；另一方面是雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波沿該導線侵入變電所。</p><

102、;p>　　對直擊雷的保護，一般采用避雷針或避雷線，根據(jù)我們運行經(jīng)驗，凡裝設符合規(guī)定要求的避雷針（線）的變電所繞擊和反擊事故率是非常低得，約每年每百所0.3次。</p><p>　　由于雷擊線路比較頻繁，沿線路侵入的雷電波的危害是變電所雷害事故的主要原因，雷電流的幅值雖然受到線路絕緣的限制，但變電所電氣設備的絕緣水平比線路絕緣低，主要措施是在變電所內(nèi)安裝合適的避雷器以限制電氣設備上得過電壓峰值，同時設置進線保

103、護段以限制雷電流幅值和侵入波的陡度。</p><p><b>　　避雷針的選取</b></p><p>　　取單只避雷針高度為，則根據(jù)可知其在處的保護范圍為：，在地面上的保護范圍為：</p><p>　　取兩只避雷針的高度也為，兩針外側的保護范圍按單只避雷針的計算方法確定，兩針間的保護范圍由于相互屏蔽而使保護范圍增大，假設兩避雷針間的距離為：，

104、那么兩針保護范圍上部邊緣最低高度為：，兩針間在高度為處水平面上一側保護范圍最小寬度為：，在地面上一側保護范圍最小寬度為：</p><p>　　所以選擇兩只高度為的避雷針滿足要求。</p><p><b>　　避雷器的選擇</b></p><p>　　避雷器是專門用以限制線路傳來的雷過電壓或操作過電壓的一種防雷裝置，它與被保護用得電氣設備并聯(lián)連接

105、。</p><p>　　對于主變壓器中性點的保護采用磁吹閥式避雷器型號，其基本數(shù)據(jù)見下表：</p><p><b>　　表10-1</b></p><p>　　對于110kV交流電氣設備的過電壓保護采用,其基本數(shù)據(jù)見下表：</p><p><b>　　表10-2</b></p><

106、;p>　　27.5側的避雷器選用普通的閥式避雷器，其畢本數(shù)據(jù)見下表：</p><p><b>　　表10-3</b></p><p>　　10側的避雷器選用普通的閥式避雷器，其畢本數(shù)據(jù)見下表：</p><p><b>　　表10-3</b></p><p>　　10.2 變電所接地設計<

107、/p><p>　　電力系統(tǒng)中得工作接地、保護接地和防雷接地是很難完全分開的，變電所的接地網(wǎng)實際是集工作接地、保護接地和防雷接地為一體的良好接地裝置。一般的做法是：除利用自然接地極以外，根據(jù)保護接地和工作接地要求敷設一個統(tǒng)一的接地網(wǎng)，然后再在避雷針和避雷器安裝處增加根集中接地極以滿足防雷接地的要求。</p><p>　　接地網(wǎng)以水平接地極為主，應埋于地表以下，以免受到機械損壞，并可減少冬季土壤表

108、面凍結和夏季水分蒸發(fā)對接地電阻的影響，網(wǎng)內(nèi)鋪設水平均壓帶做成方孔接地網(wǎng)。接地網(wǎng)中兩水平接地帶之間的距離一般可取，接地網(wǎng)的外緣應圍繞設備區(qū)域連成閉合環(huán)形，入口處鋪設成帽檐式均壓帶。</p><p><b>　　最終結果見下表：</b></p><p><b>　　表10-4</b></p><p><b>　　第1

109、1節(jié) 設備清單</b></p><p>　　牽引變壓器： 電力變壓器：三相雙繞組</p><p><b>　　開關設備：</b></p><p><b>　　母線:</b></p><p>　　支持絕緣子和穿墻套管：</p><p>　　110kV電壓、電流

110、互感器：</p><p><b>　　避雷器：</b></p><p><b>　　總結體會</b></p><p>　　這是大學四年來第一次接觸到課程設計，它相當于是一次大的作業(yè)，不過卻與我們平時做的作業(yè)抑或是實驗都有著很大的不同。在完成這次課程設計中，我遇到了很多不解和難題，就連平時覺得學得不錯的東西也出現(xiàn)了偏差，因此

111、走了很多彎路。不過在總的思路定型之后，算是小小的松了一口氣，內(nèi)心也是愉悅的。就這樣在不斷遇到問題、解決問題的過程中，我完成了本次設計，也加深對以前所學知識的理解和鞏固，同時也學到了不少其它的東西。</p><p>　　首先，我要感謝學院的老師能夠給我們安排這樣的課程設計，我覺得這是非常有意義和必要的。理論雖高于實踐卻是來自于實踐，知識只有在用于實踐之后才又意義，也只有在實踐中我們才會發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，也才會更深

112、的理解和記憶所學，才會更好的提高自己，彌補所學不足。這次通過對牽引變電所主接線的設計，實在是讓我受益匪淺，此次課程設計之后，我對供變電的一般設計原則、方法有了更進一步的認識，分析問題、解決問題的能力又有了進一步的提高，這對我今后的學習和發(fā)展都有一定的幫助。</p><p>　　其次，課程設計是對所學知識的綜合與運用，這次課程設計讓我對《電力牽引供變電技術》中得設備選型、校驗，絕緣接地等原理都有了更具體的認識；鞏固

113、了對《牽引供電系統(tǒng)分析》中的變壓器選型、過負載校驗，變電所中電壓、功率損失等知識的理解和記憶。自然，在這次設計中我也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，對以前所學知識理解得不夠深刻，掌握得也不牢，有的甚至連基本的概念都沒怎么弄清楚，以至于在實際運用中出現(xiàn)了很多的問題。</p><p>　　再次，在這次課程設計中鍛煉了我的信息檢索能力和篩選能力，同時使對一些基本軟件用得更加的得心應手，比如說Office軟件、畫圖軟件等等。<

114、;/p><p>　　最后，通過這次的課程設計，我充分的認識到自己所學的局限性和缺乏經(jīng)驗性，也更加的明白了，不把所學運用到實際中去，是很難發(fā)現(xiàn)問題的，同時也很難提高自己。</p><p>　　我的設計可能不夠合理，也不夠完善，同時由于水平有限，其中會有錯誤，希望老師批評指正。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><

115、;p>　　【1】賀威俊等 編著.《電力牽引供變電技術 》西南交通大學出版社，1998</p><p>　　【2】李群湛 賀建閩 編著. 《牽引供電系統(tǒng)分析》 西南交通大學出版社，2007</p><p>　　【3】鐵道部電化工程局電氣化勘測設計處主編 《電氣化鐵道設計手冊——接觸網(wǎng)》 中國鐵道出版社 1983.2</p><p>　　【4】吳廣寧 主編《高電

116、壓技術》機械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　【5】譚秀炳 主編《交流電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)》西南交通大學出版社，2002</p><p>　　【6】張保會 尹項根 主編《電力系統(tǒng)繼電保護》中國電力出版社，2007</p><p>　　【7】劉國亭 《電力工程CAD》中國水利水電出版社,2006</p><p><b>　　

117、附錄</b></p><p>　　三相雙繞組牽引變壓器主要技術數(shù)據(jù) 表1</p><p>　　三相雙繞組電力變壓器主要技術數(shù)據(jù) 表2</p><p>　　JCC1戶外型電壓互感器主要技術數(shù)據(jù) 表3</p><p>　　測量用電流互感器標準準確級及最大誤差允許值 表4</p><p>　　保護用電流互感器標準

118、準確級及最大誤差允許值 表5</p><p>　　LCWD2－110型電流互感器主要技術數(shù)據(jù) 表6</p><p>　　LCWD1－35型電流互感器主要技術數(shù)據(jù) 表7</p><p>　　SW3與SW6型110kV戶外交流少油斷路器主要技術數(shù)據(jù) 表8</p><p>　　27．5kV、55kV真空斷路器主要技術數(shù)據(jù) 表9</p>