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1、牵引供电课程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
2、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
3、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
4、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
5、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。HIL2L3L1电力系统1电力系统2L1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，、长度分别为25km、40km、20km。线路平均正序电抗为0.4/km，平均零序电抗为1
6、.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410300520380 0.83（感性） 22000 0.86（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
7、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V，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
8、固定备用。三相YNd11联结牵引变电所的优点是：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；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；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；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
9、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：（kVA）将=410A，=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：（kVA）将=520A，=380A 代入可以求得：=31853.25（kVA）（kV
10、A）可求得：=21235.5（kVA）根据所得容量，初步选择的牵引变压器为。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%。（kVA）可以求得：=30253.5（kVA）根据以上计算，最终选择的牵引变压器为。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）阻抗电压（%）空载电流（%）连接组别高压低压高压低压空载短路3150011027.516566038.514810.52YNd112.3变压器备用方式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
11、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等因素，综合考虑比较后确定。这里选用的变压器备用方式为固定备用。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
12、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。根据设计任务书要求来确定牵引变压器的结线形式：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。 第3章牵引变电所主接线的选择牵引变电气主接线是变电所设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定与电力系统整体及变电所本身运行的可靠性，灵活性和经济性是密切相关的，而且对电气设备的选择，配电装置布置，
13、继电保护和控制方式的拟定有较大影响，因此必须合理的确定主接线。本章主要介绍了牵引变电所单母线结线、单母线分段结线、桥形结线、等几种结线形式及特点，并根据设计任务书要求确定高压侧采用内桥形结线，牵引负荷侧采用单母线结线。3.1电气主接线基本要求(1)保证电力牵引负荷，运输用动力，信号负荷安全，可靠供电需要和电能质量。(2)具有必要的运行灵活性，使检修维护安全方便。(3)应有较好的经济性，力求减小投资和运行费用。(4)应力求接线简捷明了，并有发展和扩建的余地。3.2高压侧电气主接线的选择(1)单母线接线单母线接线图如图3-1所示。图3-1单母线结线图单母线接线的特点是：结线简单、设备少、配电装置费
14、用低、经济性好并能满足一定的可靠性。每回路断路器切断负荷电流和故障电流。检修任一回路及其断路器时，仅该回路停电，其他回路不受影响。检修母线和与母线相连的隔离开关时，将造成全部停电。母线发生故障时，将是全部电源断开，待修复后才能恢复供电。这种接线方式的缺点是母线故障时、检修设备和母线时要造成停电；适用范围：适用于对可靠性要求不高的1035kV地区负荷。(2)单母线分段接线用断路器分段的单母线分段接线图如图3-2所示。 图3-2单母线分段结线图这种接线方式的特点是：分段母线检修时将造成该段母线上回路停电。进线上断路器检修时造成该进线停电。适用范围：广泛应用于1035kV地区负荷、城市电牵引各种变电
15、所和110kV电源进线回路较少的110kV接线系统。 (3)桥形接线当只有两条电源回路和两台主变压器时，常在电源线间用横向母线将它们连接起来，即构成桥型接线。桥型结线按中间横向桥接母线的位置不同，分为内桥形和外桥形两种，如图3-3所示。前者的连接母线靠近变压器侧，而后者则连接在靠近线路侧。 (a) 内桥形 (b) 外桥形图3-3内桥和外桥结线图(4)电气主接线的选择外桥接线能满足牵引变电所的可靠性，具有一定的运行灵活性，使用电器少，建造费用低，在结构上便于发展为单母线或具有旁路母线的单母线接线。此接线方案适用于有系统功率穿越，线路检修停电机会较多，主变压器不需经常切换的牵引变电所。虽然经济性较
16、单母线要差。但总的来说，作为牵引变电所，必须保证供电的可靠性和灵敏性，在电气化铁道中，线路故障远比变压器故障多，故外桥接线在牵引变电所应用较广泛，所以采用外桥接线更为合理。3.3低压侧电气主接线选择牵引负荷是牵引变电所基本的重要负荷，上述电气主结线基本形式多数对牵引负荷侧电气结线也是适用的。为了有针对性的在电气结线上采取有效措施，以保证供电系统的可靠性和运行灵活性，应考虑牵引负荷及牵引供电系统的下列特点：由于接触网没有备用，而接触网故障几率比一般架空输电线路更为频繁，因此牵引负荷侧电气结线对接触网馈线断路器的类型与备用方式较一般电力负荷要求更高。牵引侧电气结线于牵引变压器的类型（单相或三相）和
17、接线方式以及主变压器的备用方式有关，在采用移动式变压器做备用的情况下，与移动变压器接入电路的方式有关。与馈线数目、电气化铁路年运量、单线或复线，以及变电所附近铁路其他设施如大型枢纽站、电力机车段等的供电要求有关。对于牵引侧母线本身，由于线路简单，引至馈线配电间隔为单相母线，实践证明很少发生故障，必须检修母线和母线上隔离开关时，可由临近变电所越区供电以代替被检修的母线或母线分段。牵引变电所馈线侧的几种接线形式如下：(1)馈线断路器100%备用的接线如图3-4所示。这种接线当工作断路器需检修时，此种接线用于单线区段，牵引母线不同的场合。断路器的转换操作方便，供电可靠性高，但一次投资较大。 图3-4
18、馈线断路器100%备用(2)馈线断路器50%备用的接线如图3-5所示。这种接线每两条馈线设一台备用断路器，通过隔离开关的转换，备用断路器可代替其中任一台断路器工作。当每相母线的馈出线数目较多时，一般很少采用此种法方法。 图3-5馈线断路器50%备用(3)带旁路母线和旁路断路器的接线如图3-6所示。一般每2至4条馈线设一旁路断路器。通过旁路母线，旁路断路器可代替任一馈线断路器工作。这种接线方式适用于每相牵引母线馈线数目较多的场合，以减少备用断路器的数量。图3-6带有旁路母线和旁路断路器的接线(4)牵引变电所馈线侧接线的选择本次设计要求的馈线数目比较多。从供电可靠性、灵活性和经济性考虑本次接线选用
19、单母线带分段旁路母线旁路的方式比较实用。这种接线能减少备用断路器的数量。通过旁路母线，旁路断路器可代替任一馈线断路器工作。考虑到27.5kV母线在故障时进行检修，所以27.5kV进线侧，采用加真空短路器的供电方式。3.4馈线侧接线方式 馈线侧采用单母线分段接线方式，如图3-8。图3-8单母线分段接线采用单母线分段接线方案是把单母线分成两段，两段之间装设能够分段运行的开关电器。采用断路器和隔离开关连接的分段母线适用于双回路供电，运行的可靠性和灵活性均较大。采用单母线分段的接线方式，有下列优点：(1)供电可靠性：当一组母线停电或故障时，不影响另一组母线供电；(2)调度灵活，任一电源消失时，可用另一
20、电源带两段母线：(3)扩建方便； (4)在保证可靠性和灵活性的基础上，较经济。3.5倒闸操作依据该牵引变电所负荷等级，要求两路电源进线，因有系统功率穿越，属通过式变电所，考虑经济运行也可采用图3-7所示的外桥接线。外桥接线适合于输电距离较短，线路故障较少，而且变压器需要经常操作的场合。牵引变电所的主接线图见附录，其正常运行时变压器使用T1，馈线侧的QS4、QS5、QF3一直处于闭合状态。对于T1断电倒闸的顺序为：先断QF1，再断QS2，最后断开电源侧隔离开关QS2。然后给T1供电时的倒闸的顺序为：先合电源侧隔离开关QS1，再合QS2，最后合QF1。图3-7外桥接线第4章牵引变电所的短路计算4.
21、1短路计算的目的(1)在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。(2)在选择电气设备时为保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时节约资金，需要进行全面的短路电流计算。(3)设计屋外高压配电装置，需按短路条件检验导线相间和相对地安全距离。(4)在选择继电保护方式和进行整定计算时，需要短路电流提供依据。4.2短路点的选取因短路计算的主要内容是确定最大短路电流，所以对一次侧设备的选取一般选取高压母线短路点作为短路计算点；对二次侧设备和牵引馈线断路器的选取一般选取低压母线短路点作为短路计算点。4.3短路计算(1)
22、 最大运行方式下短路电流的计算图4-2最大运行方式下短路等效电路图确定基准值：= 架空线路的电抗标幺值：变压器的电抗标幺值：总电抗标幺值： 三相短路电流周期分量有效值： 其他三相短路电流： 三相短路容量： 将条件所给的相应初始数据代入以上公式，得到如下相关结果:确定基准值取=100MVA =(1+5%)=115.5kV =(1+5%)=28.9kV =0.5kA =2kA架空线路的电抗标幺值电力变压器的电抗标幺值 计算k-1点(220kV侧)的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值 =(0.12+0.13)/(0.14+0.07)=0.11三相短路电流周期分量有效值其他三相短
23、路电流三相短路容量 计算k-2点(27.5kV侧)的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值=(0.12+0.13)/(0.14+0.07)+0.003=0.113三相短路电流周期分量有效值其他三相短路电流，三相短路容量(2) 最小运行方式下短路电流的计算短路等效电路图如图4-3所示。图4-3最大运行方式下短路等效电路图确定基准值取=100MVA =(1+5%)=231kV =(1+5%)=28.9kV =2.51KA =2KA架空线路的电抗标幺值电力变压器的电抗标幺值 计算k-1点(220kV侧)的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值=（0.33+0.03
24、）/ (0.31+0.04) =0.18三相短路电流周期分量有效值其他三相短路电流 三相短路容量计算k-2点(27.5kV侧)的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值=0.6+0.003=0.603三相短路电流周期分量有效值其他三相短路电流 ，三相短路容量短路电流计算结果列于表4-1、4-2：k-1点三相短路电流/kAk-2点三相短路电流/kA4.504.504.5011.486.8017.7017.7017.7045.1426.73表4-1系统最大运行方式下短路电流计算结果k-1点三相短路电流/kAk-2点三相短路电流/kA1.391.391.393.552.112.822
25、.822.827.204.26表4-2 系统最小运行方式下短路电流计算结果第5章高压设备的选择5.1电气设备选择原则由于电气设备和载留导体的用途以及工作条件各异，因此它们的选族校验项和法方也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此它们的选择都有如下共同原则：(1)应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展；(2)应满足安装地点和当地环境条件校核；(3)应力求技术先进和经济合理；(4)同类设备应尽量减少品种；(5)与整个工程的建设协调一致；(6)选用的新产品品种均应具有可靠的实验数据并经正式签订合格，特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批
26、准。5.2母线的选择本次设计高压侧采用桥型接线，所以高压侧没有母线，但是要对进线进行选择，一般采用钢芯铝绞线。在低压侧屋内配电装置中一般采用矩形截面的硬铝母线（硬母线）。这是因为在截面积相同的条件下，矩形截面比圆形截面的周长大。故矩形截面母线散热面积大，冷却效果好的原因。目前在牵引变电所的一次侧以及AT变电所的55kV牵引侧皆装用室外软母线，所用线材也皆为圆形多股绞线。这是由于圆形线可减少、避免发生电晕，而多股绞线较实心线柔韧且机械强度可靠，不至因个别处的缺陷严重影响整根线的机械强度。5.2.1110kV侧进线的选择(1)最大负荷持续工作电流式中：为变压器的额定容量；为线路的额定电压。(2)按
27、经济电流密度选择进线截面。式中：为经济电流密度。牵引变电所经济电流密度对于牵引负荷侧。故应选择LGJ-240/30钢芯铝绞线，在最高允许温度为时长期允许载流量为931A。(3)校验热稳定性进线在最大负荷时的温度为短路电流计算时间短路周期分量电流热效应的计算：非周期分量电流发热计算查表c=98，短路热效应：，满足要求。(4)校验进线机械稳定性由技术数据可得：LGJ240/30钢芯铝绞线的计算拉力为75620N。5.2.227.5kV侧母线的选择(1)27.5kV侧母线的选取查资料得LMY矩形导体尺寸 平放1129(A) 竖放1227(A)，大于最大工作电流900A，故初步选用截面的铝母线。要求短
28、路最终温度，应先求出起始温度，根据，利用曲线，找出对应的值，再由求出，再次利用曲线找出对应的。短路电流计算时间：短路热效应：，得：，由，查得铝曲线得，对应于铝母线曲线的纵坐标为，即，表明所选截面的母线能满足热稳定性。(2)校验母线的动稳定性设母线采用水平放，冲击电流已知a=40cm,l=120cm,h=50mm,b=6mm则：三相短路时，相间电动力为：母线平放及水平排列时，其抗弯模量为：母线应力：铝母线的允许应力为pa，满足机械稳定性，故最后选择截面为的铝母线。5.3高压断路器对于开断电路中负荷电流和短路电流的高压断路器，首先应按使用环境、负荷种类及使用技术条件选择断路器的类型和型号，及户外或
29、户内，以及灭弧介质的种类。对10220kV三相系统中，广泛采用少油式或者断路器，交流牵引负荷侧由于故障跳闸频繁，从减少运行维修工作量考虑，较普遍采用真空断路器或者断路器。(1) 牵引主变压器高压侧(110kV)选择的是户外少油断路器。表5-1110kV侧户外少油断路器设备型号型号 额定电压 峰值电流 工作点的线路额定电压为：，三相短路电流稳态值为：。最大负荷电流为：根据上面数据，可选择的断路器型号为：。校验断路器的动稳定性：短路器的动稳定电流峰值， 满足要求。校验断路器的热稳定性：断路器的热稳定电流，断路器的试验时间假想时间，所以，满足要求。(2) 牵引主变压器低压侧(27.5kV)选择的是户
30、外少油断路器。表5-227.5kV侧户外少油断路器型号型号额定电压 峰值电流 工作点的线路额定电压为：,三相短路电流稳态值为：最大负荷电流为：根据上面条件，可选择的断路器型号为：校验断路器的动稳定性：短路器的动稳定电流峰值，所以 满足要求。校验断路器的热稳定性：断路器的热稳定电流，断路器的试验时间假想时间，所以，满足要求。5.4隔离开关(1)牵引变压器110kV隔离开关型号选择如下：表5-3110kV侧隔离开关型号型号额定电压热稳定电流峰值电流工作点的线路额定电压为：,三相短路电流稳态值为：最大负荷电流为：根据上面条件，选择型号为型的隔离开关。校验隔离开关的动稳定性：隔离开关的动稳定电流峰值，
31、所以 满足要求。校验隔离开关的热稳定性：隔离开关的热稳定电流，隔离开关的试验时间假想时间，所以，满足要求。(2)牵引主变压器27.5kV隔离开关型号选择如下：表5-427.5kV侧各开关隔离开关型号型号额定电压热稳定电流峰值电流工作点的线路额定电压为：,三相短路电流稳态值为：最大负荷电流为：根据上面条件,可选择的隔离开关型号为：校验隔离开关的动稳定性：隔离开关的动稳定电流峰值，所以 满足要求。校验隔离开关的热稳定性：隔离开关的热稳定电流，隔离开关的试验时间假想时间，所以，满足要求。5.5110kV电压互感器的选型和校验(1)电压互感器的选型假设二次负荷为：一个馈线上共有一个有功瓦时计，一个无功
32、电度表，一个电压表测母线电压，一个绝缘监视装置。互感器接线形式及负载连接图类为接线形式。110kV侧的电压互感器是用于计费，并不需要起保护作用，因为如果110kV侧发生故障时，其他地方的电力系统会启动继电保护装置跳闸，将故障切除，所以选择准确级0.5级的电压互感器。它的基本数据见表5-2。表5-5电压互感器基本数据 型号额定电压（kV）额定容量（VA）最大容量（VA）原边副边1级3级50010002000(2)电压互感器的校验由于电压互感器的主接线中是与主回路并联，主接线及主回路发生短路时，电压互感器不会通过短路电流，所以对电压互感器不需要校验短路时的稳定型，只需进行容量校验。故选择型号电压互
33、感器，容量满足要求。5.6110kV电流互感器的选型和校验(1)电流互感器选型最大长期工作电流：所以可选用型电流互感器，电流比为，有两个铁芯，其中准确度0.5级的供仪表用，1级的供保护用。由资料知，两铁芯的对应额定容量为，热稳定倍数，电动力稳定倍数。(2)电流互感器校验进行电流互感器二次负载的计算和校验，每相负荷如下表5-3所示。 表5-6电压互感器二次负荷统计表 仪表名称二次负荷A相B相C相有功功率表（IDIW）型电流表（ITIA型）有功瓦时计（DSI）总计1.450.51.053.03.01.450.51.05由最大一相（B相）负载为依据，取导线电阻。铜导线，则其截面积。因此，选择截面积为
34、的铜导线，可满足要求。热稳定性校验：由前面的计算结果可知：，所以，满足要求。动稳定性校验：由前面的计算结果可知：，所以，满足要求。校验作用于互感器绝缘瓷瓶帽上的机械应力：假设，则满足动稳定性校验，说明互感器对机械力的作用是稳定的，因此选择型两铁心互感器能满足要求，最终结果见下表5-7所示。表5-7电压、电流互感器型号电压互感器电流互感器第6章继电保护继电保护是电力系统的重要组成部分，是保证电力系统安全可靠运行的必不可少的技术措施之一。继电保护装置是指能反应电力系统中电器元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围
35、来提高系统运行的可靠性，最大限度地保证向用户安全连续供电。6.1继电保护的基本作用与基本要求 继电保护的基本原理是利用电力系统正常运行状态和不正常运行或故障时各物理量的差别来判断故障和异常，并通过断路器跳闸将故障切除或发出信号。继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。以上四个基本要求是设计、配置和维护继电保护的依据，又是分析评价继电保护的基础。6.2电力变压器的保护变压器故障可分为邮箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障主要是指发生在变压器油箱内包括高压侧或低压侧绕组的相间短路、匝间短路、中性点直接接地系统侧绕组的单相接地短路。油箱外部最常见的
36、故障主要是变压器绕组引出线和套管上发生的相间短路和接地短路，而油箱内发生相间短路的情况比较少。变压器的不正常工作状态主要有：负荷长时间超过额定容量引起的过负荷；外部短路引起的过电流；外部接地短路引起的中性点过电压；油箱漏油引起的油面降低或冷却系统故障引起的温度升高；大容量变压器在过电压或低频等异常运行工况下导致变压器过励磁，引起铁芯和其他金属构件过热。根据上述故障类型和不正常工作状态，对变压器应装设纵差保护或电流速断保护、瓦斯保护、过电流保护、零序电流保护、过负荷保护。对于400kVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。过负荷
37、保护应接于相电流上，带时限动作于信号。对变压器温度及油箱内压力升高或冷却系统故障，应按现行变压器标准的要求，装设可用于信号或动作于跳闸的装置。第7章并联无功补偿装置在牵引变电所牵引侧设计和安装并联电容补偿装置，既是减少负荷谐波影响的一项措施，又是提高牵引负荷功率因数的一种对策。7.1 并联电容补偿的作用并联电容补偿装置提供的容性电流，不仅提高了牵引负荷的功率因数，而且使流经电力系统和牵引变压器的电流值小于未补偿时的电流值。根据电能损失与电流值的二次方成正比的关系，显然并联电容补偿后可以减少电力系统的电能损失。7.2并联无功补偿的选型根据任务书要求，本次设计变电站要求对10kV侧进行无功补偿设计
38、，要求27.5kV侧负荷的功率因数cosj从0.8提高到0.9。 (1)牵引变电所负荷平均有功功率(2)需补无功容量(3)安装无功容量取 取，选取电容器型号为CY-1-50-1的电容器。7.3并联电容补偿装置主接线图7-1表示了并联电容补偿装置的两种主接线，(a)用于直接供电方式、带回流线的直接供电方式和BT供电方式等牵引变电所；图(b)用于AT供电方式的牵引变电所。主接线的主要设备有：并联电容器组C。用于无功补偿，与串联电抗器匹配，滤掉一部分谐波电流。串联电抗器L。用于限制断路器合闸是的涌流和分闸时的重燃电流；与电容器组匹配，滤掉一部分谐波电流；防止并联电容补偿装置与供电系统发生高次谐波并联
39、谐振；发生短路故障时，避免电容器组通过短路点直接放电，保护电容器不受损坏；还可以抑制牵引母线瞬时电压降低为零。断路器QF。为了投切和保护并联电容补偿装置。隔离开关QS。为了在维护检查并联电容补偿装置时有明显电点。电压互感器TV1，TV2。为了实现电容器组的继电保护，并联电容器组退出运行时放电。电流互感器TA1，TA2。为了实现并联电容补偿装置的电流测量和继电保护。避雷器F。作为过电压保护。熔断器FU。作为单台电容器的保护。图7-1并联电容补偿装置第8章防雷保护变电所的设备相对集中，一旦发生雷电事故，往往导致重要电气设备的损坏，更换修复困难，并造成大面积停电，严重影响国民经济和人民生活，因此变电
40、所的防雷保护要求十分可靠。变电所遭受的雷电灾害一般来自两个方面：一方面是雷直击变电所；另一方面是雷击输电线路后产生的雷电波沿该导线侵入变电所。对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线。根据我们运行经验，凡装设符合规定要求的避雷针（线）的变电所绕击和反击事故率是非常低得，约每年每百所0.3次。对雷电侵入波的防护的主要措施是阀式避雷器限制过电压幅值，同时辅之以相应措施,以限制流过阀式避雷器的雷电流和降低侵入波的陡度，避雷器应与被保护设备并联，且安装在被保护设备的电源侧。第9章结论十多天的课程设计这就要落下帷幕了，这次的课程设计我们一组共2人，在设计中，每个人都做了自己的安排任务，努力完成了预定任务。经
41、过这次课程设计，我们学到很多东西，同时也温习了学过的关键知识。当然，这次的课程设计的知识仅从书本上学是远远不够的，小组一行2人多次在图书馆、电子阅览室等地多方面查询资料，经过大家的不懈努力终于完成了课程设计。本次课程设计设计的是牵引变电所H的电气主接线，对主要是确定各个电气设备以及按不同要求进行校验。主要工作有进行负荷计算，确定变压器的台数、容量，选择供电方式，系统中各种高压设备，低压设备，线路的选择，布线，系统的保护等等。其次，课程设计是对所学知识的综合运用，这次课程设计让我对电力牵引供变电技术中设备选型、校验，绝缘接地等原理都有了更具体的认识；巩固了对变压器选型、过负载校验，变电所中电压、
42、功率损失等知识的理解和记忆。自然，在这次设计中我也发现了自己的很多不足，对以前所学知识理解得不够深刻，掌握得也不牢，以至于在实际运用中出现了很多的问题。经过这次设计，我们不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多课本上所没学到过的知识，培养了我独立思考问题的能力以及处理问题的能力。通过这次课程设计使我懂得了理论联系实际的重要性，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故，为下次的课程设计做好充分的准备，也为将来面对工作时能够更快地进入状态打下良好的基础。参考文献1 贺威俊,简克良.电气化铁道共变电工程M.北京:铁道出版社,1983.2 谭秀炳.交流电气化铁道牵引供电系统（第三版）.西南交通大学出版社，20063 马永翔，王世荣.电力系统继电保护.北京大学出版社，20064 刘介才.工厂供电（第四版）.机械工业出版社，20095 刘介才等.工厂供电简明设计手册M.北京：机械工业出版社，19936 刘介才等.工厂供电设计指导N.北京：机械工业出版社，1998附录 28