【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 [ 24] 過(guò)電壓保護(hù) ???????????? ???????????? ? [ 25] 66KV 電源進(jìn)線 ???????????? ??????? ??? ? [25] 線路入口端（包括 66KV 入口 10KV 配出口） ??????????? [25] 10KV 室外母線入口處裝設(shè)避雷器 ???????? ?? ????? [25] . 4 獨(dú)立避雷針 ?????????? ???????????? ?? [ 26] 5 . 2. 5 配電裝置的絕緣配合 ?????????? ???????? ?? [ 27] 參考文獻(xiàn) ???????????????????????????? [ 28] 1 鐵路變電所的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一 引論 電力系統(tǒng)的一般概念 電能是社會(huì)主義建設(shè)和人民生活不可缺少的重要能源，電力工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。電能是由發(fā)電廠供給的為了經(jīng)濟(jì)起見(jiàn)，發(fā)電廠多建在動(dòng)力資源豐富的地方，需要輸送，因?yàn)榘l(fā)電廠遠(yuǎn)離大中城市和工廠企業(yè)、電能被輸送到城市和工廠企業(yè)后，還需要進(jìn)一步分配到用戶和生產(chǎn)企業(yè)的車(chē)間。 由發(fā)電廠、輸電、配電線路、變電所和用電設(shè)備組成的整體，稱為電力系統(tǒng)，如果把發(fā)電廠的動(dòng)力部分也包含 在內(nèi)，又稱為動(dòng)力系統(tǒng)，至今為止，電能尚不能大量?jī)?chǔ)存，所以電力系統(tǒng)生產(chǎn)和供應(yīng)中的三大過(guò)程（發(fā)電、輸變電、用電）是一次完成的，這是電力工業(yè)的顯著特點(diǎn)。 對(duì)供電系統(tǒng)的基本要求 保證電能的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) ， 衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)是電壓，頻率和波形、同時(shí)應(yīng)保證足夠的可靠性。 保證供電的連續(xù)、可靠性。 降低供電成本 保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行 電力負(fù)荷的分類 按用戶的可靠性要求可分為三級(jí)： （ 1）一級(jí)負(fù)荷：突然停電時(shí)將造成人身傷亡，重大設(shè)備損壞，重要 產(chǎn)品出現(xiàn)大量廢品，引起生產(chǎn)混亂，重要交通樞紐、干線受阻、重要城市供水、通訊、廣播中斷等，因此造成巨大損失或重要政治影響者。 （ 2）二級(jí)負(fù)荷：突然停電時(shí)，會(huì)引起嚴(yán)重減產(chǎn)、停工、生產(chǎn)設(shè)備局部破壞，局部交通受阻，大部分城市居民正常生活被打亂。 （ 3）三級(jí)負(fù)荷：不在前兩級(jí)范圍之內(nèi)的都屬于三級(jí)負(fù)荷。此級(jí)負(fù)荷停電時(shí)造成的損失較小。 一級(jí)負(fù)荷是最重要的電力用戶，應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，特別重要的電力用戶，應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立供電電源點(diǎn)（如兩個(gè)發(fā)電廠，一個(gè)發(fā)電廠和一個(gè)地方電網(wǎng)，兩個(gè)地方變電所等）。 二級(jí)負(fù)荷應(yīng)盡量有兩 回線路供電，且兩回線路引自不同的變壓器或母線段，確有困難時(shí)，允許由一回專用線路供電。 三級(jí)負(fù)荷屬于一般電力用戶，可以用單回路供電。 變電所的作用和工作原理、分類 變電所的作用 變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它是變換和調(diào)整電壓、變換和分配電能的場(chǎng)所，往往擔(dān)負(fù)著向用電設(shè)備直接供電的任務(wù)。 1 變電所一般由變電所、配電裝置，（包括高低壓開(kāi)關(guān)，電壓和電流互感器、避雷器、母線等設(shè)備及相應(yīng)的各種構(gòu)筑物），控制與信號(hào)設(shè)備、繼電保護(hù)裝置和測(cè)量?jī)x表，通訊及電源設(shè)備，繼電保護(hù)裝置和測(cè)量?jī)x表，通訊及 電源設(shè)備，導(dǎo)線及電纜等組成。有些變電所還裝有調(diào)整電壓和無(wú)功功率的電力電容器組、靜止補(bǔ)償裝置或調(diào)相機(jī)等設(shè)備。 上述設(shè)備中、除控制與信號(hào)部分、繼電保護(hù)裝置、測(cè)量?jī)x表、控制電源和通訊設(shè)備等低電壓電氣設(shè)備外，其余部分稱為一次設(shè)備，由一次設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)又稱為一次系統(tǒng)。 變電所的分類 按電壓的升降分類，通常分為升壓變電所和降壓變電所兩大類。 （ 1）升壓變電所多與發(fā)電廠建在一起、所以又稱為發(fā)電廠升壓站，它把發(fā)電機(jī)電壓升高，用高壓或超高壓輸電線路把電能送到遠(yuǎn)處的負(fù)荷區(qū)，或與其它的高壓變 電所聯(lián)結(jié)成統(tǒng)一的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 （ 2）降壓變電所按性質(zhì)和規(guī)模將劃分區(qū)域變電所，地方變電所，終端變電所三種。 區(qū)域變電所：（一次變） 主要特點(diǎn)是電壓等級(jí)高，進(jìn)出回路多，變壓器容量大，在系統(tǒng)中地位比較重要，其高壓側(cè)均在 110千伏以上，低壓側(cè)也在 35 千伏以上。它由大電網(wǎng)供電，通過(guò)降壓后主要向地方變電所供電。 地方變電所：（二次變） 地方變電所多由區(qū)域變電所或發(fā)電廠供電，通過(guò)降壓主要向終端變電所供電，它的高壓側(cè)一般為 10110 千伏，低壓側(cè)多為 610 千伏。 終端變電所 多數(shù)是工業(yè)企 業(yè)變電所和農(nóng)村的鄉(xiāng)鎮(zhèn)變電所，它的高壓側(cè)多為 1035 千伏，低壓側(cè)為310 千伏和 千伏 /220 伏系統(tǒng)。終端變電所主要由地方變電所或發(fā)電廠供電，降壓后直接向各種用電設(shè)備供電。 本設(shè)計(jì)是高壓側(cè) 66 千伏，低壓側(cè) 10 千伏的鐵路變電所的低壓側(cè)部 分 的配電系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)。用戶負(fù)荷為 4000 千瓦。 設(shè)計(jì)說(shuō)明 某 火車(chē)站由于擴(kuò)建增加新的大型用電設(shè)備，用電負(fù)荷增大，原有的鐵路變電所已不能滿足需要。因此需要另新建鐵路變電所對(duì)其供電，建成后就可以滿足用電需要，并考慮適當(dāng)裕度及擴(kuò)建要求。 設(shè)計(jì)依據(jù) 工程 計(jì)劃書(shū)。 上級(jí)批準(zhǔn)文件。 工程協(xié)議書(shū)。 設(shè)計(jì)范圍、建設(shè)規(guī)模 本設(shè)計(jì)為鐵路變電所的本體設(shè)計(jì) 66KV 室外變電設(shè)備 。 10KV 室內(nèi)配電設(shè)備。 線路繼電保護(hù)系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)。 1 選址、所在地物理及氣象情況 選址應(yīng)遵的原則： （ 1）變電所在電力系統(tǒng)中的作用和地位。 （ 2） 鐵路 變電所應(yīng)盡可能靠近負(fù)荷中心，以使電壓損失、電能損耗和有色金屬材料的消耗量減少。 （ 3）進(jìn)出線方便。 （ 4）盡量避免設(shè)在多塵和有腐蝕氣體的場(chǎng)所。 （ 5）應(yīng)考慮地形和地質(zhì)條件。 （ 6）運(yùn)輸方便、能夠?qū)Ⅲw大量重的變壓器等設(shè)備運(yùn)輸?shù)轿弧? （ 7）避免電訊通信干擾。 （ 8）留有發(fā)展擴(kuò)建余地。 （ 9）有利于防洪排水。 （ 10）有利于職工生活。 按上述原則，參考用戶負(fù)荷分布情況，經(jīng)過(guò)兩次方案論證、決定將所地址選在負(fù)荷中心區(qū)的 火車(chē)站以西 500 米 的一角處，處于負(fù)荷中心位置，距區(qū)域 66千伏網(wǎng)絡(luò)線路 公里，運(yùn)輸方便、供電線路均采用電纜線路引入及配出用戶負(fù)荷， 66千伏架空線路引入。 所在地氣象條件： 屬 省Ⅱ級(jí)氣象區(qū)，最高氣溫 40℃、最低氣溫為 20℃，主導(dǎo)風(fēng)冬季為西北風(fēng)，夏季為東南風(fēng)，最大風(fēng)速 25m/s，海拔 120m，最大凍土層 米，地震度為 6 度。地區(qū)氣象條件地理資源表： 資料內(nèi)容 用 途 年最高氣溫 選變壓器 最熱日平均最高溫 選室外母線 年連續(xù)三次最熱日晝夜平均溫 選空氣中電纜 最熱月平均溫度 選室內(nèi)導(dǎo)線、母線 土壤中 地下電纜 年雷電小時(shí) ,雷電日數(shù) 防雷裝置 土壤凍結(jié)深度 地下裝置 主要涉及內(nèi)容 （ 1）確定配電系統(tǒng)圖（一、二次結(jié)線 ） （ 2）確定電氣布置原則 （ 3）短路電流計(jì)算 （ 4）主導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇 （ 5）繼電保護(hù)裝置和整定計(jì)算 （ 6）確定防雷和接地保護(hù)方案 二 電氣主接線 電氣主接線又稱一次接線或主接線 ， 是多種主要電氣設(shè)備如發(fā)電機(jī)、變壓器、開(kāi)關(guān)，互感器、線路、電容器、電抗器、母線、避雷器等）按一定順序要求，連接而成的、分配和傳送電能的總電路，將電路中各種電氣設(shè)備用統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號(hào)和文字符號(hào)繪制而成的電氣聯(lián)結(jié)圖，稱為電氣主接線圖。其中分配電能部分即配電系統(tǒng)圖。 電氣主接線對(duì)電氣設(shè)備的選擇、配 電裝置的布置、運(yùn)行的可靠性、靈活性、操作與檢 1 修的安全以及今后的擴(kuò)建、對(duì)電力工程建設(shè)和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)節(jié)約等等，都有很大影響、最基本設(shè)計(jì)所需要的，也是基礎(chǔ)的部分。由于主接線的確定，變電所的形式也就隨之確定下來(lái)了。 主接線的設(shè)計(jì)原則 主接線設(shè)計(jì)依據(jù) 變電所在電力系統(tǒng)中地位和作用：本鐵路變電所為電力系統(tǒng)中的一般變電所。 變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模：本變電所依據(jù) 510 年鐵路電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)。 負(fù)荷大小的重要性：本變電所為二次負(fù)荷變，一般由兩個(gè)電源獨(dú)立供 電，且當(dāng)任何一電源失去后，能保證 2級(jí)負(fù)荷供電。 主接線設(shè)計(jì)的基本要求 主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求。 （一）可靠性： 研究主接線可靠性應(yīng)注意的問(wèn)題： ①主接線可靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，可靠性的定量分析則只做參考。 ②主接線的可靠性要包括一次部分和相應(yīng)組成的二次部分在運(yùn)行中綜合的可靠性。 ③主接線的可靠性在很大程度上取決于設(shè)備的可靠程度，采用可靠性高的電氣設(shè)備可以簡(jiǎn)化接線。 ④要考慮變電所在鐵路電力系統(tǒng)中的地位作 用。 主接線可靠性的具體要求 ①斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)鐵路電力系統(tǒng)的供電。 ②斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷及全部或部分二級(jí)負(fù)荷的供電。 ③盡量避免地方一次變及本變電所全部停運(yùn)的可能性。 ④大機(jī)組、超高壓電氣主接線應(yīng)滿足可靠性的特殊要求。 （二）靈活性 調(diào)度時(shí)，應(yīng)可以靈活地投入和切除變壓器和線路；調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式下的鐵路系統(tǒng)調(diào)度要求。 檢修 時(shí)，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響鐵路電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供電。 擴(kuò)建時(shí)，可以容易地從初期接線過(guò)渡到最終接線。 （三）經(jīng)濟(jì)性 主接線在滿足可靠性、靈活性的前提下，要做到經(jīng)濟(jì)合理。 投資省 ① 主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以節(jié)省斷路器、隔離開(kāi)關(guān)，電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備。 ② 要使繼電保護(hù)和二次回路不過(guò)于復(fù)雜以節(jié)省二次設(shè)備和控制設(shè)備、電纜。 ③要能限制短路電流，以便于選擇廉價(jià)的電氣設(shè)備或輕型電器。 節(jié)省占地面積，合理使用資源。 電能損失減少到最低程度。 1 高壓配電裝置的基本接線、適用范圍及主接線的選 擇 可選擇的接線方式 有匯流母線的接線。單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段，增設(shè)旁路母線或旁路隔離開(kāi)關(guān)等。 無(wú)匯流母線的接線。變壓器 —— 線路單元接線，橋形接線，角形接線。 66KV10KV 高壓配電裝置的接線方式，決定于電壓母線等級(jí)及出線回路數(shù)，按電壓等級(jí)的高低和出線回路的多少，有一個(gè)大致的適用范圍。 對(duì) 66KV 側(cè)接線方式進(jìn)行論證 考慮重要負(fù)荷的可靠供電， 66KV 側(cè)進(jìn)線為雙回線，并采用兩臺(tái)變壓器，所以宜采用橋形接線：橋形接線是優(yōu)于單元接線方式的，是單母線分段的變形。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，斷路器檢修時(shí)可保證重要負(fù)荷供電連續(xù)性，并且雙回進(jìn)線也可以互為備用。 內(nèi)橋接線：如圖 a，為內(nèi)橋接線，它適用于線路較長(zhǎng)，故障斷開(kāi)或檢修機(jī)會(huì)較多的變電所。并且兩臺(tái)變壓器除檢修外，一般都可同時(shí)運(yùn)行，操作機(jī)會(huì)少。 外橋接線：如圖 b，橋接線設(shè)在單元斷路外側(cè)。適用于線路較短，故障斷開(kāi)機(jī)會(huì)較少的變電所。但檢修斷路器時(shí)應(yīng)停運(yùn)一臺(tái)變壓器，而使配電輸出容量減少，這是其缺點(diǎn)。 綜上所述，本設(shè)計(jì)選用內(nèi)橋式接線為宜。 對(duì)二次配電主接線方式進(jìn)行論證 由于對(duì)用戶負(fù)荷的調(diào)查中，有重要的一級(jí)負(fù)荷用戶，已經(jīng)按用戶要求設(shè)置雙回線送電，其它重要負(fù)荷已由另外的變電所送電，以保證其可靠性，因而在本設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)此種情況予以考慮。 單母線接線： ①優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備少，操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套裝置。 ②缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件（母線或母線隔離開(kāi)關(guān)）故障或檢修，需切除整個(gè)配電裝置、停電。 ③適用于一臺(tái)發(fā)電機(jī)或一臺(tái)主變的情況。 單母線分段或單母線分 段帶旁路 ①優(yōu)點(diǎn)： 1）用斷路器把母線分段后，對(duì)重要負(fù)荷用戶可以從不同母線段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電。 2）當(dāng)一段母線或母線相關(guān)設(shè)備故障時(shí)，分段斷路器（母聯(lián)）自動(dòng)將故障母線切除保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 3）沒(méi)有旁路母線后，可以使斷路器檢修時(shí)，由旁路斷路器代替線路斷路器，負(fù)荷由旁路母線送出。 ②缺點(diǎn)： 1）引出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。為克服這一缺點(diǎn)，并考慮城區(qū)線 1 路走廊、空間緊張問(wèn)題，可采用地下電纜線送出。 2）擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡發(fā)展 。 ③ 適用于配電裝置出線回路在 6 回及以上時(shí)。 經(jīng)過(guò)論證，本設(shè)計(jì)采用單母線，斷路器分段，帶有旁路方式的接線。因?yàn)樨?fù)荷配出線為 14 回路，考慮予留每段各 3 回路共 20 條配出線路。這種接線既保留了單母線接線的可靠性低的缺點(diǎn)，并且由于采用旁路母線的結(jié)構(gòu)方式，使斷路器檢修時(shí)，可以做到不間斷供電。其最終確定主接線如圖。