【文章內(nèi)容簡介】 設(shè)計范圍、建設(shè)規(guī)模 本設(shè)計為鐵路變電所的本體設(shè)計66KV室外變電設(shè)備 。 10KV室內(nèi)配電設(shè)備。線路繼電保護系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)。 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）進出線方便。 （4）盡量避免設(shè)在多塵和有腐蝕氣體的場所。 （5）應(yīng)考慮地形和地質(zhì)條件。 （6）運輸方便、能夠?qū)Ⅲw大量重的變壓器等設(shè)備運輸?shù)轿弧? （7）避免電訊通信干擾。 （8）留有發(fā)展擴建余地。 （9）有利于防洪排水。 （10）有利于職工生活。 按上述原則，參考用戶負荷分布情況，經(jīng)過兩次方案論證、決定將所地址選在負荷中心區(qū)的火車站以西500米的一角處，處于負荷中心位置，運輸方便、供電線路均采用電纜線路引入及配出用戶負荷，66千伏架空線路引入。 所在地氣象條件：屬?、蚣墯庀髤^(qū)，最高氣溫40℃、最低氣溫為20℃，主導(dǎo)風冬季為西北風，夏季為東南風，最大風速25m/s，海拔120m，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、母線地下電纜年雷電小時,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）短路電流計算 （4）主導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇 （5）繼電保護裝置和整定計算（6）確定防雷和接地保護方案二 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、變壓器、開關(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)定的圖形符號和文字符號繪制而成的電氣聯(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。電氣主接線對電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、運行的可靠性、靈活性、操作與檢修的安全以及今后的擴建、對電力工程建設(shè)和運行的經(jīng)濟節(jié)約等等，都有很大影響、最基本設(shè)計所需要的，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了。 主接線的設(shè)計原則 主接線設(shè)計依據(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)劃進行設(shè)計。 負荷大小的重要性：本變電所為二次負荷變，一般由兩個電源獨立供電，且當任何一電源失去后，能保證2級負荷供電。 主接線設(shè)計的基本要求 主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三項基本要求。 （一）可靠性： 研究主接線可靠性應(yīng)注意的問題： ①主接線可靠性的衡量標準是運行實踐，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，不宜影響對鐵路電力系統(tǒng)的供電。 ②斷路器或母線故障以及母線檢修時盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并保證對一級負荷及全部或部分二級負荷的供電。③盡量避免地方一次變及本變電所全部停運的可能性。 ④大機組、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，應(yīng)可以靈活地投入和切除變壓器和線路；調(diào)配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以及特殊運行方式下的鐵路系統(tǒng)調(diào)度要求。 檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備，進行安全檢修而不致影響鐵路電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電。 擴建時，可以容易地從初期接線過渡到最終接線。 （三）經(jīng)濟性 主接線在滿足可靠性、靈活性的前提下，要做到經(jīng)濟合理。 投資省① 主接線應(yīng)力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)，電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備。② 要使繼電保護和二次回路不過于復(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。、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關(guān)等。 無匯流母線的接線。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及出線回路數(shù)，按電壓等級的高低和出線回路的多少，有一個大致的適用范圍。 對66KV側(cè)接線方式進行論證 考慮重要負荷的可靠供電，66KV側(cè)進線為雙回線，并采用兩臺變壓器，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)點是結(jié)構(gòu)簡單，斷路器檢修時可保證重要負荷供電連續(xù)性，并且雙回進線也可以互為備用。 內(nèi)橋接線：如圖a，為內(nèi)橋接線，它適用于線路較長，故障斷開或檢修機會較多的變電所。并且兩臺變壓器除檢修外，一般都可同時運行，操作機會少。 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，故障斷開機會較少的變電所。但檢修斷路器時應(yīng)停運一臺變壓器，而使配電輸出容量減少，這是其缺點。 綜上所述，本設(shè)計選用內(nèi)橋式接線為宜。 對二次配電主接線方式進行論證 由于對用戶負荷的調(diào)查中，有重要的一級負荷用戶，已經(jīng)按用戶要求設(shè)置雙回線送電，其它重要負荷已由另外的變電所送電，以保證其可靠性，因而在本設(shè)計中應(yīng)對此種情況予以考慮。 單母線接線：①優(yōu)點：接線簡單清晰，設(shè)備少，操作方便，便于擴建和采用成套裝置。②缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線或母線隔離開關(guān)）故障或檢修，需切除整個配電裝置、停電。③適用于一臺發(fā)電機或一臺主變的情況。 單母線分段或單母線分段帶旁路①優(yōu)點： 1）用斷路器把母線分段后，對重要負荷用戶可以從不同母線段引出兩個回路，有兩個電源供電。 2）當一段母線或母線相關(guān)設(shè)備故障時，分段斷路器（母聯(lián)）自動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）沒有旁路母線后，可以使斷路器檢修時，由旁路斷路器代替線路斷路器，負荷由旁路母線送出。②缺點： 1）引出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。為克服這一缺點，并考慮城區(qū)線路走廊、空間緊張問題，可采用地下電纜線送出。2）擴建時需向兩個方向均衡發(fā)展。③ 適用于配電裝置出線回路在6回及以上時。經(jīng)過論證，本設(shè)計采用單母線，斷路器分段，帶有旁路方式的接線。因為負荷配出線為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，并且由于采用旁路母線的結(jié)構(gòu)方式，使斷路器檢修時，可以做到不間斷供電。其最終確定主接線如圖。 變電所主接線的說明本變電所由66KV兩部電源供電：甲線，乙線。兩臺主變壓器，采用內(nèi)橋式結(jié)線設(shè)有橋聯(lián)開關(guān)，便于線路側(cè)開關(guān)檢修。10KV設(shè)有20條配出線，兩段母線由母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)聯(lián)結(jié)，并設(shè)有旁路母線，兩條電容器回路，10KV配合繼電保護。按照防雷要求，變電所66KV進線處裝置兩組ZnO避雷器，10KV母線入口（即主變壓器二次出口）設(shè)有ZnO避雷器，且10KV每個配出線出口也裝有ZnO避雷器。 66KV側(cè)線路斷路器及橋聯(lián)斷路器回路裝設(shè)電流互感器。10KV側(cè)每個配出線斷路器，入口斷路器回路也均設(shè)有電流互感器。三 參數(shù)計算 負荷計算 負荷計算數(shù)據(jù)表配出線P（KW）Q（Kvar）S（KVA）1324020783849228501905342832450187430844301020253627532401987380063360204439327266015973102833502006309492480135028231026501868324211306017673533122620151630271324101745297514262018663047合計400002562847505 cosj= 上表為調(diào)查用戶負荷后的列表情況，負荷總功率因數(shù)值為：cosj=。應(yīng)進行無功功率補償。計算如下：考慮負荷的周期性，除以周期系數(shù)：Kp=則 無功補償由于用戶負荷多為感性負載，因而造成無功功率（感性）在線路上的損耗，給系統(tǒng)帶來不利的經(jīng)濟損失。需要盡可能在負荷末端進行無功功率補償。補償裝置選用電力電容器組，安裝在配電室附近的電容器室內(nèi)，連接在10KV母線上。按要求：則所需無功功率補償為：已知：P30162。=36000 cosj=則補償后的無功功率為： 選用6000kvar的電容器組則負荷計算表補償前合計400002562847505考慮周期系數(shù)后負荷360002306542755選用無功補償容量6000其它損耗補償后計算負荷360001706539840 短路電流計算計算短路電流的目的是用于電氣主結(jié)線的選擇；導(dǎo)體（導(dǎo)線）及電氣設(shè)備的選擇；確定中性點接地方式；計算軟導(dǎo)線的短路搖擺；確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距，驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓，選擇繼電保護裝置和進行整定計算。供電系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，不僅要考慮到正常工作狀態(tài)，而且還要考慮到可能發(fā)生的故障以及不正常運行情況。多年運行經(jīng)驗表明，供電系統(tǒng)的故障，大多數(shù)是由短路引起的，短路故障的基本類型有四種：三相短路，兩相短路，單相接地短路，兩相接地短路。 三相短路時，由于短路回路的三相阻抗基本相等，因此，三相電流和電壓仍是對稱的，故又稱為對稱短路，其他類型的短路均為不對稱短路。大量統(tǒng)計資料表明，在大電流接地系統(tǒng)中，以單相接地故障最多；小電流接地系統(tǒng)中，主要是相間短路故障。 發(fā)生短路故障后，將會造成以下后果： 短路時電流可能達到該回路額定電流的幾倍甚至幾十倍。短路電流的熱效應(yīng)可能導(dǎo)致導(dǎo)體發(fā)熱甚至熔化；使電氣設(shè)備絕緣過熱而被燒損。 短路將使網(wǎng)絡(luò)電壓下降，嚴重時將影響電機、照明、生產(chǎn)和家用電路等電氣設(shè)備正常運行，甚至破壞同步發(fā)電機的并列運行造成系統(tǒng)解裂和電壓崩潰，導(dǎo)致大面積停電。 巨大的短路電流將使電氣設(shè)備中產(chǎn)生很大的電動力，可能使導(dǎo)體變形、扭曲或損壞。巨大的短路電流將在周圍空間產(chǎn)生較強的電磁場，尤其是不對稱短路所產(chǎn)生的不平衡交變磁場，對周圍的通訊網(wǎng)絡(luò)、信號系統(tǒng)、晶間管觸發(fā)系統(tǒng)及自控系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。正因為短路故障對電力系統(tǒng)可能造成極其嚴重的后果，所以一方面采取限制短路的措施；另一方面要正確選擇電氣設(shè)備載流導(dǎo)體和繼電保護裝置，以防止故障的擴大，保證電力系統(tǒng)的安全運行。只有正確地計算出各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同短路點的短路電流才能正確地選擇各種電氣設(shè)備，并對繼電保護進行整定。 一般規(guī)定 驗算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景規(guī)劃發(fā)展。 確定短路電流時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。 選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應(yīng)選擇在正常接線方式時短路電流的最大的地點。 導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算，若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地系統(tǒng)短路較三相短路嚴重時，應(yīng)按嚴重情況計算。 電氣系統(tǒng)短路電流計算條件 基本假定，三相系統(tǒng)對稱運行；；，不考慮電機磁飽和，磁滯、渦流及導(dǎo)體集膚效應(yīng)等影響，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對稱；定子三相繞組空間位置相差120176。電角度。，即有鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。，其中50%負荷接在高壓母線上，50%負荷接在系統(tǒng)側(cè) 。 ，元件的電阻都略去不計。 ，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。 。 三相短路形式三相短路形式分為“無限大容量系統(tǒng)”供電時的三相短路和“低限容量系統(tǒng)”供電時的三相短路電流。所謂“無限大容量系統(tǒng)”，僅為一個相對概念。當電源的容量足夠大時，其等值內(nèi)阻抗就很小，此時若在電源外部發(fā)生短路，則整個短路中各個元件的等值阻抗，將比電源的內(nèi)阻大得多，因而電源母線上的電壓變化很小，實際計算時甚至可以認為沒有變化，即認為是一個恒壓源，這種電源就稱為無限大容量電源。三相短路電流的變化規(guī)律三相短路后，在短路暫態(tài)過程中，短路電流等于它的周期分量和非周期分量的瞬間值之和。短路電流的非周期分量是隨時間按指數(shù)規(guī)律衰減的。當非周期分量為零時，短路即進入穩(wěn)態(tài)過程，此時穩(wěn)態(tài)短路電流的大小不再變化。無限容量系統(tǒng)發(fā)生短路時，周期分量不隨時間而改變，這是這種系統(tǒng)短路的顯著特點。三相短路沖擊電流Ich。三相短路電流的最大瞬間值出現(xiàn)在