【導讀】牽引供電系統是電氣化鐵路的核心部分。本次設計的課題是牽引變電所G電氣。流互感器等，進而確定電氣主接線。在認真分析題目的基礎上，按照一定的順序進。首先，分析比較幾種牽引變壓器的接線形式，根據要求選出了一種最佳的。然后，根據給定的數據并考慮一定的裕量來計。算牽引變壓器的安裝容量。最后，計算高壓和低壓母線的短路電流，通過短路電流

　　

【正文】 變電所經濟電流密度 )/(2mmAj ?對于牽引負荷側hT 5000~3000m ax ?。 所以有 2230 3 7 3 0 mmmmjIAec ???ec 選標準截面 2300mm ，即選 LGJ300 型鋼芯鋁線。 校驗發(fā)熱條件： 查表可知 LGJ300 的 允許載流量 (環(huán)境溫度為 40 度 ) AIAI al 430566 30 ??? ，因此滿足發(fā)熱條件。 校驗機械強度： 查表知 110kV 架空鋼芯鋁線的最小截面 積 22m in 100035 mmAmmA ??? ，因此該線滿足機械強度要求。 牽引供電課程設計 22 側母線的選擇和校驗 供電系統短路時，短路電流特別是短路沖擊電流將使相鄰導體之間產生很大的電動力，有可能使電器和載流部分遭受嚴重破壞。為此，要使電路元件能承受短路時最大電動力的作用，電路元件必須具有足夠的電動穩(wěn)定度。以下是對本設計所選擇的的母線的校驗。 側母線的選擇如下 低壓側計算電流 1 7 1 9 A2 7 .533 1 5 0 01 .32I 30 ????? 低壓母線水平平放，檔距為 900mm，檔數大于 2，相鄰兩相母線的軸線距離為160mm，查附錄表 17 得到，母線選 LMY100 10mm。 校驗動穩(wěn)定度： 按公式校驗 calσ? 式中 alσ 為母線材料的最大允許應力 (Pa)，硬鋁母線 (LMY)型， 70MPaσal?。 cσ 為母線通過 (3)shi 時，所受到的最大計算應力。 上述最大計算應力按下式計算： M/Wσc? M 為母線通過 (3)shi 時，所受到的彎曲力矩，當母線檔數大于 2 時，10lFM(3)? W 為母線的截面系數，母線水平放置，6hbW2? )3(F 為發(fā)生三相短路時兩導體之間產生的電動力 272(3 )sh(3 ) N/A10ali3F ???=256N 10lFM (3)? 3522 m101 .6 76 0 .0 10 .16 hbW ?????? 7 0 M P a1 . 4 M P aWMσ c ??? 經校驗低壓母線滿足動穩(wěn)定度。 校驗熱穩(wěn)定度：按式 CtIA ima)3(m in ??， A 為母線截面積，單位為 2mm2 ； minA為 牽引供電課程設計 23 滿足熱穩(wěn)定度條件的最小截面積，單位為 2mm ； C 為材料熱穩(wěn)定系數，可由附錄表7 查得； (3)I? 為母線通過的三相短路穩(wěn)態(tài)電流，單位為 A； imat短路發(fā)熱假想時間，單位為 s。低壓母線通過的三相短路穩(wěn)態(tài)電流為 (3)?? ，低壓母線截面22m i n 1 0 0 0 m m6 4 m m870 . 7 66 3 6 0A ???? , 因此，以上低壓母線選擇適當。 第 6 章 繼電保護 繼電保護是電力系統的重要組成部分，是保證 電力 系統安全可靠運行的必不可少的技術措施之一。繼電保護裝置是指能反應電力系統中電器元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的基本任務是： (1) 自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復正常運行。 (2) 反應電器 元件的不正常運行狀態(tài)，并動作與斷路器跳閘、發(fā)出信號或減負荷。 由此可見繼電保護在電力系統中的主要作用是通過預防事故或縮小事故范圍來提高系統運行的可靠性，最大限度地保證向用戶安全連續(xù)供電。 繼電保護利用電力系統正常運行狀態(tài)和不正常運行或故障時各物理量的差別來判斷故障和異常，并通過斷路器跳閘將故障切除或發(fā)出信號。 繼電保護裝置為了完成它的任務，必須在技術上滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個基本要求。 導線繼電保護配置 采用平行雙回線路橫聯方向差動保護加電流保護。其中橫聯方向差動保護為主保護。電流保 護作為橫聯方向差動保護的后備保護。 主變壓器繼電保護裝置配置 變壓器為變電所的核心設備，根據其故障和不正常運行的情況，從反應各種不同故障的可靠、快速、靈敏及提高系統的安全性出發(fā)，設置相應的主保護、異常運行保護和必要的輔助保護如下： 牽引供電課程設計 24 主保護：瓦斯保護（以防御變壓器內部故障和油面降低）、縱聯差動保護（以防御變壓器繞組、套管和引出線的相間短路）。 后備保護：過電流保護（以反應變壓器外部相間故障）、過負荷保護（反應由于過負荷而引起的過電流）。 異常運行保護和必要的輔助保護：溫度保護（以檢測變壓器的油溫，防 止變壓器油劣化加速）和冷卻風機自啟動（用變壓器一相電流的 70%來啟動冷卻風機，防止變壓器油溫過高）。 第 7 章 并聯無功補償 在牽引變電所牽引側設計和安裝并聯電容補償裝置，既是減少牽引負荷諧波影響的一項措施，又是提高牽引負荷功率因數的一種對策。 并聯電容補償的作用 (1)提高功率因數 (2)吸收諧波電流，具有濾波作用 (3)改善電力系統的電壓質量 (4)減少電力系統的電能損失。并聯電容補償裝置提供的容性電流，不僅提高了牽引負荷的功率因數，而且使流經電力系統和牽引變壓器的電流值小于未補償時的電流值。 根據電能損失與電流值的二次方成正比的關系，顯然并聯電容補償后可以減少電力系統的電能損失。 并聯電容補償計算 牽引變電所功率因數取值：補償前，牽引側 ?? ，牽引變壓器高壓側 1 ?? ；補償后，牽引變壓器高壓側 2 ?? ；并聯電容補償裝置的補償度~ ? 。牽引變壓器二次側母線線電壓 ? 。設并聯電容補償裝置單臺電容器的額定電壓 kVUC ? ，額定容量 var500 kQ ? kvar。 3 4 k V0 . 1 31 . 1 51 291 . 1 5 a1 U W .m a x ????? ,因為電容器組額定電壓 34kVUCN ? ,所以可取 牽引供電課程設計 25 kVUCN 34? , 牽引變電所負荷平均有功功率和需補無功容量（無防倒要求時） dQ 的計算公式分別為 ?c osUIP WNavL ? , ? ?1c os 11c os1PQ 2212Ld ???? ?? 1 2 8 5 6 k W0 . 8 52 7 . 55 5 0c o sUIP WN1 a vL1 ????? ? 9 3 5 0 k W0 . 8 52 7 . 54 0 0c o sUIP WN2a vL2 ????? ? 2 2 2 0 6 k WPPP L2L1L ??? ? ? 7 0 6 1 k v a r10 . 9110 . 7 8122206Q 22d ????? 則安裝無功容量為： 1 1 6 8 7 k v a r7 0 6 129400 . 1 3 )(1QU Ua)(1Q d2W .m a xCNA ???????????????????? 串聯電容器單元數： 23 .UUn CCN ???,取 4?n 并聯電容器單元數： 10041 1 68 70 ???? nm A，需取稍大的整數， 30?m 實際安裝無功容量 v a r1 2 0 0 01004300 km n RA ????? 。 并聯電容補償主接線 并聯電容補償裝置的主接線，用于直接供電方式、帶回流線的直接供電方式和BT 供電方式等牽引變電所，其主接線如下圖 73 所示： 牽引供電課程設計 26 圖 63 無功補償的主接線 主接線的主要設備及其作用： (1)并聯電容器組 C。用于無功補償，與串聯電抗器匹配，濾掉一部分諧波電流。 (2)串聯電抗器 L。用于限制斷路器合閘是的涌流和分閘時的重燃電流；與電容器組匹配，濾掉一部分諧波電流；防止并聯電容補償裝置與供電系統發(fā)生高次諧波并聯諧振。 (3)斷路器 QF。為了投切和保護并聯電容補償裝置。 (4)隔離開關 QS。為了在維護檢查并聯電容補償裝置時有明顯電點。 (5)電壓互感器 TV1， TV2（或放電線圈）。為了實現電容器組的繼電保護，并聯電容器組退出運行時放電。 (6)電流互感器 TA1， TA2。為了實現并聯電容補償裝置的電流測量和繼電保護。 (7)避雷器 F。作為過電壓保護。 (8)熔斷器 FU。作 為單臺電容器的保護。 第 8 章 防雷保護 雷電過電壓的基本形式 雷電過電壓有兩種基本形式：直接雷擊和間接雷擊。 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，嚴重影響國民經濟和人民生活，因此變電所的防雷保護要求十分可靠。 針對直接雷擊，通常采用接閃器包括避雷針或避雷線。 牽引供電課程設計 27 為了防止雷電過電壓波沿線路侵入變配電所或其他建筑物內，以免危及被保護設備的絕緣，或防止雷電電磁脈沖對電子信息系統的電磁干擾通常采用避雷器。 防雷措施 架空線路的防雷措 施： (1)架設避雷線 (2)提高線路本身的絕緣水平 (3)利用三角形排列的頂線兼作防雷保護線 (4)裝設自動重合裝置 (5)個別絕緣薄弱地點加裝避雷器。 防雷設施 變配電所的防雷設施： (1)裝設避雷針 (2)裝設避雷線 (3)裝設避雷器。 第 9 章 結論 本次的課題是牽引變電所 G的電氣主接線設計。 本次設計的主要任務是牽引變電所主接線設計、選擇牽引變壓器、斷路器、隔離開關和電壓、電流互感器等，進而確定電氣主接線，是 對書本知識的一次考察，是對實踐能力的考驗。 通過這次設計，使得書本中的知識得到了很好的應用。在開始時 也遇到了許多的問題，例如不知道如何選擇變壓器，經過計算所選擇的變壓器容量較大，資料書上沒有給出所要選擇的變壓器的一些參數，于是在老師的指導下選擇兩臺較小的變壓器進行并聯，解決了問題。 這次的設計加深了對理論知識的理解，又促進了自己設計和思考的能力，以及合作的精神。這樣的課程設計對于以后的發(fā)展有著重要的意義，作為電氣類的學生就應該多做些這樣的課程設計。電氣主接線需要使用 CAD 畫圖軟件，經過對電氣主接線的繪制更加熟悉了 CAD 的功能，熟練的使用 CAD 換圖軟件是非常有必要的，是一種非常重要的畫圖軟件。同時，這次設計 還用到了工廠供電中的知識。這次課題設計使我對牽引供電這門課程有了更深的了解，也對以后參加工作之后的實踐能力得到了提高，應該好好珍惜。