【導(dǎo)讀】牽引供電系統(tǒng)是電氣化鐵路的核心部分。本次設(shè)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(rèn)真分析題目的基礎(chǔ)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(jù)要求選出了一種最佳的。然后，根據(jù)給定的數(shù)據(jù)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(jīng)濟電流密度 )/(2mmAj ?對于牽引負(fù)荷側(cè)hT 5000~3000m ax ?。 所以有 2230 3 7 3 0 mmmmjIAec ???ec 選標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計 22 側(cè)母線的選擇和校驗 供電系統(tǒng)短路時，短路電流特別是短路沖擊電流將使相鄰導(dǎo)體之間產(chǎn)生很大的電動力，有可能使電器和載流部分遭受嚴(yán)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(shè)計所選擇的的母線的校驗。 側(cè)母線的選擇如下 低壓側(cè)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(shù)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(yīng)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(yīng)力。 上述最大計算應(yīng)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(dāng)母線檔數(shù)大于 2 時，10lFM(3)? W 為母線的截面系數(shù)，母線水平放置，6hbW2? )3(F 為發(fā)生三相短路時兩導(dǎo)體之間產(chǎn)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(jīng)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(shè)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(shù)，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(dāng)。 第 6 章 繼電保護 繼電保護是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是保證 電力 系統(tǒng)安全可靠運行的必不可少的技術(shù)措施之一。繼電保護裝置是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)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(wù)是： (1) 自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)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(fù)正常運行。 (2) 反應(yīng)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(fù)荷。 由此可見繼電保護在電力系統(tǒng)中的主要作用是通過預(yù)防事故或縮小事故范圍來提高系統(tǒng)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(tǒng)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(wù)，必須在技術(shù)上滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個基本要求。 導(dǎo)線繼電保護配置 采用平行雙回線路橫聯(lián)方向差動保護加電流保護。其中橫聯(lián)方向差動保護為主保護。電流保 護作為橫聯(lián)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(shè)備，根據(jù)其故障和不正常運行的情況，從反應(yīng)各種不同故障的可靠、快速、靈敏及提高系統(tǒng)的安全性出發(fā)，設(shè)置相應(yīng)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(shè)計 24 主保護：瓦斯保護（以防御變壓器內(nèi)部故障和油面降低）、縱聯(lián)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(yīng)變壓器外部相間故障）、過負(fù)荷保護（反應(yīng)由于過負(fù)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(fēng)機自啟動（用變壓器一相電流的 70%來啟動冷卻風(fēng)機，防止變壓器油溫過高）。 第 7 章 并聯(lián)無功補償 在牽引變電所牽引側(cè)設(shè)計和安裝并聯(lián)電容補償裝置，既是減少牽引負(fù)荷諧波影響的一項措施，又是提高牽引負(fù)荷功率因數(shù)的一種對策。 并聯(lián)電容補償?shù)淖饔? (1)提高功率因數(shù) (2)吸收諧波電流，具有濾波作用 (3)改善電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量 (4)減少電力系統(tǒng)的電能損失。并聯(lián)電容補償裝置提供的容性電流，不僅提高了牽引負(fù)荷的功率因數(shù)，而且使流經(jīng)電力系統(tǒng)和牽引變壓器的電流值小于未補償時的電流值。 根據(jù)電能損失與電流值的二次方成正比的關(guān)系，顯然并聯(lián)電容補償后可以減少電力系統(tǒng)的電能損失。 并聯(lián)電容補償計算 牽引變電所功率因數(shù)取值：補償前，牽引側(cè) ?? ，牽引變壓器高壓側(cè) 1 ?? ；補償后，牽引變壓器高壓側(cè) 2 ?? ；并聯(lián)電容補償裝置的補償度~ ? 。牽引變壓器二次側(cè)母線線電壓 ? 。設(shè)并聯(lián)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(shè)計 25 kVUCN 34? , 牽引變電所負(fù)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(lián)電容器單元數(shù)： 23 .UUn CCN ???,取 4?n 并聯(lián)電容器單元數(shù)： 10041 1 68 70 ???? nm A，需取稍大的整數(shù)， 30?m 實際安裝無功容量 v a r1 2 0 0 01004300 km n RA ????? 。 并聯(lián)電容補償主接線 并聯(lián)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(shè)計 26 圖 63 無功補償?shù)闹鹘泳€ 主接線的主要設(shè)備及其作用： (1)并聯(lián)電容器組 C。用于無功補償，與串聯(lián)電抗器匹配，濾掉一部分諧波電流。 (2)串聯(lián)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(lián)電容補償裝置與供電系統(tǒng)發(fā)生高次諧波并聯(lián)諧振。 (3)斷路器 QF。為了投切和保護并聯(lián)電容補償裝置。 (4)隔離開關(guān) QS。為了在維護檢查并聯(lián)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(xiàn)電容器組的繼電保護，并聯(lián)電容器組退出運行時放電。 (6)電流互感器 TA1， TA2。為了實現(xiàn)并聯(lián)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(shè)備相對集中，一旦發(fā)生雷電事故，往往導(dǎo)致重要電氣設(shè)備的損壞，更換修復(fù)困難，并造成大面積停電，嚴(yán)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。 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(shè)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(nèi)，以免危及被保護設(shè)備的絕緣，或防止雷電電磁脈沖對電子信息系統(tǒng)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(shè)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(shè)自動重合裝置 (5)個別絕緣薄弱地點加裝避雷器。 防雷設(shè)施 變配電所的防雷設(shè)施： (1)裝設(shè)避雷針 (2)裝設(shè)避雷線 (3)裝設(shè)避雷器。 第 9 章 結(jié)論 本次的課題是牽引變電所 G的電氣主接線設(shè)計。 本次設(shè)計的主要任務(wù)是牽引變電所主接線設(shè)計、選擇牽引變壓器、斷路器、隔離開關(guān)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(shè)計，使得書本中的知識得到了很好的應(yīng)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(jīng)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(shù)，于是在老師的指導(dǎo)下選擇兩臺較小的變壓器進行并聯(lián)，解決了問題。 這次的設(shè)計加深了對理論知識的理解，又促進了自己設(shè)計和思考的能力，以及合作的精神。這樣的課程設(shè)計對于以后的發(fā)展有著重要的意義，作為電氣類的學(xué)生就應(yīng)該多做些這樣的課程設(shè)計。電氣主接線需要使用 CAD 畫圖軟件，經(jīng)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(shè)計 還用到了工廠供電中的知識。這次課題設(shè)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(yīng)該好好珍惜。