牵引变电所E电气主接线设计

石家庄铁道大学四方学院

集中实践报告书

课题名称 某牵引变电所E 电气主接线的设计

姓 名 王涛 学 号 系、 部 电气工程系 专业班级 方1110-6 指导教师

樊伟

2015年1 月 5日

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※※※※ 2011级 牵引供电课程设计

某牵引变电所E电气主接线的设计

目录

1. 设计目的及依据 0

1.1 设计目的 0

1.2 设计依据 0

2. 设计思路 0

3. 牵引变压器的选择和容量计算 (1)

4. 主接线设计 (3)

4.1 220kV侧主接线设计 (3)

4.2 55kV馈线侧主接线设计 (4)

5. 短路计算 (5)

5.1 短路计算目的及简化图 (5)

5.2确定基准值 (5)

5.3 牵引变压器三相短路计算 (5)

6. 电气设备选择 (6)

6.1电气设备选择的一般原则 (6)

6.2 断路器选择校验 (6)

6.3隔离开关的选择与校验 (8)

6.4互感器的选择与校验 (9)

6.5导线的选择 (10)

7. 并联无功补偿 (11)

7.1 并联电容补偿的作用 (11)

7.2 并联电容补偿方案 (11)

7.3 并联电容补偿装置主接线 (12)

7.4 并联电容补偿装计算 (12)

8. 继电保护 (14)

8.1变压器的主保护 (14)

8.2 馈线的保护 (15)

9. 防雷接地保护 (16)

9.1 雷电的危害 (16)

9.2 雷击保护 (16)

9.3 防雷设备安装 (17)

10. 设计结论 (17)

参考文献 (18)

1. 设计目的及依据

1.1 设计目的

牵引变电所是电气化铁路系统的重要组成部分,其容量的大小关系到能否完成国家交给的运输任务以及自身的运营成本。从经济和安全运行方面来看,对变压器的容量计算和牵引变电所的继电保护是极其必要的,要根据实际运营情况进行仔细运算分析从而确定选择合适的安装容量并保护变压器安全稳定的运行。通过本次设计，对所学的专业知识得到运用和实践，为以后完成实际设计奠定扎实的基本功和基本技能，最终达到学以致用的目的。

1.2 设计依据

(1)该区域电网以双回路220kV输送电能，选取基准容量Sj为100MVA，在最大运行方式下，电力系统的电抗标幺值分别为0.33；在最小运行方式下，电力系统的标幺值为0.40。

(2)该牵引变电所向接触网的供电方式为AT的供电方式，且为双线区段，可以提供变电所自用电，容量计算为24342kVA。

(3)牵引变压器的额定电压为220/55kV，重负荷臂有效电流和平均电流为291A和206A，重负荷壁的最大电流为310A；轻负荷臂有效电流和平均电流为168A和95A，轻负荷壁的最大电流为200A；预期中期牵引负荷增长10%-40%。

(4)环境资料

本牵引变电所地区平均海拔为950m，地层以沙质粘土为主，地下水位为9.6m。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°C，年平均温度21°C，年最热月平均最高气温为33°C，年雷暴雨日数为28天，土壤冻结深度为1.2m。

2. 设计思路

首先确定牵引变电所高压侧的主接线形式，主要有单母线接线、单母线分段接线和桥型接线，其中桥形接线分为内桥接线和外桥接线两种形式。为保证供电的可靠性和灵活性，对于110-220kV进线为两回路时宜采用分支接线，当有穿越功率时，适宜选用桥形接线（固定备用时采用外侨接线）。故选择220kV侧外侨接线，55kV侧为单母线分段接线。

其次通过负荷计算选取变压器的型号，类型和台数。本着安全供电、节约成本的原则，保证设备在正常运行和故障状态下都能安全可靠的工作，对牵引变电所进行短路计算然后进行电气设备的选择。

牵引变电所运行时可能会遇到突发情况如短路、雷击之类的影响铁路安全稳定运行的因素，我们还要考虑对变电所的继电保护以及防雷接地等，同时在对牵引变电所的设计和安装时还应考虑并联电容补偿来提高功率因数、减少负荷谐波影响和改善电力系统电能质量。

当然在设计时还应考虑当地环境、所处地理位置等对变电所的影响。

3. 牵引变压器的选择和容量计算

该牵引变电所的主牵引变压器选定了斯科特（SCOOT ）接线变压器，为了经济合理的选择牵引变压器容量，计算过程分为三个步骤；

(1)确定计算容量：按正常运行的计算条件求出主变压器供应牵引负荷所必需的最小容量。

(2)确定校核容量：按列车紧密运行时的条件并充分利用牵引变压器的过负荷能力所计算的容量。

(3)安装容量：根据计算容量和校核容量，综合考虑其他因素（如备用方式等），最后按变压器实际系列产品的规格确定变压器的台数和容量。

根据原始资料中提供的有效电流、平均电流和最大电流，根据所学知识进行变压器容量计算，可确定出牵引变压器的安装容量。其具体计算过程如下：

①牵引变压器的计算容量

斯科特结线变压器两副边绕组是相互独立的，故副边绕组的有效电流为 e Te I I 1= e Me I I 2=

式中，Te I 和Me I 分别为T 座、M 座绕组有效值；e I 1和e I 2为对应于T 座与M 座的供电臂1、2的有效电流。

则其计算容量为

'

12

2)3(ηTe Te Me I I I U S ++= （2-2）

式中，由于是用于AT 供电系统，则kV 55U =，21e Te I I =、22e Me I I =。 由条件知A I e 4851942911=+=，A I e 3121441682=+=，A I Te 5.242=，

A I Me 156=，则由式（3-2）可得计算容量为

55.1156

5

.242===

Me Te I I n 88

.055.155.13

1

155.113

1

1122'2=+⨯++=

+++=

n n n ηkVA I I I U S Te Te Me 2188288.0)5.24235.242156(55)3(22'

12

2=⨯+÷+⨯=++=η

②牵引变压器的校核容量

'

2max 2

max 2max max )3(ηI I I U S T T M b ++= （2-3）

（2-1）