西南交大2007级牵引变电所课程设计孙吉

目录第1章牵引变电所设计原则及要求1．1 概述 (1)1．2 电气主接线设计依据 (2)1．3 电气主接线基本要求 (3)1．4 原始资料的收集与分析 (5)1．5 主变压器型式、台数及容量的选择 (5)1．6 主接线方式选择与技术经济比较 (5)第2章牵引变电所电气主接线图设计说明 (7)第3章短路计算 (8)3．1短路计算的相关概念,目的 (8)3．2线路的短路计算 (8)第4章高压电气设备选择及校验 (10)4．1母线的选择和校验 (11)4．2支柱绝缘子和穿墙导管的选取 (13)4．3高压断路器的选择 (15)4．4隔离开关的选择 (16)4．5高压熔断器的选择 (17)4．6互感器的选择 (18)4．7避雷器的选择 (19)参考文献后记电气设备一览表附图：供变电系统主接线图第1章牵引变电所设计原则及要求1．1概述供电系统牵引变电所等供电装置电气主接线的设计是铁道电气化设计的重要组成部分。

它是关系到供电系统及其装置主要电气设备的部署、运行方式以及对铁路其它设施综合供电方式的全局性问题；也牵涉到电气化区段整个供电系统和供电装置运行的可靠性、灵活性和经济性问题。

从提高供电质量、保证运行安全可靠的要求出发，在调查研究的基础上分析各种原始资料，根据具体情况或技术经济方案比较，以确定合理的电气主接线方案。

牵引变电所电气主接线也是构成电力系统的重要环节。

它是指由主变压器、断路器、隔离开关等各种电器元件及其连接导线所组成的接受和分配电能的电路。

它反映出牵引变电所的基本结构和功能。

在运行中，它能表明电能的输送和分配的关系以及变电所一次设备的运行方式，成为实际运行操作的依据。

在设计中，主接线的确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。

因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。

1、2电气主接线设计依据在选择电气主接线时的设计依据：1、变电所在电力系统中的地位和作用电力系统中的变电所有系统枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所三种类型。

一般系统枢纽变电所汇集多个大电源，进行系统功率交换和以中压供电，电压为330—500KV；地区重要变电所，电压为220—330KV；一般变电所多为终端和分支变电所，电压为110KV，但也有220KV。

2、变电所的分期和最终建设规模变电所根据十几年电力系统发展规划进行设计。

一般装设两台主变压器；当技术经济比较合理时，330—500KV枢纽变电所也可装设3—4台主变压器；终端或分支变电所如只有一个电源时，可只装设一台主变压器。

3、负荷大小和重要性对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。

对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。

4、系统备用容量大小装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台事故断开，其余主变压器的容量应保证该所70%的全部负荷，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证一级和二级负荷。

系统备用容量的大小将会影响运行方式的变化。

例如：检修母线或断路器时，是否允许线路、变压器停运；故障时允许切除的线路、变压器的数量等。

设计主接线时应充分考虑这个因素。

5、系统专业对电气主接线提供的具体资料出线的电压等级、回路数、出线方向、每回路输送容量和导线截面等。

主变压器的台数、容量和型式；变压器各侧的额定电压、阻抗、调压范围及各种运行方式下通过变压器的功率潮流。

各级电压母线的电压波动值和谐波含量值。

电容补偿装置和电抗器等型式、数量、容量和运行方式的要求。

系统的短路容量或归算的电抗值。

注明最大、最小运行方式的正、负、零序电抗值，为了进行非周期分量短路电流计算，尚需系统的时间常数不或电阻、电抗值。

变压器中性点接地方式及接地点的选择。

系统内过电压数值及限制内过电压措施。

为保证大系统的稳定性，提出对大机组超高压电气主接线可靠性的要求。

初期及最终变电所与系统的连接方式及推荐的初期和最终主接线方案。

1.3电气主接线设计的基本要求电气主接线应满足可靠性、经济性和灵活性三项基本要求：1、可靠性牵引供电系统首先应可靠地保证对电力牵引负荷和地区负荷供电的要求。

由于牵引负荷为一级负荷，中断供电将造成运输阻塞，在经济上、政治上的影响很大，除了用双回输电线或环形电源供电外牵引变电所应在电路转换，设备检修和事故处理等情况下保证可靠的供电。

对于地区负荷应根据用户的重要程度，容量与馈电回路数量来考虑相应的结线型式。

其具体要求如下：①断路器检修时，不宜影响对系统的供电。

②断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。

③尽量避免变电所全部停运的可能性。

④大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。

2、经济性在满足可靠性的基础上，就要考虑经济性。

尽量减少投资和运行费用（即维修和能耗费）。

经济性主要决定于主接线母线的形式与套数（一套或两套等），断路器的数目以及机配电装置结构的型式，后期的维护、改造和管理等。

①、主接线应力求接线简单、明显，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。

②、要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。

③、要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。

④、如能满足系统安全运行及继电保护要求，110KV及以下终端或分支变电所可采用简易电器。

⑤、主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。

⑥、经济合理地选择主变压器的种类、容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失。

此外，在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。

3、灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性，保证运行灵活、检修维护安全方便。

①、调度时，应可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故时运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。

②、检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。

③、扩建时，可以容易地从初期接线过度到最终接线。

在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。

总的来说，对主接线的要求主要是可靠性和经济性两个方面。

在主接线设计中，为了提高供电的可靠性并在检修和维护设备时保证工作人员的安全，有时必须增加一定数量的电气设备，如为了检修断路器时的安全而又不致中断供电，必须设有备用断路器及其转换电路。

但是过多的增加设备，会影响主接线的经济性，而且由于设备增多，操作转换步骤趋于繁琐，也会增加产生事故的可能性，以致降低主接线的可靠性。

，同样，在经济性方面，必须是在保证可靠性的前提下考虑经济性问题。

而过分的强调减少设备、节约投资，往往会降低可靠性，其后果是反而是不经济的。

因此，要正确处理可靠性和经济性的关系，必须从实际出发，根据具体条件和要求，在电源与电力系统的组成及其运行方式、牵引变电所与系统的联系（有无功率通过一次母线）、保护自动化技术的应用、主变压器类型、接线方式和备用方式，以及电气化铁路的年运量和发展远景等方面，做出综合分析和比较方案，以期得到合理的主接线结构。

1.4 原始资料的收集与分析牵引变电所等供电装置主接线设计的原始资料主要包括：电源与电力系统供电的情况；供电本身的设计规模与发展；供电系统供电方式和主变压器接线方式；控制调度方式；现场场地的自然情况；地区供电负荷的情况等。

1、电源与电力系统供电状况、系统容量的近期与远期发展规划、对牵引变电所的供电方式、与电压等级中心牵引变电所在系统中的地位，短路计算资料以及有无地方独立电源作为操作控制电源。

2、牵引变电所等供电装置的规模与发展要求，运量大小和邻近线路电气化的可能性，供电计算提供的牵引变压器容量、馈线负荷计算资料、牵引供电系统供电方式和主变压器的接线形式及其备用方式，接触网分段及其接线情况，供电系统急装置的调度控制方式，自动化程度与-调压、电容补偿要求。

3、对变电所场地等进行现场调查与踏勘，了解地形条件、进出线位置，交通及铁路岔线出线情况，馈线数目、当地的气象、水文资料、雷电活动与土壤电阻系数等资料。

4、地区负荷情况，包括铁路企业、枢纽站以及牵引变电所邻近的工业企业、农村用户的供电容量、电压等级以及负荷性质，出线回路、供电的重要程度、功率因数和负荷的同时系数等，地区负荷容量及电压等级对确定主变压器型式和主接线结构有重要作用。

此外，对电气设备产品的技术特性，特别是主变压器、断路器和避雷器等的特性和类型进行初步选型落实，也是主接线设计中原始资料的一个组成部分。

1.5主变压器型式、台数及容量的选择主变压器是供电系统和牵引变电所的重要电气设备，它的类型和结构是由整个供电系统和供电方式技术经济设计方案的全面比较确定的。

按照对电气主接线的构成产生影响的情况，不同主变压器的类型和台数一般考虑不同。

主变压器总容量的选择按设计规程的计算条件，通过供电系统的电计算进行。

1.6主接线方式选择与技术经济比较由于牵引变电所电气主接线的结构比较复杂，它是由一次电压侧、牵引负荷侧和地区（或区域）负荷侧的各部分接线组成的。

其他供电装置的电气接线都较简单，因此，重点分析牵引变电所电气主接线的选择问题。

确定牵引变电所各电压接线应考虑的原则与因素，以及基本接线方式选择应用的场合，归纳为以下几点：1、一次侧接线方式，考虑牵引变电所与电力系统的连接方式，当用双回路专用输电线供电时，较多的采用双T接线，在环网供电回路中采用桥型接线，另一方面，牵引变电所在系统中的作用和地位不同，接线方式也不同。

但遇到线路发生故障时有穿越功率通过，则对电气接线的可靠性要求更高。

2、电压等级、进线（出线）数量与断路器的备用方式：电压越高、传输功率越大；进（出）线数量越多，供电的面越广都对母线系统可靠性的要求越高。

线断路器达到一定数量时，由于断路器跳闸若干次后检修的概率增大，为解决断路器检修备用问题，需采用较复杂的母线系统。

因而，对110—220KV系统，在进（出）线为三回路时采用单母线分段的电气接线，四回路以上则采用单母线带旁路母线的接线方式。

牵引负荷系统，馈线在三回路以上，以采用单母线带旁路母线的接线为宜。

3、地区或区域负荷的容量大小和重要程度对电气主接线的影响也很大，地区负荷容量较小时地区变压器可直接由牵引母线供电，容量较大时则采用三绕组变压器供电。

在选择牵引变电所主接线以及主变压器型式、台数和地区负荷供电方式的过程中，通常可以提出若干个不同的接线方案，通过技术经济上的比较分析，再集中少数几个能同时满足运行要求、技术上最合理的方案，进行全面的技术经济比较，才能得到正确的结论。