斯科特牵引变电所课程设计报告

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目录

第1章课题设计任务要求 (1)

1.1 设计任务 (1)

1.2 设计的基本要求 (1)

1.3 设计的基本依据 (1)

第2章设计方案分析和确定 (1)

2.1 方案主接线的拟定 (1)

2.2 年运量和供电距离的分析 (2)

2.3 变压器与配电装置的一次投资和和折旧维修 (3)

2.4 供电方式的优缺点 (3)

第3章变压器台数和容量的选择 (4)

3.1 牵引变压器备用方式的选择 (4)

3.2 牵引变压器台数和容量的选择 (5)

第4章主接线设计 (7)

4.1 电源侧主接线 (7)

4.2 牵引变压器接线 (8)

4.3 牵引侧主接线 (8)

4.4 倒闸操作 (10)

第5章牵引变电所的短路计算 (10)

5.1 短路计算的目的 (10)

5.2 短路点的选取 (10)

5.3 短路计算 (10)

第6章电气设备的选择 (12)

6.1 室外110kV进线侧母线的选择 (13)

6.2 室外27.5kV进线侧母线的选择 (13)

6.3 高压断路器的选择 (14)

6.4 隔离开关的选择 (15)

6.5 电压互感器的选取 (15)

6.6 电流互感器的选取 (16)

第7章电压水平的改善 (17)

7.1 接触网功率因数低的主要原因 (17)

7.2 串联电容补偿 (17)

第8章继电保护 (18)

8.1 继电保护的任务 (18)

8.2 继电保护基本要求 (18)

8.3 继电保护的拟用 (18)

第9章防雷保护装置 (19)

第10章总结 (19)

参考文献 (20)

第1章 课题设计任务要求

1.1 设计任务

SCOTT 接线牵引变电所电气主接线设计,对双线路供电经过本次设计，对所学的专业知识得到相当的运用和实践，这将使自己所学的理论知识提升到一定的运用层次，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 设计的基本要求

（1）确定该牵引变电所高压侧的电气主接线的形式，并分析其正常运行方式下的运行方式。

（2）确定牵引变压器的容量、台数及接线形式。

（3）确定牵引负荷侧电气主接线的形式。

（4）对变电所进行短路计算，并进行电气设备的选择。

（5）设置合适的过电压保护装置、防雷装置以及提高接触网功率因数的装置。

（6）用CAD 画出整个牵引变电所的电气主接线图。

1.3 设计的基本依据

某牵引变电所位于大型编组站内，向两条复线电气化铁路干线的两个方向供电区段供电，已知列车正常情况的计算容量为27000 kVA ，并以10kV 电压给车站电力照明机务段等地区负荷供电，容量计算为2700 kVA ，各电压侧馈出数目及负荷情况如下：

25kV 回路(1路备)：两方向年货运量与供电距离分别为 m 503011k Mt L Q ⋅⨯=，m 304022k Mt L Q ⋅⨯=，m 10120k Mt kWh q ⋅=∆。10kV 共4回路(2路备)。

供电电源由系统区域变电所以双回路110kV 输送线供电。本变电所位于电气化铁路的首端，送点距离30km ，电力系统容量为3000MVA ，选取基准容量为100MVA ，在最大运行方式下，电力系统的电抗标幺值为0.23；在最小运行方式下，电力系统的标幺值为0.25.主变压器为SCOTT 接线。

第2章 设计方案分析和确定

2.1 方案主接线的拟定

按110 kV 进线和终端变电所的地位，考虑变压器数量，以及各种电压等级馈线

数目、可靠供电的需要程度选择结线方式。

方案一：两台牵引变压器，一次侧同时接于110 kV 母线，采用复线直接牵引供电方式如图2-1。

图2-1 复线直接牵引供电方式

方案二：两台牵引变压器和两台地区变压器，一次侧同时接于110 kV 母线(110千伏变压器最小容量为6300kVA)，采用复线AT 牵引供电方式。

2.2 年运量和供电距离的分析

由题意知：25kV 回路(1路备)：两方向年货运量与供电距离分别为11L Q = 30⋅50Mt ·km ，22L Q = 40⋅30Mt ·km ，q ∆ = 120kWh/10kt ·km 。10kV 共4回路(2路备)。

故两方向上的年电量消耗为： 1W =q ∆11L Q T=1576800MW

2W =q ∆22L Q T=1261440MW

所以，每公里上的年消耗电量为：1W ∆=52560MW ，1W ∆=31536MW

因为直接供电方式和AT 供电方式均适应于两供电壁不平衡的情况，所以两种方案均符合要求。

2.3 变压器与配电装置的一次投资和和折旧维修

因为两种方案均采用的是容量相等的主变压器，方案二有多用了两台地方电力变压器，所以在一次投资方面方案一投资多一点。

2.4 供电方式的优缺点

直接供电方式结构最简单、维护管理最少、造价最低等优点，但是防干扰性较差，如果能和BT 供电方式相结合，则效果可大为改善。

AT 供电方式无需进步牵引网的绝缘程度即可将供电电压进步一倍。在相同的牵引负荷条件下，接触悬挂和正馈线中的电流大致可减少一半。AT 供电方法牵引网单位阻抗约为BT 供电方法牵引网单位阻抗的1/4左右。从而提高了牵引网的供电能力，大大减小了牵引网的电压损失和电能损失。牵引变电所的间距可增大到90-100km ，不但变电所数量可以减少，而且相应得外部高压输电线数量也可以减少，还有利于选择既便利运营管理又缩短外部高压输电线长度的变电所地位。由于AT 供电方法无需在AT 处将接触悬挂履行电分段，故当牵引重载列车运行的高速度、大电流电力机车通过AT 处时，受电弓上不存在发生强烈电弧，能满足高速、重载列车运输的须要。同时，AT 供电方法对附近通讯线的综合防护后果要优于直接供电供电方法。

但AT 供电方式构造比较复杂。在开闭所、分区所、AT 所以及主变压器副边中点不接地的牵引变电所都设置自藕变压器等。牵引网中除了接触悬挂和正馈线之外，还