C所供变电课程设计20127948

课程设计

课程名称：供变电工程课程设计

设计题目：C牵引变电所电气主接线设计 院 系： 电 气 工 程 系 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 12级电化三班 姓 名： 代洪宇 指导教师： 吕老师

西南交通大学峨眉校区

2015年11月5日

课 程 设 计 任 务 书

I

专 业 电气工程及其自动化 姓 名 代洪宇 学 号 20127948 开题日期：2015年 9月 10 日 完成日期：2015年 11 月 5日

题 目 牵引变电所电气主接线设计

一、设计的目的

通过该设计，使学生初步掌握交流电气化铁道牵引变电所电气主接线的设计步骤和方法；熟

悉有关设计规范和设计手册的使用；基本掌握变电所主接线图的绘制方法；锻炼学生综合运用所

学知识的能力，为今后进行工程设计奠定良好的基础。

二、设计的内容及要求

1、按给定供电系统和给定条件，确定牵引变电所电气主接线。 2、选择牵引变电所电气主接线中的主要设备。如：母线、绝缘子、隔离开关、熔断器、断路器、互感器等。

选择时应优先考虑采用国内经鉴定的新产品、新技术。 3、提交详细的课程设计说明书和牵引变电所电气主接线图。

三、指导教师评语

四、成 绩

指导教师 (签章)

2015 年 10 月 日

II

牵引变电所课程设计原始资料

原始资料（任选其中一所进行设计） 1、电力系统及牵引变电所分布图

SC=10000MVAx1=x2=0.01甲L1L5L3AL4B丙CDL6至地方110kV变电站2×12万kVAUd=17%L22×6.3万kVAUd=17%乙L7L8L10L9EF

图例： ：电力系统，火电为主

：地方220/110kV区域变电所

：地方110/35/10kV变电站 ：铁道牵引变电所 —— ：三相高压架空输电线

图中：

L1：220kV 双回路 150kM LGJ-300

L2：110kV 双回路 10kM LGJ-120 L3：110kV 20kM L4：110kV 40kM L5：110kV 60kM

L6：110kV 双回路 20kM L7：110kV 30kM L8：110kV 50kM

III

L9：110kV 60kM L10：110kV 60kM

未标注导线型号者均为LGJ-185，所有导线单位电抗均为X=0.4Ω/kM 牵引变压器容量如下（所有Ud%=10.5）： A：2×3.15万kVA B：2×3.15万kVA C：2×3.15万kVA D：2×1.5万kVA E：2×1.5万kVA F：2×1.5万kVA 2、电力系统对各牵引变电所的供电方式及运行条件

[1] 甲站对A所正常供电时，两回110kV线路中，一回为主供电源，另一回备用。A所内采用两台牵引变压器固定全备用。所内不设铁路岔线。27.5kV侧需设室外辅助母线，每相馈线接电容补偿装置二组，电容器室内，电抗器室外。

[2] 甲站对B所供电时，110kV线路还需经B所送至丙站。正常运行时B所内有系统功率穿越。当甲站至B的输电线路故障时，B所由丙站供电，丙站内110kV母线分段运行，输电线L4、L5分别接入不同的分段母线上。正常运行时，丙站内110kV母线分段断路器断开。B所提供甲站至丙站的载波通道。

B所内采用两台牵引变压器固定全备用。所内不设铁路岔线，外部有公路直通所内。27.5kV侧需设室外辅助母线，每相馈线接电容补偿装置二组，电容器室内，电抗器室外。

[3] C所由丙站送出的两回110kV线路供电。但正常运行时，由甲站送至丙站（L5）再由丙站送至C所的一回110kV线路（L6）平时不向牵引负荷供电。只经过C所的110kV母线转接至某企业110kV变电站。

C所内采用两台变压器，固定全备用。所内不设铁路岔线，外部有公路直通所内。牵引侧除向两个方向的牵引网供电外，还要向电力机务段供电（两回）和地区10kV 负荷供电（一回）。C所内设有27.5/10kV 1000kVA动力变压器一台。10kV高压间内设有4路馈线，每路馈线设有：电流表、电压表、有功电度表、无功电度表。设有电流速断和接地保护，继电保护动作时间0.1秒。10kV高压间设在27.5kV高压室一端，单独开门。27.5kV侧设室外辅助母线，每相馈线接电容补偿装置二组，电容器室内，电抗器室外。

[4] 牵引变电所D、E、F由乙站供电。正常运行时，110kV线路在E所内断开，

IV

不构成闭合环网。E所内的牵引变压器正常运行时，接入由D所送来的电源线L8上，L8故障时可转接至F所由L9供电。D、F所均可能有系统功率穿越。但正常运行时，F所无系统功率穿越。

D所内采用两台牵引变压器固定全备用。所内不设铁路岔线。27.5kV侧设室外辅助母线，每相馈线接电容补偿装置二组，电容器室内，电抗器室外。所用电有地方10kV可靠电源。

[5] E所内采用两台牵引变压器固定全备用。所内不设铁路岔线，有公路引入所内。27.5kV侧不设室外辅助母线，每相馈线接电容补偿装置二组，电容器室内，电抗器室外。所用电采用在110kV进线隔离开关内侧接入（1103）/0.23kV单相变压器，以提高向硅整流装置供电的可靠性。

[6] F所内采用两台牵引变压器固定全备用。所内不设铁路岔线。27.5kV侧设室外辅助母线，每相馈线接电容补偿装置二组，电容器室内，电抗器室外。该地区无地方10kV电源。

[7] 牵引变电所A、C、E 110kV侧要求计费，牵引变电所B、D、F 27.5kV侧要求计费，采用低压侧(27.5kV侧)计费时，110kV侧仍需设电压监视。

[8] 各变电所设计时，一律按海拔h≤1000m，I级污秽地区，盐密δ≤0.1毫克/厘米2，最高环境温度+40℃考虑。

[9] 各牵引变电所均设置避雷针三座。

[10] 牵引变电所B、D 110kV线路采用纵向平行引入方式；C、E 110kV线路采用横向相对引入方式；A、F 110kV线路采用T字型引入方式。

[11] 假定各牵引变电所馈线主保护动作时间tb=0.1秒，27.5kV母线采用矩型截面硬铝母线，母线间距a=40cm，母线跨距l=120cm；10KV母线采用矩型截面硬铝母线，母线间距a=25cm；母线跨距l=100cm。

[12] 各牵引变电所主控制室均采用一对一集中控制方式，直流电源电压均为220V。

V

摘 要

交流与直流牵引变电所设计师电力牵引供电系统的重要组成部分。其内容包括电气设备选择、电气主接线和配电装置设计、控制保护系统的技术方案与接线方式、接地装置设计等。它对整个供电系统的技术经济指标、运行方式都有重大的影响。

牵引变电所与供变电系统其他供电装置的设计，不仅要满足正常运行方式下的各种工作状态及运行条件的要求，而且还应考虑在故障条件下如何缩小或限制故障的范围和影响，并保证电气设备在故障状态下安全可靠地工作。

关键词 短路电流；主接线；电气设备

VI

目 录

第一章 电气主接线与高压配电装置 ..................................................................................................... 1

1.1概述 ............................................................................................................................................. 1 1.2电气主接线应满足的基本要求 ................................................................................................. 1 1.3电气主接线设计应遵循的主要原则与步骤 ............................................................................. 2 第二章 牵引变电所主接线的确定 ......................................................................................................... 3

2.1原始资料 ..................................................................................................................................... 3 2.2确定C所主接线形式 ................................................................................................................. 3 2.3说明理由 ..................................................................................................................................... 3 第三章 短路计算 ..................................................................................................................................... 5

3.1短路计算的相关概念、内容和目的 ......................................................................................... 5 3.2短路计算点的确定原则 ............................................................................................................. 5 3.3短路计算 ..................................................................................................................................... 5 第四章 设备及选型 ................................................................................................................................. 8

4.1 母线的选取及校验 .................................................................................................................... 8 4.2支柱绝缘子及穿墙套管的选取及校验 ................................................................................... 12 4.3高压断路器选取及校验 ........................................................................................................... 14 4.4隔离开关的选取及校验 ........................................................................................................... 16 4.5高压熔断器的选取及校验 ....................................................................................................... 18 4.6电压互感器选取 ....................................................................................................................... 19 4.7电流互感器选择 ....................................................................................................................... 20 4.8避雷器的选取 ........................................................................................................................... 24 结 论 ..................................................................................................................................................... 25 参考文献 ................................................................................................................................................. 26 附录1 ...................................................................................................................... 错误！未定义书签。

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第一章 电气主接线与高压配电装置

1.1概述

牵引变电所（含开闭所、降压变电所）的电气主结线，是指由主变压器、高压电器和设备等各种电器元件和连接导线所组成的接受和分配电能的电路。用规定的设备文字符号和图形代表上述电气设备、导线，并根据他们的作用和运行操作顺序，按一定要求连接的单线或三线结线图，称为电气主结线图。它不仅标明了各主要设备的规格、数量，而且反映各设备的连接方式和各电气回路的相互关系，从而构成变电所电气部分主系统。电气主结线反映了牵引变电所的基本结构和功能。在运行中，它能表明与高压电网连接方式、电能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，主结线的确定对变电所电气设备选择、配电装置布置、继电保护装置和计算、自动装置和控制方式选择等都有重大影响。此外，电气主结线对牵引供电系统运行的可靠性、电能质量、运行灵活性和经济性起着决定性作用。此外，电气主结线及其组成的电气设备，是牵引变电所的主体部分。

1.2电气主接线应满足的基本要求

电气主接线应满足安全性、可靠性、经济性和方便性四项基本要求： 1. 安全性

主要体现在：隔离开关的正确配置和隔离开关接线的正确绘制。隔离开关的主要用途是将检修部分与电源隔离，以保证检修人员的安全。在主接线图中，凡是应该安装隔离开关的地方都必须配置隔离开关，不能有个别遗漏之处，也不允许从节省投资来考虑而予以省略。主接线的安全性是必须绝对保证的，在比较分析主接线的特点时，不允许有“比较安全、安全性还可以”等不合适的结论。 2. 可靠性

电气主接线的可靠性不是绝对的。同样形式的主接线对某些发电厂和变电所来说是可靠的，而对另一些发电厂和变电所则不一定满足可靠性要求。电气主接线可靠性的高低，与经济性有关。一般来讲，主接线的可靠性愈高，所需的总投资和年运行费愈多。另一方面，可靠性愈高，因停电而造成的经济损失愈小。所以，对主接线可靠性进行分析时，要根据资金是否充沛，停电的经济损失多少等，从各方面加以综合考虑。由事故造成中断供电的机会越少、影响范围越小，停电时间越短，主结线的安全可靠性就越高。

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3. 经济性

经济性主要取决于汇流母线的结构类型与组数（几组母线）、主变压器容量、结构形式和数量、高压断路器配电单元数量、配电装备结构类型（屋内或屋外式）和占地面积等因素。它通常与可靠性方便性之间有矛盾。为此，必须力求技术、经济两者的统一，在满足供电可靠、运行灵活方便的基础上，尽量使投资和运行费最省。 4. 方便性

(1)操作的方便性 尽可能使操作步骤少，以便于操作人员掌握，不致出错。 (2)调度的方便性 根据调度要求，方便地改变运行方式。 (3)扩建的方便性

1.3电气主接线设计应遵循的主要原则与步骤

在电气主结线的设计中，应遵循的主要原则与步骤：

1. 应以批准的设计任务书为依据，以国家经济建设的方针政策和有关的技术政策、

技术规范和规程为准则，结合工程具体特点和实际调查掌握的各种基础资料，进行综合分析和方案研究。

2. 主结线设计与整个牵引供电系统供电方案、电力系统对电力牵引供电方案密切相

关，包括牵引网供电方式、变电所布点、主变压器接线方式和容量、牵引网电压水平及补偿措施、无功、谐波的综合补偿措施以及直流牵引系统电压等级选择等重大综合技术问题，应通过供电系统计算进行全面的综合技术经济比较，确定牵引变电所的主要技术参数和各种技术要求。

3. 根据供电系统计算结果提供的上述各种技术参数和有关资料，结合牵引变电所高

压进线及其与系统联系、进线继电保护方式、自动装置与监控二次系统类型、自用电系统，以及电气化铁路当前运量和发展规划远景等因素，并全面考虑对主结线的基本要求，做出综合分析和方案比较，以期设计合理的电气主结线。 4. 新技术的应用对牵引变电所主结线结构和可靠性等方面，将产生直接影响。

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第二章 牵引变电所主接线的确定

2.1原始资料

C所由丙站送出的两回110kV线路供电。但正常运行时，由甲站送至丙站（L5）再由丙站送至C所的一回110kV线路（L6）平时不向牵引负荷供电。只经过C所的110kV母线转接至某企业110kV变电站。

C所内采用两台变压器，固定全备用。所内不设铁路岔线，外部有公路直通所内。牵引侧除向两个方向的牵引网供电外，还要向电力机务段供电（两回）和地区10kV 负荷供电（一回）。C所内设有27.5/10kV 1000kVA动力变压器一台。10kV高压间内设有4路馈线，每路馈线设有：电流表、电压表、有功电度表、无功电度表。设有电流速断和接地保护，继电保护动作时间0.1秒。10kV高压间设在27.5kV高压室一端，单独开门。27.5kV侧设室外辅助母线，每相馈线接电容补偿装置二组，电容器室内，电抗器室外。

2.2确定C所主接线形式

高压侧采用双T形式的三项牵引变电所主接线；

牵引负荷侧才有单母线用隔离开关分段带旁路母线的接线方式。

2.3说明理由

1.首先确定C所为中间式牵引变电所。因为这类牵引变电所一般有两类电源进线，主要向牵引负荷和地区负荷供电，且无系统功率穿越。以上几点符合原始资料中C所的有两回110KV线路供电，向某企业110KV变电站供电的实际情况。

2.双T接线中，两路电源、两台主变压器只需要两套断路器，并且110KV侧无系统功率穿越，这些都是符合原始资料中C所情况的。况且双T接线结构简单,110KV侧无需设置继电保护装置，使二次接线装置也较为简单，可节省投资。

3.由于C所牵引侧除向两个方向的牵引网供电以外，还要向电力机务段供电（两回）

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和地区10KV负荷供电（1回）；10KV高压间内设有4跳馈线。由上可知，牵引网供电、馈线数目较多，所以牵引负荷侧主母线采用单母线用隔离开关分段带旁路母线的接线方式，并设有室外辅助母线。

4.对于中间式牵引变电所采用三相-二相式主变压器的电七主接线；牵引侧母线连接的自用电变压器采用反变换的Scott接线形式，已获得自用电系统所需的三相对称380V电压。

5.对于C所不采用双母线接线是因为C所只有两条电源进线，而双母线接线则要求进线要有4条以上，所以此点不符合。

6.对于C所不采用桥形接线，是因为C所无系统功率穿越，而桥形接线只适用于有功率穿越的变电所，所以此点不符合。

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第三章 短路计算

3.1短路计算的相关概念、内容和目的

1.短路,是指供电系统正常运行情况外的，导电相与相或相与地之间负荷支路被旁路的直接短路或经过一个很小的故障点阻抗短接。

2.短路计算的主要内容是确定短路电流的大小，即最大短路电流的大小。

3.短路计算的目的，是通过短路过程的研究及计算短路电流的量值，从而达到供电系统合理设计和安全可靠运行的重要因素。

3.2短路计算点的确定原则

最大短路电流出现的条件，一方面要考虑电力系统远景规划系统容量增加的可能性，以及系统运行方式的变化使系统参数改变而导致短路电流增大。另一方面，对于所设计的牵引变电所或其他供电装置，其本身的主接线和运行方式对短路电流的数值也有很大的影响，必须在初步却定主接线和主变压器运行方式情况下，选择电气设备可能处于最严重短路电流状态的短路点，作为短路计算点，以确定在系统最大运行方式下，通过各种电气设备和载流母线的最大短路电流。

3.3短路计算

电路简化图如下：

图中d1点为110KV高压母线短路点；d2点为27.5KV低压母线短路点；d3点为10KV短路点。 取Sj=100MVA

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等值计算网络：

1.当d1点短路时：

周期分量电流有效值：

周期分量电流有名值：

冲击电流：

2.当d2点短路时：

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周期分量电流有效值：

周期分量电流有名值：

冲击电流：

3.当d3点短路时：

周期分量电流有效值：

周期分量电流有名值：

冲击电流：

短路计算值一览表见表3-1

表3-1

110KV侧 27.5KV侧 10KV侧 Iz（kA） 1.740 4.610 0.7275 ich（kA） 4.651 11.637 1.674 Ich（kA） 2.801 6.887 0.9726

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第四章 设备及选型

4.1 母线的选取及校验

4.1.1 110KV侧母线采用软母线

1．按最大长期工作电流选择母线截面

根据正常工作下持续发热容许温升的限制，应使最大长期工作电流小于Ixu，即

Ixu?Ig.max；最大长期工作电流按变压器过载1.3倍考虑，

由《电力牵引供变电技术》附录二附表3查出铝母线（LMR型）25×3的允许载流量为251A（环境温度为25?时），大于最大工作电流，故初选25×3=75mm2截面的铝母线（单条平放）。

2．校验母线的短路热稳定性

要求短路最终温度?Z，应先求出起始温度?S，根据?Z，利用曲线A??f(?)，找出对应的AS值，再由

1Qd?AZ?AS求出AZ，再次利用曲线A??f(?)找出对应的?Z。 S2

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由?s=58.02?C，在《电力牵引供变电技术》图6.6中查得铝曲线

在《电力牵引供变电技术》中查表6.6可得， 对应铝母线曲线的纵坐标为 ，即 ，表明所选截面的母线能满足热稳定性。

4.1.2 27.5KV侧母线选用矩形铝母线（室内选硬母线、室外选软母线）

1．按最大长期工作电流选择母线截面

根据正常工作下持续发热容许温升的限制，应使最大长期工作电流小于Ixu，即

Ixu?Ig.max；最大长期工作电流按变压器过载1.3倍考虑，则

由《电力牵引供变电技术》附录二附表3查出铝母线60×8的允许载流量为973A（环境温度为25?时），大于最大工作电流，故初选60×8=480mm2截面的铝母线（单条平放）。

2．校验母线的短路热稳定性

要求短路最终温度?Z，应先求出起始温度?S，根据?Z，利用曲线A??f(?)，找出对应的AS值，再由

由?s=60.13?C，在《电力牵引供变电技术》图6.6中查得铝曲线As?0.45?104

1Qd?AZ?AS求出AZ，再次利用曲线A??f(?)找出对应的?Z。 S2

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在《电力牵引供变电技术》中查表6.6可得Az?0.452?104，对应于铝母线曲线的纵坐标为62?，即?z?63???xu?200?，表明所选截面的母线能满足热稳定性。

3．校验母线的机械稳定性

由《电力牵引供变电技术》表6.4知，铝母线的允许应力为69?106Pa，???xu，满足机械稳定性。故最后确定选择截面为60×8=480mm2的铝母线。

4.1.3 10KV侧母线选用矩形截面硬母线

1.按最大长期工作电流选择母线截面

根据正常工作下持续发热容许温升的限制，应使最大长期工作电流小于Ixu，即

Ixu?Ig.max；最大长期工作电流按变压器过载1.3倍考虑，则

由《电力牵引供变电技术》附录二附表3查出铝母线15×3的允许载流量为156A（环境温度为25?时），大于最大工作电流，故初选15×3=45mm截面的铝母线（单条

2

平放）。

2.校验母线的短路热稳定性

要求短路最终温度?Z，应先求出起始温度?S，根据?Z，利用曲线A??f(?)，找

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出对应的AS值，再由

在《电力牵引供变电技术》中查表6.6可得Az?0.2552?104，对应于铝母线曲线的纵坐标为39?，即?z?39???xu?200?，表明所选截面的母线能满足热稳定性。

3.校验母线的机械稳定性

由《电力牵引供变电技术》表6.4知，铝母线的允许应力为69?106Pa，???xu，

1Qd?AZ?AS求出AZ，再次利用曲线A??f(?)找出对应的?Z。 2S11

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满足机械稳定性。故最后确定选择截面为15×3=45mm2的硬铝母线。

4.2支柱绝缘子及穿墙套管的选取及校验

由于牵引变压器安装在室外，而110KV进线是直接接到牵引变压器上的，所以不用穿墙导管，故对于110KV侧只需选择支柱绝缘子而不需要选择穿墙导管。而

27.5KV侧的设备既有安装在室外的也有安装在室内，所以对27.5KV侧既需要选择支

柱绝缘子，也需要选择穿墙导管。

4.2.1 110kV侧支柱绝缘子选取

1．按最大工作电压选择支柱绝缘子时，可按变压器110KV侧额定电压

Ue?110KV考虑

可以初选型号为ZS-110/3的绝缘子，其技术数据见表4-1：

表4-1 支柱绝缘子（型号） ZS—110/3

2．支柱绝缘子机械稳定性校验：

额定电压（kV） 110 机械破坏荷重（kN） 3 4.2.2 27.5KV侧支柱绝缘子选取

1．按最大工作电压选择支柱绝缘子可按变压器27.5KV侧额定电压Ue?27.5KV考虑

可以初选型号为ZA-35Y的绝缘子，其技术数据见表4-2：

表4-2

支柱绝缘子（型号） ZA—35Y

2.支柱绝缘子机械稳定校验：

额定电压（kV） 35 机械破坏荷重（kN） 3.75

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4.2.3 27.5KV侧穿墙套管选取

1．按最大长期工作电流选择母线的截面可按变压器过载1.3倍考虑

可初选CLB-35/1000型穿墙，其技术数据见表4-3：

表4-3

穿墙套管（型号） CLB-35/1000

2．穿墙套管热稳定校验：

3．穿墙套管机械稳定性校验：

额定电压（kV） 35 额定电流（A） 1000 机械破坏荷重（kN） 7.5

4.2.4 10kV侧支柱绝缘子选取

1. 按最大工作电压选择支柱绝缘子时，Ue?10KV考虑 可以初选型号为ZA-10T的绝缘子，其技术数据见表4-4：

表4-4 支柱绝缘子（型号） ZA-10T

2. 支柱绝缘子机械稳定性校验：

额定电压（kV） 10 机械破坏荷重（kN） 3.75

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4.3高压断路器选取及校验

交流牵引负荷侧由于故障跳闸频繁，操作次数多，从减少运行维修工作量考虑，

27.5KV侧选用真空断路器，10KV选用真空断路器。本设计110KV侧选用SF6断路器，

4.3.1 110KV侧断路器选取

1．最大长期工作电流按变压器过载1.3倍考虑

初选额定电流为1250A的LW-110型六氟化硫断路器，其技术数据见表4-5：

表4-5

型号 LW-110 额定电压 （kV） 110 额定电流 （A） 1250 极限通过电流 有效值 峰值 —— 80kA 3s热稳定电流 （kA） 31.5 2．短路关合电流的校验

极限通过电流为 ，而 ，所以ieg?icj，故满足要求。 3．校验短路时的热稳定性

由前面选择硬母线处可得：

4.3.2 27.5kV侧断路器选取

1．最大长期工作电流按变压器过载1.3倍考虑

初选额定电流为1000A的ZN6-27.5型的真空断路器，其技术数据见表4-6：

表4-6

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型号 ZN6-27.5

2．短路关合电流的校验

3．校验短路时的热稳定性

所以，选用额定电流为1000A的ZN6-27.5型的真空断路器。

额定电压 （kV） 25 额定电流 （A） 1000 极限通过电流 有效值 峰值 -- 25kA 4s热稳定电流（kA） 10 4.3.3 10kV侧断路器选取

1. 最大长期工作电流按变压器过载1.3倍考虑

初选额定电流为600A的ZN-10型真空断路器，其技术数据见表4-7：

表4-7

型号 ZN-10 额定电压 （kV） 10 额定电流 （A） 600 极限通过电流 有效值 峰值 —— 22kA 3s热稳定电流 （kA） 8.7 2. 短路关合电流的校验

3. 校验短路时的热稳定性

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所以Qd?Q4，故满足热稳定性要求。

所以，选用额定电流为600A的ZN-10型真空断路器。

4.4隔离开关的选取及校验

由于在所设计的电气主结线中，110KV侧隔离开关在室外，而27.5KV侧既有室内的也有室外的，所以对110KV侧只需选择室外的，而27.5KV侧要选择室内和室外的。10kV侧隔离开关选择室内的。

4.4.1 110kV侧隔离开关选取

1．最大长期工作电流按变压器过载1.3倍考虑

而要满足Ue?Ug,Ie?Igmax，可初选型号为GW4-110/600的隔离开关。其技术数据见表4-8：

表4-8

型号 GW4-110/600 额定电压 （kV） 110 额定电流 （A） 600 极限通过电流 5s热稳定电流 有效值 峰值 -- 50kA （kA） 14 2．校验短路时的热稳定性

所以110KV侧隔离开关选用型号为户外GW4-110/600。

4.4.2 27.5KV侧户内隔离开关选取

1．最大长期工作电流按变压器过载1.3倍考虑

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而Ue?Ug,Ie?Igmax，所以初选型号为GN2-35T/1000户内隔离开关。其技术数据见表4-9：

表4-9

型号 GN2-35T/1000 额定电压 （kV） 35 额定电流 （A） 1000 极限通过电流 有效值 峰值 49 70kA 5s热稳定电流（kA） 27.5

2．校验短路时的热稳定性

所以27.5KV侧户内隔离开关选用型号为GN2-35T/1000。

4.4.3 27.5KV侧户外隔离开关选取

1．最大长期工作电流按变压器过载1.3倍考虑

而Ue?Ug,Ie?Igmax，所以初选型号为GW4-35/1000户内隔离开关。其技术数据见表4-10：

表4-10

型号 GW4-35/1000 额定电压 （kV） 35 额定电流 （A） 1000 极限通过电流 有效值 峰值 —— 80kA 热稳定电流（kA） 5s 21.5

2．户外隔离开关的校验

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所以27.5KV侧户外隔离开关选用型号GW4-35/1000。

4.4.4 10KV侧户内隔离开关选取

1. 最大长期工作电流按变压器过载1.3倍考虑

而Ue?Ug,Ie?Igmax，所以初选型号为GN6-10T/200户内隔离开关。其技术数据见表4-11：

表4-11

型号 GN6-10T/200 额定电压 （kV） 10 额定电流 （A） 200 极限通过电流 有效值 峰值 14.7 25.5kA 5s热稳定电流（kA） 10

2. 校验短路时的热稳定性

所以10KV侧户内隔离开关选用型号为GN6-10T/200。

4.5高压熔断器的选取及校验

熔断器是用以切断过载电流和短路电流，选择熔断器时首先应根据装置地点和使用条件确定种类和型式；对于保护电压互感器用的高压熔断器，只需要按额定电压和断流容量两项来进行选择。

27.5kV侧高压熔断器选用RW1-35Z型户外高压熔断器，其技术数据见表4-12：

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表4-12

型号 RW1-35Z

最大断流容量

所以该型号高压熔断器满足要求

额定电压（kV） 35 最大断流容量（MVA） 400 4.6电压互感器选取

4.6.1户外高压电压互感器选取

供继电保护用的电压互感器的选择：准确级为3级。 供110kV侧运行监视用的电压互感器选择：准确级1～1.5级。

由于电压互感器装于110kV侧只是用于电压监视，并不需要起保护作用，因为如果110kV侧发生故障或事故时，其地方的电力系统会启动继电保护装置跳闸，将其故障或事故切除，因此选用JCC6-110型准确级1级，额定容量500VA的电压互感器便可以满足要求。

其技术数据见表4-13:

表4-13

型号 额定电压（kV） 原线圈 副线圈 0.1/3 额定容量（V.A） 最大容量（V.A） 0.5级 1级 3级 300 500 500 2000 JCC6-110 110/3 由于电压互感器是并接在主回路中，当主回路发生短路时，短路电流不会流过互感器，因此电压互感器不需要校验短路的稳定性。

4.6.2 27.5KV侧电压互感器选取

供继电保护用的电压互感器的选择：准确级为3级。

供计费用的电压互感器的选择：型号同上，但准确级为0.5级。

由于电压互感器装于27.5kV侧不仅要用于电压监视，而且还要起到保护作用，

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用于保护牵引网馈线上所发生的故障或事故，故其准确级需要3级，因此选用JDJJ-35型准确级3级，额定容量600VA的电压互感器可以满足要求。其技术数据见表4-14：

表4-14

型号 JDJJ-35 额定电压（kV） 原线圈 副线圈 额定容量（V.A） 0.5级 1级 3级 150 250 600 最大容量（V.A） 1200 35/3 0.1/3 由于电压互感器是并接在主回路中，当主回路发生短路时，短路电流不会流过互感器，因此电压互感器不需要校验短路的稳定性。

4.7电流互感器选择

4.7.1 110KV侧电流互感器选择

1．最大长期工作电流可按变压器过载1.3倍考虑

可初选型号为LCW-110的电流互感器。其技术数据见表4-15：

表4-15

型号 LCW—110 2．二次负载的计算与校验

电流互感器二次负载统计表见表4-16：

表4-16

仪表名称 二次负荷（V.A） A相 B相 C相 额定电压 额定电流比 准确级次 1秒热稳定倍数 110kV 100/5A 0.5、1 75 动稳定倍数 150 电流表（ITI-A型） — 3 — 有功功率表（IDI-W） 1.5 — 1.5 有功瓦时计（DSI） 0.5 — 0.5 总 计 2 3 2

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3．校验热稳定性

4．校验机械稳定性

校验作用于互感器绝缘瓷瓶帽上的机械应力：

设相间距离a?2m，互感器瓷套帽到最近支柱绝缘子间距离L?1.5m 则作用于瓷套帽上的机械应力为 ：

说明互感器对机械力的作用是稳定的，故选择的LCW—110型电流互感器能满足要求。

4.7.2 27.5KV侧电流互感器选择

1．最大长期工作电流可按变压器过载1.3倍考虑

可以初选额定电流比为10005型号为LZBJ1?27.5的电流互感器。其技术数据见表4-17：

表4-17

型号 额定电压 额定电流比 准确级次 1秒热稳定（kV） （A） 倍数 动稳定倍数

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LZBJ1?27.5 2．二次负载的计算与校验。 电流互感器二次负载统计表见表4-18

表4-18

仪表名称 二次负荷（V.A） A相 B相 C相 电流表（ITI-A型） — 3 — 有功功率表（IDI-W） 1 5 — 1.5 有功瓦时计（DSI） 0.5 — 0.5 总 计

3．校验热稳定性

4．校验机械稳定性

校验作用于互感器绝缘瓷瓶帽上的机械应力：

设相间距离a?40cm，互感器瓷套帽到最近支柱绝缘子间距离L?120cm，则作用于瓷套帽上的机械应力为 ：

27.5 1000/5 1/10P2 63 88 2 3 2

说明互感器对机械力的作用是稳定的，故选择的LZBJ1-27.5型电流互感器能满足要求。

4.7.3 10KV侧电流互感器选择

1. 最大长期工作电流可按变压器过载1.3倍考虑

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可以初选额定电流比为1505型号为LFC?10?0.5/3的电流互感器。其技术数据见表4-19：

表4-19

型号 LFC?10 额定电压 额定电流比 准确级次 1秒热稳定（kV） — （A） 150/5 3 倍数 80 动稳定倍数 250 2. 二次负载的计算与校验。 电流互感器二次负载统计表见表4-20

表4-20

仪表名称 二次负荷（V.A） A相 B相 C相 电流表（ITI-A型） — 3 — 有功功率表（IDI-W） 1 5 — 1.5 有功瓦时计（DSI） 0.5 — 0.5 总 计

3. 校验热稳定性

2 3 2

4. 校验机械稳定性

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校验作用于互感器绝缘瓷瓶帽上的机械应力：

设相间距离a?40cm，互感器瓷套帽到最近支柱绝缘子间距离L?100cm，则作用于瓷套帽上的机械应力为 ：

说明互感器对机械力的作用是稳定的，故选择的LFC?10型电流互感器能满足要求。

4.8避雷器的选取

1．50%击穿电压U50%是指在该电压下进行多次试验，气隙击穿概率为50%。110kV为1410/1200kA 27.5kV为700/350kA

2．选择交流磁吹阀式避雷器FCZ-110型避雷器作为主变压器中性点的避雷保护；该避雷器的额定电压为126kV、工频放电电压有效值为255—290KV、 冲击电流残压（波形8/20?s）不大于332kV、预放电时间1.5-20?s及波形1.5/40?s不大于345kV。

3．选用Y5W5—177/439 ZnO避雷器作为110kV交流电气设备过电压保护；该避雷器额定电压为177kV 、最大雷电冲击残压(5KA)为439kV、最大陡度冲击残压峰值为483KV。

4．27.5KV侧的避雷器选用Y5C4—42/117铁道专用串联间隙ZnO避雷器,用来保护相应电压等级，电气设备免受大气过电压和某些操作过电压的危害；系统额定电压为27.5kV，避雷器额定电压为42kV，工频放电电压不小于72kV。

避雷器选取结果见表4-21：

表4-21

保护地点 主变110kV侧中性点保护 110kV侧设备保护 FCZ-110型避雷器 避雷器 27.5kV侧设备保护 串联间隙ZnO避雷器 选用型号 交流磁吹阀式避雷器Y5W5—177/439 ZnOY5C4—42/117铁道专用

电气设备一览表

名称

型号 24

数量 单位 西南交通大学课程设计

110KV侧软母线 27.5KV侧硬母线 10KV侧硬母线 110KV侧支柱绝缘子 27.5KV侧支柱绝缘子 27.5KV侧穿墙导管 10KV侧支柱绝缘子 LMR-15?3 LMY-40?4 LMY-15×3 ZS-110/3 ZA-35Y CLB-35/600 ZA-10T LW-110 根 根 个 个 个 个 组 个 个 个 组 个 个 个 组 个 组 个 组 个 组 组 个 110KV侧SF6断路器 27.5KV侧真空断路器 10KV侧真空断路器 27.5KV侧高压熔断器 110KV侧隔离开关 27.5KV侧户内隔离开关 27.5KV侧户外隔离开关 10KV侧户内隔离开关 110KV侧电压互感器 27.5KV侧电压互感器 110KV侧电流互感器 110KV侧中性点接地电流互感器 27.5KV侧电流互感器 27.5KV侧C相电流互感器 10KV侧电流互感器 110KV侧避雷器 110KV侧中性点接地避雷器 27.5KV侧避雷器 ZN6?27.5 ZN-10 RN1-35 GW4-110/600 GN2-35T/600 GW2-35G/600 GN6-10T/200 JCC-110 JDJ-35 LCW-110 LCW-110 LCW-35 LCW-35 LFC-10 FCZ—110 FCZ—110 FCZ—35 个

结 论

通过此次牵引供变电系统的课程设计，使我学会了如何确定牵引变电所的主接线、如何计算短路点、如何选择设备的一系列问题，并且通过自学CAD掌握了绘制牵

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引变电所图纸的技能。

除此之外，还培养了我独立思考、独立完成任务、发现问题并解决问题的能力，使自己在平时所学的知识在实际设计中得到应用和验证。通过讨论、计算、选材、整理的过程中，我更进一步了解了牵引供变电系统设计中应注意的一些原则,熟悉了短路算、材料选取等实际问题。这次设计，使我对以往所学习的知识进行了一次系统的总结和复习,并且在本次设计中对以前不足的知识进行了再一次的巩固和学习。

参考文献

1、 贺威俊.电力牵引供变电技术.成都:西南交通大学出版社.2004 2、 简克良.电力系统分析.成都:西南交通大学出版社.1993

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3、 李群湛，连级三，高仕斌 .高速铁路电气化工程.西南交通大学出版社 4、 谭秀炳，刘向阳.交流电气化铁道牵引供电系统.西南交通大学出版社 5、 冯仁杰.电气化铁道供电系统.中国铁道出版社 6、 林秀海.电气化铁道供变电工程.中国铁道出版社

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