工学牵引变电所一次课程设计

1、课 程 设 计题 目A牵引变电所供变电工程设计专 业电气工程及其自动化班 级学 号姓 名指导教师电气工程学院课 程 设 计 任 务 书学生姓名学生专业电气工程及其自动化学生学号学生班级指导教师设计题目A牵引变电所供变电工程设计一、设计初始条件(已知技术参数) 包含有A、B两牵引变电所的供电系统示意图如图1所示。图1牵引供电系统示意图图1中，牵引变电所中的两台牵引变压器为一台工作，另一台备用。电力系统1、2均为火电厂，选取基准容量Sj为500MVA，在最大运行方式下，电力系统1、2的综合电抗标幺值分别为0.10和0.12； 在最小运行方式下，电力系统1、2的综合电抗标幺值分别为0.11和0.14

2、。 对每个牵引变电所而言，110kV线路为一主一备。图1中，L1、L2、L3长度分别30km、60km、20km。线路平均正序电抗X1为0.4/km, 平均零序电抗X0为1.2/km。基本设计数据如表1所示。表1 牵引变电所基本设计数据项目A所B所C所D所E所F所左臂负荷全日有效值（A）350410210390240180右臂负荷全日有效值（A）190300290160410300左臂短时最大负荷（A）注510520370550420280右臂短时最大负荷（A）290380400280650420牵引负荷功率因数(感性)0.80.80.80.80.80.810kV地区负荷容量（kVA）2

3、15;15002×10002×20002×10002×15002×100010kV地区负荷功率因数(感性)0.830.830.830.830.830.83牵引变压器接线型式ScottVvYNd11单相VvYNd11牵引变压器110kV接线型式内桥外桥内桥外桥内桥外桥左供电臂27.5kV馈线数目222222右供电臂27.5kV馈线数目222222预计中期牵引负荷增长204040304045注：供电臂短时最大负荷即为线路处于紧密运行状态下的供电臂负荷。二、要求完成的主要任务1 设计分组A组：1778、1784、1790、1796；B组：1779、1

4、785、1791、1797；C组：1780、1786、1792、1800；D组：1781、1787、1793、1801；E组：1782、1788、1794、1802；F组：1783、1789、1795、1804。学号为单数的同学设计牵引变电所A；双数的同学设计牵引变电所B。2 牵引变电所供变电工程设计内容（1） 概述对设计对象、原始资料（通常论述电网状况、负荷等级、负荷统计资料、地质、气象条件等）、设计原则及设计所要完成的任务作简要论述。（2） 牵引变压器容量计算·确定主变压器接线型式和备用方式；·分别计算正常负荷和坚密运行状态下的主变压器计算容量；·电气化铁道中

5、、远期运量估计；·根据以上计算，进行单台主变压器初步选型；·进行主变压器过负荷能力校验。（3） 牵引变压器运行技术指标计算·牵引变压器功率损耗及全年电能损耗计算；·牵引变压器在短时最大负荷工况下的电压损失计算；·牵引变电所短时最大负荷工况下的不平衡度计算。（4） 牵引变电所电压不平衡度计算 在设计中，通常按牵引变电所正常运行和紧密运行两种工况分别计算电压不平衡度。按紧密运行工况进行不平衡度考核。（5） 牵引变电所主接线设计（用2个初步方案进行比选）·根据电网布局、牵引变电所类型决定110kV侧的主接线，如内、外桥，双T接线或线路变压器

6、组等，鼓励同学们结合自己工作经验进行设计。·根据27.5kV馈线路数及供电对象的重要程度决定27.5kV侧的主接线，如选择单母线及其分段、双母线、单母线加旁路母线等。·对所选初步方案进行技术、经济指标比选（如比较变压器功损、压损、不平衡度、接线可靠性、接线复杂程度等），选出优化设计方案。（6） 绘制有关图纸 对所选方案绘出牵引变电所主接线图及变电所平面布置图。图中应列表注明所选设备的编号、名称、台（组）数、型号（这一部分内容待后定）。（7） 短路电流计算为进行所选电气设备的动稳定、热稳定校验，必须进行相应的短路计算。（8） 开关设备选型及稳定性校验根据以上计算结果，进行 1

7、10kV、27.5kV、10kV所有断路器以及隔离开关的选型和动稳定、热稳定校验，并列出计算、校验汇总表和设备清单。（9） 室内、外母线选型及校验室外母线110kV进线侧、进入高压室的27.5kV进线侧、从高压室出来的27.5kV馈线侧、10kV馈线侧的母线均为软母线。软母线进行选型、热稳定校验。无需进行动稳定校验。室内母线高压室内27.5kV硬母线长度l2000mm； 相间距a600mm 。 高压室内 10kV 硬母线长度l1200mm； 相间距a250mm 。硬母线进行选型、热稳定及动稳定校验。（10） 选择并校验各个支持绝缘子和穿墙套管（11） 电压、电流互感器选型与校验受课时所限，本次

8、课程设计只做110kV侧A、B、C三相的仪用电压、电流互感器选择与校验，各相仪表型号由同学自行确定。根据设计需要，同学自行选择每相上的仪表种类、个数和连接方式，然后决定测量用电压、电流互感器的连接、选型与校验（设计中假设仪表盘距电压、电流互感器安装点30m）。（12） 牵引变电所防雷接地设计（参考高电压技术教材）（13） 开列所选设备清单（编号、名称、型号、台（组）数）（14） 形成完整的设计计算书及图纸3 设计要求：·根据设计内容的不同，划分出独立的章节·在每章的开始，应对所要完成的任务、基本的设计原则及计算方法作一简要的论述·在每章的结尾，应对所完成的工作做一

9、简要的总结，以便后面章节查阅·对于关键参数的计算，要求有完整的计算电路图、详细的计算过程、完整的计算结果汇总表·完成两张图纸：牵引变电所主接线图和牵引变电所平面布置图·撰写格式需符合学校相关的规定。三、时间安排第9周：下达课程设计任务，介绍供变电技术课程设计的主要设计内容和设计方法，并明确课程设计的要求，指出相关的注意事项。第916周：课程设计进度检查，指导，答疑。四、参考文献1. 贺威俊等编著.电力牵引供变电技术西南交通大学出版社，19982. 贺威俊、简克良主编.电气化铁道供变电工程中国铁道出版社，19803. 娄和恭等 合编.发电厂变电所电气部分 水利电力出

10、版社，19874. 李群湛贺建闽编著. 牵引供电系统分析西南交通大学出版社，20075. 曹建猷 著. 电气化铁道供电系统 中国铁道出版社，19836. 李群湛连级三高仕斌编著. 高速铁路电气化工程西南交通大学出版社，20067. 简克良主编.电力系统分析.西南交大出版社，19928. 铁道部电气工程局电气化勘测设计院，电气化铁道设计手册牵引供电系统，19889. 袁则富，何其光 译.电气化铁路供电 西南交通大学出版社，1989指导教师签名： 年 月 日系主任签名： 年 月 日 摘要：牵引供电系统是我国电气化铁路重要的组成部分，它主要由牵引变电所、牵引网、分区所、开闭所等组成。本次设计主要对牵

11、引变电所一次设备进行了研究和设计。主要工作是对A牵引变电所主接线设计及其绝缘的检验。其中，牵引变压器的设计主要包括变压器的容量计算和技术指标的检测。绝缘设备的检验主要是关于电气设备的动稳定、热稳定性、开关设备的选型和校验，以及对室内外母线，各个支持绝缘子和穿墙套管，电压、电流互感器的选型和校验。另一部分主要内容是对牵引变电所的防雷接地设计，包括避雷针、避雷线、避雷器以及接地系统的设计。关键词：主接线 热稳定性校验 动稳定性校验 防雷接地目 录第1节本次设计概述11.1设计方案概述11.2设计原始资料1第2节牵引变压器容量计算32.1 变压器容量计算步骤32.2 牵引变压器容量计3第3节牵引变压

12、器运行指标计算53.1 牵引变压器全年电能损耗计算53.2 牵引变压器的电压损失63.3 牵引变电所电压不平衡度计算6第4节牵引变电所主接线设计9第5节短路电流计算105.1 短路计算示意图及有关数据105.2 短路电流计算11第6节开关设备选型及热稳定性校验136.1 高压断路器136.2 隔离开关15第7节室内外母线选型及校验187.1 室外母线选型及校验187.2 室内母线的选型和校验19第8节支持绝缘子和穿墙套管的选择和校验218.1 穿墙套管的选型和校验218.2 支持绝缘子的选型和校验22第9节互感器的选型和校验249.1 110kV电压互感器的选型和校验249.1 110kV电流

13、互感器的选型和校验26第10节牵引变电所防雷接地保护2810.1 变电所防雷保护设计2810.2 变电所接地设计29第11节设备清单31总结体会32参考文献33附录34第1节 本次设计概述1.1 设计方案概述本次课程设计较系统的阐明了牵引变电所A主接线设计的基本方法和步骤。重点在于对牵引变压器容量的计算、运行技术指标的计算，牵引变电所电压不平衡度计算，短路电流的计算；牵引变压器的选择，开关及导线的选择，电压、电流互感器的选择；防雷接地设计电气主接线的设计等。1.2 设计原始资料包含有A、B两牵引变电所的供电系统示意图如图1所示。图1牵引供电系统示意图图1中，牵引变电所中的两台牵引变压器为一台工

14、作，另一台备用。电力系统1、2均为火电厂，选取基准容量Sj为500MVA，在最大运行方式下，电力系统1、2的综合电抗标幺值分别为0.10和0.12； 在最小运行方式下，电力系统1、2的综合电抗标幺值分别为0.11和0.14。 对每个牵引变电所而言，110kV线路为一主一备。图1中，L1、L2、L3长度分别30km、60km、20km。线路平均正序电抗X1为0.4/km, 平均零序电抗X0为1.2/km。基本设计数据如表1所示。表1-1 牵引变电所基本设计数据项目牵引变电所A左臂负荷全日有效值（A）180右臂负荷全日有效值（A）300左臂短时最大负荷（A）注280右臂短时最大负荷（A）420牵引

15、负荷功率因数(感性)0.810kV地区负荷容量（kVA）2×200010kV地区负荷功率因数(感性)0.83牵引变压器接线型式YNd11牵引变压器110kV接线型式外桥左供电臂27.5kV馈线数目2右供电臂27.5kV馈线数目2预计中期牵引负荷增长45注：供电臂短时最大负荷即为线路处于紧密运行状态下的供电臂负荷。第2节 牵引变压器容量计算牵引变压器是牵引供电系统的重要设备，担负着将电力系统供给的110kV或者220kV三相电变换成适合电力机车使用的27.5kV单相电的任务。由于牵引负荷具有不稳定性、短路故障多、谐波含量大等特点，运行环境比一般电力负荷恶劣，因此要求牵引变压器具有一定的

16、过负荷能力和抗冲击电流的能力。综合考虑后选择了接线形式的牵引变压器，并且采用固定备用方式。通过查表选择的是2.1 变压器容量计算步骤a) 根据任务书中规定的运量大小确定变压器的计算容量，这是为供应牵引负荷所必须的容量。b) 根据列出紧密运行时供电臂的有效电流和充分利用变压器的过负载能力，计算校核容量，这是为确保变压器安全运行所必须的容量。c) 根据计算容量和校核容量，再考虑其他因素，并按照实际变压器的规格选定变压器的数量和容量称为安装容量。2.2 牵引变压器容量计 牵引变压器接线方式这里我们采用的是三相YNd11的接线方式，其接线原理图如下：2.2.2 牵引变压器的计算容量正常负荷运行下的计算

17、容量：其中：重负荷臂有效电流(A)轻负荷臂有效电流(A)三相变压器的温度系数，一般取0.94牵引变电多牵引母线额定电压，取27.5kV将代入上式得:紧密运行下的计算容量为：其中：重负荷臂紧密运行时有效电流(A)将代入上式得：校核容量的确定：所以根据附录选择的牵引变压器为 中期变压器容量估算为了满足铁路运输的发展，牵引变压器要留有一定的余量，预计中期牵引负荷增长了45%则：校核容量为：根据以上计算和附录选择牵引变压器为所以最终选择的牵引变压器为第3节 牵引变压器运行指标计算牵引变压器是电气化铁道牵引供电系统的特殊装置，是牵引变电所的心脏，对牵引变压器的各种指标的计算和校验有着非常重大的意义。它是

18、判断牵引变压器选择是否合理的标准之一。牵引变压器的运行指标主要有变压器功率损失、在短时最大负荷工况下的电压损失以及变电所短时最大负荷工况下的不平衡度等，在这里分别对其做了计算，以此来评估变压器选型的合适与否。3.1 牵引变压器全年电能损耗计算在牵引变电所中，牵引变压器采用的是YNd11接线方式，备用方式是固定备用，即运作时一台变压器运行一台备用。重负荷臂平均电流，轻负荷臂平均电流，馈线日有效系数，取值为1.41由可得：两供电臂电流在接线形式的牵引变压器三角形接线绕组中得分配关系见下：可得变压器则全年实际负载电能损失为：其中全年实际空载电能损失：式中全年牵引变压器的实际总电能损耗为：结合牵引变压

19、器的经济运行，增大牵引变压器容量而引起的一次投资和相应电费量的增加，可以在近期内减少的牵引变压器电能损失所支出的费用补偿回来，所以的选择是合理以及经济的。3.2 牵引变压器的电压损失三相接线变压器的阻抗：参数定义：变压器短路电压百分值，变压器额定电压，变压器额定铜耗，变压器额定容量。原边Y接相阻抗归算到27.5KV侧对应Y接，并把Y接转换成接，即次边绕组阻抗为：三相牵引变压器电压损失计算：超前相电压损失计算式：滞后相电压损失计算式：功率因数为0.8（感性）则：由于两侧负荷的功率因数是一样的，并且都是为，所以引前相和滞后相得电压损失如下超前相绕组的电压损失为：，计算得：滞后相绕组的电压损失为：，

20、计算得：在实际中需要计算三相变压器的最大电压损失，其计算条件一般是供电臂电流和牵引网电压损失计算条件相对应的，当功率因数为时，其计算如下所示：超前相绕组的最大电压损失为：，计算得：滞后相绕组的最大电压损失为：，计算得：滞后相绕组的电压损失比超前相大，重负荷设在超前相，也就是a相。3.3 牵引变电所电压不平衡度计算由于单相工频交流电气化铁道牵引负荷的特点，当三相电力系统向它供电时，它将在电力系统中引起负序电流，而负序电流会造成变压器的附加电能损失，并在变压器铁芯磁路中造成附加发热，所以通过对不平衡度的计算，来确定采取有效的措施，缩小这些影响，这是牵引供电系统设计的重要一环。在设计中，通常按牵引变

21、电所正常运行和紧密运行两种工况分别计算电压不平衡度。按紧密运行工况进行不平衡度考核。对于三相双绕组牵引变压器，供电系统等值负序网络如下图所示：电网最小运行方式下的负序电抗：其中是牵引变电所相关电力系统最大电抗标幺值，即是所以：（）牵引变电所在紧密运行工况下注入110kV电网的负序电流：计算可得：相负序电压计算：110kV母线电压不平衡度计算及校验按下式进行：对于三相双绕组牵引变压器，10kV母线电压不平衡度计算及校验：满足校验。从牵引供电系统方面来说，采取换接相序、采用平衡牵引变压器和并联补偿装置等方法来改善负序的作用。最终结果见下表：表3-1电压损失/V最大电压损失/V超前相滞后相超前相滞后

22、相730.5851293.2731145.0691378.075110kV母线电压不平衡度2.2%10kV母线电压不平衡度2.69%全年电能损失/kWh/a59.679第4节 牵引变电所主接线设计牵引变电所的电气主接线，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。，电气主接线要满足下列基本要求：a) 首先应保证电力牵引负荷，运输用动力、信号负荷安全、可靠供电的需求和电能质量。主接线应在变压器接线方式、谐波无功补偿和调压方面采取有效的改善电压质量措施。b) 具有必要的运行灵活性，使检修维护安全方便。现代技术的自动装备和监控自动化系统的应用对提高主接线的运行

23、灵活性和可靠性都是很有利的。c) 应有较好的经济性，力求减少投资和运行费用。在可能和充分论证的条件下，可采取按远期规划设计主接线规模、分期实施投资、增加设备，达到最好的经济效益。d) 应力求接线简洁明了，并有发展和扩建余地。电气主接线从电源系统接受电能，并通过出线或馈电线路分配电能，当进、出（馈）线数量较多的时候，常设置汇流母线为中间环节，用以联系电源进线和出线，并使运行转换方便，但也可采用无母线接线形式。采用不同形式的汇流母线即构成不同的接线方式。本次设计的馈线数目很少，只有两条。而且牵引变电所只有两条电源回路和两台主变压器，所以高压侧采用外桥型接线方式作为牵引变电所A的主接线。桥型接线能满

24、足牵引变电所的可靠性，具有一定得运行灵活性，使用电气少，建造费用低，在结构上便于发展为单母线或具有旁路母线的单母线结线。具有很高的经济实用性，并能达到可靠性要求。本设计采用100%完全备用，当一套设备发生故障，经过正确的倒闸操作顺序，另一设备启用，以提高供电可靠性。接线图参见附录。第5节 短路电流计算为了进行所选电气设备的动稳定，热稳定校验，必须进行相应的短路计算。短路计算时电网电源容量按无限大容量考虑；计算短路电流要考虑周期分量衰减时，在三相短路的暂态过程中，不同时刻短路电流周期分量的有效值的计算，所以用运算曲线法计算；计算中取用系统最大运行方式的综合电抗。5.1 短路计算示意图及有关数据电

25、力系统短路中最常见的短路类型是单相接地短路，短路后最不严重的短路类型是两相不接地短路，短路电流最大的三相接地短路。由于采用的是完全备用方式，主变压器单台运行，牵引变压器高压侧三相接地短路短路电流与点的三相接地短路电流相等，最终在计算可能通过各种电气设备和母线最大电流时，计算短路点的三相接地短路电流即可。关于短路计算考虑简化计算，电网电源容量按无限大考虑。计算中，取系统最大运行方式的综合电抗。冲击系数按表5-1选取 表5-1电压等级110kV27.5kV10kVKch1.801.701.55各级继电保护时间配合按表7-2选取 表5-2计算点123、45td （s）150100050020Tjs

26、（s）1561060560265.2 短路电流计算牵引变压器高压侧（）发生三相接地短路时，：短路电路图如下所示：取电网电源为无限大功率电源，内阻抗为零，线路电抗标幺值为：,短路点的起始次暂态电流标幺值为：短路点处的基准电流为：短路点的起始次暂态电流有名值为：短路点的冲击电流为：牵引变压器低压侧（）发生三相接地短路时，：短路电路图如下：由于,所以可以忽略，短路后在计算时也可以忽略不计，所以：变压器电抗标幺值：线路电抗标幺值同上，没变电压标幺值为：线路和线路的并联标幺值为：短路点的起始次暂态电流标幺值为：短路点处的基准电流为：短路点的起始次暂态电流有名值为：短路点的冲击电流为：侧发生三相接地短路时

27、的短路电流，：短路电路图如下：变压器标幺值为：短路点的起始次暂态电流标幺值为：短路点处的基准电流为：短路点的起始次暂态电流有名值为：短路点的冲击电流为：计算结果：电压等级110kV27.5kV10kV (kA)11.06585.54361.5154 (kA)28.16913.3283.323第6节 开关设备选型及热稳定性校验 开关设备包括断路器、熔断器、隔离开关和负荷开关等电器。选择标准见下表所示，根据表中条件，选择合理的开关设备并校验。 开关电器的选择与校验 表61选择项目校验项目额定电压额定电流开断电流动稳定热稳定断路器UeUgIeIgmaxIekIZidwichIt2tIZ2tjx隔离开

28、关UeUgIeIgmaxidwichIt2tIZ2tjx负荷开关UeUgIeIgmaxIekIZidwichIt2tIZ2tjx熔断器UeUgIeIgmaxIekIch表61中 Ue、Ie、Iek分别为开关电器的额定电压、额定电流和额定开断电流； Ug、Igmax、IZ分别为开关电器工作点的线路额定电压、最大负荷电流和三相短路电流稳态值；idw、It、t分别为开关电器的动稳定电流峰值、热稳定电流及其试验时间；tjx假想时间，tjxtjtdl0.05（s）tj继电保护整定时间（s）；tdl断路器动作时间（s）；0.05考虑短路电流非周期分量热影响的等效时间。6.1 高压断路器对于开断电路中负荷电

29、流和短路电流的高压断路器，首先应按使用环境、负荷种类及使用技术条件选择断路器的类型和型号，及户外或户内，以及灭弧介质的种类。对三相系统中，广泛采用少油式或者断路器，交流牵引负荷侧由于故障跳闸频繁，从减少运行维修工作量考虑，较普遍采用真空断路器或者断路器。牵引主变压器高压侧（110kV）我们选择的是户外少油断路器。型号选择如下：工作点的线路额定电压为：,三相短路电流稳态值为：最大负荷电流为：根据上面数据和表61的条件，以及附录可选择的断路器型号为：校验断路器的动稳定性：短路器的动稳定电流峰值，所以 满足要求校验断路器的热稳定性：断路器的热稳定电流，断路器的试验时间假想时间,所以，满足要求牵引主变

30、压器低压侧（27.5kV）我们选择的是户外少油断路器。型号选择如下：工作点的线路额定电压为：,三相短路电流稳态值为：最大负荷电流为：根据上面数据和表61的条件，以及附录可选择的断路器型号为：校验断路器的动稳定性：短路器的动稳定电流峰值，所以 满足要求校验断路器的热稳定性：断路器的热稳定电流，断路器的试验时间假想时间,所以，满足要求电力变压器高压侧我们选择的是户内真空断路器。型号选择如下：工作点的线路额定电压为：,三相短路电流稳态值为：最大负荷电流为：根据上面数据和表61的条件，以及附录可选择的断路器型号为：校验断路器的动稳定性：短路器的动稳定电流峰值，所以 满足要求校验断路器的热稳定性：断路器

31、的热稳定电流，断路器的试验时间假想时间,所以，满足要求电力变压器低压侧我们选择的是户内真空断路器。型号选择如下：工作点的线路额定电压为：,三相短路电流稳态值为：最大负荷电流为：根据上面数据和表61的条件，以及附录可选择的断路器型号为：校验断路器的动稳定性：短路器的动稳定电流峰值，所以 满足要求校验断路器的热稳定性：断路器的热稳定电流，断路器的试验时间假想时间,所以，满足要求6.2 隔离开关牵引变压器110kV隔离开关型号选择如下：工作点的线路额定电压为：,三相短路电流稳态值为：最大负荷电流为：根据上面数据和表61的条件，以及附录可选择的隔离开关型号为：型的隔离开关校验隔离开关的动稳定性：隔离开

32、关的动稳定电流峰值，所以 满足要求校验隔离开关的热稳定性：隔离开关的热稳定电流，隔离开关的试验时间假想时间,所以，满足要求牵引主变压器27.5kV隔离开关型号选择如下：工作点的线路额定电压为：,三相短路电流稳态值为：最大负荷电流为：根据上面数据和表61的条件,以及附录可选择的隔离开关型号为：校验隔离开关的动稳定性：隔离开关的动稳定电流峰值，所以 满足要求校验隔离开关的热稳定性：隔离开关的热稳定电流，隔离开关的试验时间假想时间,所以，满足要求电力变压器27.5kV隔离开关型号选择如下：工作点的线路额定电压为：,三相短路电流稳态值为：最大负荷电流为：根据上面数据和表61的条件，以及附录可选择的隔离

33、开关型号为：校验隔离开关的动稳定性：隔离开关的动稳定电流峰值，所以 满足要求校验隔离开关的热稳定性：隔离开关的热稳定电流，隔离开关的试验时间假想时间,所以，满足要求电力变压器10kV隔离开关型号选择如下：工作点的线路额定电压为：,三相短路电流稳态值为：最大负荷电流为：根据上面数据和表61的条件，以及附录可选择的隔离开关型号为：校验隔离开关的动稳定性：隔离开关的动稳定电流峰值，所以 满足要求校验隔离开关的热稳定性：隔离开关的热稳定电流，隔离开关的试验时间假想时间,所以，满足要求选择的开关型号见下表：110kV27.5kV10kV断路器隔离开关第7节 室内外母线选型及校验配电装置中的汇流母线按工作

34、条件可分为室内和室外，对于室外安装的母线受自然条件的影响较大，且室外配电装置的跨距大，要求由足够的机械强度，但室外母线的散热条件较室内要好。各种母线都要求有良好的导电性，以减少电能损耗。我国主要采用的是铝制、铝合金及钢铝导线材料。考虑施工安装的条件，室外配电装置一般采用圆形铝绞线或钢芯铝绞线的软母线，室内采用矩形截面的硬母线，因这种截面的母线在交流电下的集肤效应较小，散热较好，施工安装方便。这次母线选择的基本数据见下：室外母线110kV进线侧、进入高压室的27.5kV进线侧、从高压室出来的27.5kV馈线侧、10kV馈线侧的母线均为软母线。室内母线高压室内27.5kV硬母线长度l2000mm；

35、 相间距a600mm 高压室内 10kV 硬母线长度l1200mm； 相间距a250mm软母线进行选型、热稳定校验。硬母线进行选型、热稳定及动稳定校验。表71导线名称选择校验按导线长期发热允许电流选择按经济电流密度选择动稳定热稳定母线及短导线普通导线7.1 室外母线选型及校验室外110kV进线侧为软母线。母线最大工作电流按变压器过载1.3倍考虑，由前面计算知：根据，可知选择的钢芯铝绞线满足要求。校验母线热稳定性：，其中热稳定系数取为99肌肤效应系数，取1则根据前面的,可得，不满足要求所以选择钢芯铝绞线室外27.5kV进线侧为软母线。母线最大工作电流按变压器过载1.3倍考虑，由前面计算知：根据，

36、可知选择钢芯铝绞线满足要求。校验母线热稳定性：，则根据前面的,可得，满足要求从高压室出来的27.5馈线侧母线。选择的型号也是钢芯铝绞线从高压室出来的10kV馈线侧母线。母线最大工作电流按变压器过载1.3倍考虑，由前面计算知：根据，可知选择钢芯铝绞线满足要求。校验母线热稳定性：，则根据前面的,可得，满足要求7.2 室内母线的选型和校验室内27.5kV硬母线。母线最大工作电流按变压器过载1.3倍考虑，由前面计算知：根据，可知选择的垂直平放置的矩形铝母线满足要求。校验母线热稳定性：，则根据前面的,可得，满足要求校验母线动稳定性：母线的允许应力为：最大冲击力为：式中 Kx导体形状修正系数，约为1； i

37、ch2三相短路冲击电流； l平行母线长度（mm）；a母线间距(mm)。所以最大冲击应力为：最大冲击应力为：式中 h硬母线截面宽边长度(mm)。所以最大冲击应力为：室内10kV硬母线。母线最大工作电流按变压器过载1.3倍考虑，由前面计算知：根据，可知选择的垂直平放置的矩形铝母线满足要求。校验母线热稳定性：，则根据前面的,可得，满足要求校验母线动稳定性：母线的允许应力为：最大冲击力为：所以最大冲击应力为：最大冲击应力为：所以最大冲击应力为： 满足要求室内外母线选择如下：表7-2电压等级110kV27.5kV10kV室外LGJ210钢芯铝绞线LGJ400钢芯铝导线LGJ25钢芯铝导线室内LMY垂直放

38、的硬铝母线LMY垂直放的硬铝母线第8节 支持绝缘子和穿墙套管的选择和校验支持绝缘子和穿墙套管在配电装置中用以固定母线和导线，并使导体与地或与处在其他电位下的设备绝缘。所以支持绝缘子和穿墙套管应有足够的电强度和机械强度，并能耐热。屋外用的支持绝缘子和套管应具有防潮和湿闪的能力，以及在污秽区应符合防尘和加强绝缘泄漏比距的要求。选择标准见下表： 支持绝缘子和穿墙套管选择与校验 表81选择校验电压电流热稳定动稳定支持绝缘子UeUg06FyxFjs穿墙套管UeUgIeIgmaxIt2tIZ2tjx06FyxFjs式中，Fyx拉弯允许作用力，查产品手册； Fjs计算作用力； 06安全系数。在三相短路电流下

39、，中间相母线承受的机械应力最大。若绝缘子间跨距和绝缘子管间跨距分别为L和，则左端绝缘子和穿墙套管受力分别为：8.1穿墙套管的选型和校验27.5kV进线侧穿墙套管的选型和校验由前面的计算可知：，所以选择校验热稳定性：由前面的计算可知：又，所以 满足要求校验动稳定性：由前面的计算可知：查表可知：所以 满足要求27.5kV进线侧穿墙套管的选型和校验同进线侧一样，所以选择10kV进线侧穿墙套管的选型和校验由前面的计算可知：，所以选择校验热稳定性：由前面的计算可知：又，所以 满足要求校验动稳定性：由前面的计算可知：查表可知：所以 满足要求8.2支持绝缘子的选型和校验110kV侧支持绝缘子选型和校验根据额

40、定电压可选择：校验动稳定性：选择，由前面的结果：所以查表可知：所以 满足要求27.5kV进线侧支持绝缘子选型和校验根据额定电压可选择：校验动稳定性：由前面的计算可知：查表可知：所以 满足要求27.5kV出线侧支持绝缘子的选型和校验同进线侧一样，所以选择10kV进线侧支持绝缘子的选型和校验根据额定电压可选择校验动稳定性：由前面的计算可知：查表可知：所以 满足要求最终结果见下表：表8-2电压等级110kV27.5kV10kV支持绝缘子穿墙套管第9节 互感器的选型和校验本次课程设计只做110kV侧A、B、C三相的仪用电压、电流互感器选择与校验。根据设计需要选择每相上的仪表种类、个数和连接方式，然后决

41、定测量用电压、电流互感器的连接、选型与校验（设计中假设仪表盘距电压、电流互感器安装点30m）。 电流、电压互感器选择与校验 表91选择校验电压电流热稳定动稳定电流互感器U1eUgIeIgmaxIZ2tjx（ktI1e）2×1电压互感器0.9UgU1e1.1UgW2W2e-式中，kt电流互感器热稳定倍数； kdw电流互感器动稳定倍数； W2、W2e分别为二次侧每相负荷（仪器、仪表）容量及电压互感器每相额定容量； Ug工作点线路额定电压。9.1110kV电压互感器的选型和校验电压互感器的选型假设二次负荷为：一个馈线上共有一个有功瓦时计，一个无功电度表，一个电压表测母线电压，一个绝缘监视装

42、置。互感器接线形式及负载连接图类为接线形式。110kV侧的电压互感器是用于计费，并不需要起保护作用，因为如果110kV侧发生故障时，其他地方的电力系统会启动继电保护装置跳闸，将故障切除，所以选择准确级0.5级的电压互感器。它的基本数据见下表表9-2型号额定电压（kV）额定容量（VA）最大容量（VA）原边副边1级3级50010002000电压互感器的校验由于电压互感器的主接线中是与主回路并联，主接线及主回路发生短路时，电压互感器不会通过短路电流，所以对电压互感器不需要校验短路时的稳定型，只需进行容量校验就可以了。电压互感器二次负荷统计表如下表9-3：表9-3仪表名称仪表电压线圈数仪表总数仪表所需

43、功率ab相bc相每个总计有功瓦时计111.51.50.380.9250.571.38750.571.3875无功电度表111.51.50.380.9250.571.38750.571.3875电压表114.54.5104.5总计5.642.781.142.78所以：，接线为Y/YV接线方式的互感器各相负荷计算式得：计入每相绝缘监视接有电压表的负荷P=4.5W，Q=0，则a相总负荷：计入接于相电压的绝缘监视用电压表，则b相总负荷为：故选择型号电压互感器，容量满足要求。9.1110kV电流互感器的选型和校验电流互感器选型最大长期工作电流所以可选用型电流互感器，电流比为，有两个铁芯，其中准确度0.5

44、级的供仪表用，1级的供保护用。由资料知，两铁芯的对应额定容量为，热稳定倍数，电动力稳定倍数。电流互感器校验进行电流互感器二次负载的计算和校验每相互感器二次负荷如下表表9-3仪表名称二次负荷A相B相C相电流表（ITIA型）3.0有功功率表（IDIW）型1.451.45有功瓦时计（DSI）0.50.5总计1.053.01.05由最大一相（B相）负载为依据，取，由公式得导线电阻。铜导线，则其截面积。因此，选择截面积为的铜导线，可满足要求。热稳定性校验：由前面的计算结果可知：，所以，满足要求动稳定性校验：由前面的计算结果可知：，所以，满足要求校验作用于互感器绝缘瓷瓶帽上的机械应力：假设则满足动稳定性校

45、验，说明互感器对机械力的作用是稳定的。因此，选择型两铁心互感器能满足要求。最终结果见下表：表9-4电压互感器电流互感器第10节 牵引变电所防雷接地保护10.1 变电所防雷保护设计变电所的设备相对集中，一旦发生雷电事故，往往导致重要电气设备的损坏，更换修复困难，并造成大面积停电，严重影响国民经济和人民生活，因此变电所的防雷保护要求十分可靠。变电所遭受的雷电灾害一般来自两个方面：一方面是雷直击变电所；另一方面是雷击输电线路后产生的雷电波沿该导线侵入变电所。对直击雷的保护，一般采用避雷针或避雷线，根据我们运行经验，凡装设符合规定要求的避雷针（线）的变电所绕击和反击事故率是非常低得，约每年每百所0.3

46、次。由于雷击线路比较频繁，沿线路侵入的雷电波的危害是变电所雷害事故的主要原因，雷电流的幅值虽然受到线路绝缘的限制，但变电所电气设备的绝缘水平比线路绝缘低，主要措施是在变电所内安装合适的避雷器以限制电气设备上得过电压峰值，同时设置进线保护段以限制雷电流幅值和侵入波的陡度。避雷针的选取取单只避雷针高度为，则根据可知其在处的保护范围为：，在地面上的保护范围为：取两只避雷针的高度也为，两针外侧的保护范围按单只避雷针的计算方法确定，两针间的保护范围由于相互屏蔽而使保护范围增大，假设两避雷针间的距离为：，那么两针保护范围上部边缘最低高度为：，两针间在高度为处水平面上一侧保护范围最小宽度为：，在地面上一侧保

47、护范围最小宽度为：所以选择两只高度为的避雷针满足要求。避雷器的选择避雷器是专门用以限制线路传来的雷过电压或操作过电压的一种防雷装置，它与被保护用得电气设备并联连接。对于主变压器中性点的保护采用磁吹阀式避雷器型号，其基本数据见下表：表10-1型号额定电压/kV灭弧电压/kV工频放电电压/kV冲击放电电压/kV冲击残压/kV不小于不大于预放电时间预放电时间5kA时10kV时FCZ-110110126255290345332365对于110kV交流电气设备的过电压保护采用,其基本数据见下表：表10-2型号额定电压/kV系统额定电压/kV残压峰值/kV雷击冲击电流下不大于操作冲击电流下不大于陡坡冲击电

48、流下不大于Y5W5-126/4391267333228238227.5侧的避雷器选用普通的阀式避雷器，其毕本数据见下表：表10-3型号额定电压/kV灭弧电压/kV工频放电电压/kV冲击放电电压预放电时间及波形不小于不大于FZ-30J3025566711010侧的避雷器选用普通的阀式避雷器，其毕本数据见下表：表10-3型号额定电压/kV灭弧电压/kV工频放电电压/kV冲击放电电压预放电时间及波形不小于不大于FZ-151520.542527810.2变电所接地设计电力系统中得工作接地、保护接地和防雷接地是很难完全分开的，变电所的接地网实际是集工作接地、保护接地和防雷接地为一体的良好接地装置。一般的

49、做法是：除利用自然接地极以外，根据保护接地和工作接地要求敷设一个统一的接地网，然后再在避雷针和避雷器安装处增加根集中接地极以满足防雷接地的要求。接地网以水平接地极为主，应埋于地表以下，以免受到机械损坏，并可减少冬季土壤表面冻结和夏季水分蒸发对接地电阻的影响，网内铺设水平均压带做成方孔接地网。接地网中两水平接地带之间的距离一般可取，接地网的外缘应围绕设备区域连成闭合环形，入口处铺设成帽檐式均压带。最终结果见下表：表10-4电压等级110kV27.5kV避雷器,避雷针两只第11节 设备清单牵引变压器：电力变压器：三相双绕组开关设备：电压等级110kV27.5kV10kV断路器隔离开关母线:电压等级

50、110kV27.5kV10kV室外LGJ210钢芯铝绞线LGJ400钢芯铝导线LGJ25钢芯铝导线室内LMY垂直放的硬铝母线LMY垂直放的硬铝母线支持绝缘子和穿墙套管：电压等级110kV27.5kV10kV支持绝缘子穿墙套管110kV电压、电流互感器：电压互感器电流互感器避雷器：电压等级110kV27.5kV10kV避雷器,避雷针两只总结体会这是大学四年来第一次接触到课程设计，它相当于是一次大的作业，不过却与我们平时做的作业抑或是实验都有着很大的不同。在完成这次课程设计中，我遇到了很多不解和难题，就连平时觉得学得不错的东西也出现了偏差，因此走了很多弯路。不过在总的思路定型之后，算是小小的松了一口气，内心也是愉悦的。就这样在不断遇到问题、解决问题的过程中，我完成了本次设计，也加深对以前所学知识的理解和巩固，同时也学到了不少其它的东西。首先，我要感谢学院的老师能够给我们安排这样的课程设计，我觉得这是非常有意义和必要的。理论虽高于实践却是来自于实践，知识只有在用于实践之后才又