B所20238092牵引供变电课程设计

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课程名称：供变电技术课程设计B站

设计题目：牵引变电所电气主接线设计院系：电气工程系专业：铁道电气化年级：2023级姓名：白卓20238092指导教师：吕老师

西南交通大学峨眉校区

2023年11月15日

I

课程设计任务书

专业电气工程及其自动化姓名白卓学号20238092开题日期：2023年9月10日完成日期：2023年11月15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，使学生初步把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；基本把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)

年月日

II

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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150kMLGJ-300

L2：110kV双回路10kMLGJ-120L3：110kV20kML4：110kV40kML5：110kV60kM

L6：110kV双回路20kML7：110kV30kML8：110kV50kM

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L9：110kV60kML10：110kV60kM

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kVAB：2×3.15万kVAC：2×3.15万kVAD：2×1.5万kVAE：2×1.5万kVAF：2×1.5万kVA2、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，外部有马路直通所内。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）平日不向牵引负荷供电。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，外部有马路直通所内。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27.5/10kV1000kVA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，

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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，有马路引入所内。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、E110kV侧要求计费，牵引变电所B、D、F27.5kV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、D110kV线路采用纵向平行引入方式；C、E110kV线路采用横向相对引入方式；A、F110kV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。

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X?d1*?1111X1*?X乙*?X7*??0.1124??0.027?0.09?0.15972222周期分量有效值：

IZ1*?11???j6.2617jX?d1*j0.5195周期分量电流有名值：

IZ1?IZ1*?Ij?IZ1*?Sj3Uj?6.2617?100?3.287KA

3?110若取Kch?1.8，冲击电流为：

ich?1.05KchIZ1M?1.05?1.8?2?3.287?8.786KA

短路电流最大有效值：

Ich1?1.61IZ1?1.61?3.287?5.292KA

②当d2点短路时，即27.5KV侧短路时：

X?d2*?111111X1*?X乙*?X7*?XD*??0.1124??0.027?0.09??0.7?0.5097222222周期分量有效值：

IZ2*?1jX?d2*?1??j1.962

j0.5097周期分量电流有名值：

IZ2?IZ2*?Ij?IZ2*?Sj3Uj?1.962?100?4.12KA

3?27.5若取Kch?1.8，冲击电流为：

ich?1.05KchIZ2M?1.05?1.8?2?4.12?11KA

短路电流最大有效值：

Ich2?1.61IZ2?1.61?4.12?6.633KA

对牵引变电所B变压器而言：

110KV侧额定电流：Ie1?Se3Ue1?15000?78.73A

3?110

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27.5KV侧额定电流：Ie2?

短路计算值一览表如下表

额定电流(A)165.332661.32短路电流(A)2612.14885.9冲击电流(A)6981.913059.4最大短路电流有效值(A)4205.57866.3Se3Ue2?15000?314.93A

3?27.5110KV侧27.5KV侧

小结：进行相关的短路计算，为后面章节进行所选电气设备的动稳定、热稳定校验做了相应准备。例如进行母线的动稳定校验时要用到短路电流，进行熔断器断流容量的校验时要用到冲击电流。总之，为后面章节相关计算奠定了基础

第四章设备及选型

4.1硬母线的选取

一、110KV侧母线的选取：

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

Igmax?1.3Ie?1.3?Se31500?1.3??214.938A3Ue3?110由附录二表3查出铝母线（LMY型）（环境温度为25oC时），25?3的允许载流量为251A大于最大工作电流214.938A，故初步确定选用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。2S214.9382)(70oC?25oC)?54.6oC265?s??o?(IgmaxIxu)2(?xu??o)?25oC?(

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短路电流计算时间

tjs?tb?tg?0.1?0.2?0.3s

短路电流热效应Qd?QZ?Qfi

Qz?