年
牵引供电课程设计报告书
题 目
牵引变电所D 电气主接线图设计 院/系(部)
电气工程系 班 级
学 号
姓 名 指导教师 完成时间 2013年12月20日
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2010级 牵引供电课程设计
摘要
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。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接线图，称为电气主接线图。
牵引变电所是对电压和电流进行变换、集中和分配的场所。变电所的好与坏直接关系到电气化铁道的发展，决定着我国进行的输变电建设和城乡电网的建设与改造。
本次设计是通过对牵引变电所110kV主接线和馈线侧主接线的分析，进一步确定牵引变电所的主接线方案，根据提供的数据对牵引变电所的核心元件牵引变压器容量的选择，对牵引变电所进行短路计算，根据短路计算的结果选择变电所中的其他电器元件。
关键词：牵引变电所牵引变压器容量计算
目录
第1章课程设计的目的和任务要求 (1)
1.1 设计目的 (1)
1.2 任务要求 (1)
1.3设计依据 (1)
1.4问题分析及解决方案 (2)
第2章牵引变压器的选择 (3)
2.1 牵引变压器联结分析 (3)
2.1.1 单相联结牵引变电所 (3)
2.1.2 单相V,v牵引变电所 (3)
2.1.3 三相V,v联结牵引变电所 (3)
2.1.4 三相联结牵引变压器 (4)
2.2变压器计算容量 (4)
2.3变压器校核容量 (4)
2.4变压器安装容量及型号选择 (5)
2.5变压器电压、电能损失计算 (5)
2.5.1 变压器电压损失计算 (5)
2.5.2 变压器电能损失计算 (6)
第3章主接线图设计 (7)
3.1线路分析 (7)
3.1.1单母线接线 (7)
3.1.2单母线分段接线 (7)
3.1.3 采用桥形接线 (8)
3.2高压侧主接线设计 (9)
3.3低压侧主接线设计 (10)
3.3.1馈线断路器100%备用接线 (10)
3.3.2馈线断路器50%备用接线 (10)
3.3.3带旁路母线和旁路断路器接线 (11)
第4章短路计算 (11)
4.1 短路点的选取 (11)
4.2 短路计算 (11)
4.2.1 最大运行方式下短路计算 (12)
4.2.2 最小运行方式下短路计算 (13)
第5章电气设备的选择 (15)
5.1 电气设备选择的一般原则 (15)
5.2 母线选择 (15)
5.2.1 110KV进线侧母线选择 (16)
5.2.2 27.5KV进线侧母线选择 (17)
5.3断路器选择 (17)
5.3.1 110KV侧断路器选择 (17)
5.3.2 27.5KV侧断路器选择 (18)
5.4 隔离开关的选择与校验 (18)
5.4.1 110KV侧隔离开关选择 (18)
5.4.2 27.5KV侧隔离开关选择 (19)
5.5 电流互感器的选择与校验 (19)
5.5.1 短路热稳定性校验 (20)
5.5.2 短路动稳定性校验 (20)
第6章继电保护 (21)
6.1 继电保护的基本原理与基本要求 (21)
6.2 电力变压器的保护 (22)
第7章并联无功补偿 (23)
7.1 并联电容补偿的作用 (23)
7.2 并联电容补偿计算 (24)
第8章防雷保护 (25)
8.1雷电过电压的危害 (25)
8.2防雷措施 (25)
第9章设计结论 (26)
参考文献 (27)
第1章课程设计的目的和任务要求
1.1 设计目的
本次课程设计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。
1.2 任务要求
(1)确定该牵引变电所高压侧的电气主接线的形式，并分析其正常运行时的四种运行方式。
(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 设计依据
区域电网以双回路110kV输送电能，选取基准容量
j
S为100MVA，在最大运行方式下，电力系统的电抗标幺值分别为0.33；在最小运行方式下，电力系统的标幺值为0.35。高压侧有一定的穿越功率。
某牵引变电所丁采用直接供电方式向复线区段供电，牵引变压器类型为110/27.5kV，单相V,v接线，两供电臂电流归算到27.5kV侧电流如下表所示。
表1-1 设计参数数据表
牵引变电所供电臂
长度km
最大电流A平均电流A有效电流A短路电流A穿越电流A
D
19.4 320 142 219 809 152
23.2 290 167 248 978 198
本牵引变电所地区平均海拔为580m，底层以砂质粘土为主，地下水位为5.3m。该牵引变电所位于电气化铁路的中间位置，所内不设铁路岔线，外部有公
路直通所内。
本变电所地区最高温度为C 38，年平均温度为C ?21，年最热月平均最高气
温为C ?33，年雷暴雨日数为C ?29天，土壤冻结深度为1.2m 。
1.4 问题分析及解决方案
单相V,v 接线的牵引变压器是将两台单相变压器以V 的方式联于三相电力
系统，每一个牵引变电所都可以实现由三相系统的两相线电压供电。两台变压器
的次边绕组，各取一端联至牵引变电所的两相母线上。而它们的另一端则以联成
公共端的方式接至钢轨引回的回流线。这时，两臂电压的相位差为60°，电流不
对称度有所减少。这种接线即通常所说的60°接线。同时，由于左、右两供电臂
对轨道的电压相位不同，在这两个相邻的接触网区段间必须采用分相绝缘结构。
另外，由于牵引变压器次边绕组电流等于供电臂电流，因此供电臂长期允许电流
就等于牵引变压器次边的额定电流，牵引变压器的容量得到了充分利用。在正常
运行时，牵引侧保持三相，可供应牵引变电所自用电和地区三相负载。主接线较
简单，设备较少，投资较省。对电力系统的负序影响比单相接线小。对接触网的
供电可实现双边供电。
它的主要缺点是：当一台牵引变压器故障时另一台必须跨相供电，即兼供左、
右两边供电臂的牵引网。这就需要一个倒闸过程，即把故障变压器原来承担的供
电任务转移到正常运行的变压器。在这一倒闸过程完成前，故障变压器原来供电
的供电臂牵引网中断供电，这种情况甚至会影响行车。即使这一倒闸过程完成后，
地区三相电力供应也要中断。牵引变电所三相自用电必须改由劈相机或单相—三
相自用变压器供电。
在设计过程中，通过求解变压器的计算容量、校核容量以及安装容量来选取
变压器的型号。然后在变压器型号的基础之上，选取室外110kV 侧母线，室外
27.5kV 侧母线以及室外10kV 侧母线的型号。考虑到V,v 接线中装有两台变压器
的特点，在确定220kV 侧主接线时我们采用桥形接线。按照向复线区段供电的
要求，其牵引侧母线的馈线数目较多，为了保障操作的灵活性和供电的可靠性，
我们选用馈线断路器100%备用接线，这种接线也便于故障断路器的检修。按照
选取的变压器的容量以及22kV 侧的和牵引侧的主接线，可以做出设计牵引变电
所的电气主接线。
第2章牵引变压器的选择
2.1 牵引变压器联结分析
按牵引变压器的联结方式分为单相联结，单相V,v联结，；三相V,v联结，三相YN,d11联结和三相不等容量相YN,d11联结，斯科特联结等。
2.1.1 单相联结牵引变电所
单相牵引变电所的优点：牵引变压器的容量利用率可达100%；主结线简单，设备少，占地面积小，投资省等。
缺点：不能供应地区和牵引变电所三相负荷用电；对电力系统的负序影响最大；对接触网的供电不能实现两边供电。
这种联结只适用于电力系统容量较大，电力网比较发达，三相负荷用电能够可靠地由地方电网得到供应的场合。
2.1.2 单相V,v牵引变电所
单相V,v牵引变压器的优点：牵引变压器容量利用率可达到100%；正常运行时，牵引侧保持三相，所以可供应牵引变电所自用电和地区三相负载；主接线较简单，设备较少，投资较省；对电力系统的负序影响比单相联结小；对接触网的供电可实现两边供电。
缺点：当一台变压器故障时，另一台必须跨相供电，即兼供左右两边供电臂的牵引网。
2.1.3 三相V,v联结牵引变电所
不但保持了单相V,v联结牵引变电所的主要优点，而且完全克服了单相V,v 联结牵引变电所的缺点。最可取的是解决了单相V,v联结牵引变电所不便于采用固定备用即其自动投入的问题。同时，三相V,v联结牵引变压器有两台独立的铁芯和对应绕组通过电磁感应进行变换和传递；两台的容量可以相等，也可以不相等；两台的二次侧电压可以相同，也可以不相同，有利于实现分相有载或无载调压。为牵引变压器的选型提供了一种新的连接形式。
2.1.4 三相联结牵引变压器
三相联结牵引变电所又简称三相牵引变电所。
这种牵引变电所中装设两台三相YN,d11联结牵引变压器，可以两台并联运
行；也可以一台运行，另一台固定备用。
三相YN,d11联结牵引变电所的优点是：①牵引变压器低压侧保持三相，有
利于供应牵引变电所自用电和地区三相电力；②能很好的适应当一个供电臂出现
很大牵引负荷时，另一供电臂却没有或只有很小牵引负荷的不均衡运行情况；③
三相YN,d11联结变压器在我国采用的时间长，有比较多的经验，制造相对简单，
价格也较便宜；④一次侧YN 联结中性点可以引出接地，一次绕组可按分级绝缘
设计制造，与电力系统匹配方便。对接触网的供电可实现两边供电。
缺点主要是牵引变压器容量利用率不高。当重负荷相线圈电流达到额定值
时，牵引变压器的输出容量只能达到其额定容量的75.6%，引入温度系数也只能
达到84%。
2.2 变压器计算容量
单相V,v 接线牵引变压器是由两台单相牵引变压器联接而成，每台变压器供
给所管辖供电臂的负荷。所以其绕组有效电流ve I 即为馈线有效电流，故
e 1ve 1I I = e 2ve 2I I =
式中，ve I 为联结绕组有效电流。
A I 219ve 1= A I 248ve 2=
单相V,v 接线牵引变压器是由两台单相牵引变压器联接而成，，其两台变压
器计算容量分别为
kVA UI UI S 5.60222195.27e 11ve 1=?===
kVA UI UI S 68202485.27e 22ve 2=?===
2.3 变压器校核容量
单相V,v 结线牵引变压器的最大容量为
kVA UI S a a 71502605.27max max =?==
kVA UI S b b 82503005.27max max =?==
在最大容量的基础之上，再考虑牵引变压器的过负荷能力后所确定的容量，就可以得到校核容量，即K
S S max =
校，式中，K 为牵引变压器过负荷倍数，取K=1.75。
kVA K S S a a 71.408575.17150max ===校
kVA K S S b b 29.471475.18250max ===校 2.4 变压器安装容量及型号选择
将单相V,v 接线的变压器的计算容量和校核容量进行比较，选择两者之中的
较大者，并结合采用移动备用方式和系列产品，选用单相V,v 变压器的安装容量
为2×10000kV A 。牵引变压器主要参数如表2-1所示。
由变压器允许过电荷50%可知：
移动备用方式下kVA S 300005.1100002max =??=
已知kVA S S S b a 15400max max max ab =+=，故选用的安装容量是合适的。
表2-1 牵引变压器主要参数
变压器型号 原边/次边额定
电压kV 短路电压百分
值
额定空载电流 额定铜耗kW 额定空载损耗kW 冷却方式 SF6-QY-10000-10000 110/27.5 10.5%
10.5% 0.5% 120 18
ON AF 2.5 变压器电压、电能损失计算
2.5.1 变压器电压损失计算 单相变压器绕组的阻抗为：Ω=?=?=139.010000
1151005.10100%2
2N N K T S U U X V,V 联结变压所两侧供电臂分别由各自的变压器供电，其电压损失为：
当8.0cos =?时，V 25.18139.02196.06.0e 11=??==?T T X I U
V 68.20139.02486.06.0e 22=??==?T T X I U
当82.0cos =?时，V 35.17139.021957.057.0e 11=??==?T T X I U
V 65.19139.024857.057.0e 22=??==?T T X I U
校验25-电压损失>20，满足要求
2.5.2 变压器电能损失计算
由上述可得，该牵引变压器的额定电压为110/27.5kV ，额定容量为
VA k 100002?。则有：
每台的全年实际负载电能损失、空载电能损失、总电能损失依次为：
A U P I N N N 64.363110
10000222=??== )a /kWh 10(04.3364
.363219104876.0876.0422
221e 1=??=??=?N k k I I P A )a /kWh 10(768.1518876.0876.0400=?=?=?P A
)a /kWh 10(808.48768.1504.334011=+=?+?=?A A A k T
)a /kWh 10(37.4264
.363248104876.0876.0422
222e 2=??=??=?N k k I I P A )a /kWh 10(768.1518876.0876.0400=?=?=?P A
)a /kWh 10(14.58768.1573.424022=+=?+?=?A A A k T
第3章 主接线图设计
3.1 线路分析
3.1.1 单母线接线
图3-1 单母线接线图
如图3-1所示，单母线接线的特点是整个的配电装置只有一组母线，每个电
源线和引出线都经过开关电器接到同一组母线上。同一回路中串接的隔离开关和
断路器，在运行操作时，必须严格遵守以下操作顺序：对馈线送电时必须先和
1QS 和2QS 在投入1QF ；如欲停止对其供电必须先断开1QF 然后断开1QS 和
2QS 。
单母线结线的特点是：
(1)结线简单、设备少、配电装置费用低、经济性好并能满足一定的可靠性。
(2)每回路断路器切断负荷电流和故障电流。检修任一回路及其断路器时,仅
该回路停电，其他回路不受影响。
(3)检修母线和与母线相连的隔离开关时，将造成全部停电。母线发生故障
时，将是全部电源断开，待修复后才能恢复供电。
这种结线方式的缺点是母线故障时、检修设备和母线时要造成停电；适用范
围：适用于对可靠性要求不高的10~35kV 地区负荷。
3.1.2 单母线分段接线
图3-2为用断路器分段的单母线分段结线图。分段断路器MD 正常时闭合，
是两段母线并列运行，
电源回路和同一负荷的馈电回路应交错连接在不同的分段
母线上。
这种结线方式的特点是：
(1)分段母线检修时将造成该段母线上回路停电。
(2)进线上断路器检修时造成该进线停电。
适用范围：广泛应用于10~35kV 地区负荷、城市电牵引各种变电所和110kV
电源进线回路较少的110kV 结线系统。
图3-2 单母线分段接线图 3.1.3 采用桥形接线
桥型结线能满足牵引变电所的可靠性，具有一定的运行灵活性，使用电器少，
建造费用低，在结构上便于发展成单母线或具有旁路母线得到那母线结线。即在
初期按桥形结线，将来有可能增加电源线路数时再扩展为其他结线形式。
为了配合牵引变电所在出现主变压器故障时备用变压器的自动投入，选择采
用外桥接线便于备用变压器的投入以及故障主变压器的切除。
内桥接线：
当任一线路故障或检修时，不影响变压器的并列工作。 在电气化铁道中，
线路故障远比变压器故障多，故内桥接线在牵引变电所应用较广泛。若两回电源
线路接入系统的环形电网，并有穿越功率通过桥接母线，桥路断路器(QF)的检修
或故障将造成环网断开，为此可在线路断路器外侧安装一组跨条，如图3-3的虚
线所示，正常工作时用隔离开关将跨条断开。安装两组隔离开关的目的是便于它
们轮流停电检修。
外桥接线：
外桥接线的特点与内桥接线相反，当变压器发生故障或运行中需要断开时，
只需断开它们前面的断路器1QF 或2QF ，而不影响电源线路的正常工作。但线
路故障或检修时，将使与该线路连接的变压器短时中断运行，
须经转换操作后才
能恢复工作。因而外桥接线适用于电源线路较短、负荷不恒定、变压器要经常切换(例如两台主变中一台要经常断开或投入)的场合，也可用在有穿越功率通过的与环形电网连接的变电所中。
图3-3内桥和外桥接线图
3.2 高压侧主接线设计
单相V,v牵引变电所要求有两回电源进线和两台变压器，因有系统功率穿越，属通过式变电所，所以我们选取结构比较简单且经济性能高的桥式接线。图3-3(a)为内桥接线，连接在靠近变压器侧，其适合于线路长，线路故障高，而变压器不需要频繁操作的场合，这种接线形式可以很方便地切换或投入线路。图3-3(b)为外桥接线，连接在靠近线路侧，其适合于输电距离较短，线路故障较少，而变压器需要经常操作的场合，这种接线方便于变压器的投入以及切除。为了配合三相V,v牵引变电所在出现变压器故障时备用变压器的自动投入，选择采用外桥接线便于备用变压器的投入以及故障变压器的切除。
正常运行时，QS2、QF、QS4，其他断路器隔离开关均断开，变压器T1通过L1得电，使得变压器向27.5kV侧输送电能。
当需要检修时，假如仍然需要在L1得电，先断开QF1，然后断开QS1，再闭合QS6。最后闭合QF，即可满足检修时供电需要。检修结束时，先断开QF2，然后断开QS6，再断QF，后闭合QS1，最后闭合QF1，即可恢复正常供电。
当L1线路故障需要由L2线路供电时，先闭合QS5，闭合QF，故障线路QF1跳闸，再断开QS3，最后QF2闭合即可满足L1故障时的供电。如L1线路恢复正常，可以先断开QF2、QF，再断开QS6，闭合QS3，最后闭合QF1即可恢复正常供电。
由此可以看出采用外桥型接线对于线路发生故障时比较有利，可以在停电瞬间通过互感器自动检测跳开故障线路断路器，然后闭合备用线路断路器，保证线
路故障时自动转换开关使牵引变压器继续运行，有利于系统供电的可靠性和安全性。
3.3 低压侧主接线设计
由于27.5kV馈线断路器的跳闸次数较多，为了提高供电的可靠性，按馈线断路器备用方式不同，牵引变电所27.5kV侧馈线的接线方式一般有下列三种。
3.3.1 馈线断路器100%备用接线
引母线不同如图3-4所示。这种接线当工作断路器需检修时，此种接线用于单线区段，牵的场合。即由备用断路器代替。断路器的转换操作方便，供电可靠性高，但一次投资较大。
图3-4 馈线断路器100%备用
3.3.2 馈线断路器50%备用接线
如图3-5所示。这种接线每两条馈线设一台备用断路器，通过隔离开关的转换，备用断路器可代替其中任一台断路器工作。当每相母线的馈出线数目较多时，一般很少采用此种法方法。
图3-5 馈线断路器50%备用
3.3.3 带旁路母线和旁路断路器接线
如图3-6所示。一般每2至4条馈线设一个旁路断路器。通过旁路母线，旁
路断路器可代替任一个馈线断路器工作。这种接线方式适用于每相牵引母线馈线
数目较多的场合，以减少备用断路器的数量。
图3-6 带有旁路母线和旁路断路器的接线
考虑到牵引变压器类型为三相V,v ，且此牵引变电所为两个相邻区间的复线
供电，为了提高供电的可靠性，保障断路器转换的操作方便，牵引变电所27.5kV
侧馈线断路器采用100%备用的接线。
第4章 短路计算
4.1 短路点的选取
因短路计算的主要内容是确定最大短路电流，所以对一次侧设备的选取一般
选取110kV 高压母线短路点作为短路计算点；对二次侧设备和牵引馈线断路器的
选取一般选取27.5kV 低压母线短路点作为短路计算点。
4.2 短路计算
电路示意图如图 4-1。在图中，
1d 点为110kV 高压母线短路点，2d 点为27.5kV 低压母线短路点。
图4-1 短路电路示意图
取基准容量MVA S S S j B d 100===，基准电压av B U U =，其中avN U 为电力
线路平均额定电压，根据我国实际情况和国际标准规定，当用电设备及电力线路
的额定电压为110kV 时，电力线路平均电压为115kV ，即kV U U av B 115==；
kV U C 1151=，kV U C 5.272=。
等值电路如图4-2所示。
图4-2 短路计算等效电路
则基准电流为：
kA kV MVA U S I C d
d 502.0115310031
1=?== kA kV MVA U S I C d
d 099.25.273100322=?==
4.2.1 最大运行方式下短路计算
变压器的电抗标幺值计算：
05.110000*********.10100%3
*
=??=?=N B K T
S S U X 该牵引变电所供电电源以双回路110kV 输电线供电，因为线路有穿越功率
所以电源到母线之间的导线的电抗不能省略，假设线路单位长度电阻值为
km /4.0Ω,长30km , 所以电抗标幺值为：
091.0115100304.04.02
2av =??=??=*U S L X B L 在最大运行方式下，电力系统的电抗标幺值：33.0*=S X ，即电力线路上发
生了三相短路。
短路回路的等值电抗为：
946.0091.033.02
05.1****=++=++=∑∑）（L S T X X X X ()33.0**1==-∑S k X X ，()946.0**2==∑-∑X X k
k-1点的短路电流标幺值：()()*
1*311
-∑-=k k X I
短路电流周期分量有效值：()()()kA X I I I I k d d k k 52.133
.0502.0*111*3131===
?=-∑-- 三相短路电流：()()()kA I I I k 52.13133*===-∞
()kA i sh 88.352.155.23=?=
()kA I sh 30.252.151.13=?= 三相短路容量：()()()MVA X S S k d k 03.30333
.01003131===-∑- k-2点的短路电流标幺值：()*2*21
-∑-=k k X I
短路电流周期分量有效值：()()()kA X I I k d d k k I I 22.2946
.0099.2*222*3232===
?=-∑-- 三相短路电流：()()()kA I I I k 22.23233*===-∞
()kA i sh 08.422.284.13=?=
()kA I sh 42.222.209.13=?= 三相短路容量：()()MVA X S S k d
k 71.105946
.0100*232===-∑- 4.2.2 最小运行方式下短路计算
在最小运行方式下，电力系统的电抗标幺值35.0*=S X ，即电力线路上发生
了两相短路。
短路回路的等值电抗为：
966.0091.035.02
05.1)****=++=++=∑∑T S T X X X X （ ()35.0**1==-∑S k X X ，()966.0**2==∑-∑X X k
k-1点的短路电流标幺值：()(
)()*1*311
-∑-=k k X I
短路电流周期分量有效值：()()()kA X I I I I k d d k k 43.135
.0502.0*111*3131===
?=-∑-- 三相短路电流：()()()kA I I I k 43.13133===-∞
()kA i sh 66.343.155.23=?=
()kA I sh 17.243.151.13=?= 三相短路容量：()()MVA X S S k d
k 71.28535
.0100*131===-∑- 两相短路电流周期分量有效值：()()kA I I k k 24.143.1866.0866.03121=?==--
两相短路电流：()()()kA I I I k 24.12122===-∞
()()kA i i sh sh 17.366.3866.0866.032=?==
()()kA I I sh sh 88.117.2866.0866.032=?==
两相短路容量：()()MVA S S k k 43.24771.285866.0866.03121=?==--
k-2点的短路电流标幺值：()*2*21
-∑-=k k X I
三相短路电流周期分量有效值：()()()kA X I I I I k d d k k 17.2966.0099.2*222*3232===
?=-∑-- 三相短路电流：()()()kA I I I k 17.23233*===-∞
()kA i sh 99.317.284.13=?=
()kA I sh 37.217.209.13=?=
三相短路容量：()()MVA X S S k d
k 52.103966
.0100*232===-∑- 两相短路电流周期分量有效值：()()kA I I k k 88.117.2866.0866.03222=?==--
两相短路电流：()()()kA I I I k 88.12222===-∞
()()kA i i sh sh 46.399.3866.0866.032=?==
()()kA I I sh sh 05.237.2866.0866.032=?==
两相短路容量：()()MVA S S k k 65.8952.103866.0866.03222=?==--
短路计算所得参数如下表：
表4-1 短路计算参数数据表
运
行
方
式
短路点 三相短路电流/kA 二相短路电流/kA 短路容量/MV A ()3*I ()3∞I ()3k I ()3sh i ()3sh I ()2*I ()2∞I ()2k I ()2sh i ()2sh I ()3k S ()2k S 最
大
k-1 1.52 1.52 1.52 3.88 2.30 - - - - - 303.03 - k-2 2.22 2.22 2.22 4.08 2.42 - - - - - 105.71 - 最
小 k-1 1.43 1.43 1.43 3.66 2.17 1.24 1.24 1.24 3,17 1.88 285.71 247.43 k-2 2.17 2.17 2.17 3.99 2.37 1.88 1.88 1.88 3.46 2.05 103.52 89.65
第5章 电气设备的选择
5.1 电气设备选择的一般原则
(1)应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展；
(2)应满足安装地点和当地环境条件校核；
(3)应力求技术先进和经济合理；
(4)同类设备应尽量减少品种；
(5)选用的新产品种均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格，特殊情况
下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。
5.2 母线选择
配电装置中的汇流母线按工作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。
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 馈线侧的母线均为硬母线。
软母线进行选型，热稳定校验（无需进行动稳定校验）。
按导线长期发热允许电流选择导线。
温度修正系数K 由下式求得：
25--=θθxu xu t
K
式中，θxu 表示运行的允许温度，对室外有日照时取80℃，室内取70℃，t
为实际环境温度。
设计时取t=25℃，那么在室外有日照时K =1，在室内K =1。
工程中常采用查表的方法求母线和导体的容许电流(载流量)。
5.2.1 110KV 进线侧母线选择
(1)母线的最大长期工作电流可按变压器过载1.3倍考虑。最大负荷持续工作
电流
A U S I I N N e g 23.68110
3100003.13.13.1max =??=?== 式中：S N 为变压器的额定容量；U N 为线路的额定电压。
(2)按经济电流密度选择进线截面。
ec max
g ec j I A =
式中：牵引变电所经济电流密度)mm /A (15.1j 2ec =，对于牵引负荷侧年最大
负荷利用小时h 5000~h 3000T max =。因此，
)(33.5915
.123.682max
mm j I A ec g ec === 故应选择LGJ-70钢芯铝绞线。
(3)校验发热条件。
查《工厂供电》附录表16得，LGJ —240的允许载流量（设环境温度为40C o )。
A I A I g al 23.68222max =>=
因此LGJ-70钢芯铝绞线满足发热条件。
(4)校验机械强度。
查《工厂供电》附录表14得，110kV 架空钢芯铝线最小截面与LGJ —70 22min 7035mm A mm A ec =<=
因此LGJ-70钢芯铝绞线满足机械强度。
第1章概论 1.1 课题研究的目的意义 牵引变电所是电气化铁路牵引供电系统的心脏，它的主要任务是将电力系统输送来的三相高压电变化成适合电力机车使用的电能。而电气主接线反映牵引变电所设施的主要电气设备以及这些设备的规格、型号、技术参数以及在电气上是如何连接的，高压侧有几回进线、几台牵引变压器，有几回接触网馈电线。通过电气主接线可以了解牵引变电所等设施的规模大小、设备情况。 1.2 电气化铁路的国内外现状 变电所是对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。在电能是社会生产和生活质量中最为重要的能源和动力的今天，变电所的作用是很重要的当前我国进行的输变电建设和城乡电网的建设与改造，对未来电力工业发展有着重要的作用。因此，产品技术要先进，产品质量要过硬，应达到30～40年后也能适用的水平；而且产品必须要国产化。现阶段我过主要是使用常规变电所。常规变电所即采用传统模式进行设计、建造和管理的变电所，一般为有人值班或驻所值班，有稳定的值班队伍。继电保护为电磁型，电器就地控制，不具备四遥、远方操作功能，需要一支训练有素的运行与检修队伍和一整套相应的管理机构、制度进行管理，以满足安全运行的要求。这种模式有许多不足之处。我国的近期目标是既要充分利用原有设备，又要能够适应微机远动自动化系统；既要实现无人值班，又要满足安全经济运行的要求。 国外的变电所研究已经远远超过我国，他们在变电站的运行管理模式上, 已经能做到无人值守。 1.3 牵引变电所 1.3.1 电力牵引的电流制 电力牵引按牵引网供电电流的种类可分为三种电流制，即直流制、低频单相交流制和工频单相交流制。 (1) 直流制 即牵引网供电电流为直流的电力牵引电流制。电力系统将三相交流电送到牵引变
1WL 2WL 1WL 2WL 9QS 10QS 1QS 2QS 1QS 2QS 1QF 2QF 5QS 3QF 6QS 3QS 4QS 3QS 5QS 4QS 7QS 3QF 6QS 8QS T-1 T-2 T-1 T-2 1QF 2QF (a ) (b ) 图2-2 桥式接线 (a) 内桥带外跨 条接线 ；(b ) 外桥接线 两回 进线 （电源引入线）分别经断路器接入两台主变压器，若在两条电源引入线之间用带断路器的横向母线（汇流母线）将它们连接起来，即构成桥式接线。带断路器的横向母线通常称为连接桥。当桥式接线的两回电源引入线接入电力系统的环形电网中时，断路器经常处于闭合状态以便系统功率穿越。 根据连接桥的所在的位置不同，桥式接线又分为外桥式接线和内桥式接线。 （1）内桥带外跨条接线 如图2-2(a)所示，连接桥若设置在靠变压器侧，则构成了内桥式接线。为了提高内桥接线的供电的可靠性和运行的灵活性，一般在进线断路器外侧再设置一条带隔离开关的横向母线（称为外跨条）。内桥带外跨条接线在两条电源进线回路上均有断路器，任一电源线路故障不影响向牵引变电所的供电。 主接线正常运行时，如电源1WL 供电，2WL 备用；主变压器T-1运行，T-2备用。此时，除隔离开关9QS 、10QS 、8QS 断开，其他开关均闭合，使系统功率从桥断路器通过，如图2-2(a)中的箭头所指的方向所示。电源1WL 经1QS 、1QF 、3QS 、7QS 将电能传递给T-1，另一回电路冷备用。电源1WL 经1QS 、1QF 、3QS 、5QS 、3QF 、6QF 、4QS 、2QF 、2QS 将电能传递给周边变电所，完成系统功率穿越。 内桥带外跨条式主接线在两条电源进线上均设有断路器，如断路器1QF 、2QF 。若电源1WL 故障，需要退出检修时，反映该故障的继电器保护装置动作，断路器1QF 断开，电源1WL 退出运行，同时，电源2WL 测的电源断开点自动闭合，2WL 投入运行。若只是一般的倒换电源1WL ，只需断开1QF ，闭合电源2WL 测的
指导教师评语修改（40） 年月
1题目：牵引变电所电气主接线的设计 1.1选题背景 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三个方向馈电区段供电，已知列车正常情况的计算容量为12000kV A（三相变压器），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3850kV A。各电压侧馈出线数目及负荷情况如下： R 10kV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。算；各种方案主接线的技术经济性比较。） 这类牵引变电所的电源线路，按保证牵引符合供电的需求一般有两回，主要向牵引负荷和地区负荷供电，桥型结线的中间牵引变电所还有穿越功率通过母线，并向邻近牵引变电所或地区变电所供电。由题意知，本牵引变电所担负着重要的牵引负荷供电任务（一级负荷）、馈线数目多、影响范围广，应保证安全可靠持续性的供电。10千伏地区负荷主要为编组站自动化驼峰、信号自动闭塞、照明及其自动装置等一部分为一级负荷、其他包括机务段在内的自用电和地区三相负载等均为二级负荷，也应满足有足够安全可靠供电的要求。本变电所为终端变电所，一次侧无通过功率。 2方案论证 因没有校核容量，只考虑计算容量来选择变压器，牵引变压器计算容量为12000kV A,故选择容量为12500kV A的变压器，而地区变压器选择6300kV A变压器。 根据原始资料和各种负荷对供电可靠性要求，主变压器容量与台数的选择，可能有以下两种方案：
110kV母线，（110千伏变压器最小容量为6300kV A）。 过15%，采用电压为110／25／10.5kV A，结线为Y//两台三绕组变压器同时3主接线设计 (2)可靠性：根据变电所的性质和在系统中的地位和作用不同，对变电所的主接线可靠性提出不同的要求。主接线的可靠性是接线方式和一次、二次设备可靠性的综合。对主接线可以作定量计算，但需要各种设备的可靠性指标、各级线路、母线故障率等原始数据。通常采用定性分析来比较各种接线的可靠性。 (3)经济性：经济性是在满足接线可靠性、灵活性要求的前提下，尽可能地减少与接线方式有关的投资。 (2)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。 (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
第四章电气主接线 第2节单母线接线 主接线的基本形式，就是主要电气设备常用的几种连接方式。概括的讲可分为两大类：有汇流母线的接线形式；无汇流母线的接线形式。 变电所电气主接线的基本环节是电源（变压器）、母线和出线（馈线）。各个变电所的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不一样。在进出线数较多时（一般超过4回），为便于电能的汇集和分配，采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建。但有母线后，配电装置占地面积较大，使用断路器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电器较少，占地面积小，但只适于进出线回路少，不再扩建和发展的变电所。有汇流母线的接线形式主要有：单母线接线和双母线接线。 一、单母线接线 单母线接线的特点是整个配电装置只有一组母线，每个电源线和引出线都经过开关电器接到同一组母线上。供电电源是变压器或高压进线回路，母线即可以保证电源并列工作，又能使任一条出线路都可以从电源1或2获得电能。每条回路中都装有断路器和隔离开关，靠近母线侧的隔离开关称作母线隔离开关，靠近线路侧的称为线路隔离开关（在实际变电所中，通常把靠近电源侧的隔离开关称为甲刀闸，把靠近负荷侧的隔离开关称为乙刀闸。 断路器具有开合电路的专用灭弧装置，可以开断或闭合负荷电流和开断短路电流，用来作为接通或切断电路的控制电器。 隔离开关没有灭弧装置，其开合电流能力极低，只能用作设备停运后退出工作时断开电路，保证与带电部分隔离，起着隔离电压的作用。同一回路中在断路器可能出现电源的一侧或两侧均应配置隔离开关，以便检修断路器时隔离电源。 同一回路中串接的隔离开关和断路器，在运行操作时，必须严格遵守下列操作顺序：如对馈线L1送电时，须先合上隔离开关QS1和QS2，再投入断路器QF2；如欲停止对其供电，须先断开QF2，然后再断开QS3和QS2。为了防止误操作，除严格按照操作规程实行操作票制度外，还应在隔离开关和相应的断路器之间，加装电磁闭锁、机械闭锁。接地开关（又称接地刀闸）QS4是在检修电路和设备时合上，取代安全接地线的作用。当电压在110kV及以上时，断路器两侧的隔离开关和线路隔离开关的线路侧均应配置接地开关。对35kV及以上的母线，在每段母线上亦应设置1~2组接地开关或接地器，以保证电器和母线检修时的安全。
变电所常用主接线4.5.4 总降压变电所主 接线4.5.5 独立变电所主接线4.5.6 车间变电所主接线4.5.7 配电所主接线4.5.8 主接线 2.1 电气主接线及设备选择 (1) 主接线方式：农村小型变电所一般为用电末端变电所，35kV进线一回，变压器单台容量不大于5000kVA，设计规模为一台或两台变压器。35kV进线可不设开关，采用单母线方式，出线一般不超过6回。接在母线上的避雷器和电压互感器可合用一组隔离开关，接在变压器引出线上的避雷器不宜装设隔离开关。另外并联电容器补偿装置可根据具体情况决定是否设置。 (2) 主变选用低损耗、免维护变压器，为适应用电负荷变化大、农村小水电多及电压变化大等特点，按有载调压设计，调压范围为35±3×2.5%。变压器35kV侧采用户外真空断路器(亦可选择SF6型)或负荷加熔断器保护，当采用负荷加熔断器保护时，负荷开关用于正常运行时操作变压器，熔断器用于变压器保护，熔断器选用K型熔丝，因它具有全范围内有效和可靠地开断最小过负荷电流至最大故障电流；10kV侧采用户外真空断路器。 (3) 10kV出线采用户外真空断路器。10kV户外真空重合器是农村小型化变电所的新型产品，具有自动化程度高、技术性能好、适合农村电网的特点等优点。根据大量的运行经验和应用要求，变电所采用重合器作为保护开关时，应采用低压合闸线圈机构的分布式重合器。当采用断路器时，宜采用弹簧操作机构或小容量的直流操作机构。10kV设0.2级母线电压互感器一组，每回出线设0.2s电流互感器，以提高计量准确性，达到商业化运营的要求。 (4) 所用变设计：装设35/0.4kV，50kVA所用变一台，供变电所照明、检修及二次保护用电。为保证变电所内部全部停电情况下，有可靠的操作和检修电源，所用变装于35kV进线隔离开关前面。当可靠性不满足时，应在低压侧、母线侧或联络线上各设一台所用变，并能互相备用。 (5) 电压调整方式及电容器补偿方案：变电所的电压调整主要通过调整变压器分接头的方式实现。农村无功补偿应根据就地平衡的原则，采用集中补偿与分散补偿相结合的方式进行配置。电容器主要补偿变压器所耗无功，补偿容量一般取变压器容量的10%～15%，用户侧所耗无功采用配网分散补偿、就地平衡的原则。 2.2 电气平面布置 新建变电所的总平面布置按小型化方案设计，考虑节约占地。电气平面布置力求简洁、合理、少占用农田，并便于设备的检修维护。 小型化变电所采用全户外布置，变电所配电装置为户外敞开式，35kV及10kV均采用半高型布置。进所道路设在35kV及10kV配电装置之间，便于设备的运输，道路宽度为3.5m；变压器与10kV配电装置布置在一侧，便于设备的检修与维护；全站防雷保护可采用一根35m避雷针，变电所总占地面积约1350m2。 2.3 继电保护及二次回路设计 (1) 35kV常规变电所，变压器高压侧带断路器，变压器设差动、过流等保护，配置保护较多，二次回路需采用直流操作，若10kV选用户内真空开关柜、配电磁操作机构，需配置不小于65A·h的直流系统，增加了投资。小型化35kV变电所，变压器高压侧采用熔断器，并与负荷开关配合，以达到短路电流保护的目
把变电站内的电气设备都要算上啊 一次设备：主变（中性点隔离开关、间隙保护、消弧线圈成套设备）、断路器（或开关柜、GIS等）、电压互感器（含保险）、电流互感器、避雷器、隔离开关、母线、母排、电缆、电容器组（电容、电抗、放电线圈等等），站用变压器（或接地变），有的变电站还有高频保护装置 二次设备：综合自动化、. 、逆变0000.、小电流接地选线、站用电、直流（蓄电池）、逆变、远动通讯等等 其他：支持瓷瓶、悬垂、导线、接地排、穿墙套管等等，消防装置、SF6在线监测装置等等 好像有点说多了，也可能有少点的，存在差异吧 35KV高压开关柜上一般都设有哪些保护各作用是什么？ 过电流保护：1.速断电流保护：用于保护本开关以后的母排、电缆的短路故障。 2.定时限电流保护：用于下一电压级别的短路保护。 3.反时限电流保护：作用与2相同，但灵敏度比2高。 4.电压闭锁过电流保护：防止越级跳闸和误跳闸，提高供电可靠性。 5.纵联差动电流保护：专用于变压器内部故障保护。 6.长延时过负荷保护：用于保护专用设备或者电网的过负荷运行，首选发信，其次跳闸。 零序电流保护：1.零序电流速断保护：保护线路和线路后侧设备对地短路、严重漏电故障。 2.定时限零序电流保护：保护线路和线路后侧设备的轻微对地短路和小电流漏电，监测绝缘状况。可以选择作用于跳闸或发信。 过电压保护：1.雷电过电压保护。 2.操作过电压保护。1、2两种过电压通常都是用避雷器来保护，可防止线路或设备绝缘击穿。
3.设备异常过电压保护：通过电压继电器和综保定值整定来实现跳闸或发信，用于保护设备在异常过压下运行造成的发热损坏。 低电压保护：瞬时低电压保护只发信不跳闸，用于避免瞬间短路或大负荷启动造成的正常设备误跳闸。俗称躲晃电。 非电量保护：1.重瓦斯保护：用于变压器内部强短路或拉弧放电的严重故障保护。选择跳闸。 2.轻瓦斯保护：用于变压器轻微故障的检测，选择发信报警。 3.温度保护：用于检测变压器顶层油温监测，轻超温发信报警，重超温跳闸。 以上都是针对一次侧设计的保护。 二次侧的保护：1.直流失压保护，用于变电所直流设备故障时防止设备在保护失灵状况下运行。一般设备通常选择发信报警。重要设备选择跳闸。 2.临柜直流消失保护，用于监测相邻高压柜的直流电压状态，选择发信报警。 随着技术的发展，继电保护的内容越来越多，供人们在不同情况下选用。 目前使用的微机型综合保护器内都设计了各种保护功能，可以通过控制字的设定很方便地选择所需要的保护功能组合。
课程设计报告书 所属课程名称供变电技术课程设计 题目牵引变电所电气主接线设计分院 专业班级 学号 20 0210470 学生姓名 指导教师 20 年月日
课程设计任务书 专业电气工程及其自动化班级姓名 一、课程设计（论文）题目牵引变电所电气主接线设计 二、课程设计（论文）工作：自20年月日起至年月 1 日止。 三、课程设计（论文）的目的及内容要求： 1.设计课题：牵引变电所电气主接线设计 2.设计目的： ①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； ②熟悉有关设计规范和设计手册的使用； ③基本掌握变电所主接线图的绘制方法； ④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。 3.设计要求：
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。 学生签名：( ) 20年月日
课程设计（论文）评阅意见 评阅人职称 20 年月日
目录 第一章牵引变电所主接线设计原则及要求 (6) 1.1 概述 (6) 1.2 电气主接线基本要求 (6) 1.3电气主接线设计应遵循的主要原则与步骤 (7) 第二章牵引变电所电气主接线图设计说明 (8) 第三章短路计算 (9) 3.1短路点的选取 (9) 3.2短路计算 (9) 第四章设备及选型 (12) 4.1硬母线的选取 (12) 4.2支柱绝缘子和穿墙导管的选取 (14) 4.3高压断路器的选取 (16) 4.4高压熔断器的选取 (17) 4.5隔离开关的选取 (18) 4.6电压互感器的选取 (19) 4.7电流互感器的选取 (20) 4.8避雷器的选取 (21) 第五章参考文献 (22)
110kV变电站电气主接线及运行方式 变电站电气主接线是指高压电气设备通过连线组成的接受或者分配电能的电路。其形式与电力系统整体及变电所的运行可靠性、灵活性和经济性密切相关,并且对电气设备选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。所以,主接线设计是一个综合性问题,应根据电力系统发展要求,着重分析变电所在系统中所处的地位、性质、规模及电气设备特点等,做出符合实际需要的经济合理的电气主接线。 一变电所主接线基本要求 1．1 保证必要的供电可靠性和电能质量。 保证供电可靠性和电能质量是对主接线设计的最基本要求，当系统发生故障时,要求停电范围小,恢复供电快，电压、频率和供电连续可靠是表征电能质量的基本指标,主接线应在各种运行方式下都能满足这方面的要求。 1. 2 具有一定的灵活性和方便性。 主接线应能适应各种运行状态,灵活地进行运行方式切换，能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化，在改变运行方式时操作方便,便于变电所的扩建。 1. 3 具有经济性。 在确保供电可靠、满足电能质量的前提下,应尽量节省建设投资和运行费用,减少用地面积。 1. 4 简化主接线。 配网自动化、变电所无人化是现代电网发展的必然趋势,简化主接线为这一技术的全面实施创造了更为有利的条件。 1. 5 设计标准化。 同类型变电所采用相同的主接线形式,可使主接线规范化、标准化,有利于系统运行和设备检修。 1. 6 具有发展和扩建的可能性。 变电站电气主接线应根据发展的需要具有一定的扩展性。 二变电所主接线基本形式的变化 随着电力系统的发展，调度自动化水平的提高及新设备新技术的广泛应用,变电所电气主接线形式亦有了很大变化。目前常用的主接线形式有:单母线、单母线带旁路母线、单母线分段、单母线分段带旁路、双母线、双母线分段带旁路、一个半断路器接线、桥形接线及线路变压器组接线等。从形式上看,主接线的发展过程是由简单到复杂,再由复杂到简单的过程。在当今的技术环境中, 随着新技术、高质量电气产品广泛应用,在某些条件下采用简单主接线方式比复杂主接线方式更可靠、更安全,变电所主接线日趋简化。因此,变电所电气主接线形式应根据可靠性、灵活性、经济性及技术环境统一性来决定。 三 110kV变电站的主接线选择 在电力系统和变电所设计中,根据变电所在系统中的地位和作用,可把电网中110kV变电所分为终端变电所和中间变电所两大类。下面就这两类变电所高压侧电气主接线模式作一分析。 3. 1 110kV终端变电所主接线模式分析
(110k v变电站电气主 接线设计)
110KV电气主接线设计 姓名： 专业：发电厂及电力系统 年级： 指导教师：
摘要 根据设计任务书的要求，本次设计为110kV变电站电气主接线的初步设计，并绘制电气主接线图。该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为110kV、35kV和10kV三个电压等级。110KV电压等级采用双母线接线，35KV和10KV电压等级都采用单母线分段接线。 本次设计中进行了电气主接线的设计、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线、熔断器等）、各电压等级配电装置设计。 本设计以《35～110kV变电所设计规范》、《供配电系统设计规范》、《35～110kV高压配电装置设计规范》等规范规程为依据，设计的内容符合国家有关经济技术政策，所选设备全部为国家推荐的新型产品，技术先进、运行可靠、经济合理。 关键词：降压变电站；电气主接线；变压器；设备选型
目录 1.1主接线的设计原则和要求 (1) 1.1.1 主接线的设计原则 (1) 1.1.2 主接线设计的基本要求 (2) 1.2主接线的设计 (3) 1.2.1 设计步骤 (3) 1.2.2 初步方案设计 (3) 1.2.3 最优方案确定 (4) 1.3主变压器的选择 (5) 1.3.1 主变压器台数的选择 (5) 1.3.2 主变压器型式的选择 (5) 1.3.3 主变压器容量的选择 (6) 1.3.4 主变压器型号的选择 (6) 1.4站用变压器的选择 (9) 1.4.1 站用变压器的选择的基本原则 (9) 1.4.2 站用变压器型号的选择 (9) 2 短路电流计算 (10) 2.1短路计算的目的、规定与步骤 (10) 2.1.1 短路电流计算的目的 (10) 2.1.2 短路计算的一般规定 (10) 2.1.3 计算步骤 (11) 2.2变压器的参数计算及短路点的确定 (11) 2.2.1 变压器参数的计算 (11) 2.2.2 短路点的确定 (12) 2.3各短路点的短路计算 (12) 2.3.1 短路点d-1的短路计算(110KV母线) (12) 2.3.2 短路点d-2的短路计算(35KV母线) (13) 2.3.3 短路点d-3的短路计算(10KV母线) (14) 2.3.4 短路点d-4的短路计算 (14) 2.4绘制短路电流计算结果表 (15) 3 电气设备选择与校验 (16) 3.1电气设备选择的一般规定 (16) 3.1.1 一般原则 (16) 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。 (16) 3.1.2 有关的几项规定 (16) 3.2各回路持续工作电流的计算 (16) 3.3高压电气设备选择 (17) 3.3.1 断路器的选择与校验 (17) 3.3.2 隔离开关的选择及校验 (21)
电气化铁路牵引变电所的主接线与变压器设计 牵引变电所是电气化铁路牵引供电系统的心脏，它的主要任务是将电力系统输送来的三相高压电变化成适合电力机车使用的电能。而电气主接线反映牵引变电所设施的主要电气设备以及这些设备的规格、型号、技术参数以及在电气上是如何连接的，高压侧有几回进线、几台牵引变压器，有几回接触网馈电线。通过电气主接线可以了解牵引变电所等设施的规模大小、设备情况。 标签：牵引变电所；铁路；牵引变压器 1 牵引变电所主结线的选择 牵引变电气主接线是变电所设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定与电力系统整体及变电所本身运行的可靠性，灵活性和经济性是密切相关的，而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。因此必须合理的确定主接线。 电气主结线应满足的基本要求 ①首先保证电力牵引负荷，运输用动力，信号负荷安全，可靠供电的需要和电能质量。 ②具有必要的运行灵活性，使检修维护安全方便。 ③应有较好的经济性，力求减小投资和运行费用。 ④应力求接线简捷明了，并有发展和扩建的余地。 1.1 高压侧电气主结线的基本形式 1.1.1 单母线接线 如图1-1所示，单母线接线的的特点是整个的配电装置只有一组母线，每个电源线和引出线都经过开关电器接到同一组母线上。同一回路中串接的隔离开关和断路器，在运行操作时，必须严格遵守以下操作顺序：对馈线送电时必须先和1QS和2QS在投入1QF；如欲停止对其供电必须先断开1QF然后断开1QS和2QS。 单母线结线的特点是：（1）结线简单、设备少、配电装置费用低、经济性好并能满足一定的可靠性。（2）每回路断路器切断负荷电流和故障电流。检修任一回路及其断路器时，仅该回路停电，其他回路不受影响。（3）检修母线和与母线相连的隔离开关时，将造成全部停电。母线发生故障时，将是全部电源断开，待修复后才能恢复供电。
精品文档 课程设计报告书 所属课程名称供变电技术课程设计 题目牵引变电所电气主接线设计分院 专业班级 学号 20 0210470 学生姓名 指导教师 20 年月日
课程设计任务书 专业电气工程及其自动化班级姓名 一、课程设计（论文）题目牵引变电所电气主接线设计 二、课程设计（论文）工作：自20年月日起至年月 1 日止。 三、课程设计（论文）的目的及内容要求： 1.设计课题：牵引变电所电气主接线设计 2.设计目的： ①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； ②熟悉有关设计规范和设计手册的使用； ③基本掌握变电所主接线图的绘制方法； ④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。 3.设计要求：
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。 学生签名： ( ) 20 年月日
课程设计（论文）评阅意见 评阅人职称 20 年月日
目录 第一章牵引变电所主接线设计原则及要求 (6) 1.1 概述 (6) 1.2 电气主接线基本要求 (6) 1.3 电气主接线设计应遵循的主要原则与步骤 (7) 第二章牵引变电所电气主接线图设计说明 (8) 第三章短路计算 (9) 3.1短路点的选取 (9) 3.2短路计算 (9) 第四章设备及选型 (12) 4.1硬母线的选取 (12) 4.2支柱绝缘子和穿墙导管的选取 (14) 4.3高压断路器的选取 (16) 4.4高压熔断器的选取 (17) 4.5隔离开关的选取 (18) 4.6电压互感器的选取 (19) 4.7电流互感器的选取 (20) 4.8避雷器的选取 (21) 第五章参考文献 (22)
前言 电力工业为现代化生产提供主要动力。电力科学的发展和广泛应用，对我国工农业的迅速发展及人民生活水平的提高起到了巨大的作用和深远的影响。 通过对理论的学习理解以及实际的工作，我对变电所的原理和设备有了初步的解了。为了增加自己的动手能力，为以后的工作打下良好的基础，我选择了110kV/35kV/10kV系统设计作为自己的毕业课题。 随着大规模农网发行事业的深入实施，一个优质、安全、可靠、宽松的供电环境已实步形成，我们国家的电力事业逐渐和国际接轨。为了适应我国电力事业的发展及将所学的知识运用到实际生产中去，我进行了变电所设计。 我国大部分电网薄弱，变电所数量少，供电半径长，线路损耗大，致使线路末端用户电压过低，影响人民正常的生活和生产，为了达到迅速改变我国农村电网目前的状况，满足人民生活用电兼顾工农业发展，本变电所属于中小型变电所，进线端电压为110kV变电所。 本文首先根据老师所给的设计任务书上所给的材料系统及线路所给的负荷参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建立变电所的必要性，然后通过对拟定建设的变电所的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济方面及可靠性方面来考虑，确定了110kv、35kv 、10kv以及变电所用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了变电所用变压器的容量吉型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器进行了选择型号，从而完成110kv西海变电所的电气一次设备的设计。 由于知识的欠缺及设计资料的不足,设计中必然存在着很多问题,希望各位老师能够热情帮助,提出宝贵意见。
高速铁路牵引变电所电气主接线的设计 摘要：牵引变电所是电气化铁路牵引供电系统的心脏，它的主要任务是将电力系统输送来的三相高压电变化成适合电力机车使用的电能。而电气主接线反映牵引变电所设施的主要电气设备以及这些设备的规格、型号、技术参数以及在电气上是如何连接的，高压侧有几回进线、几台牵引变压器，有几回接触网馈电线。通过电气主接线可以了解牵引变电所等设施的规模大小、设备情况。 1.2 电气化铁路的国内外现状 变电所是对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。在电能是社会生产和生活质量中最为重要的能源和动力的今天，变电所的作用是很重要的当前我国进行的输变电建设和城乡电网的建设与改造，对未来电力工业发展有着重要的作用。因此，产品技术要先进，产品质量要过硬，应达到30～40年后也能适用的水平；而且产品必须要国产化。现阶段我过主要是使用常规变电所。常规变电所即采用传统模式进行设计、建造和管理的变电所，一般为有人值班或驻所值班，有稳定的值班队伍。继电保护为电磁型，电器就地控制，不具备四遥、远方操作功能，需要一支训练有素的运行与检修队伍和一整套相应的管理机构、制度进行管理，以满足安全运行的要求。这种模式有许多不足之处。我国的近期目标是既要充分利用原有设备，又要能够适应微机远动自动化系统；既要实现无人值班，又要满足安全经济运行的要求。 国外的变电所研究已经远远超过我国，他们在变电站的运行管理模式上, 已经能做到无人值守。 1.3 牵引变电所 1.3.1 电力牵引的电流制 电力牵引按牵引网供电电流的种类可分为三种电流制，即直流制、低频单相交流制和工频单相交流制。 (1) 直流制 即牵引网供电电流为直流的电力牵引电流制。电力系统将三相交流电送到牵引变电所一次侧，经过牵引变电所降压并整流变成直流电，再通过牵引网供给电力机车使用。直流制发展最早，目前有些国家的电气化铁路仍在应用。我国仅工矿、城市电车和地下铁道采用。牵引网电压有1200V，1500V，3000V和600V，750V等，后两种分别用于城市电车、地下铁道。直流制存在
10kV配电工程电气主接线方式选择原则 目录 1 10kV中压公用电缆网 (2) 1.1 一般原则 (2) 1.2 10kV典型接线模式 (2) 2 20kV中压公用电缆网 (4) 2.1 一般原则 (4) 2.2 20kV典型接线模式 (4) 3 中压架空网 (6) 3.1 一般原则 (6) 3.2 典型接线模式 (6) 4 混合型网架 (8) 5 10kV中心开关站 (8) 5.1 一般原则 (8) 5.2 中心开关站接线方式 (8) 6 室内配电站 (8) 7 10kV箱式变 (9) 8 低压配电网 (9) 8.1 典型接线模式 (9) 9 用户专用配电网结线方式 (10) 9.1一般原则 (10) 9.2 电气主接线的主要型式 (11) 9.3 电气主接线的确定 (11) 9.4 用户专用配电网结线方式 (11)
1 10kV中压公用电缆网 1.1 一般原则 1.1.1 10kV每回线路最终总装见容量不宜超过12000kVA。 1.1.2 环网中线路应在适当位置设置开关站或综合房，每个开关站或综合房每段母线实际负荷电流不宜超过100A。 1.1.3 10kV开关站电气接线采用单母线或单母线分段，每段母线接4～6面开关柜；综合房电气接线采用单母线，宜接4～6面开关柜。开关站应按终期规模一次性建成。 1.1.4 在原有线路新增开关站或综合房应以“π”接形式接入。 1.2 10kV典型接线模式 1.2.1电缆网“2-1”环网接线 （1）电缆网“2-1”环网接线如图1.2.1所示。 图1.2.1电缆网“2-1”环网接线 （2）电缆网“2-1”环网接线应满足： ?电缆网“2-1”环网接线应按平均每回线路不超过50％额定载流量运行。 ?构建电缆网“2-1”环网接线必须结合考虑区域电网规划，为今后将线路改造成“3-1”环网接线提供可能和便利。 1.2.2电缆网“3-1”环网接线 （1）电缆网“3-1”环网接线（3回线路为1组）、（4回线路为1组）分别如图1.2.2-1、图1.2.2-2所示。
电气工程及其自动化专业 电力系统方向课程设计任务书和指导书 题目： 110kV变电站电气主接线及配电装置平面布置图的设计 指导教师：江静 电气主接线及配电装置平面布置图课程设计任务书 题目： 110kV变电站电气主接线及配电装置 平面布置图的设计 一、课程设计的目的要求 使学生巩固和应用所学知识，初步掌握部分工程设计基本方法及基本技能。二、题目： 110kV变电所电气主接线设计 三、已知资料 为满足经济发展的需要，根据有关单位的决定新建1座降压变电气。原始资料：1变电所的建设规模 ⑴类型：降压变电气 ⑵最终容量和台数：2×31500kV A：年利用小时数：4000h。 2电力系统与本所连接情况 ⑴该变电所在电力系统中的地位和作用：一般性终端变电所； ⑵该变电所联入系统的电压等级为110kV，出线回路数2回，分别为18公里与电力 系统相连;25公里与装机容量为100MW的水电站相连。 ⑶电力系统出口短路容量：2800 MV A； 3、电力负荷水平 ⑴高压10 kV负荷24回出线，最大输送2MW，COSΦ＝0.8，各回出线的最小负荷 按最大负荷的70％计算，负荷同时率取0.8，COSΦ＝0.85，Tmax＝4200小时/年； ⑵24回中含预留2回备用； ⑶所用电率1％ 4、环境条件 该所位于某乡镇，有公路可达，海拔高度为86米，土壤电阻系数Р＝2.5×104Ω.cm，土壤地下0.8米处温度20℃；该地区年最高温度40℃，年最低温度－10℃，最热月7月份其最高气温月平均34.0℃，最冷月1月份，其最低气温月平均值为1℃； 年雷暴日数为58.2天。
四、设计内容 1、设计主接线方案 ⑴确定主变台数、容量和型式 ⑵接线方案的技术、经济比较，确定最佳方案 ⑶确定所用变台数及其备用方式。 2、计算短路电流 3、选择电气设备 4、绘制主接线图 5、绘制屋内配电装置图 6、绘制屋外配电装置平断面图 五、设计成果要求 1、设计说明书1份 编写任务及原始资料 ⑴编写任务及原始资料 ⑵确定主变压器台数、容量和型式 ⑶确定主接线方案（列表比较） ⑷计算短路电流（包括计算条件、计算过程、计算成果） ⑸选择高压电气设备（包括初选和校验，并列出设备清单）。 2、变电站电气主接线图1份 采用75×50 cm方格纸，图形符号必须按国家标准符号绘制，并有图框和标签框，字体采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。接线按单线图绘制，仅在局部设备配置不对称处绘制三线图，零线绘成虚线。在主母线位置上注明配电装置的额定电压等级，在相应的方框图上标明设备的型号、规范。 3、屋内10kV配电装置图1份 采用75×50 cm方格纸，图形符号必须按国家标准符号绘制，并有图框和标签框，字体采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。该图应能显示开关柜的排列顺序、各柜的接线方案编号、柜内的一次设备内容（数量的规格）及其连接，设备在柜内的大致部位，以及走廊的大致走向等。 4、屋外110kV配电装置平断面图1份 采用75×50 cm方格纸，图形符号必须按国家标准符号绘制，并有图框和标签框，字体采用仿宋体字，用铅笔绘图和书写。该图应能显示各主要设备的布置位置及走廊的大致走向等。 5、编制设计说明书及计算书 六、日程安排 第一天：布置任务、介绍电气设备选择 第二天：电气主接线最佳方案的确定 第三天：短路电流计算 第四、五天：电气设备选择
目录 第1章牵引变电所设计基础 (1) 1.1 概述 (1) 1.2 电气主接线设计的基本要求 (1) 1.3 电气主接线的设计依据 (2) 1.4 主变压器型式、台数及容量的选择 (3) 第2章 F所牵引变电所电气主接线图设计说明 (3) 第3章短路计算 (4) 第4章高压电气设备选择及校验 (5) 4.1 高压电气设备选择的原则 (5) 4.2 高压电气设备的选择方法及校验 (7) 4.2.1 高压断路器和隔离开关的选择 (11) 4.2.2 高压熔断器的选择和校验 (13) 4.2.3 电流互感器的选择和校验 (14) 4.2.4 电压互感器 (14) 4.2.5 支柱绝缘子及穿墙套管的选择和校验 (15) 4.2.6 母线的选择和校验 (16) 4.2.7 限流电抗器选择 (16) 4.2.8 避雷器的选择 (17) 后记 (19) 参考资料 (20) 附图 (21)
第1章牵引变电所设计原则及要求 1.1概述 变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。变电所的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分，它表明变电所内的变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备以最优化的接线方式与电力系统连接，同时也表明在变电所内各种电气设备之间的连接方式。一个变电所的电气主接线包括高压侧、中压侧、低压侧以及变压器的接线。因各侧所接的系统情况不同，进出线回路数不同，其接线方式也不同。电气主结线的基本结线形式有但母线结线，双母线结线，桥形结线和简单分支结线。牵引负荷侧电气结线特点主要有：1.每路馈线设有备用断路器的单母线结线；2.具有公共备用断路器的结线；3.但母线分段带旁路母线结线。 1.2 电气主接线基本要求 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、灵活性 主接线的灵活性主要表现在正常运行或故障情况下都能迅速改变接线方式，具体情况如下： ①满足调度正常操作灵活的要求，调度员根据系统正常运行的需要，能方便、 灵活地切除或投入线路、变压器或无功补偿装置，使电力系统处于最经济、最安全的运行状态。 ②满足输电线路、变压器、开关设备停电检修或设备更换方便灵活的要求。 设备停电检修引起的操作，包括本站内的设备检修和系统相关的厂、站设备检修引起的站内的操作是否方便灵活。 ③满足接线过渡的灵活性。一般变电站都是分期建设的，从初期接线到最终 接线的形成，中间要经过多次扩建。主接线设计要考虑接线过渡过程中停电范围最少，停电时间最短，一次、二次设备接线的改动最少，设备的搬迁最少或不进行设备搬迁。 ④满足处理事故的灵活性。变电所内部或系统发生故障后，能迅速地隔离故 障部分，尽快恢复供电操作的方便和灵活性，保障电网的安全稳定。
牵引供电课程设计报告书 题 目 牵引变电所G 电气主接线的设计 院/系(部) 电气工程系 班 级 学 号 姓 名 指导教师 ※ ※※※※※※※※ ※※ ※※ ※ ※ ※※※※※※※※※ 2010级 牵引供电课程设计
完成时间
摘要 牵引供电系统是电气化铁路的核心部分。本次设计的课题是牵引变电所G电气主接线的设计，其设计的意义在于为电气化铁路设计合理实用的牵引供电技术，主要任务是牵引变电所主接线设计、选择牵引变压器、断路器、隔离开关和电压、电流互感器等，进而确定电气主接线。在认真分析题目的基础上，按照一定的顺序进行设计。首先，分析比较几种牵引变压器的接线形式，根据要求选出了一种最佳的接线形式，即YN，d11接线形式。然后，根据给定的数据并考虑一定的裕量来计算牵引变压器的安装容量。最后，计算高压和低压母线的短路电流，通过短路电流来选择相应的一次设备并进行校验，最终基本完成了牵引变电所电气主接线，实现了牵引供电系统的基本要求。 关键字：牵引变压器一次设备
目录 第1章设计目的和任务要求 (1) 1.1 设计目的 (1) 1.2 任务要求 (1) 1.3 设计的依据 (1) 1.4 任务分析 (3) 第2章主接线方案的设计 (3) 2.1 牵引变电所110kV侧主接线 (4) 2.1.1 主接线的确定 (6) 2.1.2 牵引变电所的倒闸操作 (6) 2.2 牵引27.5kV侧电气主接线 (7) 2.2.1 电气主接线特点 (7) 2.2.2 27.5kV侧馈线接线方式 (7) 2.2.3 27.5kV侧母线接线方式 (9) 第3章牵引变压器选择 (9) 3.1 牵引变压器的备用方式 (9) 3.2 牵引变压器的接线型式 (9)
年 牵引供电课程设计报告书 题 目 牵引变电所D 电气主接线图设计 院/系(部) 电气工程系 班 级 学 号 姓 名 指导教师 完成时间 2013年12月20日 ※ ※※※※※※※※ ※ ※ ※ ※ ※※ ※※※※※ ※※※※ 2010级 牵引供电课程设计
摘要 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。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接线图，称为电气主接线图。 牵引变电所是对电压和电流进行变换、集中和分配的场所。变电所的好与坏直接关系到电气化铁道的发展，决定着我国进行的输变电建设和城乡电网的建设与改造。 本次设计是通过对牵引变电所110kV主接线和馈线侧主接线的分析，进一步确定牵引变电所的主接线方案，根据提供的数据对牵引变电所的核心元件牵引变压器容量的选择，对牵引变电所进行短路计算，根据短路计算的结果选择变电所中的其他电器元件。 关键词：牵引变电所牵引变压器容量计算
目录 第1章课程设计的目的和任务要求 (1) 1.1 设计目的 (1) 1.2 任务要求 (1) 1.3设计依据 (1) 1.4问题分析及解决方案 (2) 第2章牵引变压器的选择 (3) 2.1 牵引变压器联结分析 (3) 2.1.1 单相联结牵引变电所 (3) 2.1.2 单相V,v牵引变电所 (3) 2.1.3 三相V,v联结牵引变电所 (3) 2.1.4 三相联结牵引变压器 (4) 2.2变压器计算容量 (4) 2.3变压器校核容量 (4) 2.4变压器安装容量及型号选择 (5) 2.5变压器电压、电能损失计算 (5) 2.5.1 变压器电压损失计算 (5) 2.5.2 变压器电能损失计算 (6) 第3章主接线图设计 (7) 3.1线路分析 (7) 3.1.1单母线接线 (7) 3.1.2单母线分段接线 (7) 3.1.3 采用桥形接线 (8) 3.2高压侧主接线设计 (9) 3.3低压侧主接线设计 (10) 3.3.1馈线断路器100%备用接线 (10) 3.3.2馈线断路器50%备用接线 (10) 3.3.3带旁路母线和旁路断路器接线 (11) 第4章短路计算 (11) 4.1 短路点的选取 (11) 4.2 短路计算 (11) 4.2.1 最大运行方式下短路计算 (12) 4.2.2 最小运行方式下短路计算 (13)
北京交通大学 毕业设计（论文）任务书 本任务书下达给：2007级电气工程及自动化专业学生 设计（论文）题目：牵引变电所主接线设计 一、设计（论文）内容： 二、基本要求： 三、重点研究的问题： 四、主要技术指标： 五、其他要说明的问题 下达任务日期：年月日 要求完成日期：年月日 答辩日期：年月日 指导老师：
开题报告 题目：牵引变电所电气主接线设计 报告人：电气工程及其自动化李倩 2009年8月25日 一、文献综述 随着经济的发展，工业水平的进步，人民生活水平的逐渐提高，电力系统在整个行业中占的比例逐渐增大。现代电力系统是一个巨大的严密的整体，各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务，电力系统是国民经济的主要能源部门，而变电站的设计是电力工业建设中必不可少的一个项目。 由于变电站的设计内容多、范围广，逻辑性强，不同电压等级、不同类型、不同性质负荷的变电站设计侧重点不一样的，设计过程中要根据变电所的规模和形式，具体问题具体分析。 电气主接线是牵引变电所设计的首要部分，也是构成电气化电力系统的主要环节，它反映了变电所基本结构和功能。在运行中，它表明本变电所与高压电网、馈电线的连接方式以及相关一次设备的运行方式，成为调度控制和设备实际操作的依据；同时，电气主接线对牵引供电和铁路电力供电系统运行的可能性、电能质量、经济性和操作灵活性起着决定性作用；在设计中，电气主接线对变电所电气设备选择、配电装置布置、继电保护方式及其配置与整定计算、自动装置和控制方式选择都有重大影响。 二、选题的目的、意义 随着铁路的高速建设和既有线路电气化的大面积改造，电气化铁路在国民经济中占有越来越重要的位置，牵引变电所是电气化系统的重要组成部分。电气主接线是发电厂、变电所、电力系统中传送电能的通路。主接线是发电厂、变电所电气部分的主体。变电所一次主接线直接决定着电力网的电压变换和电能分配；短路电流计算及设备选择校验保证了变电设备应用的安全稳定性及经济性。 主接线的设计是否正确、对供电可靠性、运行灵活、检修方便以及经济合理等起着决定性的作用。 三、研究方案