1、存档资料 成绩： 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： 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
2、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。 3.设计要求： 华东交通大学理工学院课程设计报告3按给定供电系统和给定条件，确定牵引变电所电气主接线。 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。 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 日华东交通大学理工学院课程设计报告4课程设计（论文）评阅意见评阅人 职称 20 年 月 日 等 级序号 项 目优秀 良好 中等 及格 不及格1 课程设计态度评价2 出勤情
3、况评价3 任务难度评价4 工作量饱满评价5 任务难度评价6 设计中创新性评价7 论文书写规范化评价8 综合应用能力评价综合评定等级华东交通大学理工学院课程设计报告5目 录第一章 牵引变电所主接线设计原则及要求 61.1 概述 61.2 电气主接线基本要求 61.3 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 93.1 短路点的选取 .93.2 短路计算 .9第四章 设备及选型 124.1 硬母线的选取 .124.2 支柱绝缘子和穿墙导管的选取 .154.3 高压断路器的选取 .164.4 高压熔断器的选取 .174.5 隔离开关的选取 .
4、184.6 电压互感器的选取 .194.7 电流互感器的选取 .204.8 避雷器的选取 .21第五章 参考文献 22华东交通大学理工学院课程设计报告6第一章 牵引变电所主接线设计原则及要求1.1 概述 牵引变电所（含开闭所、降压变电所）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。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。电气主接线反映了
5、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，主接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
6、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，华东交通大学理工学院课程设计报告7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。3
7、.经济性它通常与可靠性、方便性之间有矛盾。4.方便性(1)操作的方便性：尽可能使操作步骤少，以便于人员掌握，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 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.主接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
8、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，并全面考虑对主接线的基本要求，做出综合分析和方案比较，以期设计合理的电气主接线。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。华东交通大学理工学院课程设计报告8第二章 牵引变电所电气主接线图设计说明根据原始资料易知，已站对 D 所正常供电时，两回 110
9、kV 线路中，一回为主供电源，另一回备用。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。侧不需设室外辅助母线，每相馈线接电容补偿装置二组，电容器室内，电抗KV5.27器室外。低压（二次）侧需设电压互感器，高压侧同样需设电压互感器，按正常运行方式选择变压器容量。该主接线图高压侧采用外桥接线，两回进线中，采用一回主供，一回备用。变压器采用两台三相主变压器，其绕组联结形式为 YNd-11 变压器，二次绕组有一相接地并与钢轨连接。由于该变电所的供电方式是单线双边供电，馈线有两条，考虑到经济性，牵引负荷母线不采用带旁路母线的单母线分段接线方式，但为了保证馈线供电的可靠性，采用 100%备用断路
10、器馈线接线方式，每回馈线接两台断路器，一台运行，另一台备用。每个分段母线都设有单相电压互感器和避雷器，以便某分段母线检修或故障停电时，它们不致中断工作。该牵引变电所的运行方式如下：1一次侧两路 进线，一路工作，一路备用，变压器相同，1B 工作，2B 全备用。当KV0进线 1 发生故障时，只需合上外跨桥上的隔离开关。1B 发生故障时，若采用进线 1 工作，也合外跨桥上的隔离开关。设备的检修相同。2二次侧当变压器发生故障或检修时，合上分段母线上相应的隔离开关， 的馈线KV5.27能继续工作。断路器及其他设备发生故障或检修相同。但馈线上的断路器采用 100%的备用，所以该断路器发生故障或检修时，只需
11、合上另外一个。华东交通大学理工学院课程设计报告9第三章 短路计算3.1 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的大小，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。3.2 短路计算电路简化图如图 3-1，在图中， 点为 高压母线短路点， 点为1dKV02d低压母线短路点。KV5.27 1d2G*1X*b乙 *7X*Db图 3-1 等值电路图取 KVUMASjj 5,1045368.01.0221* jXL9.637.0%*SjdZb 0732.154.0227* jU
12、XL10*SjdDb处短路时，即 100 处短路：KV8246.0*17*1* xXXZb华东交通大学理工学院课程设计报告10周期分量有效值为： 3951.08.1*17*1 jxXjIZbd KASIIjdjd 706.395.0*111 若取 时，电路中最大冲击电流为8.chKKAIid871.36.072611 短路电流最大有效值为 KAIIdch 139.06.11 2处短路时，即 27.5 处短路 :KV5246.1*7*12 xXXbb乙周期分量有效值为： 08.8.*1*7*1*2 jxjI bbd 乙 KASIIjdjd 475.23054.73*2*22 若取 时，电路中最大
13、冲击电流为7.1chK Ii d 7513.489.1.0512052 短路电流最大有效值为： KAIIdchch 26122对牵引变电所主变压器： KV0侧额定电流： USIee 730.81350115.27侧额定电流： AIee 91.45.222华东交通大学理工学院课程设计报告11短路计算值一览表如下表：额定电流 ()A短路电流 ()A冲击电流 ()A最大短路电流有效值 ()A10KV侧 78.730 703.06 1877.17 1131.9627.5侧 314.928 1487.55 3755.13 222.61表 3-1 短路计算表华东交通大学理工学院课程设计报告12第四章 设备
14、及选型4.1 硬母线的选取一、 侧母线的选取：KV101、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 AUSIIeeg 938.214035.13.1.max 由附录二表 3 查出铝母线（LMY 型） 的允许载流量为 （环境温度为2时） ，大于最大工作电流 214.938A，故初步确定选用 截面的铝Co25 275m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 ，应先求出起始温度 ，根据 ，利用曲线 ，ZSZ()Af找出对应的 值，再由 求出 ，再次利用曲线 找出对SA21dZSQAZ应的 。Z CCCI oooxuxgos 6.54)270()26593
15、8.14()()2ma 短路电流计算时间 0.1.3jsbgtts短路电流热效应 dZfiQ )(6973.40125.40.6.212)(0 222 sKAtIIIdttdz .bts华东交通大学理工学院课程设计报告13)(4367.0.612. 22 sKATIQfizfi 由 ，从图中查得Cos.5415s则由 21dZSAS得： 42642 1059.75)43.069.(0. dsz再由 ，查得 100,而 (见表 6.1)，即： ，满足热稳定ZzXUCZXU性要求。所以应选择 25 3=75m 截面的软铝母线。2m二、 侧母线的选取：KV5.271、按最大长期工作电流选择母线的截面
16、可按变压器过载 1.3 倍考虑 AUSIIeeg 72.859.310.3.1.max 由附录二，表三查出铝母线 60 8 的允许载流量为 973A，大于最大工作电流859.727 A，故初步选定用 60 8=480 截面的铝母线。2m2.校验母线的短路热稳定性要求短路最终温度 ，应先求出起始温度 ，根据 ，利用曲线 ，ZSZ()Af找出对应的 值，再由 求出 ，再次利用曲线 找出对SA21dZSQAZ应的 。Z 6.5)270()125.89()()2max CCI oougos )(97.43.4.6.120 2222 sKAtIQdttdz )(437.0.6. 222 sKATIfiz
17、fi 华东交通大学理工学院课程设计报告14由 ,从图中查得 ，则由 得：Cos6.54103.sA2dZSQAS42642 103.8)37.69.(.01 dszQSA再由 ，查同上曲线，查得 ，而 (见表 6.1)，即：Z Coz0XUC，满足热稳定性要求，所以应选择 的软铝母线。XU63.校验母线的机械稳定性三相短路冲击电流为：设母线采用水平排列平放， KAich0594.13已知： 则mblcma8,6,2,40 2760ha1XK三相短路时的相间电动力为 NaliKFchx 514.8042059.37.10.73.1 732 母线平放及水平排列时，其抗弯模量为： 3622 18.6
18、mbW母线的计算应力为： paFM663 04.8.1054由表 6.4 铝母线的允许应力为 ，即： ，满足机械应力稳定性要Pa69XU求。故最后确定选择截面为 的铝母线。2480mS华东交通大学理工学院课程设计报告154.2 支柱绝缘子和穿墙导管的选取由于牵引变压器安装在室外，而 进线是直接接到牵引变压器上的，所以KV10不用穿墙导管，故对于 侧只需选择支柱绝缘子而不需要选择穿墙导管。而侧的设备既有安装在室外的也有安装在室内，所以对 侧既需要选择KV5.27 KV5.27支柱绝缘子，也需要选择穿墙导管。一、 侧支柱绝缘子的选取：101、按最大工作电压选择支柱绝缘子可按变压器 侧额定电压考虑1
19、0KVUe。由附录二表 11.1 查出支柱绝缘子的型号为 ZS-110/3，初选破坏荷重为 3 的支柱绝缘子。2、校验支柱绝缘子的机械强度 NaiFch 8241.04.1059.137.50173.150 7672max 由附录二表 11.1 中查得 ZS-110/3 型支柱绝缘子允许的抗弯破坏荷重为3000N，而短路时中间相中间位置的支柱绝缘子受力为 ，故Fn.2)max(能满足要求。30.6180FN二、 侧支柱绝缘子的选取：KV5271、按最大工作电压选择支柱绝缘子可按变压器 侧额定电压考虑KV5.27。Ue.由附录二表 11.1 查出支柱绝缘子的型号，初选型号为 ZA-35Y 的支柱
20、绝缘子。2、校验支柱绝缘子的机械强度由附录二表 11.1 中查得 ZA-35Y 型支柱绝缘子允许的抗弯破坏荷重为 3750N，而短路时中间相中间位置的支柱绝缘子受力为 ，故NFn8241.)max(能满足要求。NFn250376.0)max(三、 侧穿墙导管的选取：25KV华东交通大学理工学院课程设计报告161、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 AUSIIeeg 752.89.23150.3.1.max 由附录二表 11.1 查出穿墙导管的型号，初选型号为 CLB-35/600 的支柱绝缘子。2、校验穿墙导管的热稳定性由前面选择硬母线处可得 ，而skAQfizd
21、.137.546.097. 2，所以 ，故穿墙导管满足热稳定性。skAQ.024.3 高压断路器的选取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，本设计 侧选用 断路器 ， 侧选用真空断路器。KV106SFKV5.27一、 侧 断路器的选取1、最大长期工作电流按变压器过载 1.3 倍考虑 AUSIIeeg 938.214035.13.1.max KVg由附录二表 6.2 查出 断路器的型号为 LW-110，额定电流选取 1250A。6SF2、短路关合电流的校验由附录二表 6.2 查出 LW-110 型号的 断路器的极限通过电流为 ，6SF80egiKA而 ，所以 ，满
22、足要求。Aicj9.681egcji3、校验短路时的热稳定性由前面选择硬母线处可得 ，而skAQfizd .137.546.097. 2华东交通大学理工学院课程设计报告17，所以 ，故满足热稳定性。222431.5496rtQIKAs4dQ所以 断路器选取型号为 LW-110，额定电流为 1250A。 6SF二、 侧真空断路器的选取KV.71、最大长期工作电流按变压器过载 1.3 倍考虑 AUSIIeeg 752.89.23150.3.1.max KVg.7由附录二表 6.3 查出真空断路器的型号为 ，额定电流选取 1000A。6.5ZN2、短路关合电流的校验由附录二表 6.2 查出 型号的真
23、空断路器的极限通过电流为 ，627.5ZN 25egiKA而 ，所以 ，满足要求。KAicj0594.13egcji3、校验短路时的热稳定性由前面选择硬母线处可得 ，而skAQfizd .137.546.097. 2，所以 ，故满足热稳定性。2224104rtQIAs4d所以 断路器选取型号为 ，额定电流选取 1000A。 6SF6.5ZN4.4 高压熔断器的选取由于在所设计的电气主结线中，只有 侧才有高压熔断器，所以只需选择27.5KV侧的高压熔断器。27.5KV1、按额定电压选择由于 ，而 ，所以选择型号为 的高压熔断器。27.5eU2eU135RN2、熔断器开断电流的校验华东交通大学理工
24、学院课程设计报告18，而 ，即 ，满足要求。3201574.29ekIA23754.6chIA2ekchI3、熔断器断流容量的校验，而 ，即20eSMV2103.5cheSIUMVA，满足要求。ch由于环境为标准情况，不需要进行绝缘泄露比距校验。故选择 的高压RN熔断器。4.5 隔离开关的选取由于在所设计的电气主结线中， 侧隔离开关在室外，而 侧既有KV10KV5.27室内的也有室外的，所以对 侧只需选择室外的，而 侧要选择室内和.室外的。一、 侧隔离开关的选取KV101、最大长期工作电流按变压器过载 1.3 倍考虑 AUSIIeeg 938.214035.13.1.max KVg而 ，所以由
25、附录二表 9.2 查出隔离开关的型号为 GW4-max,egeUI110/1000。2、校验短路时的热稳定性 14erIKA， ，所以 ，故AtIdz 21.7053.9.681 dZertI满足热稳定性。所以 侧隔离开关的型号为户外 GW4-110/1000。 0V二、 侧隔离开关的选取27.5华东交通大学理工学院课程设计报告191、最大长期工作电流按变压器过载 1.3 倍考虑 AUSIIeeg 752.89.23150.3.1.max 7.gKV而 ，所以由附录二表 9.1 查出户内隔离开关的型号为 GN2-max,egeUI35T/1000，户外隔离开关的型号为 GW2-35G/1000
26、。2、校验短路时的热稳定性1） 、户内隔离开关的校验5erIKA， ，所以 ，故满足热稳AtIdz 9.315.0136 dZertI定性。所以 侧隔离开关的型号为户内 GN2-35T/1000。 27.V2） 、户外隔离开关的校验 14erIKA， ，所以 ，故满足AtIdz 9.315.0136 dZertI热稳定性。所以 侧隔离开关的型号为户外 GW2-35G/1000。 27.5V4.6 电压互感器的选取一、 侧电压互感器的选取K10VUE由附录二表 12 查出电压互感器 的原线圈额定电压为 ，副线10JCKV10圈额定电压为 ，故确定选用的型号为 的电压互感器。0.1/3J由于电压互
27、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，华东交通大学理工学院课程设计报告20因此电压互感器不需要校验短路的稳定性。二、 侧电压互感器的选取KV5.27UE.由附录二表 12 查出电压互感器 的原线圈额定电压为 ，副线圈额35JD35KV定电压为 ，故确定选用的型号为 的电压互感器。0.1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 电流互感器的选取一、 侧电流互感器的选取10KV1、最大长期工作电流可按变压器过载 1.3 倍考虑，AUSIIeeg 938.214035.13.1.max ，KV
28、E1而 ，由附录二表 13.2 查出电流互感器 LCW-110 的额定电压11max,eEegUI为 ，额定电流比为 ，故初步确定选用的型号为 LCW-110 的电KV0(306)/5流互感器。2、短路热稳定性校验 22613075.10etIK634)4.69.(dQ，故满足热稳定性。21etI3、短路动稳定性校验 123015630euIKAich98.6华东交通大学理工学院课程设计报告21显然 ，满足动稳定性。12euchIKi二、 侧电流互感器的选取V5.71、最大长期工作电流可按变压器过载 1.3 倍考虑 AUSIIeeg 752.89.23150.3.1.max 27.EKV而 ，
29、由附录二表 13.2 查出电流互感器 LCW-35 的额定电压22max,eEegUI为 ，额定电流比为 ，故初步确定选用的型号为 LCW-35 的电流35KV(150)/互感器。2、短路热稳定性校验 2261065410etIK3.)37.69.4( dQ，故满足热稳定性。2etI3、短路动稳定性校验 210410euIKkAich59.3，故满足动稳定性。12euchIi4.8 避雷器的选取牵引变电所为预防感应雷电波的入侵，通常采用避雷器保护，以限制入侵雷的辐值和陡度，从而保护电气设备的安全。华东交通大学理工学院课程设计报告22第五章 参考文献1贺威俊.电力牵引供变电技术.成都:西南交通大
30、学出版社.20042简克良.电力系统分析.成都:西南交通大学出版社.19933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 7 电力工业部西北电力设计院. 电气工程设计手册电气一次部分M. 中国电力出版社,1998.8 弋东方. 电气设计手册电气一次部分M. 中国电力出版社 20029 陈学庸编. 电力工程电气设备手册（电气二次部分）M. 北京：中国电力出版社，1996.10 曹绳敏编. 电力系统课程设计及毕业设计参考
31、资料M. 北京：中国电力出版社，1995.5.11 文远芳编. 高电压技术M. 武汉：华中科技大学出版社，2001.1.12 孟祥萍. 电力系统分析M. 高等教育出版社,2004.13 刘吉来、黄瑞梅. 高电压技术M. 中国水利水电出版社 ,2004华东交通大学理工学院课程设计报告23附 录附录一FCZ 系列磁吹阀式避雷器额定参数如下表：安装点参数 10KV27.5KV型号 FCZ110 FCZ35额定电压(KV) 110 35灭弧电压(KV) 126 41不小于 255 70工频放电电压有效值（KV） 不大于 290 85冲击放电电压不大于（KV） 345 1125KA 时 332 108冲
32、击电流残压不大于（KV） 10KA 时 365 122表 1 FCZ 系列磁吹阀式避雷器额定参数表华东交通大学理工学院课程设计报告24附录二电气设备一览表：名称 型号 数量 单位侧软母线10KVLMR-1532 根侧硬母线27.5LMY402 根侧支柱绝缘子 ZS-110/3 3 个侧支柱绝缘子. ZA-35Y 3 个侧穿墙导管KVCLB-35/600 6 个侧 断路器106SFLW-110 2 组侧真空断路器27.5627.5ZN8 个侧高压熔断器VRN1-35 4 个侧隔离开关10KGW4-110/600 9 组侧户内隔离开关. GN2-35T/600 6 个侧户外隔离开关275GW2-3
33、5G/600 2 个侧电压互感器 JCC-110 2 组侧电压互感器.VJDJ-35 4 个侧电流互感器10LCW-110 2 组侧中性点接地电流K互感器 LCW-110 2 个侧电流互感器27.5LCW-35 12 组侧 C 相电流互感器VLCW-35 4 个侧避雷器10FCZ110 2 组侧中性点接地避雷器 FCZ110 2 个侧避雷器27.5KFCZ35 6 个表 2 电气设备表华东交通大学理工学院课程设计报告25附录三牵引变电所 D 电气主接线图： 10KV 10KV21021031BL1RD3LF41YF1LF023BL3YF 7LF8LF92 10LF1LF12LF314LF56
34、15L17LF18LF2RD4RD3RD2Y4YF5YF6YF2BL5BL4BL 8BL6BL7B10BL9B63 1021121 2122211024320A0B207.5KV 7.5KV0A201 102310201B B图 1 牵引变电所 D 电气主接线图华东交通大学理工学院课程设计报告26后 记通过牵引变电所主接线的设计，我初步掌握了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；熟悉了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。从刚开始的短路计算的复习到对牵引变电所的短路计算，再到选择牵引变电所的电气设备，这其中用到的很多知识点在这次的设计中都很好的掌握了。课程设计是一个学习新知识、巩固加深所学课本理论知识的过程，它培养了我们综合运用知识、独立思考和解决问题的能力。它不仅加深了我对供变电技术课程的理解，还让我感受到了设计电气主接线的乐趣。在这次设计中，我反复设计、绘图与修改，就是希望能把这次课程设计做到最好。因此对我来说，这次课程设计是非常有意义的。
