貨運鐵路牽引變電所的電氣系統設計畢業設計-資料下載頁

　　

【正文】 ）25（非居民區） 16≤1kV 16 正式 6 8(3)母線、導線熱穩定性校驗 (54)fjxchktCIS)3(min??式中，S min滿足熱穩定要求的導線最小截面積(mm 2)； C熱穩定系數； 三相短路電流穩態有效值(A) ；)3(chI 假想時間(s)；jxt 集膚效應系數，對于電纜及小面積導線取 1。fk石家莊鐵道大學四方學院畢業設計25表 514　各種起始溫度下℃值起始溫度（ 0Ｃ）40 45 50 55 60 65 70 75 80 85鋁材 99 97 95 93 91 89 87 85 83 79銅材 186 183 181 179 176 174 171 169 165 161(4)硬母線動穩定校驗 (55)ca??1式中，σ a1母線材料的最大允許應力(MP a)； σc母線通過 時所受到的最大沖擊應力。)3(chi最大電動力按下式計算 (56))()3()3( ????alikFchx式中， 導體形狀修正系數，約為 1；xk 三相短路沖擊電流；)3(chi l平行母線長度 (mm)； a母線間距(mm)。最大沖擊應力按下式計算 (Pa) (57)610/2)3(／hblFWMc??式中，10跨距數大于 2 時的取值； 8跨距數等于 2 時的取值； h硬母線截面寬邊長度(mm) ； b硬母線截面窄邊長度(mm) 。　導線選型及校驗(1)室外 110kV 進線側的軟母線選型及校驗室外 110kV 進線側母線為軟母線，母線最大工作電流按變壓器過載 倍考慮，由前面計算知 A??? AkIga ???選用 LGJ150 型鋼芯鋁絞線LGJ150 型鋼芯鋁絞線的允許最大電流為 360A 大于 alI石家莊鐵道大學四方學院畢業設計26檢驗母線熱穩定性 )3(min ＜???fjxchktCIS由于所選母線實際截面 ,因此該母線滿足短路熱穩定度要min210S?求。(2)室外 側進線的軟母線選型及校驗同理可得 ??kIa ??選用 LGJ3240 鋼芯鋁絞線LGJ3240 鋼芯鋁絞線的允許最大電流為 1482A＞校驗母線熱穩定性 )3(min ???fjxchktCIS由于所選母線實際截面 ，故選用 LGJ3240 鋼芯鋁導線min27S?符合要求。　母線選型及校驗(1) 硬母線選型及校驗由 ， ，可初步選型 LMY ?? ?810?硬鋁母線動穩定性校驗：三相短路時間電動力 NalikFchx . 67272)3()( ????? ???PaPalFc 7165)3( ????????滿足要求，選用 LMY 平放的硬鋁母線。　支持絕緣子支持絕緣子在配電裝置中用以固定母線和導體，并使導體與地或處在其他石家莊鐵道大學四方學院畢業設計27電位下的設備絕緣，其選擇依據見表 515 所示：表 515　支持絕緣子和穿墻套管選擇與校驗選擇 校驗電壓 電流 熱穩定 動穩定支持絕緣子 geU?— — jsyxF?穿墻套管 max??geIIt2t≥ jxsht)3( js.在三相短路電流下，中間相母線承受的機械應力最大。若絕緣子間跨距和絕緣子管間跨距分別為 L 和 ，則左端絕緣子1l(N)72)3(1max 07.????aiFch(N)1)(2?lLF1max3ax??　支持絕緣子選型及校驗(1)110kV 側母線支持絕緣子選型及校驗取 L=1m，a=1m, 則 ?????校驗： 306.??選擇則 ZS—110/3 型號支持絕緣子。(2) 側母線支持絕緣子選型及校驗取 L=2m，a=40cm 則 NF ?????校驗： 1ax406.??選擇則 ZS—35/4 型號支持絕緣子。　穿墻套管選型及校驗(1) 進線側穿墻套管選型及校驗因為母線 ，選擇 CWLB—35/1000 穿墻絕緣陶瓷套管。??動穩定性校驗：，查表，可知 ，故 ， ??石家莊鐵道大學四方學院畢業設計28校驗。熱穩定性校驗：， ， 18,0tIkAts?A??kch18.)3( ?，滿足要求。jxsh2)3(?所以選擇 CWLB—35/1000 穿墻絕緣陶瓷套管。(2) 出線側穿墻套管選型及校驗同理， 出線側選擇 CWLB—35/1000 型號的穿墻套管。石家莊鐵道大學四方學院畢業設計29第 6 章　繼電保護的配置與整定　繼電保護的任務和要求　繼電保護的任務(1)當電力系統中的電氣設備發生短路故障時，能自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統中切除，使故障元件免于繼續遭到破壞，保證其它無故障部分迅速恢復正常運行；(2)當電力系統中的電氣設備出現不正常運行狀態時，并根據運行維護的條件(例如有無經常值班人員)，而動作于發出信號、減負荷或跳閘。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據對電力系統及其元件的危害程度規定一定的延時，以免誤動作。　繼電保護基本要求對于動作于跳閘的繼電保護裝置，在技術上一般應滿足 4 個基本要求，即可靠性、選擇性、速動性、靈敏性。(1)可靠性：是指繼電保護裝置自身在工作過程中的安全性和信賴性，是對繼電保護最基本的性能要求。它又可分為可信賴性和安全性 2 個方面。可信賴性要求繼電保護在異常或故障情況下，能準確地完成設計所要求的動作；安全性要求繼電保護在非設計所要求動作的所有情況下，能夠可靠地不動作。(2)選擇性：是指當電力系統中的電氣設備發生短路故障時，電力系統中的所有繼電保護裝置應該有選擇性地動作，將故障設備從電力系統中切除，并保證切除故障設備后電力系統的停電范圍最小。(3)速動性：是指當電力系統中電氣設備發生故障時，繼電保護裝置應能盡快地在最短時間內切除故障。快速動作的目的是減少設備及用戶在大電流、低電壓運行的時間，降低設備的損壞程度，提高系統并列運行的穩定性。(4)靈敏性：是指繼電保護裝置對其保護范圍內的電氣設備發生短路故障時的反應能力。能滿足靈敏性要求的繼電保護，在規定的范圍內出現設備故障時，不論短路點的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻，都能正確反應并動作。石家莊鐵道大學四方學院畢業設計30　牽引變壓器的保護變壓器是電力系統普遍使用的重要電氣設備。它的安全運行直接關系到電力系統供電和穩定運行，特別是大容量變壓器，一旦因故障而損壞造成的損失就更大。因此必須針對變壓器的故障和異常工作情況，根據其容量和重要程度，裝設動作可靠，性能良好的繼電保護裝置。一般包括：　縱聯差動保護變壓器差動保護是反映變壓器繞組、引出線及套管上的各種短路故障，是變壓器的主保護，保護變壓器本體及其引出線。但由于他對油箱內部的匝間短路故障不夠靈敏，而變壓器油箱內部的故障又是電力系統最危險故障之一，因此縱差保護必須和瓦斯保護一起構成變壓器的主保護。變壓器縱差保護是按照循環電流原理構成的，如圖 61 示出了雙繞組變壓器縱差保護原理接線圖。差動保護整定計算： AIKUfI kstnpzaunb 1507)..0()( . ???????? AIubrelactk 96331.. ??靈敏度系數的校驗： ?圖 61　縱差保護原理接線圖II2I1 I2I2I2I1KT KTA2KTA1石家莊鐵道大學四方學院畢業設計31靈敏度系數一般不應低于 2 所以滿足要求縱差保護是電氣主設備的主保護，它靈敏度高、選擇性好，在變壓器保護上運用較為成功。變壓器縱差保護基本原理：由于變壓器高壓側和低壓側的額定電流不同，因此為了保證縱差保護的正確工作，就須適當選擇兩側電流互感器的變比，使得正常運行和外部故障時，兩個電流相等。正常運行或外部故障時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器的二次電流之差，欲使這種情況下流過繼電器的電流基本為零，則應恰當選擇兩側電流互感器的變比。另外，由于縱差保護的構成原理是基于比較變壓器各側電流的大小和相位，受變壓器各側電流互感器以及諸多因素影響，變壓器在正常運行和外部故障時，其縱差保護回路中有不平衡電流，使縱差保護處于不利的工作條件下。為保證變壓器縱差保護的正確靈敏動作，必須對其回路中的不平衡電流進行分析，找出產生的原因，采取措施予以消除。圖 62　瓦斯保護原理圖　瓦斯保護瓦斯保護在油浸式變壓器的保護裝置中具有特殊的地位。它作為變壓器的主保護使用，既可以反映變壓器油箱內部故障(如匝間短路、層間短路等)，又可以反映變壓器的不正常工作狀態(如油面過低、長期過熱等)，所以瓦斯保護石家莊鐵道大學四方學院畢業設計32也分為重瓦斯和輕瓦斯，重瓦斯動作于跳閘，輕瓦斯動作于報警。工作原理如圖 61 所示　過電流保護過電流保護在變壓器保護裝置中主要作為后備保護使用。在實際應用中，由于牽引供電系統為重負荷供電線路，常采用低電壓啟動方式提高過電流保護的動作靈敏性，即采用低電壓啟動過電流保護。而且，由于牽引供電系統變壓器二次為單相獨立供電負荷，一般情況下過電流保護在變壓器的高壓側和低壓側分別設置，高壓側設置三相過電流保護(稱 110kV 側過電流)，低壓側設置兩單相過電流保護( 稱 側過電流)。需要說明的是， 側過電流主要作為變壓器二次側引出線至 側母線間(包括母線 )的主保護和牽引網饋線的后備保護。110kV 側過電流保護則是作為變壓器縱差保護的近后備保護和 側過電流保護的遠后備保護。　接地保護接地保護在變壓器的保護裝置中作為反映變壓器一次側發生接地故障時的保護，是一種相對獨立的保護，也是縱差保護的一種輔助保護。對中性點直接接地電網，由外部接地短路引起過電流時，如變壓器中性點接地運行，應裝設零序電流保護。零序電流保護通常由兩段組成，每段可各帶兩個時限，并均以較短的時限用于縮小故障影響范圍，以較長的時限用于斷開變壓器各側的斷路器。當電力網中部分變壓器中性點接地運行，為防止發生接地時，中性點接地的變壓器跳閘后，中性點不接地的變壓器(低壓側有電源)仍帶接地故障繼續運行，應根據具體情況，裝設專用的保護裝置，如零序過電壓保護及在中性點裝設放電間隙加零序電流保護等。　饋線的保護(1)距離保護①距離保護第一段為無延時的速動段，它應該只反映本線路的故障，下級線路出口發生短路故障時，應可靠不動作。所以其測量元件的整定阻抗，應該按躲過本線路末端短路時的測量阻抗來整定。設饋線長度 =30km。被保護線路單位長度的正序阻抗為BAL?距離I段的整定阻抗為 針可靠系數 則)/(???IrelK線路AB的正序阻抗為 ??ZKrelIst ???BABALZ路距離保護I段配合。石家莊鐵道大學四方學院畢業設計33為了保證在下級線路上發生故障，上級線路保護處的保護Ⅱ段不至于越級跳閘，其Ⅱ段的動作范圍不應該超出保護2I段的動作范圍。若保護2I段的整定阻抗為 )(. ????IsetbBAIrelIset ZKZ靈敏度校驗。距離保護Ⅱ段，應該保護線路的全長，本線路末端短路時，應該有足夠的靈敏度。考慮到各種誤差因素，要求靈敏度系數應滿足 ??BAIsetsenZ石家莊鐵道大學四方學院畢業設計34第 7 章　變電所的防雷保護與接地裝置的設計　變電所的防雷保護由氣象資料得知，牽引變電所所在地區的年雷暴雨日數為 20 天。雖然發生雷暴的幾率不屬于高頻地區，但是雷電過電壓產生的雷電沖擊波對供電系統的危害極大，因此必須對雷電過電壓加以防護。　直擊雷防護在變電所縱向中心軸線位置設置兩支間距 D=98 、高度為 的等高m35?h避雷針保護室外高壓配電裝置、主變壓器及所有建筑物。已知出線構架高 (變電所最高點)，其最遠點距較近避雷針 ，建筑物高 7 ，其最遠點m距避雷針 。按“滾球法”校驗避雷針保護范圍如下：本變電所建筑物防雷級別為二級，滾球半徑為 。45?rh因為 ，且 D=98 ，所以避雷針35?hm4r )2(?在出線構架高度上的水平保護半徑為 )(.13453)2()2( ???????xrxrx hr而其最遠點距避雷針 ，可見出線構架在避雷針的保護范圍內。避雷針在建筑物高度上的水平保護半徑為 .9)74(m)2()()( ??xrxrxhr 而其最遠點距避雷針 ，可見建筑物也在避雷針的保護范圍內。m根據以上計算結果可知，變電所裝設的兩支 35 等高避雷針能保護變電所內的所有設施。　雷電波侵入的防護為防止線路侵入的雷電波過電壓，在變電所 1 2km 的 110kV 進線段架設~避雷線，主變壓器各側出口分別安裝閥型避雷器。為保護主變壓器中性點絕緣，在主變壓器 110kV 側中性點裝設一臺避雷器。石家莊鐵道大學四方學院畢業設計35　接地裝置　接地與接地裝置的定義電氣設備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導體，稱為接地體，或稱接地極。專門為接地而人為裝設的接地體，稱為人工接地體。兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎等，