110KV牽引變電站電氣一次系統(tǒng)的設(shè)計

張猛

【摘 要】為了滿足電氣化鐵路發(fā)展的需求，有些線段需要要新增加牽引變電所。本文按照現(xiàn)行的變電站電氣部分的設(shè)計規(guī)范，針對110KV牽引供電系統(tǒng)以及供變電工程進行設(shè)計和研究，完成了變電站電氣主接線、變壓器的選擇及電氣設(shè)備的選擇等工作，解決了地鐵電車的電力供應(yīng)問題。

【關(guān)鍵詞】主接線設(shè)計；短路電流；電氣設(shè)備選擇

0.引言

隨著城市的快速發(fā)展人口的極速增加給交通帶來的壓力越來越大，城市不可避免的需要建設(shè)更多公共交通工具來緩解壓力，其中地鐵電車作為一種綠色的交通方式，能夠減少能耗和對城市的污染，安全便利能有效緩解交通壓力更是成為了建設(shè)首選，但也不可避免的給供電設(shè)施帶來了新的要求，本文進行了牽引變電所電氣一次系統(tǒng)的設(shè)計首先通過對負荷資料的分析，安全，經(jīng)濟及可靠性方面考慮，確定了110kV主接線，確定了站用變壓器的容量及型號，并根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計算結(jié)果，對設(shè)備進行了選型校驗，從而完成110kV變電所電氣一次系統(tǒng)的設(shè)計。

1.原始資料的分析

該110kv牽引變電所中的兩臺牽引變壓器為一臺工作，另一臺備用。電力系統(tǒng)1、2均為火電廠，選取基準容量S為750MVA，在最大運行方式下，電力系統(tǒng)1、2的綜合電抗標幺值分別為0.10和0.12； 在最小運行方式下，電力系統(tǒng)1、2的綜合電抗標幺值分別為0.11和0.14。對每個牽引變電所而言，110kV線路為一主一備。圖中，L1、L2、L3長度分別30km、50km、20km。線路平均正序電抗X1為0.4Ω/km， 平均零序電抗X0為1.2Ω/km。

表1 牽引變電所基本設(shè)計數(shù)據(jù)

2.方案的擬定和變壓器的選擇

110KV變電所主接線方案的比較。

方案一：110KV采用雙母帶旁路母線接線方式，27.5KV也采用雙母帶旁路母線接線， 110KV進出線為4回路，兩回路一級負荷都為大型工廠供電，考慮到110KV側(cè)的特殊性，裝設(shè)專用母聯(lián)斷路器和旁路斷路器。

27.5KV母線出線為6個回路，有2回路連接27.5KV電源，為了保證供電的可靠性和檢修時的靈活性，特裝設(shè)專用母聯(lián)斷路器和旁路斷路器。

10KV母線出線為10回路，預(yù)留2回路，可采用單母分段接線方式。

其接線特點：

（1）110KV、27.5KV都采用雙母帶旁母，并設(shè)專用的旁路斷路器，其經(jīng)濟性相對來是降低了，但是保證了各段出線斷路器檢修和事故不致影響供電的情況下，而且也不會破雙母運行的特性，繼電保護也比較容易配合，相對來可靠性即提高了。并且設(shè)計專用的旁路斷路器，即使斷路器檢修或故障時，不致破壞雙母接線的固有運行方式，及不致停電，保證供電可靠性。

（2）10KV雖然負荷較低，但出線有10回。如采用單母接線時，接線簡單清晰，設(shè)備少，操作方便等優(yōu)點。但如果某一元件故障或檢修，均需使整個配電裝置停電，將影響全所的照明及操作電源、控制電源保護等。

10KV采用單母線分段運行時，操作靈活、可靠。

方案二：

110KV、27.5KV都采用雙母不帶旁路，斷路器檢修或故障時，會造成停電，嚴重情況時：主變壓器進線斷路器檢修或故障時，影響供電可靠性。

10KV雖然負荷較低，但出線有10回，為了滿足所用電的可靠性，有用裝設(shè)兩臺所用變壓器，為互備方式運行，其接線方式為單母分段接線方式。

其接線方式的特點：

（1）雙母不帶旁路，其經(jīng)濟性相對來是提高了，但是各段出線斷路器檢修和事故會影響供電的情況下，會破雙母運行的特性，繼電保護也比較容易配合，相對來可靠性即降低了。

（2）10KV為了保證所用電可以從不同段兩出線取得電源，同時一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電。

以上二種方案相比較，方案一的可靠性略高于方案二，其經(jīng)濟性略低于方案二，操作靈活性居于方案二之上，根據(jù)原始資料，方案一滿足要求，而且根據(jù)可靠性、靈活性、經(jīng)濟性，只有方案一更適合于本次設(shè)計切身利益，故選擇方案。

3.短路電流的計算

在發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。

（1）驗算導體電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本工程設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠景的發(fā)展計劃。

（2）選擇導體和電器用的短路電流，在電器連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流影響。

（3）選擇導體和電器時，對不帶電抗回路的計算短路點，應(yīng)選擇在正常接線方式時短路電流最大地點

（4）導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和以及電器的開斷電流，一般按三相短路計算。

圖1 系統(tǒng)的電路圖等效電路

因為系統(tǒng)在最大運行方式下計算，所以選取系統(tǒng)2沿線路L3向電網(wǎng)供電；又因為系統(tǒng)在正常運行和三相短路時只有正序分量，無零序分量，故L3的電抗標么值為：

本文的27.5kv短路電流計算如下：

變壓器電抗標么值：

短路電流標么值：

基準電流：

次暫態(tài)短路電流：

短路電流最大有效值：

沖擊電流：

4.電氣設(shè)備的選擇

（1）根據(jù)以上計算結(jié)果，進行110kV，27.5kV，10kV側(cè)所有短路器以及隔離開關(guān)的選型和動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗。

表2 開關(guān)電器的選擇

（2）室內(nèi)27.5kV硬母線選型及校驗

由I=1365A，S=76.882，可初步選型LMY—100X8平放的硬鋁母線。

動穩(wěn)定性校驗：三相短路時間電動力

滿足要求，選用LMY—100X8平放的硬鋁母線

5.結(jié)論

本文完成了110kv牽引變電站電氣一次系統(tǒng)的設(shè)計。根據(jù)電力牽引對電流和電壓的不同要求，轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用于電力牽引的電能，然后分別送到沿鐵路線上空架設(shè)的接觸網(wǎng)，為電力機車供電，或者送到地下鐵道等城市交通所需的供電系統(tǒng)，為地鐵電動車輛或電車供電提供更加穩(wěn)定高效的供電環(huán)境。

【參考文獻】

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