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(jì)規(guī)范，針對(duì)110KV牽引供電系統(tǒng)以及供變電工程進(jìn)行設(shè)計(jì)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(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】主接線設(shè)計(jì)；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(lái)的壓力越來(lái)越大，城市不可避免的需要建設(shè)更多公共交通工具來(lái)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(duì)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(lái)了新的要求，本文進(jìn)行了牽引變電所電氣一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)首先通過(guò)對(duì)負(fù)荷資料的分析，安全，經(jīng)濟(jì)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(hào)，并根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計(jì)算結(jié)果，對(duì)設(shè)備進(jìn)行了選型校驗(yàn)，從而完成110kV變電所電氣一次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1.原始資料的分析

該110kv牽引變電所中的兩臺(tái)牽引變壓器為一臺(tái)工作，另一臺(tái)備用。電力系統(tǒng)1、2均為火電廠，選取基準(zhǔn)容量S為750MVA，在最大運(yùn)行方式下，電力系統(tǒng)1、2的綜合電抗標(biāo)幺值分別為0.10和0.12； 在最小運(yùn)行方式下，電力系統(tǒng)1、2的綜合電抗標(biāo)幺值分別為0.11和0.14。對(duì)每個(gè)牽引變電所而言，110kV線路為一主一備。圖中，L1、L2、L3長(zhǎng)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(jì)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(jìn)出線為4回路，兩回路一級(jí)負(fù)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(gè)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(shí)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(diǎn)：

（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(jì)性相對(duì)來(lái)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(huì)破雙母運(yùn)行的特性，繼電保護(hù)也比較容易配合，相對(duì)來(lái)可靠性即提高了。并且設(shè)計(jì)專用的旁路斷路器，即使斷路器檢修或故障時(shí)，不致破壞雙母接線的固有運(yùn)行方式，及不致停電，保證供電可靠性。

（2）10KV雖然負(fù)荷較低，但出線有10回。如采用單母接線時(shí)，接線簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備少，操作方便等優(yōu)點(diǎn)。但如果某一元件故障或檢修，均需使整個(gè)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(hù)等。

10KV采用單母線分段運(yùn)行時(shí)，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(shí)，會(huì)造成停電，嚴(yán)重情況時(shí)：主變壓器進(jìn)線斷路器檢修或故障時(shí)，影響供電可靠性。

10KV雖然負(fù)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(tái)所用變壓器，為互備方式運(yùn)行，其接線方式為單母分段接線方式。

其接線方式的特點(diǎn)：

（1）雙母不帶旁路，其經(jīng)濟(jì)性相對(duì)來(lái)是提高了，但是各段出線斷路器檢修和事故會(huì)影響供電的情況下，會(huì)破雙母運(yùn)行的特性，繼電保護(hù)也比較容易配合，相對(duì)來(lái)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(shí)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)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(jì)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(jì)性，只有方案一更適合于本次設(shè)計(jì)切身利益，故選擇方案。

3.短路電流的計(jì)算

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

（1）驗(yàn)算導(dǎo)體電器的動(dòng)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(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景的發(fā)展計(jì)劃。

（2）選擇導(dǎo)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?zhàn)饔玫漠惒诫妱?dòng)機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流影響。

（3）選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)選擇在正常接線方式時(shí)短路電流最大地點(diǎn)

（4）導(dǎo)體和電器的動(dòng)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(jì)算。

圖1 系統(tǒng)的電路圖等效電路

因?yàn)橄到y(tǒng)在最大運(yùn)行方式下計(jì)算，所以選取系統(tǒng)2沿線路L3向電網(wǎng)供電；又因?yàn)橄到y(tǒng)在正常運(yùn)行和三相短路時(shí)只有正序分量，無(wú)零序分量，故L3的電抗標(biāo)么值為：

本文的27.5kv短路電流計(jì)算如下：

變壓器電抗標(biāo)么值：

短路電流標(biāo)么值：

基準(zhǔn)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(jì)算結(jié)果，進(jìn)行110kV，27.5kV，10kV側(cè)所有短路器以及隔離開關(guān)的選型和動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。

表2 開關(guān)電器的選擇

（2）室內(nèi)27.5kV硬母線選型及校驗(yàn)

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

動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)：三相短路時(shí)間電動(dòng)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(jì)。根據(jù)電力牽引對(duì)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(jī)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(dòng)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(xiàn)】

[1]張少?gòu)?qiáng).地鐵牽引供電系統(tǒng)的接地分析[J].電氣化鐵路，2012，2（3）：47-51.

[2]于利民.牽引變電所地下引線選擇[J].電氣化鐵路，2012，2（8）：4-9.

[3]宋繼成.變電所二次接線設(shè)計(jì)[M].中國(guó)電力出版社，2006.