毕业论文设计 武嘉线梧桐泉牵引变电所的设计

兰州交通大学毕业设计(论文)

5电气设备的选型

5.1 开关设备选型及稳定性校验方法

根据以上计算结果,进行所有断路器器以及隔离开关的选型和动稳定、热稳定校验。

表5.1 开关电器的选择与校验表

断路器 隔离开关

额电电压

选择项目 额定电流

开断电流

校验项目

动稳定

热稳定

Ue?Ug Ue?Ug

Ie?Igmax Ie?Igmax

Iek?Iz ——

ies?ish ies?ish

It2t?Iz2tk It2t?Iz2tk

从表5.1中:Ue,Ie,Iek—分别为开关电器的额定电压,额定电流和额定开断电流;

Ug,Igmax,Iz—分别为开关电器工作点的线路额定电压,最大负荷电流和三相短路电流稳态值;

ish,ies,It,t—分别为短路电流冲击幅值,开关电器的动稳定电流峰值,热稳定电流及试验时间;

tk—短路计算时间,tk?tpr?tbr?0.05,tpr—继电保护整定时间,tbr—断路器动作

时间。

按照开关电器的选择与校验表所示条件进行计算,选取设备,校验。

5.2 母线选型及校验

母线的选择就是按不同工作条件确定其截面积﹑结构式与材料。同时按短路条件校验短路时发热的稳定性和机械稳定性。母线选择应按正常工作的负荷电流考虑,这种正常工作的电流对于不同条件下又分为按最大长期工作电流,以及按经济电流密度两种情况,将分别介绍。此外:再按短路条件进行校验。 5.2.1 110kV侧母线的选择

(1) 按最大长期工作电流选择母线截面:

根据正常工作下持续发热容许温升的限制,应使最大长期工作电流小于Ial,即

Ial?Ig.max;最大长期工作电流按变压器过载1.3倍考虑,则

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Ig.max?1.3Ie?1.3Se3Ue?109.1749A

由附录中附表3[7]查出铝母线(LMY型)15×3的允许载流量为156A(环境温度为25?时),大于最大工作电流,故初选15×3=45mm2截面的铝母线(单条平放)。

(2) 校验母线的短路热稳定性: 母线在最大负荷时的温度

Ig.max2)(?al??0) Ial2?h??0?(?109.1749? ?25????70?25??47.04

156??短路电流计算时间tk?tpr?tbr?0.1?0.1?0.2s

Qp?22Iz2?10?Itk?Itk2124.732?10?2.792?2.79?tk??0.32?2.67kA2?S

12Qnp?Iz2?Teq?2.76582?0.064?0.4896kA2?S

一般高压系统中Teq?0.05~0.064 本次计算中取0.064.

短路电流热效应:Qk?Qp?Qnp?1.5299?0.4896?2.0995kA2?S 由?h?47.04?,在“图8.6”[2]中查得铝曲线As?0.48?104

Ah?AS?11(Qp?Qnp)?0.48?104?2(2.0995)?106?0.5836?104 S454在“查表8.5” [1],可得Ah?0.5836?10,对应铝母线曲线的纵坐标为72.5?,即

?z?72.5?C??al?200?C,表明所选截面的母线能满足热稳定性。

(3) 校验母线的机械稳定性: 冲击电流

Ish?Kx?2?I?1.8?1.414?2.7658?7.0396A

三相短路时相间电动力为

2F?3??3Kxishl120?10?7?1.732?7.03962?106??10?7?25.7493N a40母线平放及水平排列时,其抗弯模量为

11W?bh2??0.004?0.042?10.67?10?7m3

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母线的计算应力??MF?l25.7493?1.2???106?2.8959?106Pa W10W10.67由“表8.5”[2]铝母线的允许应力为69?106Pa,???al,满足机械稳定性。 5.2.2 27.5kV侧母线的选择

(1) 27.5kv侧母线选用矩形铝母线(室内选硬母线、室外选软母线) 按最大长期工作电流选择母线截面

Ig.max?1.3Ie?1.3?1.315000?409.4A

3Ue3?27.5Se [2]

由“附录二附表3”,查出铝母线40×4的允许载流量为456A(环境温度为25?时),

大于最大工作电流,故初选40×4=160mm2截面的铝母线(单条平放)。

(2) 校验母线的短路热稳定性: 母线在最大负荷时的温度

Ig.max2)(?al??0) Ial2?h??0?(?436.6996? ?25????70?25??66.2764

456??短路电流计算时间:tk?tpr?tbr?0.1?0.1?0.2s

Qp?22Iz2?10?Itk?Itk22.50522?10?1.792?1.79?tk??0.2?1.2552kA2?S

12122Qnp?IZ?Teq?2.50522?0.064?0.4017kA2?S

一般高压系统中Teq?0.05~0.064,本次计算中取0.064. 短路电流热效应 Qk?Qp?Qnp?1.2552?0.40?171.265 6?9kAS4由?h?66.27?C,在“图6.6中查得铝曲线”[2]Ah?0.5334?10

Ah?AS?11(Qp?Qnp)?0.5334?104?(1.6569)?106?0.5398?104 2S1604在“查表6.6”[2],可得Ah?0.5398?10,对应铝母线曲线的纵坐标为75?,即

?z?72.5?C??al?200?C,表明所选截面的母线能满足热稳定性。

(3) 校验母线的机械稳定性: 冲击电流

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Ish?Kx?2?I?1.7?1.414?2.5052?6.022A

三相短路时相间电动力为

2F?3??3Kxishl120?10?7?1.732?6.0222?106??10?7?18.843N a40母线平放及水平排列时,其抗弯模量为

11W?bh2??0.004?0.042?10.67?10?7m3

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母线的计算应力

??MF?l18.843?1.2???106?2.1191?106Pa W10W10.67由“表8.5”[2]铝母线的允许应力为69?106Pa,???al,满足机械稳定性。

5.3 高压断路器的选型及校验

对于高压断路器,首先应按使用地点环境,负荷种类及使用技术条件选择断路器的类型和型号,即户内和户外式,以及灭弧介质的种类。对于交流牵引负荷侧,由于故障频繁,从减少运行维修工作量考虑,普遍采用真空断路器。 5.3.1 110kV侧断路器的选型及校验

已知:USN?110kV ish?4.73 Imax?113.6 A tpr?0.2 ta?0.0 6tk?tpr?tin?ta?0.2?0.06?0.06?0.32

224.73?10?2.79?2.792Qz??tk??0.32?2.67kA2?S

1212选用型号的少油断路器,其参数如表5.3所示

22Iz2?10?Itk?Itk表5.3 断路器参数

型号

额定电压 最高电压 额定电流 开断电流 110

126

1150

20

动稳定电流 41

热稳定电流 16

无电流时间 0.3

SW6-110/1250

因为该型号断路器:

UN?110kV USN?110kV 满足要求 IN?1200A>Imax?113.6A 满足要求

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ies?41kA?ish?4.73kA 满足要求 It2?t?15.82?4?998.6kA2?S?2.67kA?S 满足要求 所以,该型号户外高压断路器满足要求。 5.3.2 27.5kV 侧断路器的选择与校验

已知:USN?27.5kV ish?6.05A Imax?6.05 Atpr?0.2 ta?0.0 6tk?tpr?tin?ta?0.2?0.03?0.06?0.29

Qp?22Iz2?10?Itk?Itk2124.732?10?2.792?3.2?tk??0.29?2.4kA2?S

12因为该型号断路器:

满足要求 UN?27.5kV UN?27.5k VIN?600A?Imax?436.7A 满足要求

ies?25kA?ish?6.05kA 满足要求

It2?t?102?4?400kA2?S?2.4kA2?S 满足要求

表5.4 ZN-27.5kV型号的真空断路器

型号

ZN-27.5kV

额定电压 27.5

额定电流 600

额定断开电流 15.8

动稳定电流 25

热稳定电流 10

固有分闸时间 0.03

合闸时间 0.2

所以ZN-27.5型号的真空断路器在27.5kV侧可以使用。

5.4 隔离开关的选择

5.4.1 110kV侧隔离开关选择及校验

选用GW4-110D型号用CS14G手动刀闸的高压隔离开关。 满足: Ue?Ug Ie?Igma x校验:ish?2?50?70.7kA

It2t?202?4?1600A ies?is h It2t?Iz2tk成立

所以GW4-110DW型号用CS14G手动刀闸的高压隔离开关在110kV侧可以使用。110kV

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