《牽引變電所設計的設備的選型校驗及防護案例綜述》3800字

XXXVIII牽引變電所設計的設備的選型校驗及防護案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u18237牽引變電所設計的設備的選型校驗及防護案例綜述 172191.1技術要求 1179671.2變壓器的選擇 2291441.2.1牽引變壓器選擇 2177781.2.2其他變壓器的選擇 232201.3開關設備的選擇及校驗 2246551.3.1斷路器的選擇及校驗 3237831.3.2隔離開關選擇及校驗 4261691.4互感器的選擇及校驗 4229441.4.1電壓互感器的選擇及校驗 5274591.4.2電流互感器的選擇及校驗 5258611.5避雷器選擇 6218041.6負序電流 6287051.6.1負序電流的產生 646001.6.2基于概率負荷的模型 7300801.7雷電災害風險評估及預警 81.1技術要求1.設備的一般選擇規(guī)定如下表所示：表1.1設備選擇的技術要求規(guī)定數(shù)值環(huán)境溫度海拔高度風速振動水平加速度，垂直戶內空氣相對濕度污穢等級當量附鹽密度覆冰厚度平均雷暴日日/年2.高壓電氣設備的絕緣試驗電壓的如下表所示：表1.2絕緣試驗電壓額定值數(shù)值系統(tǒng)額電壓11027.510最高工作電壓（KV）12631.511.5運行方式三相單相三相開關設備斷口沖擊電壓520215工頻電壓（工頻）22590沖擊試驗電壓（KV）45018575工頻試驗電壓（KV）20080301.2變壓器的選擇1.2.1牽引變壓器選擇一般有以下幾個步驟：（1）根據(jù)已知的條件，計算出兩個供電臂的平均電流、有效電流，從而得出計算容量。（2）再用N非以同樣的方法計算最大有效電流，計算出最大容量。在不改變牽引變壓器的使用時間長短的條件下，讓其能夠在超過最大運行能力情況下，繼續(xù)工作一段時間，考慮到這種情況，要計算校核容量。（3）選上述兩個容量中較大的，按照兩臺同時工作或是一臺工作一臺不工作的方式來確定安裝容量。經過第四章第三小節(jié)的計算，選擇容量分別為25MVA、31.5MVA的牽引變壓器，共兩臺。1.2.2其他變壓器的選擇選擇55/10KV的動力變壓器一臺，一臺55/0.4KV的所用變壓器，一臺10/0.4KV的所用變壓器。動力變壓器不僅給地區(qū)供電，同時給接在10KV母線上的所用變壓器供電。1.3開關設備的選擇及校驗選擇依據(jù)的原則有以下幾點：（1）一般正常工作時，設備的額定電壓不應低于工作的額定電壓，設備的額定電流不應低于最大持續(xù)工作電流，即：（1.1）（1.2）（2）按照短路條件校驗，進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗。滿足以下條件：（1.3）即當有短路電流通過導體時，在發(fā)熱等值時間的發(fā)熱值要低于短時發(fā)熱的最高允許值，即滿足熱穩(wěn)定。（1.4）即短路電流沖擊值不得高于設備允許通過的最高的電流值，即滿足動穩(wěn)定。（3）根據(jù)環(huán)境條件來校驗。根據(jù)已定的環(huán)境選擇設備，不同時要根據(jù)實際情況定。以上是校驗的基本的條件，具體的校驗項目見附錄，有些設備不需要進行某些校驗，所以后面就不需要進行。1.3.1斷路器的選擇及校驗下面對斷路器進行選擇及校驗。選擇110KV斷路器的額定值如下表1.3所示。表1.3110KV斷路器額定值額定值參數(shù)系統(tǒng)額定電壓110KV設備額定電壓126KV額定電流3150A額定短路開斷電流40KA額定動穩(wěn)定電流100KA額定熱穩(wěn)定電流（3s）40KA根據(jù)已知選擇條件，可知，所以，斷路器的額定電流、額定電壓均滿足選擇條件根據(jù)已知的數(shù)據(jù)，按照110KV的電壓，選擇六氟化硫斷路器，為戶外式，型號為SF6-110GY1250A。下面進行校驗。動穩(wěn)定校驗條件（1.5）式中——短路電流沖擊值（單位為kA）;——允許通過的電流最大值（單位為kA）。熱穩(wěn)定校驗條件（1.6）式中——在ts內的熱穩(wěn)定電流（單位為kA）；t——計算熱穩(wěn)定的時間（單位為s）；——斷路器所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流（單位為kA）；——短路發(fā)熱假想時間（單位為s）。所以，由以上條件可知：即滿足動穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性校驗。1.3.2隔離開關選擇及校驗（1）110KV隔離開關的選擇及校驗參照表1.5，選擇戶外型的隔離開關，型號為GW4-110GYW1250KA。（2）55KV側隔離開關選擇表1.455KV側的隔離開關選擇額定值55KV側110KV側額定電壓最高工作電壓額定電流額定頻率額定熱穩(wěn)定電流額定動穩(wěn)定電流相數(shù)單相三相參照表1.5，選擇戶外式的隔離開關，型號GW4-27.5GYDW2000A1.4互感器的選擇及校驗1.4.1電壓互感器的選擇及校驗110KV側電壓互感器的選擇表1.5110KV側電壓互感器的額定值技術要求額定參數(shù)系統(tǒng)額定電壓最高電壓額定一次電壓額定二次電壓二次計量繞組0.2二次測量繞組0.5保護及剩余電壓繞組3p相數(shù)單相極限輸出容量2000VA選用型號為JCC6-110W的戶外油浸式的電壓互感器，能夠在1.2倍額定電壓下長期工作；正常使用條件下，壽命不低于30年。1.4.2電流互感器的選擇及校驗110KV側電流互感器的選擇表1.6110KV側電流互感器參數(shù)技術要求計量保護和測量額定一次電流400A、500A、20A、30A500A、600A、750A、30A、40A額定二次電流5A5A準確等級0.2s0.5/5P30/5P30根據(jù)已知的數(shù)據(jù)，選用型號為LRGB3-110KV的電流互感器。動穩(wěn)定校驗條件（1.7）式中——電流互感器的短路電流沖擊值（單位為kA）；——電流互感器的動穩(wěn)定倍數(shù)；——電流互感器的額定一次電流（單位為A）。③熱穩(wěn)定校驗條件式中——電流互感器的三相穩(wěn)態(tài)短路電流；——電流互感器的熱穩(wěn)定試驗時間，一般取1s;——電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)。1.5避雷器選擇（1）110KV側避雷器選擇依據(jù)表1.8的參數(shù)，選擇戶外式的100KV氧化鋅避雷器，型號為YH10W-100/260。（2）55KV側避雷器選擇根據(jù)下表，選用YH5WT-42/120型號的氧化鋅避雷器.表1.7110KV側與55KV側避雷器參數(shù)額定值110KV側55KV側額定電壓110KV42KV系統(tǒng)額定電壓100KV27.5KV最高工作電壓126KV31.5KV持續(xù)運行電壓78KV34KV陡坡沖擊電流殘壓不大于291KV不大于138KV雷電沖擊電流殘壓不大于260KV不大于120KV操作沖擊電流殘壓不大于221KV不大于98KV工頻參考電壓不小于145KV不小于60KV1.6負序電流之所以會產生負序電流，是因為供電方和電氣化鐵路的供電方式不同。供電臂上的牽引負荷會使電網(wǎng)不平衡，對電網(wǎng)產生不好的影響。為評估不平衡的牽引負荷對于電網(wǎng)產生的影響，基本的工作是對牽引負荷進行模擬。下面將簡要介紹負序電流。1.6.1負序電流的產生文獻[7]分析負序電流的產生，在Vv接線的55KV自耦變壓器供電方式下，以A相電壓為參照，得到次邊供電臂的電流為：（1.8）（1.9）式中，和表示的是電流基波有效值。則得到原邊電流為：（1.10）式中，K為變比。由于A、B、C三相相位各差120°，次邊供電臂的電流相差60°，所以次邊的電流不平衡，產生負序電流。在原邊的產生的負序電流為：（1.11）（1.12）當=30°，=90°時，計算出電流不平衡度：（1.13）當兩供電臂的電流相等時，其不平衡度為0.5，為最小值；當兩供電臂的任一相電流為0時，不平衡度則為1，為最大值。所以要使供電臂的電流相等，使其不平衡度變小。1.6.2基于概率負荷的模型文獻[8]指出，目前對牽引負荷進行模擬廣泛使用的模型有三種，分別是基于常數(shù)、基于分量和基于測量的模型。第一種模型的特點是牽引負荷并不隨時間變化而變化，但卻不能反映牽引負荷的波動特性；第二種模型是通過牽引計算來模擬牽引負荷，并且要使用節(jié)點分析或是潮流計算來進行仿真，此種方法很復雜；第三種模型在模擬過程中可以直接對現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進行測試，但是并不滿足便利性和靈活性。還有一種常用的方法是運用概率密度函數(shù)來表示，但是函數(shù)并不適合所有情況，不具有靈活性。所以，文獻[8]提出一種概率牽引負荷模型來對牽引變電所的負序電流進行仿真。這種模型具有普適性和簡化性。文獻[8]這種模型主要是運用列車數(shù)（TN）、列車功率（TP）和負荷分配比例（LP）三個基本分量來直接模擬負序電流，其中LP表示的是單相負荷占總負荷的比例，TN和TP分別用隨機變量描述。通過分析數(shù)據(jù)，用正態(tài)分布來描述TN，用泊松分布描述TP。它有以下優(yōu)點：（1）通過參數(shù)的匹配來滿足擬合負載的分布，具有靈活性；（2）用LP表示牽引變電所的兩相不平衡度，與鐵路區(qū)段的長度和平均速度有關；（3）設計了目標函數(shù)來辨識參數(shù)。（4）計算的比較簡單。文獻[8]提到計算列車的牽引力，它是一個穩(wěn)定地均值，它的總阻力大致是基本阻力和附加阻力的和，由于速度不變且為決定因素，所以基本阻力不變，而且起到主導作用。另一方面，牽引力可能會隨著軌道條件的變化而發(fā)生波動，這種變化是相互獨立的，具有很強的隨機性。根據(jù)中心極限定理，單位牽引力近似正態(tài)分布，它表示為一個隨機變量：（1.14）其中，和是平均值和差值，分別由基本電阻和附加電阻確定。計算列車的單位牽引力，其結果是近似服從正態(tài)分布。由于力和速度相乘為功率，列車的有功功率可以通過正態(tài)分布來描述：（1.15）（1.16）（1.17）（1.18）（1.19）式中，mtr表示列車質量，表示列車有功功率的平均值和偏差。以實際的列車運行數(shù)據(jù)為基礎，在一定的周期和采樣間隔下，得到的列車數(shù)擬合曲線可用泊松分布來描述，列車數(shù)具有隨機性。因為牽引負荷主要由列車數(shù)（TN）和列車功率（TP）來決定。使用這兩個分量的模型來模擬牽引變電所產生的負序電流，其中的參數(shù)可根據(jù)運行鐵路的測量值進行識別，所以它的真實性更高，更具有靈活性。1.7雷電災害風險評估及預警文獻[9]考慮到雷電災害對牽引變電所影響的情況下，對牽引變電所運行情況進行模擬，做出風險評估模型。根據(jù)氣象資料顯示，哈達鋪此地有較多雷多雨的情況，所以這種雷擊風險評估的模型可用于哈達鋪牽引變電所。下圖是該模型運行的簡要示意圖。圖1.1雷電災害風險評估及預警由于造成雷電災害的原因眾多，而且當牽引供電系統(tǒng)發(fā)生故障會造成很嚴重的后果，所以氣象部門在發(fā)生雷電災害之前，提前對雷電發(fā)生的地點、概率、時間、劇烈的程度及雷電危險區(qū)等相