干線鐵路牽引變電所設(shè)計(jì)

1、石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 干線鐵路牽引變電所設(shè)計(jì) Design of Traction Substation for Main Railway 2013 屆 電氣工程 系專 業(yè) 電氣工程及其自動化學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成日期 2013年 5月 30日畢業(yè)設(shè)計(jì)成績單學(xué)生姓名學(xué)號班級專業(yè)電氣工程及其自動化畢業(yè)設(shè)計(jì)題目干線鐵路牽引變電所設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教師職稱講師評 定 成 績指導(dǎo)教師得分評閱人得分答辯小組組長得分成績：院長(主任) 簽字：年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書題目干線鐵路牽引變電所設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)號班級專業(yè)電氣工程及其自動化承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位電氣工程系導(dǎo)師姓名導(dǎo)師職稱講師一、設(shè)計(jì)內(nèi)容針對鐵

2、路牽引供電的具體特點(diǎn)和干線鐵路客貨運(yùn)輸?shù)木唧w要求，設(shè)計(jì)采用110KV三相供電的牽引變電所。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括主接線形式、主變壓器容量計(jì)算、短路計(jì)算、牽引供電設(shè)備選擇等部分組成，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)男阅?、運(yùn)行分析。二、設(shè)計(jì)條件1=3=1111702=3.5=98170其中，、表示區(qū)間數(shù)，表示計(jì)算列車數(shù)，表示最大列車數(shù)。另有數(shù)據(jù)如下：供電臂1，列車全部運(yùn)行時(shí)間；列車帶電運(yùn)行時(shí)間；列車在內(nèi)消耗的能量為。同上，有供電臂2的相關(guān)數(shù)據(jù)，；列車在內(nèi)消耗的能量為。三、基本要求1、設(shè)計(jì)說明書字?jǐn)?shù)：1萬字2、外文翻譯：3000字以上3、掌握CAD畫圖四、主要技術(shù)指標(biāo)和設(shè)計(jì)任務(wù)1、符合電氣化鐵路牽引供變電設(shè)計(jì)規(guī)范。2、滿足普

3、通干線鐵路實(shí)際運(yùn)行需求，并適應(yīng)其高速、重載、大運(yùn)量的發(fā)展趨勢。3、確定供電方案，完成負(fù)荷計(jì)算、短路計(jì)算，選定牽引供電設(shè)備。4、繪制牽引變電所主接線圖、平面分布圖以及側(cè)視圖等相關(guān)圖紙。五、參考文獻(xiàn) 1 黃俊主編.電力電子變流技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 2 莫正康主編.半導(dǎo)體變流技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19933 彭鴻才主編.電機(jī)原理與拖動M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998教研組主任簽字時(shí)間 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題目干線鐵路牽引變電所設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)號班級專業(yè)電氣工程及其自動化一、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀電氣化鐵道發(fā)展很快，已成為今天最現(xiàn)代化的鐵道。其主要特點(diǎn)是：(1)電力機(jī)車效率高。

4、采用火力發(fā)電的效率是蒸汽機(jī)車的4倍；如用水力發(fā)電，效率為蒸汽機(jī)車的10倍。(2)功率大。20世紀(jì)末最大功率電力機(jī)車可達(dá)10000馬力以上，是蒸汽機(jī)車的4倍，內(nèi)燃機(jī)車也難以比擬。由于牽引能力很強(qiáng)，在運(yùn)輸繁忙的鐵道上采用，可以緩和運(yùn)輸?shù)木o張情況。(3)加速快和爬坡能力強(qiáng)，特別適用于山區(qū)鐵路。據(jù)統(tǒng)計(jì)目前世界上已有五十多個(gè)國家和地區(qū)修建了電氣化鐵道。從發(fā)展來看，鐵路牽引動力以電力牽引為主，擔(dān)負(fù)運(yùn)量的比重年年增加。我國電氣化鐵路采用工頻單相交流電力牽引制，額定電壓25kV。牽引動力為電能，牽引供電設(shè)備將國家電力系統(tǒng)輸送的電能變換為適合電力機(jī)車使用的形式，電力機(jī)車則完成牽引任務(wù)，因此牽引供電設(shè)備和電力機(jī)車

5、是電氣化鐵路的兩大主要裝備，鐵路其他裝備和基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)與之相適應(yīng)。二、課題的設(shè)計(jì)要求 干線鐵路牽引變電所設(shè)計(jì)，要求包括主接線形式、牽引負(fù)荷計(jì)算、短路計(jì)算、牽引供電設(shè)備選擇、繼電保護(hù)整定計(jì)算等部分組成。三、主要技術(shù)指標(biāo)(或研究方法)牽引變電所是電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的心臟，它的主要任務(wù)是將電力系統(tǒng)輸送來的三相高壓電變化成適合電力機(jī)車使用的電能。而電氣主接線反映牽引變電所設(shè)施的主要電氣設(shè)備以及這些設(shè)備的規(guī)格、型號、技術(shù)參數(shù)以及在電氣上是如何連接的，高壓側(cè)有幾回進(jìn)線、幾臺牽引變壓器，有幾回接觸網(wǎng)饋電線。通過電氣主接線可以了解牽引變電所等設(shè)施的規(guī)模大小、設(shè)備情況。牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要解決牽引供電變電所的

6、分布、計(jì)算問題。干線鐵路牽引變電所的設(shè)計(jì)，它根據(jù)負(fù)荷計(jì)算確定牽引變電所的容量；通過現(xiàn)場勘測，選擇所址，確定變電所各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)：如總平面布置要求、生產(chǎn)、生活房屋的配備、基點(diǎn)保護(hù)和自動裝置的配置、各種電氣設(shè)備的選型等；通過短路計(jì)算，并根據(jù)短路計(jì)算的數(shù)據(jù)選擇變電所中各種電氣設(shè)備，并進(jìn)行熱穩(wěn)定與動穩(wěn)定的校驗(yàn)。牽引變電所設(shè)計(jì)還負(fù)責(zé)在以確定的供電方案的原則下，與電力部門洽商電力系統(tǒng)和牽引供電系統(tǒng)的具體連接條件和相互配合的各項(xiàng)具體要求，以保證安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的對電氣化鐵道的供電。四、預(yù)計(jì)成果完成對變電所的整體設(shè)計(jì)，包括其主接線、型式的設(shè)計(jì)，以及變電所中各種電氣設(shè)備的選擇和防雷接地裝置的設(shè)計(jì)。確保該變電所在

7、能夠安全可靠的對牽引網(wǎng)供電的同時(shí)滿足經(jīng)濟(jì)合理性的要求。完成整個(gè)設(shè)計(jì)過程以后，將設(shè)計(jì)結(jié)果與實(shí)際運(yùn)用相比較，各項(xiàng)指標(biāo)均已符合要求，確定該設(shè)計(jì)具有實(shí)際可行性。指導(dǎo)教師簽字時(shí)間 年 月 日摘要干線鐵路采用直供加回流的供電方案，牽引變電所的進(jìn)線是110kV三相供電。變電所內(nèi)部的主接線和電氣設(shè)備的選擇是該設(shè)計(jì)的兩個(gè)主要研究對象。本設(shè)計(jì)根據(jù)原始資料與要求選擇牽引變電所的電氣主接線圖；根據(jù)要求選擇短路點(diǎn)，對牽引變電所進(jìn)行短路計(jì)算，計(jì)算出110kV側(cè)及27.5kV側(cè)短路電流與沖擊電流、周期分量電流，由短路計(jì)算的結(jié)果來選擇牽引變電所的電氣設(shè)備并對其校驗(yàn)，完成對牽引變電所一次的設(shè)計(jì)。對于牽引變電所的二次設(shè)備提出保護(hù)

8、方案。關(guān)鍵詞：牽引變電所 電氣設(shè)備 電氣主接線圖AbstractThe Main Railway adopts the direct feed with a line, the substation incoming line is 110kV three-phase power supply. That the main circuit of traction substation and the electric accessory choice is the two main object of study in the design.The design based on the or

9、iginal material and the requirement of electric traction substations choose the wiring diagram, The design according to the requirement of traction substation short-circuit place to short-circuit calculation is calculated, and the lateral side of 110kV and 27.5kV short-circuit current and current, p

10、eriodic components, from the current short-circuit calculation result and the design requirement of traction substation traction substations electrical equipment and its calibration of traction substation, a design. The second forward for traction substation protection scheme.Key words：Traction subs

11、tation Electrical equipment wiring diagram 目錄第1章緒論11.1電氣化鐵路國內(nèi)外現(xiàn)狀11.2本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1第2章牽引變電所電氣主接線設(shè)計(jì)22.1牽引變電所概述22.2電氣主接線的基本要求22.3供電方案32.4主接線圖方案設(shè)計(jì)4第3章主變壓器的容量計(jì)算與選擇63.1主變壓器容量的計(jì)算63.2供電臂1、2的平均電流計(jì)算63.3供電臂1、2的有效電流計(jì)算73.4變壓器容量計(jì)算83.5校核容量8第4章短路計(jì)算104.1短路計(jì)算的相關(guān)概念、內(nèi)容和目的104.2短路點(diǎn)的選取104.3短路計(jì)算10一次側(cè)短路計(jì)算12二次側(cè)短路計(jì)算12第5章電氣設(shè)備的選擇145

12、.1斷路器的選擇14110kV側(cè)斷路器的選擇1427.5kV側(cè)斷路器的選擇155.2隔離開關(guān)的選擇16110kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇1627.5kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇175.3熔斷器的選擇185.4電流互感器的選擇18110kV側(cè)電流互感器的選擇1827.5kV側(cè)電流互感器的選擇195.5電壓互感器的選擇20110kV側(cè)電壓互感器的選擇2027.5kV側(cè)電壓互感器的選擇205.6自用變壓器的選擇215.7并聯(lián)無功補(bǔ)償裝置的選擇215.8母線的選擇21母線選擇時(shí)所依據(jù)的條件21110kV側(cè)母線的選擇2227.5kV側(cè)母線的選擇245.9避雷器的選擇25第6章結(jié)論與展望266.1結(jié)論266.2展望26參

13、考文獻(xiàn)27致謝28附錄29附錄A外文翻譯29附錄B設(shè)計(jì)圖紙36第1章緒論1.1電氣化鐵路國內(nèi)外現(xiàn)狀客運(yùn)高速、提速或貨運(yùn)重載都離不開牽引動力的現(xiàn)代化，歐美大多數(shù)發(fā)達(dá)國家從20世紀(jì)五、六十年代開始著手鐵路牽引動力現(xiàn)代化得建設(shè)。在15至20年間都先后完成了牽引動力現(xiàn)代化的過程。美國、加拿大基本都采用內(nèi)燃牽引，歐洲、日本、印度等多以電力牽引為主。到了20世紀(jì)80年代以后，由于新型半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了交流傳動電力機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)車，由于機(jī)車的牽引功率加大，使機(jī)車數(shù)量逐漸減少。牽引變電技術(shù)得到顯著發(fā)展和提高。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前世界上129個(gè)國家擁有鐵路118萬公里，電氣化總計(jì)25萬公里，分布在66個(gè)國家和地

14、區(qū)，均電化率23%。其中最大的一些路網(wǎng)有：美國23萬朵公里，加拿大7.3萬多公里，俄羅斯8.6萬多公里，中國近8萬公里，印度6萬多公里。變電所是對電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場所。在電能作為社會生產(chǎn)和生活中最為重要的能源和動力的今天，變電所的作用是很重要的。當(dāng)前我國進(jìn)行的輸變電建設(shè)和城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造，對未來電力工業(yè)的發(fā)展有重要的作用。因此為長遠(yuǎn)計(jì)，產(chǎn)品技術(shù)要先進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量要過硬，應(yīng)達(dá)到3040年后也能適用的水平，而且產(chǎn)品要國產(chǎn)化?，F(xiàn)階段我國主要是常規(guī)變電所，常規(guī)變電所即采用傳統(tǒng)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造和管理的變電所，一般為有人值班或駐所值班，有穩(wěn)定的值班隊(duì)伍。我國的近期目標(biāo)是既要充分利用

15、原有設(shè)備，又要滿足安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。國外的變電所研究幾經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我國，他們在變電所的運(yùn)行管理模式上，已經(jīng)做到無人值守。1.2本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容主變壓器的選擇，根據(jù)數(shù)據(jù)并依據(jù)公式，計(jì)算出變壓器所需的容量。此是設(shè)計(jì)的第一步，也是關(guān)鍵的一步。后面的負(fù)荷計(jì)算和短路計(jì)算都得依靠這一步。短路計(jì)算，采用短路容量法，包括高壓側(cè)短路和低壓側(cè)短路。一方面根據(jù)短路計(jì)算來選擇變電所中的高壓斷路器，隔離開關(guān)，電流互感器，電壓互感器等電氣設(shè)備。另一方面低壓側(cè)電氣設(shè)備的校驗(yàn)，以及避雷和接地裝置的選擇和校驗(yàn)，都得根據(jù)短路計(jì)算的結(jié)果來完成。第2章牽引變電所電氣主接線設(shè)計(jì)2.1牽引變電所概述牽引變電所的電氣主接線是指牽引變電所內(nèi)

16、一次主設(shè)備的聯(lián)接方式，也是變電所接受電能、變壓和分配電能的通路。它反映了牽引變電所的基本結(jié)構(gòu)和功能。為了簡單明了，在主接線圖中通常用單線表示三相電路。牽引變電所的電氣主接線，是指由主變壓器、高壓電器和設(shè)備等各種電器元件和連接導(dǎo)線所組成的接受和分配電能的電路。用規(guī)定的設(shè)備文字符號和圖形代表上述電氣設(shè)備、導(dǎo)線，并根據(jù)他們的作用和運(yùn)行操作順序，按一定要求連接的單線或三線結(jié)線圖，稱為電氣主接線圖。它不僅標(biāo)明了各主要設(shè)備的規(guī)格、數(shù)量，而且反映各設(shè)備的連接方式和各電氣回路的相互關(guān)系，從而構(gòu)成變電所電氣部分主系統(tǒng)。電氣主接線反映了牽引變電所的基本結(jié)構(gòu)和功能。在運(yùn)行中，它能表明與高壓電網(wǎng)連接方式、電能輸送和分

17、配的關(guān)系以及變電所一次設(shè)備的運(yùn)行方式，成為實(shí)際運(yùn)行操作的依據(jù)；在設(shè)計(jì)中，主接線的確定對變電所電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)裝置和計(jì)算、自動裝置和控制方式選擇等都有重大影響。此外，電氣主接線對牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、電能質(zhì)量、運(yùn)行靈活性和經(jīng)濟(jì)性起著決定性作用。此外，電氣主接線及其組成的電氣設(shè)備，是牽引變電所的主體部分。2.2電氣主接線的基本要求電氣主接線應(yīng)滿足的基本要求有可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性。1.可靠性可靠性是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠性是電氣主接線最基本的要求。停電不僅使發(fā)電廠造成損失，而且對國民經(jīng)濟(jì)各部門帶來的損失將更加嚴(yán)重，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，故障停電的經(jīng)濟(jì)損失是實(shí)時(shí)電價(jià)的數(shù)十

18、乃至數(shù)百倍，至于導(dǎo)致人身傷亡、設(shè)備損壞、產(chǎn)品報(bào)廢、城市生活混亂等經(jīng)濟(jì)損失和社會影響更是難以估計(jì)。因此主接線的接線形式必須保證供電可靠性。電氣主接線的可靠性不是絕對的。同樣形式的主接線對某些發(fā)電廠和變電所來說是可靠的，而對另一些發(fā)電廠和變電所則不一定滿足可靠性要求。所以在分析電氣主接線的可靠性時(shí)，要考慮發(fā)電廠和變電所在系統(tǒng)中的地位和作用、用戶的負(fù)荷性質(zhì)和類別、設(shè)備制造水平及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等諸多因素。2.靈活性電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性包括以下幾個(gè)方面：(1)操作的方便性。電氣主接線應(yīng)該在服從可靠性的基本前提下，接線簡單，操作方便，盡可能的操作步驟少，以便于運(yùn)行

19、人員掌握。(2)調(diào)度的方便性。電氣主接線在正常運(yùn)行時(shí)，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便地改變運(yùn)行方式。并且在發(fā)生事故時(shí)，要盡快的切除故障點(diǎn)，使停電時(shí)間最短，影響范圍最小。(3)擴(kuò)建的方便性。對將來要擴(kuò)建的發(fā)電廠和變電站，電氣主接線一定要滿足擴(kuò)建的方便性。3.經(jīng)濟(jì)性在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，主要矛盾就在可靠性和經(jīng)濟(jì)性之間。因?yàn)榭煽啃栽礁邔υO(shè)備的要求越高，則投資越大。通常設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足可靠性和經(jīng)濟(jì)性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理經(jīng)濟(jì)性主要從以前幾個(gè)方面考慮：(1)節(jié)省一次投資。主接線應(yīng)簡單清晰，節(jié)省開關(guān)電器數(shù)量，選用廉價(jià)電器或輕型電器。(2)占地面積少。(3)電能損耗少。 在發(fā)電廠變或變電站中，電能損耗主要來自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理

20、地選擇電壓器的型號、容量和臺數(shù)。2.3供電方案這種牽引變電所中裝設(shè)兩臺三相YNd11接線牽引變壓器，可以兩臺并聯(lián)運(yùn)行；也可以一臺運(yùn)行，另一臺固定備用。YN結(jié)線的優(yōu)點(diǎn)是牽引變壓器的容量較大，一般只能由110kV或者220kV電網(wǎng)供電，而該電壓等級的電網(wǎng)為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。三相牽引變壓器高壓側(cè)繞組結(jié)成YN型，便于與系統(tǒng)運(yùn)行方式配合。同時(shí)中性點(diǎn)接地還具有能降低低壓側(cè)繞組的絕緣造價(jià)等優(yōu)點(diǎn)。從電機(jī)學(xué)原理的角度看，當(dāng)三相變壓器的副邊繞組為三角形接線時(shí)，可以提供三次諧波電流的通路，從而保證變壓器的主磁通和電勢為正弦波。另外可以對接觸網(wǎng)實(shí)行兩邊供電。變電所RCT圖2-1 直供加回流示意圖2.4主接線圖方案設(shè)

21、計(jì)母線斷路器隔離開關(guān)圖2-2 單母線分段示意圖第3章主變壓器的容量計(jì)算與選擇3.1主變壓器容量的計(jì)算原始計(jì)算資料：1=3=1111702=3.5=98170其中，、表示區(qū)間數(shù)，表示計(jì)算列車數(shù)，表示最大列車數(shù)。另有數(shù)據(jù)如下：供電臂1，列車全部運(yùn)行時(shí)間；列車帶電運(yùn)行時(shí)間；列車在內(nèi)消耗的能量為2788.3kVA.h。同上，有供電臂2的相關(guān)數(shù)據(jù)，；列車在內(nèi)消耗的能量為3015.7kVA.h。3.2供電臂1、2的平均電流計(jì)算供電臂列車平均電流： (3-1)供電臂存在的平均列車數(shù)：（T=1440min） (3-2)供電臂平均電流： (3-3)供電臂1：將原始計(jì)算資料中所示的相應(yīng)初始數(shù)據(jù)代入以上公式，得到如

22、下相關(guān)數(shù)據(jù)：=2.4=446.128A=1.62=515.94A供電臂2：=2.4=438.65A=1.57=492.66A3.3供電臂1、2的有效電流計(jì)算供電臂1、2的有效電流： (3-4)其中，（） (3-5)供電臂列車平均用電概率： (3-6)供電臂1的有效電流計(jì)算：將原始計(jì)算資料中所示的相應(yīng)初始數(shù)據(jù)代入以上公式，得到如下相關(guān)數(shù)據(jù)：=0.385=1.31=1.31515.94A=675.88A供電臂2的有效電流計(jì)算：=0.321=1.34=1.34492.66A=660.16A3.4變壓器容量計(jì)算變壓器容量計(jì)算：S= (3-7)其中為三相變壓器的溫度系數(shù)，一般近似取=0.94；為牽引變電

23、所牽引母線額定電壓，取27.5kV。 =43035kVA3.5校核容量三相YNd11接線變壓器最大負(fù)荷為 (3-8)經(jīng)圖表查得：=A對應(yīng)于最大列車數(shù)的供電臂2列車用電平均概率：=0.57=1.15=854.62AA將以上所需數(shù)據(jù)代入公式(3-8)得， =71408kVA則校核容量為： (3-9)其中k為過負(fù)荷倍數(shù)，取1.5，代入公式(3-9)得，kVA將計(jì)算容量和校核容量進(jìn)行比較， 并結(jié)合實(shí)際情況，選用安裝容量為50MVA的變壓器，一臺投入使用，一臺固定備用。表3-1 SF9-50000/110的技術(shù)數(shù)據(jù)型號連接組標(biāo)號空載損耗(kW)負(fù)載損耗(kW)空載電 流(%)阻抗電壓(%)高壓側(cè)額定電壓

24、(kV)低壓側(cè)額定電壓(kV)SF9-50000/110YNd1144.0194.40.510.511027.5第4章短路計(jì)算4.1短路計(jì)算的相關(guān)概念、內(nèi)容和目的1.短路,是指供電系統(tǒng)正常運(yùn)行情況外的，導(dǎo)電相與相或相與地之間負(fù)荷支路被旁路的直接短路或經(jīng)過一個(gè)很小的故障點(diǎn)阻抗短接。2.短路計(jì)算的主要內(nèi)容是確定短路電流的大小，即最大短路電流的大小。3.短路計(jì)算的目的，是通過短路過程的研究及計(jì)算短路電流的量值，從而達(dá)到供電系統(tǒng)合理設(shè)計(jì)和安全可靠運(yùn)行的重要因素。4.2短路點(diǎn)的選取因短路計(jì)算的主要內(nèi)容是確定最大短路電流的大小，所以對一次側(cè)設(shè)備的選取一般選取110kV高壓母線短路點(diǎn)作為短路計(jì)算點(diǎn)；對二次側(cè)

25、設(shè)備和牽引饋線斷路器的選取一般選取27.5kV低壓母線短路點(diǎn)作為短路計(jì)算點(diǎn)。4.3短路計(jì)算短路等效電路圖如圖4-1所示。k-1k-2圖4-1 短路等效電路圖短路計(jì)算公式如下：基準(zhǔn)電流： (4-1) (4-2) (4-3)(4-4)三相短路電流周期分量有效值： (4-5)三相短路容量： (4-6)其中，表示基準(zhǔn)容量，取100MVA；表示電力變壓器容量，取50 MVA；表示基準(zhǔn)電壓；表示變壓器短路電抗，取10.5；表示架空線的單位阻抗，取。由上述公式可得，確定基準(zhǔn)值：取一次側(cè)基準(zhǔn)電壓=115kV，二次側(cè)基準(zhǔn)電壓=27.5kV，則 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值：取斷路器的斷流容量=1500MVA架空線路的電

26、抗標(biāo)幺值：取架空線長度=7.8km 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值： 一次側(cè)短路計(jì)算總阻抗標(biāo)幺值：三相短路電流周期分量有效值：三相短路次態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流：三相短路沖擊電流及第一周期短路全電流有效值：三相短路容量：二次側(cè)短路計(jì)算總阻抗標(biāo)幺值： 三相短路電流周期分量有效值：三相短路次態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流： 三相短路沖擊電流及第一周期短路全電流有效值： 三相短路容量： 第5章電氣設(shè)備的選擇5.1斷路器的選擇110kV側(cè)斷路器的選擇選用LW25-110/1000型的斷路器，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表5-1：表5-1 LW25-110/1000的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電流(A)額定開斷電流(kA)動穩(wěn)態(tài)電流(kA)4s熱穩(wěn)定電流(k

27、A)LW25-110/10001000256325高壓側(cè)最大長期允許工作電流：工作電壓與工作電流：=110kV =I=1000A>LW25-110/1000因?yàn)?lt;符合要求。LW25-110/1000因?yàn)?lt;所以符合要求。為斷路器分?jǐn)鄷r(shí)間，一般取0.25s。LW25-110/1000 因?yàn)?lt;所以符合要求。27.5kV側(cè)斷路器的選擇選用LN2-35II型的斷路器，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表5-2：表5-2 ZN6-27.5的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電流(A)額定開斷電流(kA)動穩(wěn)態(tài)電流(kA)4s熱穩(wěn)定電流(kA)LN2-35II1250256325低壓側(cè)最大長期允許工作電流：工作電壓與工作電

28、流：=35kV >I=1250A>LN2-35II因?yàn)?lt;符合要求。LN2-35II因?yàn)?lt;所以符合要求。為斷路器分?jǐn)鄷r(shí)間，一般取0.25s。LN2-35II因?yàn)?lt;，所以符合要求。LN2-35II型的5.2隔離開關(guān)的選擇110kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇選用GW4-110D/600型的隔離開關(guān)，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表5-3：表5-3 GW4-110D/600的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓(kV)額定電流(A)動穩(wěn)態(tài)電流(kA)5s熱穩(wěn)定電流(kA)GW4-110D/6001106005014高壓側(cè)最大長期允許工作電流：工作電壓與工作電流：=110kV =I=600A>GW4-110D/

29、600因?yàn)?lt;，所以符合要求。為斷路器分?jǐn)鄷r(shí)間，一般取0.25s。GW4-110D/600因?yàn)?lt;，所以符合要求。GW4-110D/600型的27.5kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇選用GN2-35/1250型的隔離開關(guān)，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表5-4：表5-4 GN2-35/1250的技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓(kV)額定電流(A)動穩(wěn)態(tài)電流(kA)6秒熱穩(wěn)定電流(kA)GN2-35/12503512507025低壓側(cè)最大長期允許工作電流：工作電壓與工作電流：=35kV >I=1250A>GN2-35/1250因?yàn)?lt;，所以符合要求。為斷路器分?jǐn)鄷r(shí)間，一般取0.25s。GN2-35/1250因?yàn)?/p>

30、<，所以符合要求。GN2-35/1250型的5.3熔斷器的選擇熔斷器是用以切斷過載電流和短路電流，選擇熔斷器時(shí)首先應(yīng)根據(jù)裝置地點(diǎn)和使用條件確定種類和型式；對于保護(hù)電壓互感器用的熔斷器，只需要按額定電壓和斷流容量兩項(xiàng)來進(jìn)行選擇。27.5kV側(cè)熔斷器選用RN5-35/10型戶內(nèi)熔斷器，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表5-5：表5-5 RN5-35/10的技術(shù)參數(shù)額定電壓(kV)因?yàn)?35kV >=27.5kV滿足電壓要求。滿足開斷能力，所以該型號熔斷器滿足要求。5.4電流互感器的選擇110kV側(cè)電流互感器的選擇選用LZWB6-110GYWZ型的電流互感器，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表5-6：表5-6 LZWB6-11

31、0GYWZ的技術(shù)參數(shù)額定電壓(kV)額定電流比(A)動穩(wěn)態(tài)電流(kA)1s熱穩(wěn)定電(kA)LZWB6-110GYWZ高壓側(cè)最大長期允許工作電流：工作電壓與工作電流：=110kV =I=600A>LZWB6-110GYWZ因?yàn)?lt;，所以符合要求。為斷路器分?jǐn)鄷r(shí)間，一般取0.25s。LZWB6-110GYWZ因?yàn)?lt;，所以符合要求。LZWB6-110GYWZ型的電流互感器5.4.227.5kV側(cè)電流互感器的選擇選用LB6-35型的電流互感器，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表5-7：表5-7 LB6-35的技術(shù)參數(shù)額定電壓(kV)額定電流比(A)動穩(wěn)態(tài)電流(kA)3s熱穩(wěn)定電(kA)LB6-35低壓側(cè)最

32、大長期允許工作電流：工作電壓與工作電流：=35kV >I=1600A>LB6-35因?yàn)?lt;，所以符合要求。為斷路器分?jǐn)鄷r(shí)間，一般取0.25s。LB6-35因?yàn)?lt;，所以符合要求。LB6-35型的電流互感器5.5電壓互感器的選擇110kV側(cè)電壓互感器的選擇選用JCC6-110型的，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表5-8：表5-8 JCC6-110的技術(shù)參數(shù)由于電壓互感器裝于110kV側(cè)只是用于電壓監(jiān)視，并不需要起保護(hù)作用，因?yàn)槿绻?10kV側(cè)發(fā)生故障或事故，其地方的電力系統(tǒng)會啟動繼電保護(hù)裝置跳閘，將其故障或事故切除，因此選用JCC6-110型準(zhǔn)確級1級，額定容量300VA的電壓互感器便可以滿足

33、要求。5.5.227.5kV側(cè)電壓互感器的選擇選用JDJJ-35型的，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表5-9：表5-9 JDJJ-35的技術(shù)參數(shù)由于電壓互感器裝于27.5kV側(cè)不僅要用于電壓監(jiān)視，而且還要起到保護(hù)作用，用于保護(hù)牽引網(wǎng)饋線上所發(fā)生的故障或事故，故其準(zhǔn)確級需要3級，因此選用JDJJ-35型準(zhǔn)確級3級，額定容量600VA的電壓互感器便可以滿足要求。5.6自用變壓器的選擇選用型的，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表5-10：表5-10 SC10-100/27.5-0.4的技術(shù)參數(shù)額定電壓(kV)額定容量(kVA)(W)(%)5.7并聯(lián)無功補(bǔ)償裝置的選擇選用TBB35-1200/1200AKW型的，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表5-11：表

34、5-11 并聯(lián)電容器成套裝置的技術(shù)參數(shù)系統(tǒng)額定電壓(kV)裝置額定容量(kvar)裝置額定電流(A)5.8母線的選擇5.8.1母線選擇時(shí)所依據(jù)的條件按最大長期工作電流選擇母線截面： (5-1)式中，為相應(yīng)于母線工作的環(huán)境和其放置方式下，母線長期允許載流量；為母線在電路中的最大長期工作電流。(5-2)(5-3)母線的截面系數(shù)為： (5-4) (5-5)動穩(wěn)定度校驗(yàn)條件： (5-6)式中，為母線材料的最大允許應(yīng)力，硬鋁母線(LMY型)，； 為母線通過(5-7) (5-8)式中，為短路時(shí)間；為短路保護(hù)裝置實(shí)際最長的動作時(shí)間，取0.6s；為斷路器的斷路時(shí)間，取0.25s。短路時(shí)導(dǎo)體加熱系數(shù)為： (5-

35、9)式中，為導(dǎo)體的截面積()；為三相短路穩(wěn)態(tài)電流(A)；為負(fù)荷時(shí)導(dǎo)體加熱系數(shù)()。(5-10)式中，為導(dǎo)體在短路時(shí)的最高允許溫度，鋁的最高允許溫度為200；為導(dǎo)體在短路后所達(dá)到的最高溫度。110kV側(cè)母線的選擇高壓側(cè)最大長期允許工作電流：LMY型矩形硬鋁母線，截面積為，每相母線條數(shù)為單條，母線放置方式為平放，允許載流量為480A，大于高壓側(cè)最大長期允許工作電流，故選截面的鋁母線。母線的截面系數(shù)為： 允許應(yīng)力為： 短路時(shí)導(dǎo)體加熱系數(shù)為： 去查27.5kV側(cè)母線的選擇低壓側(cè)最大長期允許工作電流：LMY型矩形硬鋁母線，截面積為，每相母線條數(shù)為單條，母線放置方式為平放，允許載流量為1168A，大于高壓

36、側(cè)最大長期允許工作電流，故選截面的鋁母線。母線的截面系數(shù)為： 允許應(yīng)力為： 短路時(shí)導(dǎo)體加熱系數(shù)為： 去查5.9避雷器的選擇選用Y5W5177/439 ZnO避雷器作為110kV交流電氣設(shè)備過電壓保護(hù)；該避雷器額定電壓為177kV 、最大雷電沖擊殘壓(5kA)為439kV、最大陡度沖擊殘壓峰值為483kV。27.5KV側(cè)的避雷器選用Y5C442/117鐵道專用串聯(lián)間隙ZnO避雷器,用來保護(hù)相應(yīng)電壓等級，電氣設(shè)備免受大氣過電壓和某些操作過電壓的危害；系統(tǒng)額定電壓為27.5kV，避雷器額定電壓為42kV，工頻放電電壓不小于72kV。第6章結(jié)論與展望6.1結(jié)論牽引變電所與供變電系統(tǒng)其他供電裝置的設(shè)計(jì)，

37、不僅要滿足正常運(yùn)行方式下的各種工作狀態(tài)及運(yùn)行條件的要求，而且還應(yīng)在故障條件下如何縮小或限制故障的范圍或限制及影響，并保證電氣設(shè)備在故障狀態(tài)下安全可靠地工作。牽引變電所的設(shè)計(jì)首先必須滿足安全可靠的要求，這一點(diǎn)是至關(guān)重要的，所有的要求必須都要以此為前提。為了保證對電氣化鐵路的不間斷供電，在設(shè)計(jì)外部供電方式時(shí)，首先要考慮變電所的供電的可靠性，即盡可能設(shè)置備用電源或?qū)崿F(xiàn)環(huán)形供電；其次要使用電功率的損耗小，并盡可能減少投資。從供電的可靠性出發(fā)，牽引變電所應(yīng)盡量采用環(huán)形供電和兩側(cè)供電。但是如果牽引變電所不能從兩側(cè)取得電源時(shí)，也可以采用一邊供電，但必須設(shè)雙回路輸電線，以保證供電的可靠性。另外，變壓器容量的選

38、擇應(yīng)該適當(dāng)?shù)拇笠恍?，以能夠滿足以后擴(kuò)容改造需求。還有就是鐵道的提速，對電氣設(shè)備及安全供電提出的要求越來越高，狀態(tài)檢修、無人值班的運(yùn)行方式勢在必行，但是，這些以電氣設(shè)備絕緣在線監(jiān)測為基礎(chǔ)。牽引變電所綜合監(jiān)測系統(tǒng)能夠提高鐵道供電系統(tǒng)運(yùn)行、管理自動化水平，能夠防止意外事故發(fā)生，必將具有廣闊前景。由于時(shí)間的原因，本次設(shè)計(jì)中仍然還有許多的不足。如：比如本次設(shè)計(jì)中沒有討論繼電保護(hù)、無功補(bǔ)償、避雷裝置等內(nèi)容。6.2展望電氣化鐵路是今后高速鐵路發(fā)展的趨勢，牽引變電所是電鐵中重要的部分。隨著新技術(shù)，新設(shè)備的進(jìn)步，今后變電所的設(shè)計(jì)會向大容量，簡單化，綜合一體化發(fā)展。在設(shè)計(jì)中對牽引變電所主變壓器的容量選擇是一個(gè)很核

39、心的步驟，實(shí)際中客運(yùn)專線的運(yùn)力變化和以后專線的發(fā)展趨勢在很大程度上影響著牽引變電所的設(shè)計(jì)。在以后設(shè)計(jì)中充分考慮這些因素也是做好設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。帶回流線的直接供電方式有望在回流質(zhì)量和在減少對附近通信線路的干擾方面進(jìn)行改進(jìn)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷提高，我國的電氣化鐵道必將迎來一個(gè)全新的未來。參考文獻(xiàn)1 李群湛編.牽引供變電系統(tǒng)分析M.成都:西南交大出版社，2002.2 劉介才主編.工廠供電M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1997.3 曹建猷主編.電氣化鐵道供電系統(tǒng)M.中國鐵道出版社，1984.4 袁則富譯.電氣化鐵道供電M.成都:西南交大出版社，1989.5 賀威俊編.電氣化鐵道供電工程M.

40、中國鐵道出版社，1983.6 鐵道部電氣化工程局第一工程處組編.牽引變電所-電氣化鐵道施工手冊M.北京:中國鐵道出版社，2000.7 鞠平主編.電力工程M.機(jī)械工業(yè)出版社，2009.8 鐵道部電氣化工程局電氣化勘察設(shè)計(jì)院組編.牽引供電系統(tǒng).電氣化鐵道設(shè)計(jì)手冊M.中國鐵道出版社，1988.9 Won-Cheol Yun，Zhong Xiang Zhang Electric power grid interconnection in Northeast Asia Energy Policy 34 J，2006.10 Protective Relay A.R VanC.WarringtonJ，197

41、4.致謝經(jīng)過幾個(gè)月的努力和崔躍華老師的辛勤指導(dǎo)，本人完成了電氣化鐵道牽引變電所供變電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)既是對幾年來所學(xué)專業(yè)知識的一次系統(tǒng)總結(jié)，做到了理論的系統(tǒng)化。又是對將來工作的一次模擬設(shè)計(jì)，為將來的工作實(shí)踐打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，做起來難度很大，一切東西包括計(jì)算，圖紙等等都要自己摸索著進(jìn)行。在此過程中，遇到了很多的困難，由于崔老師經(jīng)常給予我指導(dǎo)和建議，使我在設(shè)計(jì)的過程中少走了許多彎路，在此向崔老師對我付出的辛勤勞動致以深深的謝意。通過這次變電所系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)自己知識儲備還很不足，知識結(jié)構(gòu)也并不完善，尤其是解決實(shí)際問題的能力有待提高。在此，我也充分意識到要想將來能取得

42、好的工作成績，必須終生學(xué)習(xí)，持之以恒。不過，不得不說這段時(shí)間對相關(guān)內(nèi)容及問題的研究，自己的能力還是得到了很大提高，今后要不斷鍛煉自己。最后，再次向設(shè)計(jì)過程中所有給予我?guī)椭娜藗儽硎旧钌畹闹x意。附錄附錄A外文翻譯Power Supply and Distribution SystemThe revolution of electric power system has brought a new big round construction,which is pushing the greater revolution of electric power technique along with

43、 the application of new technique and advanced equipment. Especially, the combination of the information technique and electric power technique, to great ex- tent, has improved reliability on electric quality and electric supply. The technical development decreases the cost on electric construction

44、and drives innovation of electric network. On the basis of national and internatio- nal advanced electric knowledge, the dissertation introduces the research hotspot for present electric power sy- etem as following.Firstly, This dissertation introduces the building condition of distribution automati

45、on, and brings forward two typical construction modes on DA construction, integrative mode and fission mode .It emphasize the DA structure under the condition of the fission mode and presents the system configuration, the main station scheme, the feeder scheme, the optimized communication scheme etc

46、., which is for DA research reference.Secondly, as for the trouble measurement, position, isolation and resume, This dissertation analyzes the changes of pressure and current for line problem, gets math equation by educing phase short circuit and problem position under the condition of single-phase

47、and works out equation and several parameter s U& , s I& and e I& table on problem . It brings out optimized isolation and resume plan, realizes auto isolation and network reconstruction, reduces the power off range and time and improves the reliability of electric power supply through p

48、roblem self- diagnoses and self-analysis. It also introduces software flow and use for problem judgement and sets a model on network reconstruction and computer flow.Thirdly, electricity system state is estimated to be one of the key techniques in DA realization. The dissertation recommends the reso

49、lvent of bad measurement data and structure mistake on the ground of describing state estimate way. It also advances a practical test and judging way on topology mistake in state estimate about bad data test and abnormity in state estimate as well as the problem and effect on bad data from state mea

50、sure to state estimate .As for real time monitor and control problem, the dissertation introduces a new way to solve them by electricity break and exceptional analysis, and the way has been tested in Weifang DA.Fourthly, about the difficulty for building the model of load forecasting, big parameter scatter limit and something concerned, the dissertation introduces some parameters, eg. weather factor, date type and social environment effect based on analysis of routine load forecasting and means. It presents the way for electricity load forecasting founded on neural n