DN供電方式牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)DN供電方式牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)Design of Traction Power Supply System ofDN Mode2013 屆 電氣工程 系專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)老師完成日期2013年5月27日畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)單學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)題目dnwt式牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教帥職稱講師評(píng)定成績(jī)指導(dǎo)教師得分評(píng)閱人得分答辯小組組長(zhǎng)得分成績(jī):院長(zhǎng)（主任）簽字：畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書題目DN供電方式牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位導(dǎo)師姓名導(dǎo)師職稱講師一、主要內(nèi)容針對(duì)采用直供加回流（DN）供電方式的牽

2、引供電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：牽引供電 方案設(shè)計(jì)、牽引變電所主結(jié)線方案的選擇，牽引負(fù)荷計(jì)算和牽引變壓器型式、臺(tái)數(shù)、容量、備用 的確定，短路計(jì)算，供電設(shè)備選型。最后繪制變電所主電路圖和變電所電氣布置圖。二、基本要求1 .編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書，計(jì)算說(shuō)明清晰完整，正確無(wú)誤；2 .繪制牽引供電系統(tǒng)主結(jié)線圖和電氣布置圖；3 .充分采用相關(guān)領(lǐng)域的新技術(shù)、新設(shè)備；4 .設(shè)計(jì)說(shuō)明書字?jǐn)?shù)：1萬(wàn)字；5 .設(shè)計(jì)圖紙：折合0號(hào)圖紙一張；6 .外文翻譯：3000字以上。三、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 .確定供電方案，完成負(fù)荷計(jì)算、阻抗計(jì)算及短路計(jì)算，選定牽引供電設(shè)備。3 .繪制牽

3、引變電所主結(jié)線圖、電氣布置圖以及控制保護(hù)圖等相關(guān)圖紙。4 .編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書，計(jì)算說(shuō)明清晰完整，正確無(wú)誤。四、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn)1 .牽引供變電系統(tǒng)相關(guān)資料2 .鐵路牽引供電研究的最新?tīng)顩r3 .牽引供電設(shè)備相關(guān)的資料4 .牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)、選型手冊(cè) 五、進(jìn)度計(jì)劃開(kāi)題報(bào)告相關(guān)計(jì)算，方案比較，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，中期報(bào)告中期答辯第9周-第14周撰寫并整理設(shè)計(jì)說(shuō)明，工程制圖第15周-第16周 答辯教研室主任簽字時(shí)間年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告題 目DN供電方式牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名|學(xué)號(hào)|班級(jí)專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化一、選題依據(jù)在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，對(duì)交通運(yùn)輸?shù)囊笤絹?lái)越高，而鐵路運(yùn)輸占有了相當(dāng)大的比重，所

4、 以鐵路的快速發(fā)展是滿足時(shí)代的需求，他即要滿足了國(guó)民生產(chǎn)、生活的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)有得保證 自身的安全可靠。由于電力機(jī)車功率大，拉得多跑的快，世界各國(guó)的高速鐵路幾乎都采用電力機(jī)車牽引。電力 機(jī)車與蒸汽機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)車不同，它本身不能帶能源，必須由外部供應(yīng)電能。為了給電力機(jī)車供 應(yīng)電能，需要在鐵路沿線架設(shè)一套牽引供電系統(tǒng)，他的供電能力和可靠性必須滿足列車的運(yùn)行要 求。二、本課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)自1964年10月1日日本承建開(kāi)通世界上第一條高速鐵路以來(lái)，經(jīng)過(guò)幾十年的實(shí)踐和發(fā)展，各國(guó)高速鐵路的牽引供電系統(tǒng)都有了很大改進(jìn)，達(dá)到了很高的水平，而且都各具特色，最具有代 表性的是日本、法國(guó)和德國(guó)高速鐵路的

5、牽引供電系統(tǒng)。供電方式上日本、法國(guó)采用AT供電方式，德國(guó)、意大利和西班牙采用RT供電方式。電源電壓等級(jí)上日本采用154kV、220kV和275kV三種電壓等級(jí)；法國(guó)采用225kV;德國(guó)采用110kV;意大利采用110kV;接觸網(wǎng)電壓日本的標(biāo)準(zhǔn)電壓為 25kV,最高電壓為30kV,最低電壓為；法國(guó)分別為25kV、和18kV,德國(guó)分別為15kV、17kV和12kV。我國(guó)早期電氣化鐵路均采用直接供電方式，為避免和減少對(duì)外部環(huán)境的電磁干擾，研發(fā)了 BK AT和DN供電方式，就防護(hù)效果來(lái)看，AT方式優(yōu)于BT和DN式，就接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)性能來(lái)講， DNT式最為簡(jiǎn)單可靠。隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，光纜的普遍應(yīng)用，

6、通信設(shè)施及無(wú)線電裝置自身 的防干擾性能大為增強(qiáng)，考慮到接觸網(wǎng)的運(yùn)行可靠性對(duì)電氣化鐵路的安全運(yùn)行至關(guān)重要，所以通 常認(rèn)為，一般情況下 DN供電方式為首選，在電力系統(tǒng)比較薄弱的地區(qū)，經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，可 采用AT供電方式，BT供電方式則盡量少采用或不采用。中國(guó)干線電力牽引采用單相工頻25kV交流電，牽引變電所把輸入的110kV三相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)?25kV單相交流電送入接觸網(wǎng)， 從而完成電 力牽引的供電任務(wù)。三、本課題進(jìn)行的主要工作電氣化鐵路負(fù)荷與工農(nóng)業(yè)輸電線路有很大的不同。此負(fù)荷是大功率單相整流型負(fù)荷，具有不 對(duì)稱、非線性和波動(dòng)性的特點(diǎn)。并且，負(fù)荷變化是隨機(jī)的，其平均負(fù)荷可能不很大，但短時(shí)負(fù)荷有可能

7、達(dá)到很大。電氣化鐵路的這些特點(diǎn)對(duì)鐵路電氣設(shè)備提出了特殊的要求，尤其是對(duì)主變壓器 提出了特殊的要求。因此本次設(shè)計(jì)的主要工作是：1 .首先是供電制式、接線及設(shè)備選型：電力牽引電源為110kV輸電線雙回路供電；供電方式選擇直接供電；主要設(shè)備有三相變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、電壓互感器、電力互 感器、避雷器等。2 .一次側(cè)計(jì)算及設(shè)備選擇：根據(jù)已知數(shù)據(jù)確定接線方案，繪制圖紙，然后進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算和短 路計(jì)算，最后選擇設(shè)備，確定型號(hào)。3 .二次設(shè)備及繼電保護(hù)：進(jìn)行短路計(jì)算，確定保護(hù)整定值。四、本課題的研究方法及預(yù)期達(dá)到的結(jié)果1 .研究方法：根據(jù)牽引變電所系統(tǒng)的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)原則，確定電氣化鐵道牽引變電所的

8、設(shè)計(jì)方 案：首先確定變電所一次側(cè)的接線方案、負(fù)荷和短路等計(jì)算、設(shè)備選擇，然后在做變電所二次側(cè) 的接線方案及計(jì)算，最后進(jìn)行變電所的性能分析。在研究時(shí)將國(guó)內(nèi)先進(jìn)的研究成果與具體實(shí)際相 結(jié)合，重視案例研究。從國(guó)內(nèi)外牽引變電所的設(shè)計(jì)的成功和失敗的案例中，找出其成功的地方并發(fā)現(xiàn)其問(wèn)題，以供本次設(shè)計(jì)所借鑒。2 .預(yù)期達(dá)到的結(jié)果：經(jīng)過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程以后，可以達(dá)到運(yùn)用于實(shí)際情況。這種牽引變電所可 以運(yùn)用于鐵路干線，并能夠短期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。指導(dǎo)老師簽字時(shí)間年 月 日摘要DN 供電方式是采用直供加回流的供電方案，是目前我國(guó)牽引供電系統(tǒng)普遍采用的一種供電方式。首先，根據(jù)設(shè)計(jì)方案，對(duì)牽引變電所的主接線圖進(jìn)行了合理嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦L

9、制。然后，根據(jù)現(xiàn)實(shí)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，選出合適的主變壓器。根據(jù)系統(tǒng)和主變壓器的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行短路計(jì)算。在短路計(jì)算中，根據(jù)主變壓器不同的運(yùn)行狀態(tài)，分別計(jì)算了高低壓側(cè)的最大和最小短路電流。之后， 按照一定的高壓設(shè)備選擇原則進(jìn)行該設(shè)計(jì)中高壓設(shè)備的選擇與校驗(yàn)，其中包括高低壓側(cè)斷路器的選擇、高低壓側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇、電流互感器的選擇與校驗(yàn)，高壓熔斷器的選擇與校驗(yàn)，電壓互感器的選擇，避雷設(shè)備和自用變壓器的選擇。最后，結(jié)合設(shè)備和設(shè)計(jì)方案對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整。關(guān)鍵詞：DN 供電方式主接線圖高壓設(shè)備選擇AbstractDN power supply is the direct power supply wit

10、h return line, which is widely used inChina as a traction power supply.First, the main circuit of traction substation has been carried out with the rational and rigorous drawing according to the design plan,. And then, ,it has been carried out with load secretly schemesagainst and electing the right

11、 transformer according to the real parameter and the need of design 。 According to the parameters of system and the main transformer short circuit calculation 。 With the short circuit secretly scheming against, according to different operation state of the main transformer, the high and low voltage

12、point of the short circuit has been secretly schemeagainst. Next, according to the need of the design and the parameter of system , the main transformer has been carried out with the relay s protection and the adjusting.Afterwards, according to that certain high- voltage equipment chooses principle

13、， these high- voltage equipments have been elected and checked. It includs that high and low- voltage breaker s choice , disconnector s choice and checking, fusible s choice and checking, electric current mutual inductance implement s choice and checking, voltage mutual inductance implement s choice

14、, the pillar insulator and penetrate the wall tube schoice,reactance implement and lightning- protection equipment s choice. At last ， according to equipments and the entire design, it is adjusted and polished ,which will be more rational and consummate in the circuit and the design.Key words: DN po

15、wer supply mode The main wiring diagram High voltageequipment selection第1章緒論 1選題的背景與現(xiàn)實(shí)意義 1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1擬采用的設(shè)計(jì)方案 2第2章 主接線圖設(shè)計(jì)方案 3供電方案的說(shuō)明 3主接線圖方案的設(shè)計(jì) 4第3章?tīng)恳?fù)荷的計(jì)算 5概述 5負(fù)荷的計(jì)算 5供電臂1, 2平均電流的計(jì)算 6供電臂1、2有效電流的計(jì)算 8計(jì)算容量 9校核容量 9變壓器的安裝容量 10第4章短路電流計(jì)算 12一次側(cè)短路計(jì)算 12二次側(cè)短路計(jì)算 13第5章 高壓電氣設(shè)備的選擇 14選擇原則 14高壓電器設(shè)備的選擇 16高壓斷路器的選擇和校驗(yàn) 1

16、6隔離開(kāi)關(guān)的選擇和校驗(yàn) 17高壓熔斷器的選擇和校驗(yàn) 19電流互感器的選擇和校驗(yàn) 19電壓互感器的選擇和校驗(yàn) 22避雷器的選擇 24自用變壓器的選擇 25母線的選擇和校驗(yàn) 25母線選擇時(shí)所依據(jù)的條件 25110KV側(cè)母線的選擇 26側(cè)母線的選擇 27第6章結(jié)論與展望 28結(jié)論 28展望 29參考文獻(xiàn) 30致謝 31附錄 32附錄A外文資料翻譯 32附錄B圖紙 39第1章緒論選題的背景與現(xiàn)實(shí)意義在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，對(duì)交通運(yùn)輸?shù)囊笤絹?lái)越高，而鐵路運(yùn)輸占有了相當(dāng)大 的比重，所以鐵路的快速發(fā)展是滿足時(shí)代的需求， 他即要滿足了國(guó)民生產(chǎn)、生活的正 常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)有得保證自身的安全可靠。由于電力機(jī)車功率大，

17、拉得多跑的快，世界各國(guó)的高速鐵路幾乎都采用電力機(jī)車 牽引。電力機(jī)車與蒸汽機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)車不同， 它本身不能帶能源，必須由外部供應(yīng)電 能。為了給電力機(jī)車供應(yīng)電能，需要在鐵路沿線架設(shè)一套牽引供電系統(tǒng)， 他的供電能 力和可靠性必須滿足列車的運(yùn)行要求。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀自1964年10月1日日本承建開(kāi)通世界上第一條高速鐵路以來(lái)， 經(jīng)過(guò)幾十年的實(shí) 踐和發(fā)展，各國(guó)高速鐵路的牽引供電系統(tǒng)都有了很大改進(jìn)， 達(dá)到了很高的水平，而且 都各具特色，最具有代表性的是日本、法國(guó)和德國(guó)高速鐵路的牽引供電系統(tǒng)。 供電方 式上日本、法國(guó)采用AT供電方式，德國(guó)、意大利和西班牙采用 RT供電方式。電源電 壓等級(jí)上日本采用154kV、2

18、20kV和275kV三種電壓等級(jí)；法國(guó)采用 225kV;德國(guó)采 用110kV；意大利采用110kV；接觸網(wǎng)電壓日本的標(biāo)準(zhǔn)電壓為 25kV,最高電壓為30kV, 最低電壓為；法國(guó)分別為 25kV、和18kV,德國(guó)分別為15kV、17kV和12kV。我國(guó)早期電氣化鐵路均采用直接供電方式， 為避免和減少對(duì)外部環(huán)境的電磁 干擾，研發(fā)了 BT AT和DNB電方式，就防護(hù)效果來(lái)看，AT方式優(yōu)于BT和DNT式， 就接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)性能來(lái)講，DN方式最為簡(jiǎn)單可靠。隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，光纜 的普遍應(yīng)用，通信設(shè)施及無(wú)線電裝置自身的防干擾性能大為增強(qiáng)，考慮到接觸網(wǎng)的運(yùn)行可靠性對(duì)電氣化鐵路的安全運(yùn)行至關(guān)重要，在電力系

19、統(tǒng)比較薄弱的地區(qū)，經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，可采用AT供電方式，BT供電方式則盡量少采用或不采用。中國(guó)干線電力 牽引采用單相工頻25kV交流電，牽引變電所把輸入的110kV三相交流電轉(zhuǎn)變?yōu)?5kV 單相交流電送入接觸網(wǎng)，從而完成電力牽引的供電任務(wù)。擬采用的設(shè)計(jì)方案首先是對(duì)牽引變電所供電方式的了解，由于目前我國(guó)電氣化鐵路所采用的主要是 直流式供電，該方式比較簡(jiǎn)單實(shí)用。采用直供加回流的供電方式，該方式是在直接供 電時(shí)回路采用鋼軌和架空回流線，提高回流效率。設(shè)計(jì)方案主要是采用輔助母線的連 接，變壓器和饋線的備用等。然后負(fù)荷計(jì)算，短路計(jì)算，高壓設(shè)備的校驗(yàn)等計(jì)算方法。第 2 章 主接線圖設(shè)計(jì)方案供電方案的說(shuō)明目

20、前鐵路的運(yùn)力不斷加大，電氣化鐵路的負(fù)荷也在不斷增加。牽引變電所的設(shè)計(jì)要求簡(jiǎn)單實(shí)用，所以根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行要求選擇直供加回流的供電方案。我國(guó)鐵路供電的電壓等級(jí)主要是110kV高壓供電，所以本設(shè)計(jì)擬采用 110kV三相供電。進(jìn)線端是兩路進(jìn)線，每路進(jìn)線選用一臺(tái)普通三相變壓器，其接線方式為Yn,d11 。這兩臺(tái)主變壓器之間互為備用。主變壓器進(jìn)線是三相110kV ，出線是每相（ 單相供電 , 其中一相回流） 在方案中選擇容量合適的主變壓器是很重要的，容量過(guò)小，容易過(guò)負(fù)荷；容量過(guò)大造成浪費(fèi)，試運(yùn)營(yíng)成本增加。主變壓器的進(jìn)線是三相進(jìn)線，兩臺(tái)變壓器互為備用。饋線端是接側(cè)直接給接觸網(wǎng)供電。低壓側(cè)采用單母線分段，四條饋

21、線接輔助母線互為100%備用。在方案確定后緊接著要做的工作就是設(shè)計(jì)并確定主接線圖。主接線圖的設(shè)計(jì)會(huì)把這些設(shè)計(jì)思想反映在接線和設(shè)備的選用上。然后根據(jù)主接線圖進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，最后選定高壓設(shè)備3 。2-1 帶回流線的直接供電方式示意圖主接線圖方案的設(shè)計(jì)在進(jìn)行主接線圖設(shè)計(jì)之前，我參考了有關(guān)牽引變電所設(shè)計(jì)方案，爭(zhēng)取把比較完整， 比較先進(jìn)的主接線設(shè)計(jì)方案運(yùn)用在該設(shè)計(jì)中。對(duì)該設(shè)計(jì)中的主接線圖的說(shuō)明主要如 下：該變電所電氣主接線設(shè)計(jì)是依據(jù)變電所的最高電壓等級(jí)和變電所的性質(zhì)，選出的一種與變電所在系統(tǒng)中的地位和作用相適應(yīng)的接線方式。該變電所的電氣主接線包括 110kV高壓側(cè)、低壓側(cè)以及變壓器的接線。因各側(cè)所接的系統(tǒng)

22、情況不同，進(jìn)出線回路 數(shù)不同，其接線方式也不同。電氣主結(jié)線的基本結(jié)線形式有單母線接線，雙母線接線，橋形結(jié)線和簡(jiǎn)單分支接接線。在該主接線圖中，低壓側(cè)用了單母線分段（圖 2-2）。母線圖2-2單母線分段示意圖第3章?tīng)恳?fù)荷的計(jì)算概述牽引負(fù)荷計(jì)算是確定牽引變壓器安裝容量的前提，主要進(jìn)行以下三個(gè)步驟：(1)根據(jù)鐵道部任務(wù)書中規(guī)定的年運(yùn)量大小和行車組織的要求確定計(jì)算容量，這 是為供應(yīng)牽引負(fù)荷所必須的容量。(2)根據(jù)列車緊密運(yùn)行時(shí)供電臂的有效電流和充分利用牽引變壓器的過(guò)載能力，計(jì)算校核容量，這是為確保變壓器安全運(yùn)行所必須的容量。(3)在計(jì)算容量和校核容量的基礎(chǔ)上，再考慮備用方式，最后按其系列產(chǎn)品確定 牽引

23、變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。其中，除了考慮計(jì)算容量和校核容量外，主要考慮的因素就是備用方式的選擇。牽引變壓器在檢修或發(fā)生故障時(shí)，都需要有備用變壓器的投入。以確保電氣化鐵路的 正常運(yùn)輸。綜合實(shí)際電氣化鐵路線路、運(yùn)量、供電方式等因素的考慮，該設(shè)計(jì)采用的 是兩臺(tái)變壓器互為備用的方式。負(fù)荷的計(jì)算3.2.1 牽引變電所容量的計(jì)算原始資料:列車用點(diǎn)運(yùn)行時(shí)間列車全部運(yùn)行時(shí)間列車在 t ( t)內(nèi)運(yùn)行方向ut /mint,/min的能耗/kW供電臂1上行950供電臂1下行15850供電臂2上行27851供電臂2下行960表3-1負(fù)荷計(jì)算原始資料供電臂1 n=, N=100又t/天，N非=150對(duì)/天供電臂2 n=,

24、N=90又t/天，N非=133對(duì)/天3.2.2 供電臂1, 2平均電流的計(jì)算首先計(jì)算供電臂1, 2的基本參數(shù)。It上2.4It下_ . A下2.4t下A上 2.4tu上A下 2.4tu下mtNtu上nrN匕下nTt上tu上t下tu下(3-1 )(3-2 )(3-3 )(3-4 )(3-5 )(3-6 )(3-7)(3-8 )(3-9 )(3-10 )將數(shù)據(jù)代入以上公式得:供電臂1:2.493.1AA下1t下2.4 104.6At下A上I 上 2.4 139.0Atu上A下I 下 2.4 136.0At u下N tu上供電臂2:N tu下nT2.42.42.42.4a上tu上t下tu下N tun

25、TN tu下nTt上tu上1.701.350.390.361.491.375.6A94.1A131.8A118.2A1.691.530.310.391.741.26按以上計(jì)算出的基本參數(shù)與計(jì)算圖計(jì)算雙區(qū)段上、Ie3.2.3 供電臂1、Iav上P上I上Iav下P下I下下行饋線總電流I avI av上I av下|2I e上11a vI 2av2l lip2l2l lip2lPT I下n li Pi 1 21n l1 i Pi 1 2lnPI （上、下行饋線總平均電流(3-11)(3-12).2Ie下2晨上晨下（上、下行饋線總有效電流）1.667 100 950 8501.667 90 851 96

26、02有效電流的計(jì)算供電臂1、2的有效電流計(jì)算通常用簡(jiǎn)化公式有簡(jiǎn)化公式:Ie(3-13)(3-14)供電臂1的有效電流I 1e為I1eKe則:同理:10 3 300 A10 3 271.7 A（3-15）來(lái)計(jì)算。12 , 2I , I 一1 e上 a av上1 av下Ke I avKehavat 1.4Lu1.1a 11m±m下1.1 1.4 111.081.7 1.35Ie 1.08 300 324I2e 1.47 271.7 399.4(3-15)3.2.4計(jì)算容量通過(guò)以上計(jì)算，可知：Ile<l2e,則供電臂2為重負(fù)荷，則:SKtU . 4I22e I12e 2l1avl2a

27、v(3-16)S KtU 4I2e I12e 211avI2av 0.9 27.5638081.4 104976 16302023559.1 kVA3.2.5校核容量對(duì)應(yīng)于N非重負(fù)荷供電臂列車用電的平均概率PtN非tu上nT(3-17)nT(3-18)由式(3-17)、(3-18)得:tu上nT133 15.5 0.463.1 1440Me tu 下nT133 19.5 0.583.1 1440按雙線有上行或下行車的概率為:PPiPt印(3-19)PP±FVP上巳1.04 0.46 0.580.77對(duì)P附錄可得重負(fù)荷臂的最大電流I max為(3-20)I max 3.4IA上下(3-

28、21)I 2.4tu上下由式(3-21)得:A上下I 2.4 124.1tu上下則:Imax 3.4I3.4 124.1 421.94對(duì)應(yīng)于N非的輕負(fù)荷供電臂的有效電流150 N5 2.551440(3-22)(3-23)已知a為則:KeKe150 19.5 9nQ 2.031440d 1.1a 11 m上rni-r(3-24)由公式(3-13)自：1.1 1.4 12.55 2.031.06I av450.1一一一 一 _ 一 31.667 150 950 850 10 3由公式(3-15)行：I1e KeI1av1.06 450.1 477.1最大容量Smax為:則:SnaxktU 2Im

29、ax0.65Ie(3-25)SnaxktU 2Imax 0.65Ie 0.927.5 834.9 310.128339.1 kVA28339 .118892 .7 kVA變壓器的安裝容量1.5(3-26)計(jì)算容量是為供應(yīng)牽引負(fù)荷所必需的，而校核容量是保證變壓器能正常運(yùn)行所必 需的。在選擇變壓器容量時(shí)，選擇值必須要大于這兩項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。 考慮到今年來(lái)客運(yùn) 專線的運(yùn)力不斷加大，必要時(shí)兩臺(tái)變壓器可以并聯(lián)運(yùn)行。 因此，在既能滿足牽引負(fù)荷 又能保證變壓器正常運(yùn)行的情況下， 選擇容量大一些的主變壓器。綜合考慮，確定變 壓器的容量為31500kVA.如下表所示：表3-2 確定變壓器容量的技術(shù)參數(shù)計(jì)算容量校核容

30、量變壓器容量kVA31500 kVA這兩臺(tái)容量為31500kVA的三相變壓器，接線方式為Yn,d11 ,型號(hào)是SF1-31500/110,其技術(shù)參數(shù)如下表：表3-3 變壓器技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定容量(kVA)高壓額定電壓(kV)低壓額定電壓(kV)高壓 額定 電流 (A)低壓額定電流(A)仝載損耗(kV)短路損耗(kV)阻抗電壓空載電流連接組別SF1-31500/110315001101656601482Yn,d11第4章短路電流計(jì)算一次側(cè)短路計(jì)算(1)確定基準(zhǔn)值：取 Sd=100MV A, Soc=1000MV A , Ud=UC, Uc=115kV, Ug=則：diSd3U ci100,3 11

31、50.5(kA)I d2Sd, 3U C2100.3 27.52.1(kA)SjUjUj系統(tǒng)容量基準(zhǔn)值系統(tǒng)電壓基準(zhǔn)值主變低壓側(cè)電壓基準(zhǔn)值(2)計(jì)算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值:電力系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值:*Xs包些0,1Soc1000oc牽引變壓器電抗標(biāo)幺值：Y * Uk%SdXT-100SN10.5 100100 31.50.33(3) 一次側(cè)短路計(jì)算等效電路圖，見(jiàn)圖4-1 :圖4-1短路等效電路圖總的電抗標(biāo)幺值:*X三相短路電流周期分量有效值：Id1* *X*XS 0.1S0.5一 5(kA) 0.1取沖擊系數(shù) =,則：短路沖擊電流為：ish ksh、2 I 2.55 5 12.75(kA)短路沖

32、擊電流有效值為：1sh 1.51I1.51 5 7.55(kV)二次側(cè)短路計(jì)算歸算到側(cè)的系統(tǒng)阻抗和變壓器阻抗X227.521000XbUk% Ud22100 Sn10.5 27.52100 31.52.52()0.756()(1) 一臂母線接地短路電流：, x3E.3E3E11'XiX2Xi X22Xb 2Xi 2Xb27.52 (0.756 2.52)4.197(kA)三相沖擊電流及第一周期短路全電流有效值：ish 2.55I1 2.55 4.197 10.702(kA)1sh 1.51I1 1.51 4.197 6.34(kA)(2)異相牽引母線短路電流：3e3E、3eI 2:-Z

33、 ZX1X2X1X22Xb2X12Xb二 27.5-2 (0.756 2.52)4.197(kA)三相沖擊電流及第一周期短路全電流有效值：ish2.55I2 2.55 4.197 10.702(kA)1sh 1.51I2 1.51 4.197 6.34(kA)(3)異相牽引母線短路接地：13=- 7.63(kA)X1X1Xb 0.756 2.52三相沖擊電流及第一周期短路全電流有效值:ish 2.55I32.55 7.63 19.46(kA)1sh 1.51I3 1.51 7.63 11.52(kA)將短路計(jì)算結(jié)果列于表4-1 :表4-1短路計(jì)算結(jié)果一次側(cè)短路一相母線對(duì)軌異相母線短路三相短路短

34、路電流5 kAkAkAkA短路沖擊電流kAkAkA短路沖擊電流功效值kAkAkAkA第5章高壓電氣設(shè)備的選擇選擇原則(1)按正常工作條件選擇電氣設(shè)備額定電壓選擇在選擇電氣設(shè)備時(shí)，必須使電氣裝置地點(diǎn)電路的最大工作電壓Ug不超過(guò)電氣設(shè)備的最高工作電壓 Aax,才能保證在正常運(yùn)行情況下電器的絕緣不致破壞。即Ug Umax(5-1)按額定電流選擇在選擇電器時(shí)，為使發(fā)熱不超過(guò)允許溫度， 器所在電路中最大連續(xù)工作電流，即1 g.max就必須保證電器的額定電流不小于電Ixu(5-2)I g.maxSe1.3Ie1.3 -3Ue(5-3)式中：Ixu一電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流值I g.max一電路的最大長(zhǎng)期工作

35、電流(2)按短路情況校驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定短路計(jì)算點(diǎn)的選擇(見(jiàn)圖4-1 )短路計(jì)算時(shí)間的確定它等于被校驗(yàn)電氣設(shè)tg之和,即t=t b+tg而短路的計(jì)算時(shí)間就是短路電流通過(guò)所選擇電氣設(shè)備的時(shí)間, 備所在電路的主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間t b與該電路內(nèi)斷路器斷路時(shí)tg=tgu+thu(s)tgu一斷路器的固有動(dòng)作時(shí)間t hu 一電弧持續(xù)時(shí)間空氣斷路器thu二一多油或少油斷路器thu=一(3)短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定條件為：Qu Q(5-4)Qu電器斷路時(shí)允許的發(fā)熱量，制造廠常以ts內(nèi)允許通過(guò)電流It所產(chǎn)生的熱量It2Rt來(lái)表示，時(shí)間t通常定為5s或10s,新斷路器為4sQ短路電流所產(chǎn)生的熱量由于Q I2 t;故有：

36、d(5-5)I2 tIt2 t(4)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)電氣的動(dòng)穩(wěn)定度由制造廠規(guī)定的極限通過(guò)電流峰值表示，它也稱為電器的動(dòng)穩(wěn)定 電流，在運(yùn)行中，可能通過(guò)的最大電流是回路中可能發(fā)生的三相短路電流最大沖擊值 i3h,因此校驗(yàn)電器的動(dòng)穩(wěn)定時(shí)需滿足：1 ch i gf 或 i ch i gf(5-6)式中：igf、電器極限通過(guò)電流峰值和有效值 g gich、Ich一短路沖擊電流及具有效值網(wǎng) Ch Ch高壓電器設(shè)備的選擇1.1.1 高壓斷路器的選擇和校驗(yàn)(1)110KV側(cè)斷路器選用SW5-110/1000型戶外式少油斷路器，其技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表9表5-1 SW5-110/1000型戶外式少油斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓

37、/kV額定電流/A斷流容量/MVA峰值/kA功效值/kA熱穩(wěn)定電流/kASW5-110/100011010003500553221 5s因?yàn)樵撔吞?hào)新路器，由公式(5-1)、(5-2)、(5-4)得：滿足要求Ue 110kVUq 110kV g根據(jù)(5-3)知：Ie 1000 Ig.max 214.9 A滿足要求Iq 32kA gIch 7.55KA c滿足要求QdI2 t52 5 125KA2.SQ I2 t 212 xu5 2205KA2.SQ滿足要求I，7.55kA1gf 32kA滿足要求所以，該型號(hào)戶外高壓斷路器滿足要求側(cè)選用型斷路器，其技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表 5-2 :表5-2 斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)型

38、號(hào)額定電壓/kV額定電流/A斷流容量/MVA峰值/kA功效值/kA熱穩(wěn)定/kA1250400632525 (3s)工作電壓:U Ue 27.5kV 工作電流：I e 1250A1gmax 1.3I1.3 661.3 859.4(A)Ie I g max短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)為：Q 12 t 52 3 75KA2.SdQIt2 t 252 3 187KA2.SxuQQdXu d短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)為：I 311.52KA Igf 25KA3I gf I ch所以，該型號(hào)戶內(nèi)高壓斷路器滿足要求。5.2.2 隔離開(kāi)關(guān)的選擇和校驗(yàn)(1)110kV側(cè)帶接地刀閘隔離開(kāi)關(guān)選用 GW1-110理，技術(shù)參數(shù)下表表5-3 GW

39、4-110D型隔離開(kāi)關(guān)參數(shù)表額定電壓最局，作額定電流動(dòng)穩(wěn)定電流4s熱穩(wěn)定電型號(hào)(kV)電壓（kV）(A)（峰值）流（kA）GW4-110D110126125080由公式（5-1）、（5-2）、（5-4）得：因?yàn)椋篣e 110kV Uq 110kVeg滿足要求。Ie 1250 Ig.max 214.9 A滿足要求。Ig 32kA 1ch 7.55kA滿足要求。熱穩(wěn)定性校驗(yàn) 2222_Q IN t 31.52 4 3969KA2.S Qd 100KA2.S xu滿足要求所以，該型號(hào)高壓隔離開(kāi)關(guān)滿足要求（2）側(cè)隔離開(kāi)關(guān)選用型，具技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表表5-4型隔離開(kāi)夫參數(shù)表額定電壓型號(hào)（kV）額定電流（A）

40、動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值）（kA）5s熱穩(wěn)定電流（kA）35100080由公式（5-1）、（5-2）、（5-4）自：因?yàn)樵撔吞?hào)隔離開(kāi)關(guān)：Ue 27.5kV滿足要求Ie 1000 A Ig.max 860A滿足要求1g 21.5kA I ch 7.55kA滿足要求 222_2_Q 12 t 21.52 5 2311.25kA2.S Qri6636kA2.Sxu Nd滿足要求所以該型號(hào)高壓隔離開(kāi)關(guān)滿足要求。5.2.3 高壓熔斷器的選擇和校驗(yàn)熔斷器是用以切斷過(guò)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(duì)于保護(hù)電壓互感器用的高壓熔斷器，只需要按額定電壓和斷流容量?jī)身?xiàng)來(lái)進(jìn)行選擇

41、。表 5-5 RN2-35型高壓熔斷器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓/kV最大斷流容量/MVARW1-35Z35400因?yàn)?Ue 35kV Uq 27.5kV eg滿足電壓要求最大斷流容量 Sek 400MVA Sdt3 27.5 7.63 363.4MVA滿足開(kāi)斷能力所以該型號(hào)高壓熔斷器滿足要求。5.2.4 電流互感器的選擇和校驗(yàn)(1)選擇原則按一次回路額定電壓選擇電流互感器的一次額定電壓 Un必須大于電流互感器安裝處的電網(wǎng)額定電壓UW ,即 U in UW按一次回路額定電流選擇電流互感器的一次額定電流應(yīng)滿足Iin Iw.max式中：Iin、Iw.max一分別為電流互感器的一次側(cè)額定電流和安裝處一次回

42、路最大工作電流；電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)和額定容量的選擇其準(zhǔn)確度和額定容量應(yīng)根據(jù)負(fù)載要求來(lái)確定。為保證足夠的準(zhǔn)確度，其準(zhǔn)確度不 得低于二次負(fù)載的準(zhǔn)確級(jí)或二次負(fù)載所要求的準(zhǔn)確級(jí)。如裝于重要回路中的電度表或計(jì)費(fèi)用的電度表一般采用級(jí)，相應(yīng)電流互感器至少是級(jí)；供運(yùn)行監(jiān)視、供電電能的電 度表一般采用級(jí)的；相應(yīng)互感器應(yīng)為1級(jí)；供繼電保護(hù)或供只需估計(jì)電參數(shù)的儀表用 的電流互感器一般采用3級(jí)即可。（2）110kV側(cè)電流互感器得選擇與校驗(yàn)110kV側(cè)選用LCW110型瓷絕緣戶外式電流互感器，電流比為300/5,其具體 技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5-9:表5-9 LCW 110型電流互感器技術(shù)數(shù)據(jù)額定容量額定電壓額定電流比準(zhǔn)確級(jí)次1

43、秒熱穩(wěn)定倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)LOW-11030vA110kV300/5A、175150每相互感器二次負(fù)荷列于下表中，據(jù)此進(jìn)行二次負(fù)載的計(jì)算與校驗(yàn)。表5-10電流互感器二次負(fù)載統(tǒng)計(jì)表儀表名稱A相（）B相（）C相（電流表（iti-a型）3有功功率表（IDI-W）一有功瓦時(shí)計(jì)（DSI）由最大一相（B相）負(fù)載為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算，取 W2 W2e 30V.A則可得導(dǎo)線電阻為Rd302- 0.1 0.9852銅導(dǎo)線 0.018 .mm2/m, L l,則其截面:(5-9)S L 0.018q50 0.918mm2Rd0.98因此，選擇截面為1.5mm2的銅導(dǎo)線，可滿足要求。校驗(yàn)熱穩(wěn)定性 2±Ie Ktt(

44、5-10)Ie Kt 2 t 0.1 75 2 1 56.25kA2s Qd 25kA2s滿足熱穩(wěn)定性要求。故選擇的LCWB6110型電流互感器能滿足要求。（3）側(cè)電流互感器得選擇與校驗(yàn)側(cè)選用LCWD1-35I流互感器，電流比為100/5,其具體技術(shù)參數(shù):表5-11 LCW-35型電流互感器技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定容量/VA額定電壓/kV額定電流比/A1秒熱穩(wěn)準(zhǔn)確級(jí)次定倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)LCWD-3530800/51/10P1100141每相互感器二次負(fù)荷列于下表中，據(jù)此進(jìn)行二次負(fù)載的計(jì)算與校驗(yàn)。表5-12電流互感器二次負(fù)載統(tǒng)計(jì)儀表名稱A相（）B相（）C相（電流表（ITI-A型）有功功率表（IDI-W）有

45、功瓦時(shí)計(jì)（DSI）總 計(jì)一由最大一相（B才目）負(fù)載為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算，取 W2 W2e 30V.A則可得導(dǎo)線電阻為：Rd 302- 0.1 0.98 52銅導(dǎo)線0.018 .mm2/m, L l ,則其截面S / 嗎8。50 0.918mm2因此，選擇截面為1.5mm2的銅導(dǎo)線，可滿足要求。Rd0.98校驗(yàn)熱穩(wěn)定性，由（5-10）得：Ie Kt 2 t 0.4 100 2 1 1600kA2s Qd 58.2kA2s滿足熱穩(wěn)定性要求故選擇的LCWD1-3苑流互感器能滿足要求。5.2.5 電壓互感器的選擇和校驗(yàn)（1）選擇原則電壓互感器的種類和型式選擇電壓互感器的種類和型式應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)和使用條件選擇

46、。如根據(jù)安裝地點(diǎn)確定 采用戶內(nèi)式還是戶外式；根據(jù)電網(wǎng)電壓級(jí)別、使用條件確定電壓互感器相數(shù)、絕緣方式等。一般電壓級(jí)別低時(shí)，如在3-6kV系統(tǒng)，多用干式電壓互感器；當(dāng)電壓在6-35kV 級(jí)別時(shí)，一般采用油浸式或澆注式電壓互感器；110kV以上的電壓級(jí)別，采用審級(jí)式 電壓互感器等。按一、二次回路電壓選擇為確保電壓互感器安全可靠長(zhǎng)期工作和在規(guī)定的準(zhǔn)確度級(jí)別下運(yùn)行，要求電壓互感器所接電網(wǎng)電壓不超過(guò)也不低于互感器一次額定電壓的10%而電網(wǎng)電壓變動(dòng)一般不會(huì)超出電網(wǎng)額定電壓的 10%因此可按下式確定電壓互感器一次額定電壓，即： U1N UW式中：U1N、Uw一分別為電壓互感器一次側(cè)額定電壓和互感器安裝處電網(wǎng)的

47、額100 VW2e應(yīng)定電壓；電壓互感器二次側(cè)額定電壓應(yīng)符合測(cè)量?jī)x表或繼電器的額定電壓，一般為 或 100、3根據(jù)負(fù)載確定互感器接線方式、容量和準(zhǔn)確度級(jí)電壓互感器的準(zhǔn)確度級(jí)的選擇與電流互感器相同。為保證電壓互感器在所要求的準(zhǔn)確級(jí)下工作，電壓互感器的額定二次容量 不小于互感器的二次負(fù)載容量W2,即：W2e W>式中：W2e ' W2 一分別為每相互感器的額定二次容量和其所承擔(dān)的二次負(fù)荷總?cè)?量（VA）。由于電壓互感器是并接在主回路中， 當(dāng)主回路發(fā)生短路時(shí)，短路電流不會(huì)流過(guò)互 感器，因此電壓互感器不需要效驗(yàn)短路的穩(wěn)定性。當(dāng)電壓在110kV及以上時(shí)，一般不采用鋼箱瓷套管結(jié)構(gòu)式的，因?yàn)檫@種

48、結(jié)構(gòu)使互 感器笨重，且造價(jià)昂貴。此時(shí)，采用單相審級(jí)結(jié)構(gòu)，并以瓷箱代替鋼箱，可以使體積 減小、重量減輕，并降低造價(jià)。（2）對(duì)于戶外高壓電壓互感器選用 JCC1-110型戶外電壓互感器.供繼電保護(hù)用的 電壓互感器的選擇：準(zhǔn)確級(jí)為3級(jí)。供110kV側(cè)運(yùn)行監(jiān)視用的電壓互感器選擇： 準(zhǔn)確 級(jí)1級(jí)。表5-13 JCC1-110型戶外電壓互感器參數(shù)表刑口一次額定基本二輔助一次額一級(jí)額三級(jí)額最大容備豐土方電壓（V）次額定定電壓（V定容量定容量量（VA）畝,電壓（V）（VA）（VA）JCC1-110110 103100100/100/3500100中性點(diǎn)2000 直接接 地由于電壓互感器裝于110kV側(cè)只是用于

49、電壓監(jiān)視，并不需要起保護(hù)作用，因?yàn)槿绻?10kV側(cè)發(fā)生故障或事故是，其地方的電力系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)繼電保護(hù)裝置跳閘，將其故障或事故切除，因此選用JCC1-110型準(zhǔn)確級(jí)1級(jí)，額定容量的電壓互感器便可以滿 足要求。(3)側(cè)電壓互感器供繼電保護(hù)用的電壓互感器的選擇：準(zhǔn)確級(jí)為3級(jí)。供計(jì)費(fèi)用的電壓互感器的選擇：型號(hào)同上，但準(zhǔn)確級(jí)為級(jí)。表5-14 電壓互感器參數(shù)表額定電壓 比級(jí)額定 容量(VA)1級(jí)額定 容量 (VA)3級(jí)額定 容量 (VA)一次的 二次及 地試驗(yàn) 電壓 (V)二次對(duì) 地試驗(yàn) 電壓 (V)最大容量(VA)連接組 別27500/1001501505009521000I,in2%由于電壓互感器裝于側(cè)

50、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(jí)需要 3級(jí)，因此選用該型準(zhǔn)確級(jí) 3 級(jí)，額定容量的電壓互感器可以滿足要求。5.2.6 避雷器的選擇110kV側(cè)選Y10W5-100/295型避雷器，其各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)如表 5-15表5-15Y10W5-100/295型避雷器參數(shù)表額定電壓*Y10W5-100/295110KV100KV73KV295KV注：*為8/20US雷電沖擊殘壓(峰值)不大于標(biāo)稱放電電流10kA時(shí)(2)側(cè)選用Y10W5-42/140型避雷器，其技術(shù)參數(shù)如表5-16表5-16 Y10W5-42/140 型避雷器參數(shù)表系統(tǒng)標(biāo)稱電壓額定電壓持續(xù)運(yùn)行電壓*Y10W5-40/14242KV30KV140KV注：*為8/20US雷