【正文】 貨運(yùn)鐵路牽引變電所的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書題　目 貨運(yùn)鐵路牽引變電所的電氣系統(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 電氣工程系 導(dǎo)師姓名 導(dǎo)師職稱 講師一、主要內(nèi)容 1. 按規(guī)定供、饋電容量與要求確定電氣主結(jié)線。2. 短路電流計(jì)算。3. 牽引變壓器容量、型式及臺(tái)數(shù)的選擇。4. 母線（導(dǎo)體）和主要一次電氣設(shè)備選擇。5. 配置所需的二次系統(tǒng)，并進(jìn)行繼電保護(hù)整定計(jì)算。6. 進(jìn)行防雷與接地的設(shè)計(jì)。二、基本要求1. 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書一份，要求條目清楚、計(jì)算正確、文本整潔。2. 繪制出牽引變電所電氣主接線圖。三、主要技術(shù)指標(biāo)（或研究方法）1. 包含有 A、B 兩牽引變電所的供電系統(tǒng)示意圖如圖 1 所示。圖 1 牽引供電系統(tǒng)示意圖2. 電力系統(tǒng) 2 均為區(qū)域變電站，電力系統(tǒng)容量分別為 4000MVA 和 4800MVA 選取基準(zhǔn)容量 Sj 為 100MVA，在最大運(yùn)行方式下，電力系統(tǒng) 2 的綜合電抗標(biāo)幺值分別為 和，在最小運(yùn)行方式下，電力系統(tǒng) 2 的綜合電抗標(biāo)幺值分別為 和 。 對(duì)每個(gè)牽引變電所而言，110kV 線路為一主一備。圖 1 中，L L L 3 長(zhǎng)度分別 30km、50km 、20km 。線路平均正序電抗 X1 為 , 平均零序電抗 X0 為 。基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如表 1 所示。表 1 牽引變電所基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)項(xiàng)目 A 牽引變電所左臂負(fù)荷全日有效值（A） 560右臂負(fù)荷全日有效值（A） 780左臂短時(shí)最大負(fù)荷（A）[注] 860右臂短時(shí)最大負(fù)荷（A） 1080 續(xù)表 1項(xiàng)目 A 牽引變電所牽引負(fù)荷功率因數(shù) (感性)10kV 地區(qū)負(fù)荷容量（ kVA） 2100010kV 地區(qū)負(fù)荷功率因數(shù) (感性)牽引變壓器接線型式 自選牽引變壓器 110kV 接線型式 自選左供電臂 饋線數(shù)目 2右供電臂 饋線數(shù)目 210kV 地區(qū)負(fù)荷饋線數(shù) 2 回路工作，1 回路備用預(yù)計(jì)中期牽引負(fù)荷增長(zhǎng) 30％[注]：供電臂短時(shí)最大負(fù)荷即為線路處于緊密運(yùn)行狀態(tài)下的供電臂負(fù)荷。，可自行補(bǔ)充其它資料。四、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn)1. 李彥哲,胡彥奎,[M].蘭州:蘭州大學(xué)出版社,2022.2. 賀威俊,[M].北京:鐵道出版社,1983.3. CAD[M].北京: 中國(guó)水利水電出版社,2022.4. 曾成碧,[M],北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2022.5. 張保會(huì),[M].北京:中國(guó)電力出版社,2022.6. 譚秀炳,[M].西南交通大學(xué)出版社 .2022.7. 李群湛,[M].西南交大出版社 2022.五、進(jìn)度計(jì)劃1. 第 13 周： 調(diào)研、收集材料，完成外文翻譯、開題報(bào)告；2. 第 4 周： 分析、確定方案；3. 第 57 周：　 設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖；4. 第 8 周： 中期檢查；5. 第 911 周： 撰寫論文；6. 第 1214 周：　 論文審核定稿；7. 第 1516 周：　 答辯。教研室主任簽字 時(shí)　間 　　 年　 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題目 貨運(yùn)鐵路牽引變電所的電氣系統(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、研究背景牽引變電所（traction substation）向電氣化鐵道或城市軌道交通電力牽引等提供電能和變換、分配電能的電氣裝置與設(shè)施。其功能是將電力系統(tǒng)的三相交流電經(jīng)降壓、整流或變頻后，供電力機(jī)車和動(dòng)車組使用。牽引變電所把區(qū)域電力系統(tǒng)輸送來(lái)的電能，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，然后分別輸送到鐵路沿線上架設(shè)的接觸網(wǎng)，為電力機(jī)車或動(dòng)車組供電，因此牽引變電所是電氣化鐵路的“心臟”。牽引變電所能否安全運(yùn)行，直接關(guān)系到電氣化鐵路的運(yùn)行情況。因此，牽引變電所的研究對(duì)電氣化鐵路的發(fā)展以及安全運(yùn)行都有著很重要的意義，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也有直接或間接的影響。二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國(guó)電氣化鐵道牽引變電所二次設(shè)備技術(shù)水平的發(fā)展，牽引變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用。武廣高速鐵路牽引變電所采用的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)為牽引供電可靠性及供電質(zhì)量提供了保障。在對(duì)既有經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)總結(jié)的同時(shí)，進(jìn)一步探索變電所數(shù)字化設(shè)計(jì)的可行性是十分必要的。目前，我國(guó)交、直流牽引變電所技術(shù)裝備產(chǎn)生了重大變化，主設(shè)備向高可靠性、小型化和免維修方面發(fā)展；變電所主接線和輔助設(shè)施逐步趨于簡(jiǎn)化和典型化；遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控、故障錄波和微機(jī)保護(hù)與自動(dòng)裝置得到廣泛的推廣應(yīng)用，最終將實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化的減員值班和無(wú)人值班的牽引變電所的目標(biāo)。國(guó)外牽引變電所一般采用提高供電方式，以增大系統(tǒng)短路容量，來(lái)減小對(duì)系統(tǒng)和用戶的影響。如：歐洲一些發(fā)達(dá)國(guó)家和日本都采用這種方法。并且國(guó)外的牽引變電所在運(yùn)營(yíng)模式上已經(jīng)做到無(wú)人值守。三、研究方案根據(jù)已經(jīng)給出的電力系統(tǒng)的容量，參照鐵道部電氣化鐵路牽引變電所設(shè)計(jì)規(guī)范，按照設(shè)計(jì)任務(wù)書要求首先進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，選擇確定牽引變電所主變壓器的安裝容量和接線形式以及確定主變壓器的備用方式。然后提出牽引變電所高壓側(cè)和饋線側(cè)的幾種接線方案、通過(guò)比較確定高壓側(cè)和饋線側(cè)的最優(yōu)接線方案。接著對(duì)牽引變電所進(jìn)行短路計(jì)算，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果選擇確定各高壓設(shè)備的型號(hào)并對(duì)所選設(shè)備進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性校驗(yàn)。再接著對(duì)牽引變電所進(jìn)行二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確定變壓器和饋線的繼電保護(hù)。然后參照電氣化鐵路牽引變電所設(shè)計(jì)規(guī)范根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇確定防雷和接地設(shè)施。并且使用 AutoCAD 繪制出一次側(cè)的主接線圖。四、預(yù)期達(dá)到的結(jié)果通過(guò)對(duì)牽引變壓器正常負(fù)荷和緊密運(yùn)行狀態(tài)下的容量進(jìn)行計(jì)算以及對(duì)中遠(yuǎn)期運(yùn)量進(jìn)行估計(jì)，對(duì)主變壓器進(jìn)行初步選型，確定出主變壓器的安裝容量和接線形式以及備用方式以及；確定出高壓側(cè)和饋線側(cè)分別采用何種接線方式；分別對(duì)牽引變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)進(jìn)行短路計(jì)算,正確選擇出 110kV 側(cè)和 側(cè)的進(jìn)線、母線、高壓斷路器、高壓熔斷器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器和絕緣子等設(shè)備并完成校驗(yàn)；確定出牽引變壓器和饋線的繼電保護(hù)方式，選擇出合適的防雷和接地裝置；最后用 AutoCAD 軟件繪制出牽引變電所一次設(shè)備的主接線圖。指導(dǎo)教師簽字 時(shí)　間 年 月 日摘　要貨運(yùn)鐵路牽引變電所是鐵路系統(tǒng)的重要組成部分，起著變換和分配電能的作用,它直接影響整個(gè)鐵路系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究。主要包括牽引負(fù)荷的計(jì)算、主變壓器接線方式的分析比較、主變壓器型號(hào)和臺(tái)數(shù)的選擇、牽引變電所進(jìn)線和饋線方式的選擇、短路計(jì)算、高壓設(shè)備的選取和校驗(yàn)、繼電保護(hù)的擬定與計(jì)算、牽引變電所防雷與接地裝置的設(shè)置。其中電氣主接線是變電所設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系著整個(gè)變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，并且是牽引變電所電氣部分投資大小的決定性因素。短路電流計(jì)算是本次設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，通過(guò)計(jì)算對(duì)斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、熔斷器等進(jìn)行選擇校驗(yàn)和進(jìn)行繼電保護(hù)的擬定計(jì)算。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了任務(wù)書要求的全部?jī)?nèi)容，選擇出牽引變壓器，高壓側(cè)、低壓側(cè)的電氣設(shè)備，確定了主接線方式。并且用 AutoCAD 繪出了系統(tǒng)的主接線圖。關(guān)鍵詞:主接線　主變壓器　電氣設(shè)備AbstractFreight railway traction substation is an important part of the railway system, playing a role in transformation and distribution of electric energy, which directly affects the security and economic operation of the whole railway system.The design is mainly for traction power supply system and substation engineering. including traction load calculation, the main transformer wiring analysis and parison, the main transformer model and the choice of the number of units, traction line and substation feeder mode choice, short circuit calculations, highvoltage equipment selection and validation, formulation and calculation of relay protection, traction substation lightning protection and grounding device settings. Substation main electrical wiring which is the main part of the design is directly related to the choice of the entire substation electrical equipment, distribution equipment layout, relay protection and automatic device to determine, and is part of the investment size electric traction substation the decisive factor. Shortcircuit current calculation is a critical part of this design, by calculation circuit breakers, disconnectors, voltage transformers, current transformers, fuses, etc. Select the intended protection checksum calculation.The graduation project has successfully achieved the entire contents of the mission project has picked out the appropt traction transformers , highside(lowside) electrical equipment, and has determined the main wiring, as well as using AutoCAD to plot main wiring diagram.Key words: Main connection 　The main transformer　Electrical equipmentI目 錄第 1 章　緒論 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1　課題研究的背景 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1　電氣化鐵路的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2第 2 章　變壓器的選擇 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3　牽引變壓器作用及類型 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3　牽引變壓器作用 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3　牽引變壓器的類型 ?????????????????????????????????????????????????????????????????