【正文】 所全部負(fù)荷的 70%以上，并保證用戶的一級(jí)和二級(jí)全部負(fù)荷的供電。 三相 YNd11 聯(lián)結(jié)牽引變電所的優(yōu)點(diǎn)是 ： ① 牽引變壓器低壓側(cè)保持三相，有利于供應(yīng)牽引變電所自用電和地區(qū)三相電力 ； ② 能很好的適應(yīng)當(dāng)一個(gè)供電臂出現(xiàn)很大牽引負(fù)荷時(shí)，另一供電臂卻沒有或只有很小牽引負(fù)荷的不均衡運(yùn)行情況 ； ③三相 YNd11 聯(lián)結(jié)變壓器在我國(guó)采用的時(shí)間長(zhǎng)，有比較多的經(jīng)驗(yàn)，制造相對(duì)簡(jiǎn)單，價(jià)格也較便宜 ； ④ 一次側(cè) YN 聯(lián)結(jié)中性點(diǎn)可以引出接地，一次繞組可按分級(jí)絕緣設(shè) 計(jì)制造，與電力系統(tǒng)匹配方便。最可取的是解決了單相 V，v 聯(lián)結(jié)牽引變電所不便于采用固定備用即其自動(dòng)投入的問題。 (1)單相牽引變電 所 的優(yōu)點(diǎn)：牽引變壓器的容量利用率可達(dá) 100%；主結(jié)線簡(jiǎn)單，設(shè)備少，占地面積小，投資省等。 供變電系統(tǒng)及裝置的設(shè)計(jì)，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)考慮在故障條件下如何縮小或限制故障的范圍及影響，并保證電氣設(shè)備在故障狀態(tài)下可靠的工作。現(xiàn)代電力牽引都以公用電網(wǎng)配電，實(shí)質(zhì)上是取用經(jīng)變換的單相電。 牽引網(wǎng)：由饋 (電 )線、接觸網(wǎng)、軌 (地 )、回流線等組成，是牽引供電網(wǎng) (回路 )，完成對(duì)電力機(jī)車的送電任務(wù)。 圖 11 牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)成簡(jiǎn)圖 電力系統(tǒng)與輸電線：它們?yōu)殡姎饣F路提供高壓電源，其電壓為 110kV 或220kV。 37 參考文獻(xiàn) 36 第 8 章 結(jié)論 31 過電流保護(hù) 30 瓦斯保護(hù) 29 牽引變壓器的保護(hù) 29 繼電保護(hù)基本要求 27 第 6 章 繼電保護(hù)的配置與整定 25 母線選型及校驗(yàn) 20 電流互感器的選擇與校驗(yàn) 13 110KV 短路電流計(jì)算 12 第 4 章 短路電流計(jì)算 10 電氣主接線方案的確定 5 牽引變壓器的選擇 3 牽引變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇 2 第 2 章 變壓器的選擇 1 課題研究的背景 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。 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。 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。 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。 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)。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。 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。 基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如表 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 。 6. 進(jìn)行防雷與接地的設(shè)計(jì)。 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 。 二、基本要求 1. 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份，要求條 目清楚、計(jì)算正確、文本整潔。 對(duì)每個(gè)牽引變電所而言， 110kV 線路為一主一備。 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） 2 1000 10kV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 2 右供電臂 2 10kV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。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。 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。 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，來減小對(duì)系統(tǒng)和用戶的影響。 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、通過比較確定高壓側(cè)和饋線側(cè)的最優(yōu)接線方案。 并且使用 AutoCAD 繪制出一次側(cè)的主接線圖。 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。并且用 AutoCAD 繪出 了系統(tǒng)的 主 接線圖。3 牽引變壓器作用 5 牽引變壓器選擇原則 8 電氣主接線的基本要求 13 短路點(diǎn)的確定 15 10KV 側(cè)短路電流計(jì)算 21 電壓互感器的選擇 23 導(dǎo)線選擇及校驗(yàn) 23 導(dǎo)線選型及校驗(yàn) 26 支持絕緣子選型及校驗(yàn) 29 繼 電保護(hù)的任務(wù)和要求 29 繼電保護(hù)的任務(wù) 32 接地保護(hù) 32 饋線的保護(hù) 34 直擊雷防護(hù) 35 接地裝置的設(shè)計(jì) 52 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 課題研究的背景 牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)成簡(jiǎn)化圖如圖 11 所示。電氣化鐵路的牽引負(fù)荷是一級(jí)負(fù)荷，故要求電源有足夠的容量和較高的可靠度。 電氣化鐵路的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 電氣化鐵路對(duì)于實(shí)現(xiàn)我國(guó)鐵路重載、高速起到了至關(guān)重要的作用。在我國(guó)，礦山電力牽引、城市電車和地下鐵道或輕軌交通都采用直流制，電壓從 45V 到3000V 不等；電氣化鐵路都采用工頻 (50Hz)，額定電壓為 或 2 的單相交流制。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 2 章 變壓器的選擇 牽引變壓器作用及類型 牽引變壓器作用 牽引變壓器的作用是將 110kV或 220kV三相交流電能變換成 (或 55kV)的單相交流電能供電力機(jī)車使用，在牽引變電所中起到降壓分相的作用。缺點(diǎn)：不能供應(yīng)地區(qū)和牽引變電所三相負(fù)荷用電；對(duì)電力系統(tǒng)的負(fù)序影響最大；對(duì)接觸網(wǎng)的供電不能實(shí)現(xiàn)兩邊供電。同時(shí)，三相 V， v聯(lián)結(jié)牽引變壓器有兩臺(tái)獨(dú)立的鐵芯和對(duì)應(yīng)繞組通過電磁感應(yīng)進(jìn)行變換和傳遞；兩臺(tái)的容量可以相等，也可以不相等；兩臺(tái)的二次側(cè)電壓可以相同，也可以不相同，石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 有利于實(shí)現(xiàn)分相有載或 無(wú)載調(diào)壓。對(duì)接觸網(wǎng)的供電可實(shí)現(xiàn)兩邊供電。 牽引變壓器的選擇 三相牽引變壓器的計(jì)算容量是由牽引供電計(jì)算求出的。 根據(jù)本設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料的要求， 因此需要進(jìn)行 并聯(lián) 無(wú)功補(bǔ)償 (PRC)，考慮到變壓所 的 高壓側(cè)的 2 ?? 無(wú)功損耗大于有功損耗，故取 2 ?? 進(jìn)行補(bǔ)償 ， 然后計(jì)算。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 同時(shí)根據(jù)要求， 10KV 側(cè)選用 SF111000/ 型電力變壓器。 (1)可靠性 保證 對(duì)牽引負(fù)荷和地區(qū)負(fù)荷的供電可靠性和電能質(zhì)量。 由于接觸網(wǎng)事故較多，檢修頻繁，牽引變電所倒閘作業(yè)較多，主接線越簡(jiǎn)單清晰，程序操作越少，操作越方便。設(shè)計(jì)主接線要考慮倒遠(yuǎn)景規(guī)劃，在需要的時(shí)候可以很方便地改造和擴(kuò)建。因此線路的切除和投入比較方便，而且當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，僅故障線路的斷路器斷開，不影響其它回路運(yùn)行。 圖 31 內(nèi)橋接線 圖 32 外橋接線 ② 外橋接線 外橋接線的特點(diǎn)與內(nèi)橋接線正好相反。 (2)單母線接線 單母線接線的特點(diǎn)是整個(gè)配電裝置只有一組母線，每個(gè)電源線和引出線都經(jīng)過開關(guān)電器接到同一組母線上。 (3)單母線分段接線 優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同斷引出兩個(gè)回路由兩個(gè)電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分開母聯(lián)斷路器，自動(dòng)將故障隔離，保證正石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。為了避免隔離開關(guān)誤操作，需在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置 [4]。饋線斷路器 100%備用的接線圖如圖 33所示。牽引母線用兩臺(tái)隔離開關(guān)分段是為了便于兩段母線輪流檢修。但實(shí)際生活中，往往從兩方面同時(shí)考慮而選擇備用方式。由 于牽引變壓器為三相 YN,d11牽引變壓器且此變電所著重要的牽引負(fù)荷供電任務(wù)，為提高供電的安全可靠性，同時(shí)避免較大的一次性投資，牽引變電所 式。 按照向復(fù)線區(qū)段供電的要求，其牽引側(cè)母線的饋線數(shù)目較多，為了保障操作的靈活性和供電的可靠性，我們選用饋線斷路器 100%備用接線，這種接線也便于故障斷路器的檢修。短路后，系統(tǒng)中出 現(xiàn)的短路電流比正常負(fù)荷電流大得多，對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害。 基準(zhǔn)電流為： 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 1110????jjj USI 支路的電抗標(biāo)幺值分別為： 222* 2 ????? cjLL USXX 223* 3 ????? cjLL USXX 則 110kV 側(cè)的總電抗標(biāo)幺值為： )//()( * 3* 2* 2* 1* )110( ?????? LSLS XXXXX 三相短路電流周期分量有效值為： *)110(110)3(110 ????XII j 其他三相短路電流： 短路穩(wěn)態(tài)電流 )3(1 1 0)3()3(39。39。39。39。由于它的一、二次側(cè)均有熔斷器保護(hù)，故不需進(jìn)行短路穩(wěn)定度的校驗(yàn)。 軟母線進(jìn)行選型，熱穩(wěn)定校驗(yàn) (無(wú)需進(jìn)行 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) )。0? 導(dǎo)線敷設(shè)地點(diǎn)實(shí)際的環(huán)境溫度，取 C?22 故在室外時(shí) ??K ，在室內(nèi)時(shí) 2??K 。 (2)經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線 /JIS gmaxj ? (5