【正文】 tant part of “four vertical four horizontal” fast passenger transport work in our country. The aim of the graduate design is to finish the design of Yangquanbei traction substation for the ShijiazhuangTaiyuan dedicated railway line: Firstly, determine the traction power supply design uses the AT power supply mode, double track power and the connection form of threephase Vv. Secondly, the load calculation is done to determine the main traction transformer capacity and the numbers. Traction substation main transformer is the core equipment, Charging with the supply of the power system into a 220kV threephase power conversion using the electric lootive for power. Then, the shortcircuit calculation is done which including the calculation of the highpressure side of the transmission line short circuit, lowpressure side of the bus shortcircuit and short circuit of the one hand, select substation circuit breaker, disconnecting switch, current transformers, voltage transformers and other electrical equipment must be based on the results of shortcircuit calculation。 電氣化鐵路以電力作為牽引動(dòng)力。電氣化鐵路以電力作為牽引動(dòng)力。 我國電氣化鐵道于 1961 年 8 月 15 目寶成線寶雞 鳳州段建成通車開始起步 ，已走過了 44 年不平凡的歷程 。 發(fā)展速度十分緩慢 .改革開放后 ,國家確定了以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心的基本路線 ， 電氣化鐵道建設(shè)迎來了蓬勃發(fā)展的春天 ， 開始從山區(qū)向平原 ， 由標(biāo)準(zhǔn)低的邊遠(yuǎn)地區(qū)鐵路向主要長大干線發(fā)展 .“ 六 五 ” 期間修建了京秦線、成渝線、貴昆線貴陽南至水城西、太焦線長治北至月山等電氣化鐵道 .共計(jì) 2506km， 比過去 20石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 年修建的總 和還多 。 國外方面： 目前運(yùn)行的時(shí)速 200 公里以上高速列車的國家有日本、法國、德國、意大利、西班牙、比利時(shí)、荷蘭、瑞典、英國、美國、俄羅斯，正在積 極建設(shè)或規(guī)劃建設(shè)的還有瑞士、奧地利、丹麥、加拿大、澳大利亞、韓國、印度等國。 (3)進(jìn)行短路計(jì)算，包括一次側(cè)短路計(jì)算、二次側(cè) 短路計(jì)算。 到 20xx 年 底 ， 全 省電力裝機(jī)容量 達(dá) 到 2370萬千瓦 。 圖 21 陽泉北牽引變電所供電分布圖 陽泉北牽引變電所采用帶跨條分段的兩路進(jìn)線接線方式，正常工作時(shí)用隔離開關(guān)將跨條斷開。兩相鄰接牽引變電所之間毗鄰的供電臂上、下行接觸網(wǎng)電壓皆屬同相。 向電力機(jī)車的供電方案 牽引網(wǎng)向電力機(jī)車的供電方式有直接供電 (DF)方式、帶回流線的直接供電(DN)方式 、 自耦變壓器供電 (AT)方式、吸流變壓器供電 (BT)方式和同軸電力電纜供電 (CC)方式等 [3]。 如圖 22 所示，這里的回流線為負(fù)饋線 F。 圖 22 AT 供電方式 牽引供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)確保安全可靠，本線坡度大，近期運(yùn)行 5000t 重載列車， AT 供電方式是一種適于高速、重載等大電流運(yùn)行的牽引供電方式。概括地說，對(duì)主接線的基本要求主要有四個(gè)方面的內(nèi)容 :安全、可靠、靈活和經(jīng)濟(jì)。為了滿足可靠性要求，主接線應(yīng)力求 簡單清晰。主要應(yīng)從投資小、占地面積少、電能損耗小等幾個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮。 變壓器接線的方案比較 三相 220kV 側(cè)主變壓器的接線方式是本次設(shè)計(jì)中的重要設(shè)計(jì)設(shè)備， 其接線方式的選擇對(duì)主接線有著非常大的影響，其接線形式有單相 V,v 接線變壓器、三相V,v 接線變壓器、三相 YN,d11 接線變壓器、斯科特接線變壓器等 [4]。 23 單相 V， v 接線牽引變電所的原理電路圖 (2)三相 V， v 接線牽引變壓器接線 原理電路圖如圖 24 所示。其原理 如圖 25 所示 。 其特點(diǎn)是：當(dāng) T1 和 T2 兩個(gè)供電分區(qū)的負(fù)荷電流相等，功率因數(shù)也相等時(shí)斯科特接線變壓器的原邊三相電流對(duì)稱。四個(gè)連接元件僅需三個(gè)斷路器，配電裝置結(jié)構(gòu)也較簡單。 牽引 變電所位置的確定 (1)所址選擇原則 ： 架空電源進(jìn)線、饋出線上網(wǎng)走廊暢通； 盡量少占農(nóng)田，不占良田，公路便于引入所內(nèi)，且力求短捷，便于設(shè)備運(yùn)輸； 避免設(shè)在有嚴(yán)重污穢的地區(qū)； 盡量避開高填方、拆遷大量建筑物、隧道及高架橋處、名勝古跡以及有地下設(shè)施的地區(qū)； 牽引變電所的所址高程應(yīng)在百年一遇的洪水位之上；其余所的所址高程應(yīng)在五十年一遇的洪水位以上； 確定所址時(shí)，考慮與電臺(tái)、雷達(dá)站、機(jī)場、弱電線路以及地下管道、電纜、儲(chǔ)油設(shè)施等鄰近設(shè)施和周圍環(huán)境的相互影響。 在每個(gè)供電臂的兩臺(tái)斷路器內(nèi)側(cè)設(shè)有兩臺(tái)自耦變壓器，每臺(tái)自耦變壓器通過電動(dòng)隔離開關(guān)聯(lián)接，互為備用。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 柱上式分區(qū)所 ： 供電臂的上、下行通過接觸網(wǎng)電動(dòng)隔離開關(guān)實(shí)現(xiàn) 供電臂上下行并聯(lián)供電。 分區(qū)所兼開閉所 ： 從上下行接觸網(wǎng)引入兩路電源，一主一備工作方式；母線為單母線分段接線方式，饋線采用帶旁路母線的接線型式 。根據(jù)計(jì)算容量和校核容量，再考慮其他因素 (如備用方式等 )，最后按實(shí)際系列產(chǎn)品的規(guī)格選定牽引變壓 器的臺(tái)數(shù)和容量，稱為安裝容量和設(shè)計(jì)容量 [8]。 供電臂 上 、下平均電流的計(jì)算 首先計(jì)算供電臂上、 下 的基本參數(shù) [9]。 ③ 上 (下 )行供電臂列 車用電平均用電概率，即 Ntp nT? ? （ 下 ）上 （ 下 ） u上 (36) 式中， ? ?? 下上ut —— 上 (下 )行供電臂列車用電運(yùn)行時(shí)間。 11e mmK ? ?? ??上 下( utt????) 供電臂 1 的有效電流計(jì)算： t (1 2 1 0 . 5 ) ( 8 7 ) 1 . 5ut? ? ? ? ? ??? 39。 本設(shè)計(jì)采用的是 4 臺(tái) 三 相變壓器，每 2 臺(tái)同時(shí)運(yùn)行，構(gòu)成 V,V 接線型式，其余 2 臺(tái)備用。 表 32 變壓器容量的技術(shù)參數(shù) 計(jì)算容量 kVA（ ） 校核容量 kVA（ ） 變壓器容量 (kVA) 40000 31500 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 第 4 章 線路的保護(hù)計(jì)算 為了進(jìn)行所選電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定校驗(yàn)，必須進(jìn)行相應(yīng)的短路計(jì)算。 關(guān)于短路計(jì)算 考慮簡化計(jì)算，電網(wǎng)電源容量按無限大考慮。 表 42 沖擊系數(shù) 計(jì)算點(diǎn) 1 2 4 5 dt/s 1． 50 1． 00 0． 50 0． 20 jsT /s 1． 56 1． 06 0． 56 0． 26 短路電流計(jì)算 (1)牽引變壓器高壓側(cè) ( kV220 )發(fā)生三相接地短路時(shí)， 1d ： 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 短路電路圖 41 如下所示： 圖 41 220kV 側(cè)三相短路 取 50 0 ,B B avS MVA U U?? 電網(wǎng)電源為無限大功率電源，內(nèi)阻抗為零 120GGXX??， **121EE?? 線路電抗標(biāo)幺值為： *2 25002300 .4 6 0 0 .0 2 2 6LX ? ? ? ? * 3 25002300 .4 2 0 0 .0 7 5 6LX ? ? ? ? 短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流標(biāo)幺值為： * 110 .9 0 7 3 5 0 .3 0 2 4 6 4 .4 0 8 3 1kI ? ? ? 短路點(diǎn)處的基準(zhǔn)電流為： 5003 3 2 3 0 1 .2 5 5 ( k A )B B BS UI ??? ? ? 短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流有名值為： 5003 2 3 0 4 .4 0 8 3 1 5 .5 3 2 9 k AkI ?? ? ? 短路點(diǎn)的沖擊電流為： 2 2 1 . 8 5 . 5 3 2 9 1 4 . 0 8 4 k Ac h c h ki K I? ? ? ? ? (2)牽引變壓器低壓側(cè) ( )發(fā)生三相接地短路時(shí)， 短路電路圖如下： 圖 42 側(cè)三相 短路 由于 TTRX?? ,所以 TR 可以忽略，短路后在計(jì)算時(shí) ,mmRX也可以忽略不計(jì)，所以： 變壓器電抗標(biāo)幺值： * % 1 0 . 5 5 0 01 0 0 1 0 0 3 1 . 5 1 . 6 6 6 6 7d BNT U SSX ??? ? ? 線路電抗標(biāo)幺值同上，沒變 電壓標(biāo)幺值為： **1 3 2 223* 1LLE X E XXXE ???? E 1E 2XXXXG 1G 2L 2L 3d 1III12kE 1E 2XXXXG 1G 2L 2L 3d1III12kX T石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 線路 2L 和線路 3L 的并聯(lián)標(biāo)幺值為： 23/ / 0. 22 68 4LLXX ? 短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流標(biāo)幺值為： * 11 .6 6 6 6 7 0 .2 2 6 8 4 0 .5 2 8 1kI ??? 短路點(diǎn)處的基準(zhǔn)電流為： 5003 3 BB S UI ???? 短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流有名值為： 5003 2 7 .5 0 .5 2 8 1 5 .5 4 3 6 k AkI ?? ? ? 短路點(diǎn)的沖擊電流為： 2 2 1 . 7 5 . 5 4 3 6 1 3 . 3 2 8 k Ac h c h ki K I? ? ? ? ? 短路計(jì)算 結(jié)果 如表 43 所示 ： 表 43 短路計(jì)算結(jié)果 電壓等級(jí) 220kV kI (kA) chi (kA) 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 第 5 章 開關(guān)設(shè)備選型及熱穩(wěn)定性校驗(yàn) 開關(guān)設(shè)備包括斷路器、熔斷器、隔離開關(guān)和負(fù)荷開關(guān)等電器。對(duì) 10 220kV 三相系統(tǒng)中，廣泛采用少油式斷路器，交流 牽引負(fù)荷側(cè)由于故障跳閘頻繁，從減少運(yùn)行維修工作量考慮，較普遍采用真空斷路器 [13]。 (2)牽引主變壓器低壓側(cè) ()我們選擇的是戶外少油斷路器。型號(hào)選擇如下： 工作點(diǎn)的線路額定電壓為： ? 三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為： ? 最大負(fù)荷電流為： 根據(jù)上面數(shù)據(jù)及附錄可選擇的斷路器型號(hào) 為： ? 校驗(yàn)斷路器的動(dòng)穩(wěn)定性： 短路器的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值， 25 kA 13 .3 28 kAdwi ?? 所以 滿足要求。 校驗(yàn)隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定性： 隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定電流 ? 隔離開關(guān)的試驗(yàn)時(shí)間 =4ts 假想時(shí)間 0 . 0 5 1 1 . 0 6 0 . 0 5 2 . 1 1j x j dt t t s? ? ? ? ? ? ? 223 9 6 9 , 6 4 .8 4 3t z jxI t I t??22t z jxI t I t? 所以，滿足要求。 表 61 電流、電壓互感器選擇與校驗(yàn) 選擇 校驗(yàn) 電壓 電流 熱穩(wěn)定 動(dòng)穩(wěn)定 電流互感器 1e gUU≧ e gmaxII≧ 22Z jx t 1eI t k I 1?≦（ ） chedw iIk ?12 電壓互感器 g 1e U ≦≦ 2 2eWW≧ 式中， tk －電流互感器熱穩(wěn)定倍數(shù)； dwk －電流互感器動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)； 2W 、 2eW －分別為二次側(cè)每相負(fù)荷 (儀器、儀表 )容量及電壓互感器每相額定容量； gU －工作點(diǎn)線路額定電壓。它的基本數(shù)據(jù)見表 62： 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 表 62 220kV 側(cè)的電壓互感器型號(hào) 型號(hào) 額定電壓 (kV) 額定容量 (VA ) 最大容量 (VA) 原邊 副邊 1 級(jí) 3 級(jí) JCC 220?