【正文】 貨車 5min 牽引供電方式： AC 、單相、 50Hz 25kV、 ； 客車列車類型：電動車組 (單列 8 輛編組、重聯(lián) 16 輛編組 )、電力機(jī)車 (18 輛編組 )； 一般分為三個步驟進(jìn)行 :求出計算容量，然后求出校核定量。 在每回進(jìn)線上均設(shè)置氧化鋅避雷器用于過電壓保護(hù)。本次設(shè)計接線采用內(nèi)橋接線方式。 (4)斯科特接線牽引變壓器 圖 26 斯科特接線牽引變壓器原理圖 這種接線方式通過兩臺斯科特接線牽引變壓器把對稱三相電壓變換成對稱二相 電壓，用其一相供應(yīng)一邊供電分區(qū)，另一相供應(yīng)另一供電分區(qū)。牽引變電所裝設(shè)四臺單相 V,v 接線變壓器，其中兩臺并聯(lián)運(yùn)行，兩臺備用。經(jīng)濟(jì)是指在滿足了以上要求的條件下，保證需要的設(shè)計投資最少。 牽引變電所主接線方式選擇 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 電氣主接線設(shè)計的基本要求 主接線是指由各種開關(guān)電器、電力變壓器、互感器、母線、電力電纜、并聯(lián)電容器等電氣設(shè)備按一定次序連接的接受 和分配電能的電路。這種方式由接觸網(wǎng)、鋼軌、正饋線和自耦變壓器組成供電回路，并在接觸網(wǎng)和正饋線之間每隔 1015 公里并入一臺自耦變壓器，其中心抽頭與鋼軌連接。 接觸網(wǎng)的供電方案的確定 根據(jù)設(shè)計資料可知石太客專是復(fù)線鐵路，在我國普遍采用復(fù)線一邊供電方式。 (4)最后 ， 進(jìn)行牽引變電所的諧波的分析和無功功率補(bǔ)償分析 [2]。 電氣化開始進(jìn)入隴海和京廣繁忙干線 ， 同時還修建了我國第一條以運(yùn)煤為主、開行萬噸重載列車、年運(yùn)量達(dá) 1 億 噸 的大秦電氣化鐵道 。電氣化鐵路直接產(chǎn)生重大國民經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。尤其是干線鐵路的快速發(fā)展對我國中長期的現(xiàn)代化建設(shè)起到了無可替代的作用。線路位于河北、山西省境內(nèi)，橫穿太行山山脈，區(qū)間隧道、橋梁眾多，設(shè)計需要考慮山路坡度大的問題。 四、 預(yù)期結(jié)果 通過本次設(shè)計使 石太客專 陽泉 北牽引變電所系統(tǒng) 的 設(shè)計 各方面數(shù)據(jù)計算準(zhǔn)確，有較強(qiáng)可行性。 研室主任簽字 時 間 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計開題報告 題 目 石太客專陽泉北牽引變電所系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 生姓名 吳長在 學(xué)號 20xx2434 班級 09014 班 專業(yè) 電氣工程及其自動化 一、 選題背景 石太客運(yùn)專線作為我國鐵路“四縱四橫”快速客運(yùn)網(wǎng)的重要組成部分，連接石家莊和太原兩大鐵路樞紐，本次設(shè)計是進(jìn)行陽泉北牽引變電所的設(shè)計 滿足系統(tǒng)性能目標(biāo)和可靠性、可用性、安全性和可維修性要求。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 Design on Yangquan North Traction Substation System for Passenger Dedicated Line of ShijiazhuangTaiyuan 20xx 屆 電氣與電子工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 完成日期 20xx 年 6 月 10 日 石太客專陽泉北牽引變電所系統(tǒng)設(shè)計jiji 計 畢業(yè)設(shè)計成績單 學(xué)生姓名 學(xué) 號 20xx2434 班 級 09014 班 專 業(yè) 電氣工程及其 自動化 畢業(yè)題目 石太客專陽泉北牽引變電所系統(tǒng)設(shè)計 指導(dǎo)教師姓名 指導(dǎo)教師職稱 教授 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： 系主任 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 題 目 石太客專陽泉北牽引變電所系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名 吳長在 學(xué)號 20xx2434 班級 09014 班 專業(yè) 電氣工程及其自動化 承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位 電氣與電子工程學(xué)院 導(dǎo)師 王碩禾 導(dǎo)師職稱 教授 一 、主要內(nèi)容 本次設(shè)計主要是按給定的 石太客專既有 條件， 學(xué)習(xí)專業(yè)資料及相關(guān)技術(shù)規(guī)范 并結(jié)合實(shí)際情況來進(jìn)行 陽泉北牽引變電所的設(shè)計，本設(shè)計包括： 通過負(fù)荷、短路計算，選擇供配電方式、變壓器容量，完成高低壓設(shè)備和導(dǎo)線的選型，繪制主接線圖、用電平面布置圖 ， 各個所 平面布置圖等 。 本設(shè)計根據(jù)國內(nèi)牽引供電系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，采用分段供電，外加無功補(bǔ)償，經(jīng)濟(jì)有效的解決壓降問題。并且進(jìn)一步理解交流電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的相關(guān)知識，增加實(shí)踐性，為以后的工作打下一個堅實(shí)的基礎(chǔ)。 本設(shè)計的任務(wù)是完成石太客專陽泉北牽引變電所系統(tǒng)設(shè)計： 首先，經(jīng)過方案比較確定本段牽引供電方案，區(qū)段供電方式，變壓器接線方式。 在 繁忙干線 建設(shè)客運(yùn)專線，實(shí)現(xiàn)客貨分線運(yùn)輸，能夠大幅度提高鐵路運(yùn)輸能力，分流既有線的大部分客車，緩解既有線運(yùn)能緊張的局面，同時還可以滿足大經(jīng)濟(jì)區(qū)、大城市的增量運(yùn)輸?shù)男枨?，騰出既有線用來發(fā)展貨物 重載運(yùn)輸 ，適應(yīng)日益增長的運(yùn)輸需要。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隨著時代的發(fā)展國內(nèi)外電氣化鐵路也在不斷發(fā)展，牽引動力電氣化鐵路建設(shè)已成為世界范圍內(nèi)鐵路技術(shù)發(fā)展的方向。 截止到 20xx 年十月我國電氣化鐵路總里程達(dá)到 26000km，點(diǎn)氣化率達(dá) %。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 3 第 2 章 牽引變電所供電方案及主接線設(shè)計 外部電源供電介紹 山西電網(wǎng)是我國重要的火電基地，是我國北部“西電東送”的重要通道，電能輸出量高居全國第一，目前已經(jīng)形成 500 千伏電網(wǎng)為骨干、重點(diǎn)負(fù)荷區(qū)以 220千伏為環(huán)網(wǎng)的電網(wǎng)格局 ， 全省共有 500 千伏線路 11 條計 949 公里， 500 千伏變電站 5 座，變電容量 1200 萬千伏安； 220 千伏線路 124 條計 5232 公里， 220 千伏變電站 51 座，變電容量 萬千伏安。因此本線采用單邊末端并聯(lián)供電。在 AT 牽引變電所中，牽引變壓器將 220 千伏三相電降壓成單相 55 千伏，則鋼軌與接觸網(wǎng)間的電壓正好是自耦變壓器兩端的電壓的一半即 。它是電氣設(shè)備選擇及確定配電裝置安裝方式的依據(jù)，也是運(yùn)行人員進(jìn)行各種倒閘操作和事故處理的重要依據(jù)。 因此，主接線的設(shè)計應(yīng)滿足可靠性和靈活性的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。單相 V,v 接線牽引變電所的特點(diǎn)： 牽引變壓器容量利用率可達(dá)到 100%； 正常運(yùn)行時，牽引側(cè) 保持三相，所以可供應(yīng)牽引變電所自用電和地區(qū)三相負(fù)荷； 主接線較簡單，設(shè)備較少，投資較?。? 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 對電力系統(tǒng)的負(fù)序影響比單相接線?。? 對接觸網(wǎng)的供電可實(shí)現(xiàn)雙邊供電。其原理 如圖 26所示 。 牽引變電所 側(cè)采用單母線隔離開關(guān)分段接線型式，饋線采用上、下行饋線斷路器互相備用的方式；設(shè)置兩組并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置。 不同供電臂通過電動隔離開關(guān)實(shí)現(xiàn)越區(qū)供電。這是為確保牽引變壓器安全運(yùn)行所必需的容量。 ② 上 (下 )行供 電臂同時存在的平均列車數(shù)，即 () NtTm ? ? 上 （ 下 ）上 下 (35) 式中， N —— 上 (下 )行供電臂的列車對數(shù) (對 /日 )； T—— 為全日時間，即 1440min。為了確定牽引變壓器的安裝容量，除了其計算容量與校核容量外，主要考慮因素是備用方式。 由于采用的是完全備用方式，主變壓器單臺 運(yùn)行，牽引變壓器高壓側(cè)三相接地短路短路電流與 1d 點(diǎn)的三相接地短路電流相等，最終在計算可能通過各種電氣設(shè)備和母線最大電流時，計算短路點(diǎn) 1 2 3,d d d 的三相接地短路電流即可 [12]。 高壓斷路器 對于開斷電路中負(fù)荷電流和短路電流的高壓斷路器，首先應(yīng)按使用環(huán)境、負(fù)石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 21 荷種類及使用技術(shù)條件選擇斷路器的類型和型號，及戶外或戶內(nèi)，以及滅弧介質(zhì)的種類。 (3)電力變壓器高壓側(cè)我們選擇的是戶內(nèi)真空斷路器。 根據(jù)設(shè)計需要選擇每相上的儀表種類、個數(shù)和連接方式，然后決定測量用電壓、電流互感器的連接、選型與校驗(yàn) (設(shè)計中假設(shè)儀表盤距電壓、電流互感器安裝點(diǎn) 30m)。 220kV 電壓互感器的選型和校驗(yàn) (1)電壓互感器的選型 假設(shè)二次負(fù)荷為：一個饋線上共有一個有功瓦時計，一個無功電度表，一個電壓表測母線電壓，一個絕緣監(jiān)視裝置。 校驗(yàn)斷路器的熱穩(wěn)定性： 斷路器的熱穩(wěn)定電流， 10kAtI ? 斷路器的試驗(yàn)時間 , =4ts 假想時間 0 . 0 5 0 . 5 0 . 5 6 0 . 0 5 1 . 1 1j x j dt t t s? ? ? ? ? ? ? 22t z jxI t I t? 所以，滿足要求。 (1)牽引主變壓器高壓側(cè) (220kV)我們選擇的是戶外少油斷路器。 計算中，取系統(tǒng)最大運(yùn)行方式的綜合電抗。 牽引變壓器容量應(yīng)能承擔(dān)全所最大負(fù)荷，滿足鐵路正常運(yùn)輸 的要求。 ④ 供電臂的平均電流計算方法： 3av 1 .6 6 7 1 0N A iI ???? (37) 供電臂 1： t 3 6 6 6 . 72 . 4 2 . 4 5 7 5 . 1 A1 6 . 5AI t? ? ? ??? 上上 上 t 2 4 8 3 . 62 . 4 2 . 4 5 6 7 . 5 A1 0 . 5AI t? ? ? ??? 下下 下 u2 8 7 5 . 52 . 4 2 . 4 8 6 2 . 6 5 A8AI t? ? ? ??? 上上上 u3 4 8 3 . 32 . 4 2 . 4 8 5 1 . 5 2 A10AI t? ? ? ??? 下下上 8 5 1 2 0 . 7 1 01440Ntm T ?? ? ?? 上上 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 8 5 1 0 . 5 0 . 6 2 01440Ntm T ?? ? ?? 下下 u 8 5 8 0 . 2 3 62 1 4 4 0Ntp nT ?? ? ??? 上上 u 8 5 7 0 . 2 0 62 1 4 4 0Ntp nT ?? ? ??? 上下 供電臂 2： t 1 8 6 6 . 32 . 4 2 . 4 4 0 7 . 1 9 A11AI t? ? ? ??? 上上 上 t 1 7 3 6 . 32 . 4 2 . 4 4 1 6 . 7 2 A10AI t? ? ? ???下下下 u1 8 6 6 . 32 . 4 2 . 4 5 5 9 . 8 9 A8AI t? ? ? ??? 上上上 u1 7 3 6 . 32 . 4 2 . 4 5 5 5 . 6 1 6 A7 . 5AI t? ? ? ??? 下下下 8 5 1 0 0 . 5 9 01440Ntm T ?? ? ?? 上上 8 5 1 0 0 .5 9 01440Ntm T ?? ? ?? 下下 u 8 5 8 0 . 2 3 62 1 4 4 0Ntp nT ?? ? ??? 上上 u 8 5 7 . 5 0 . 2 2 12 1 4 4 0Ntp nT ?? ? ??? 下下 按以上計算出的基本參數(shù)，可計算供電臂 2 的平均電流。 計算過程 根據(jù)設(shè)計要求，陽泉北牽引變電所采用雙線區(qū)段上、下行并聯(lián)供電，主變壓器采用固定備用方式。 AT 所 ： AT 所與分區(qū)所的接線方案類同，通過 2 臺斷路器實(shí)現(xiàn)上、下行并聯(lián)供電，自耦變壓器通過電動隔離開關(guān)接在 2 臺并聯(lián)斷路器之間。 根據(jù)以上原則結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行陽泉北牽引變電所的選址。牽引變壓器制造難度較大，一次側(cè)中性點(diǎn) 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 不能抽出接地 (因?yàn)榻拥貢r T 變負(fù)荷會引起零序電流 )，必須采用全絕緣線圈，造價高 [6]。三相 V,v 接線牽引變電所保持了單相 V,v 接線牽引變電所的主要優(yōu)點(diǎn)，最可取的是解決了單相 V,v 接線牽引變電所不便于采用固定備用及其自動投入的問題。 它反映了牽引變電所的基本結(jié)構(gòu)和功能。 安全包括設(shè)備安全及人身安全。 AT 并聯(lián)于牽引網(wǎng)中，不僅克服了BT 傳入方式中產(chǎn)生的 BT 分段方式的缺陷，還使供電電壓成倍提高，牽引網(wǎng)阻抗減小，供電距離增長，一般可達(dá) 10km(約為直接供電方式的 170%~200%)，牽引網(wǎng)上的電壓損失和電能損失都減小。在接觸網(wǎng)供電分段的末端用分區(qū)亭中的斷路器連接起來，石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 形成復(fù)線單邊末端供 電。 石太客專沿線 有 太原一廠 ( 萬千瓦 )、二廠 ( 萬千瓦 )、陽泉二廠 (250萬千瓦 )、陽光電廠 (120 萬千瓦 )、娘子關(guān) (40 萬千瓦 )和娘子關(guān)二電廠 (120 萬千瓦 )等電源點(diǎn) ， 擁有侯村 500kV 變電站和陽泉東等諸多 220kV 變電站，完全能夠滿足石太客專的牽引供電需要。 從國外已運(yùn)營和正在建設(shè)的高速鐵