【導(dǎo)讀】1．熟悉牽引供電系統(tǒng)基本知識(shí)以及石太客專相關(guān)技術(shù)規(guī)范；2．自主完成石太客專陽(yáng)泉北牽引變電所設(shè)計(jì)，包括設(shè)計(jì)圖紙及外文翻譯。1．參考電氣化鐵路牽引供變電設(shè)計(jì)規(guī)范。2．進(jìn)行供電方案比較，完成變壓器容量計(jì)算、短路保護(hù)計(jì)算、選擇牽引電氣設(shè)備。3．繪制CAD牽引變電所主結(jié)線圖、變壓器原理圖等相關(guān)圖紙。4．計(jì)算說(shuō)明清晰完整，外文翻譯正確引用。5．6月1日——6月13日整理設(shè)計(jì)書(shū)，準(zhǔn)備答辯?？啃?、可用性、安全性和可維修性要求。分段供電，外加無(wú)功補(bǔ)償，經(jīng)濟(jì)有效的解決壓降問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外電氣化鐵路在不斷發(fā)展，鐵路電氣化已成為世界范圍內(nèi)鐵路技術(shù)革命方向。是進(jìn)行高鐵、地鐵等城市軌道交通的建設(shè)。解牽引變電所等設(shè)施的規(guī)模大小、設(shè)備情況。最后,進(jìn)行牽引變電所的諧波的分析和無(wú)功功率補(bǔ)償分析。

　　

【正文】 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(wú)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(méi)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(kāi)關(guān)設(shè)備選型及熱穩(wěn)定性校驗(yàn) 開(kāi)關(guān)設(shè)備包括斷路器、熔斷器、隔離開(kāi)關(guān)和負(fù)荷開(kāi)關(guān)等電器。選擇標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)下表所示，根據(jù)表 51 中條件，選擇合理的開(kāi)關(guān)設(shè)備并校驗(yàn)。 表 51 開(kāi)關(guān)電器的選擇與校驗(yàn) 選擇項(xiàng)目 校驗(yàn)項(xiàng)目 額定電壓 額定電流 開(kāi)斷電流 動(dòng)穩(wěn)定 熱穩(wěn)定 斷路器 egUU≧ e gmaxII≧ ek zII≧ chdwii≧ 22t z jxI t I t? 隔離開(kāi)關(guān) egUU≧ e gmaxII≧ ―― chdwii≧ 22t z jxI t I t? 負(fù)荷開(kāi)關(guān) egUU≧ e gmaxII≧ ek zII≧ chdwii≧ 22t z jxI t I t? 熔斷器 egUU≧ e gmaxII≧ ek zII≧ ―― ―― 表 51 中 e e ekU I I、 、 －分別為開(kāi)關(guān)電器的額定電壓、額定電流和額定開(kāi)斷電流； g gmax ZU I I、 、 －分別為開(kāi)關(guān)電器工作點(diǎn)的線路額定電壓、最大負(fù)荷電流和三相短路電流穩(wěn)態(tài)值； dw ti I t、 、 －分別為開(kāi)關(guān)電器的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值、熱穩(wěn)定電流及其試驗(yàn)時(shí)間； jxt －假想時(shí)間， jx j d lt t t 0 .0 5 s＝ ＋ ＋ （ ） jt －繼電保護(hù)整定時(shí)間 (s)； dlt －斷路器動(dòng)作時(shí)間 (s)； －考慮短路電流非周期分量熱影響的等效時(shí)間。 高壓斷路器 對(duì)于開(kāi)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(jì) 21 荷種類及使用技術(shù)條件選擇斷路器的類型和型號(hào)，及戶外或戶內(nèi)，以及滅弧介質(zhì)的種類。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]。 (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。型號(hào)選擇如下： 工作點(diǎn)的線路額定電壓為： 220kAgU ? 三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為： ? 最大負(fù)荷電流為：m a x 315003 2 2 01 .3 1 0 7 .4 6 6 AgI ?? ? ? 根據(jù)上面數(shù)據(jù)和附錄可選擇的斷路器型號(hào)為： 6 220 / 1200SW ? 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， 41 kA 13 .3 28 Adwi ?? 所以，滿足要求。 校驗(yàn)斷路器的熱穩(wěn)定性： 斷路器的熱穩(wěn)定電流， ? 斷路器的試驗(yàn)時(shí)間， =4ts 假想時(shí)間 ： 0 . 0 5 1 . 5 1 . 5 6 0 . 0 5 3 . 1 1j x j dt t t s? ? ? ? ? ? ? 229 9 8 .5 6 , 3 8 0 .8 3t z jxI t I t?? 22t z jxI t I t? 滿足要求 。 (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)和附錄可選擇的斷路器型號(hào)為： 6 220 / 1200SW ? 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 41 kA ?? 滿足要求。 校驗(yàn)斷路器的熱穩(wěn)定性： 斷路器的熱穩(wěn)定電流 m a x 315003 2 7 . 51 . 3 8 5 9 . 7 2 7 AgI ?? ? ?石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 斷路器的試驗(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? ? ? ? ? ? ? 229 9 8 .5 6 , 6 4 .8 4 3t z jxI t I t??22t z jxI t I t? 滿足要求。 (3)電力變壓器高壓側(cè)我們選擇的是戶內(nèi)真空斷路器。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)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(shí)間 , =4ts 假想時(shí)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。 隔離開(kāi)關(guān) ○ 1 牽引變壓器 220kV 隔離開(kāi)關(guān)型號(hào)選擇如下： 工作點(diǎn)的線路額定電壓為： 220kVgU ? , 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)和附錄可選擇的隔離開(kāi)關(guān)型號(hào)為： G W 4 220 D / 630 A? DW 型的隔離開(kāi)關(guān) 校驗(yàn)隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定性： 隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值 50kAdwi ? ，所以 50 kA ?? 滿足要求 校驗(yàn)隔離開(kāi)關(guān)的熱穩(wěn)定性： 隔離開(kāi)關(guān)的熱穩(wěn)定電流 20kAtI ? ，隔離開(kāi)關(guān)的試驗(yàn)時(shí)間 =4ts 假想時(shí)間 31500m a x 3 2 2 01 .3 1 0 7 .4 6 6 AgI ?? ? ?m a x 20xx3 2 7 .51 .3 5 4 .5 8 6 AgI ?? ? ?石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 0 . 0 5 1 . 5 1 . 5 6 0 . 0 5 3 . 1 1j x j dt t t s? ? ? ? ? ? ? 221 6 0 0 , 3 8 0 .8 3t z jxI t I t??, 22t z jxI t I t? 所以，滿足要求。 ○ 2 牽引主變壓器 隔離開(kāi)關(guān)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： ? 根據(jù)上面數(shù)據(jù)和附錄可選擇的隔離開(kāi)關(guān)型號(hào)為： G W 4 2 7 .5 k V / 1 2 5 0 A? 校驗(yàn)隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定性： 隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值 80 kA ?? 所以 ， 滿足要求 。 校驗(yàn)隔離開(kāi)關(guān)的熱穩(wěn)定性： 隔離開(kāi)關(guān)的熱穩(wěn)定電流 ? 隔離開(kāi)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。 ○ 3 電力變壓器 隔離開(kāi)關(guān)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)和附錄可選擇的隔離開(kāi)關(guān)型號(hào)為： G W 4 2 7 .5 k V / 6 3 0 A? 校驗(yàn)隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定性： 隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值 50kAdwi ? ，所以 50 kA ?? 滿足要求 校驗(yàn)隔離開(kāi)關(guān)的熱穩(wěn)定性： 隔離開(kāi)關(guān)的熱穩(wěn)定電流 20kAtI ? ，隔離開(kāi)關(guān)的試驗(yàn)時(shí)間 =4ts 假想時(shí)間 0 . 0 5 0 . 5 0 . 5 6 0 . 0 5 1 . 1 1j x j d st t t? ? ? ? ? ?? 221 6 0 0 , 3 4 .1 1 2t z jxI t I t?? 22t z jxI t I t? 所以，滿足要求。 20xxm a x 3 2 7 . 51 . 3 5 4 . 5 8 6 AgI ?? ? ?石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 選擇的開(kāi)關(guān)型號(hào)見(jiàn) 表 52 所示 ： 表 52 選擇開(kāi)關(guān)型號(hào) 電壓 220kV 斷路器 6SW 220 /1200? ZN ? 隔離 開(kāi)關(guān) G W 4 220 D / 630 A? G W 4 2 7 .5 Y /Y V / 1 2 5 0 A?G W 4 2 7 .5 k V / 6 3 0 A? 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 第 6 章 互感器的選型 校驗(yàn) 保護(hù)及自動(dòng)裝置配置 本次課程設(shè)計(jì)只做 220kV 側(cè) A、 B、 C 三相的儀用電壓、電流互感器選擇與校驗(yàn)。 根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇每相上的儀表種類、個(gè)數(shù)和連接方式，然后決定測(cè)量用電壓、電流互感器的連接、選型與校驗(yàn) (設(shè)計(jì)中假設(shè)儀表盤(pán)距電壓、電流互感器安裝點(diǎn) 30m)。 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。 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(gè)饋線上共有一個(gè)有功瓦時(shí)計(jì)，一個(gè)無(wú)功電度表，一個(gè)電壓表測(cè)母線電壓，一個(gè)絕緣監(jiān)視裝置。互感器接線形式及負(fù)載連接圖類為Y/YV 接線形式。 220kV 側(cè)的電壓互感器是用于計(jì)費(fèi)，并不需要起保護(hù)作用，因?yàn)槿绻?220kV側(cè)發(fā)生故障時(shí)，其他地方的電力系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)繼電保護(hù)裝置跳閘，將故障切除，所以選擇 JCC 220? 準(zhǔn)確級(jí) 級(jí)的電壓互感器。它的基本數(shù)據(jù)見(jiàn)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?