【正文】 ：,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：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,假想時(shí)間所以，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：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 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，假想時(shí)間：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。 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)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。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41 沖擊系數(shù)電壓等級(jí)220kV各級(jí)繼電保護(hù)時(shí)間配合按表42選取。計(jì)算中，取系統(tǒng)最大運(yùn)行方式的綜合電抗。由于采用的是完全備用方式，主變壓器單臺(tái)運(yùn)行，牽引變壓器高壓側(cè)三相接地短路短路電流與點(diǎn)的三相接地短路電流相等，最終在計(jì)算可能通過(guò)各種電氣設(shè)備和母線最大電流時(shí)，計(jì)算短路點(diǎn)的三相接地短路電流即可[12]。短路計(jì)算時(shí)電網(wǎng)電源容量按無(wú)限大容量考慮；計(jì)算短路電流要考慮周期分量衰減時(shí)，在三相短路的暫態(tài)過(guò)程中，不同時(shí)刻短路電流周期分量的有效值的計(jì)算，所以用運(yùn)算曲線法計(jì)算；計(jì)算中取用系統(tǒng)最大運(yùn)行方式的綜合電抗[11]。如表32所示。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?shù)囊?。為了確定牽引變壓器的安裝容量，除了其計(jì)算容量與校核容量外，主要考慮因素是備用方式。④ 供電臂的平均電流計(jì)算方法： (37) 供電臂1：供電臂2： 按以上計(jì)算出的基本參數(shù)，可計(jì)算供電臂2的平均電流。② 上(下)行供電臂同時(shí)存在的平均列車數(shù)，即 (35) 式中，——上(下)行供電臂的列車對(duì)數(shù)(對(duì)/日)； ——為全日時(shí)間，即1440min。上下供電臂能耗帶電運(yùn)行計(jì)算： (31)式中，——為供電臂帶電運(yùn)行能耗； ——計(jì)算時(shí)間間隔； ——牽引網(wǎng)額定電壓； ——對(duì)應(yīng)區(qū)段上的電流；列車通過(guò)上(下)行供電臂的點(diǎn)點(diǎn)運(yùn)行平均電流為： (32) 式中，——列車區(qū)間帶電運(yùn)行時(shí)分供電臂上(下)行的總能耗為(列車自用電能耗暫忽略不計(jì))： (33)列車計(jì)算能耗如表31所示：表31 計(jì)算能耗數(shù)據(jù)供電臂12列車全部運(yùn)行時(shí)間上行1211下行10列車用電運(yùn)行時(shí)間上行88下行7列車在內(nèi)的能耗上行下行① 雙線區(qū)段上(下)行供電臂列車平均電流： (34)式中，——列車在供電臂內(nèi)上(下)行方向的全部運(yùn)行時(shí)間。主變壓器容量計(jì)算相關(guān)的原始資料如下：供電臂1—— 對(duì)/天，對(duì)/天供電臂2—— 對(duì)/天，對(duì)/天 其中，表示區(qū)間數(shù)，表示計(jì)算列車數(shù)，表示最大列車數(shù)。 計(jì)算過(guò)程根據(jù)設(shè)計(jì)要求，陽(yáng)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。這是為確保牽引變壓器安全運(yùn)行所必需的容量。陽(yáng)泉北牽引變電所的大體位置可以確定下來(lái)，如圖27所示。牽引變電所按不設(shè)自耦變壓器，AT所設(shè)兩臺(tái)自耦變壓器，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用；分區(qū)所設(shè)四臺(tái)自耦變壓器，兩臺(tái)投入運(yùn)行，兩臺(tái)備用。AT所：AT所與分區(qū)所的接線方案類同，通過(guò)2臺(tái)斷路器實(shí)現(xiàn)上、下行并聯(lián)供電，自耦變壓器通過(guò)電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)接在2臺(tái)并聯(lián)斷路器之間。不同供電臂通過(guò)電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)越區(qū)供電。當(dāng)正在運(yùn)行的自耦變壓器故障時(shí)，通過(guò)斷路器跳閘，使故障自耦變壓器退出運(yùn)行。分區(qū)所：每個(gè)供電臂的上、下行接觸網(wǎng)之間用兩臺(tái)斷路器相聯(lián)，正常運(yùn)行時(shí)，斷路器閉合，實(shí)現(xiàn)供電臂上下行并聯(lián)供電。根據(jù)以上原則結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行陽(yáng)泉北牽引變電所的選址。，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。按中間橫向橋接母線位置不同可分為：內(nèi)橋形 ,外橋形 。當(dāng)牽引變電所只有兩條電源回路和兩臺(tái)主變壓器時(shí)，常在電源線路間用橫向母線將它們連接起來(lái)，即構(gòu)成橋形結(jié)線。牽引變壓器制造難度較大，一次側(cè)中性點(diǎn)不能抽出接地(因?yàn)榻拥貢r(shí)T變負(fù)荷會(huì)引起零序電流)，必須采用全絕緣線圈，造價(jià)高[6]。其原理如圖26所示。圖25 三相YN,d11接線牽引變壓器原理圖這種接線方式的特點(diǎn)：運(yùn)行可靠方便；能很好的適應(yīng)山區(qū)單線電氣化鐵路牽引負(fù)載不平衡的特點(diǎn)；制造相對(duì)簡(jiǎn)單，價(jià)格較便宜；牽引變壓器容量不能得到充分利用；與采用單相接線牽引變壓器的牽引變電所相比，主接線要復(fù)雜一些，工程投資較多，檢修維護(hù)工作量也有所增加。圖24 三相V,v接線牽引變電所的原理電路圖(3)三相YN,d11接線牽引變壓器接線這種牽引變電所中裝設(shè)兩臺(tái)三相YN,d11接線牽引變壓器，一臺(tái)運(yùn)行，另一臺(tái)固定備用。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(dòng)投入的問(wèn)題。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(shí)，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(jiǎn)單，設(shè)備較少，投資較??；對(duì)電力系統(tǒng)的負(fù)序影響比單相接線??；對(duì)接觸網(wǎng)的供電可實(shí)現(xiàn)雙邊供電。(1)單相V，v接線牽引變壓器接線原理電路圖如圖23所示?？偟膩?lái)說(shuō)，對(duì)主接線的要求主要是可靠性和經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)方面。它反映了牽引變電所的基本結(jié)構(gòu)和功能。因此，主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足可靠性和靈活性的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。靈活是指用最少的切換，能適應(yīng)不同的運(yùn)行方式，適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡(jiǎn)便、迅速地倒換運(yùn)行方式，使發(fā)生故障時(shí)停電時(shí)間最短，影響范圍盡可能縮減到最小?？煽烤褪侵鹘泳€應(yīng)滿足對(duì)不同負(fù)荷的不中斷供電，且保護(hù)裝置在正常運(yùn)行時(shí)不誤動(dòng)、發(fā)生事故時(shí)不拒動(dòng)，而且能盡可能的縮小停電范圍。 安全包括設(shè)備安全及人身安全。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)。因此采用AT供電方式。能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)車電流由左右兩側(cè)接觸我那個(gè)雙邊供電，越區(qū)供電能力大大加強(qiáng)。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(zhǎng)，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。AT供電方式也就是采用自耦變壓器的供電方式。在正常情況下，上、下行接觸網(wǎng)在AT所、分區(qū)所處并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)上下行接觸網(wǎng)并聯(lián)供電，在分區(qū)所設(shè)置越區(qū)開(kāi)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)越區(qū)供電。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(lái)，形成復(fù)線單邊末端供電。因此本線采用單邊末端并聯(lián)供電。安裝兩組隔離開(kāi)關(guān)的目的是便于它們輪流停電檢修。如圖21所示。石太客專沿線有太原一廠()、二廠()、陽(yáng)泉二廠(250萬(wàn)千瓦)、陽(yáng)光電廠(120萬(wàn)千瓦)、娘子關(guān)(40萬(wàn)千瓦)和娘子關(guān)二電廠(120萬(wàn)千瓦)等電源點(diǎn)，擁有侯村500kV變電站和陽(yáng)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。第2章 牽引變電所供電方案及主接線設(shè)計(jì)山西電網(wǎng)是我國(guó)重要的火電基地，是我國(guó)北部“西電東送”的重要通道，電能輸出量高居全國(guó)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(jì)949公里，500千伏變電站5座，變電容量1200萬(wàn)千伏安；220千伏線路124條計(jì)5232公里，220千伏變電站51座。并以此來(lái)進(jìn)行保護(hù)選擇，以及變電所中的斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器、電壓互感器等電氣設(shè)備必須依據(jù)短路計(jì)算的結(jié)果。(2)通過(guò)既有數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，來(lái)選擇主變壓器安裝容量以及臺(tái)數(shù)。從國(guó)外已運(yùn)營(yíng)和正在建設(shè)的高速鐵路來(lái)看，電力牽引采用工頻單相交流25 kV牽引制、最高運(yùn)行速度為300 km/h及其以上的高速鐵路中，全部采用的是AT供電方式。截止到2008年十月我國(guó)電氣化鐵路總里程達(dá)到26000km，%?！捌呶濉逼陂g修建了2764km電氣化鐵道。到1980年底，共建成電氣化鐵道1676km。到2004年底電氣化總里程已達(dá)19303km，電氣化總里程估計(jì)將超過(guò)德國(guó)。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著時(shí)代的發(fā)展國(guó)內(nèi)外電氣化鐵路也在不斷發(fā)展，牽引動(dòng)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。電力牽引具有高效節(jié)能、運(yùn)輸成本低、運(yùn)輸能力強(qiáng)、運(yùn)輸速度高等特點(diǎn)。石太客運(yùn)專線作為我國(guó)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。電力牽引具有高效節(jié)能、運(yùn)輸成本低、運(yùn)輸能力強(qiáng)、運(yùn)輸速度高等特點(diǎn)。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(shí)還可以滿足大經(jīng)濟(jì)區(qū)、大城市的增量運(yùn)輸?shù)男枨螅v出既有線用來(lái)發(fā)展貨物重載運(yùn)輸，適應(yīng)日益增長(zhǎng)的運(yùn)輸需要。 On the other hand,the verification of the bus mode of lowpressure side,as well as the selection and validation of lightning protection and grounding equipment have to rely on the data of short circuit calculation.Finally, the harmonic analysis and reactive power pensation analysis of the traction substation are done. Key words: Passenger Dedicated Line of ShijiazhuangTaiyuan Traction substation Load calculation Traction power supply scheme shortcircuit calculation目 錄第1章 緒 論 1 設(shè)計(jì)背景及意義 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 2第2章 牽引變電所供電方案及主接線設(shè)計(jì) 3 3 3 4 4 5 5 8第3章 牽引變壓器的選擇和負(fù)荷計(jì)算 10 設(shè)計(jì)依據(jù) 10 計(jì)算過(guò)程 10 供電臂上、下平均電流的計(jì)算 11 供電臂2有效電流的計(jì)算 13 變壓器容量的計(jì)算 14 變壓器校核容量的計(jì)算 14 求變壓器的安裝容量 16第4章 線路的保護(hù)計(jì)算 17 短路計(jì)算示意圖及有關(guān)數(shù)據(jù) 17 短路電流計(jì)算 17第5章 開(kāi)關(guān)設(shè)備選型及熱穩(wěn)定性校驗(yàn) 20 高壓斷路器 20 隔離開(kāi)關(guān) 22第6章 互感器的選型校驗(yàn)保護(hù)及自動(dòng)裝置配置 25 220kV電壓互感器的選型和校驗(yàn) 25 220kV電流互感器的選型和校驗(yàn) 27 29 2AT所 29 29第7章 諧波分析無(wú)功功率補(bǔ)償與越區(qū)供電能力分析 30 30 30 31第8章 結(jié)論與展望 32 32 32參考文獻(xiàn) 34致謝 35附錄A外文資料及翻譯 36 36 41附錄B 相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙 44石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章 緒 論 設(shè)計(jì)背景及意義鐵路是物資運(yùn)輸以及旅客中運(yùn)輸?shù)闹饕煌üぞ?，它?duì)拉動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的增長(zhǎng)起到積極作用。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。然后，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。本設(shè)計(jì)的任務(wù)是完成石太客專陽(yáng)泉北牽引變電所系統(tǒng)設(shè)計(jì)：首先，經(jīng)過(guò)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。石太客運(yùn)專線是我國(guó)鐵路“四縱四橫”快速客運(yùn)網(wǎng)的重要組成部分，能夠連接石家莊和太原兩大鐵路樞紐。而電氣主接線反映牽引變電所設(shè)施的主要電氣設(shè)備以及這些設(shè)備的規(guī)格、型號(hào)、技術(shù)參數(shù)以及在電氣上是如何連接的，高壓側(cè)有幾回進(jìn)線、幾臺(tái)牽引變壓器，有幾回接觸網(wǎng)饋電線。中國(guó)也已經(jīng)在高速鐵路的研究領(lǐng)域擁有了自己的一套獨(dú)立的設(shè)計(jì)、建設(shè)方法。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(shí)，增加實(shí)踐性，為以后的工作打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 三、課題研究要求及內(nèi)容本次設(shè)計(jì)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(lái)進(jìn)行陽(yáng)泉北牽引變電所的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算選擇變壓器容量、經(jīng)過(guò)短路計(jì)算進(jìn)行保護(hù)，選擇供配電方式，完成高低壓設(shè)備和導(dǎo)線的選型，繪制主接線圖、用電平面布置圖等。19801990年，我國(guó)電氣化鐵路建成投入共計(jì)約5940km，是19581961年的63倍，是19691977年的六倍多。目前開(kāi)行時(shí)速200公里以上高速列車的國(guó)家已有日本、法國(guó)、德國(guó)、意大利、西班牙、比利時(shí)、荷蘭、瑞典、英國(guó)、美國(guó)