【正文】 的計算。造成短路的主要原因有：電氣設備絕緣損壞、有關人員誤操作、鳥獸為害事故等。 牽引變電所A擔負著重要的牽引負荷供電任務(一級負荷)，饋線數(shù)目多，影響范圍廣，應保證安全可靠的供電，所以為滿足故障檢修時的需要，應設兩臺牽引用變壓器，使用固定備用方式。由于該變電所處于大型編組站內(nèi)牽引饋線斷路器數(shù)量多，且檢修頻繁。帶旁路母線和旁路斷路器的接線圖如圖35所示。這種接線方式適用于每相牽引母線饋線數(shù)目較多的場合，以減少備用斷路器的數(shù)量。石家莊鐵道大學四方學院畢業(yè)設計11圖 33　饋線斷路器 100%備用圖 34　饋線斷路器 50%備用(3)帶旁路母線和旁路斷路器的接線一般情況下，每2至4條饋線設一旁路斷路器。在只考慮可靠性時，應偏向于選擇饋線斷路器50%備用，只從經(jīng)濟性方面考慮的話，卻應該偏向于選擇饋線斷路器100%備用。當每相母線的饋出線數(shù)目較多時，一般很少采用此種法方法。這種接線每兩條饋線設一臺備用斷路器，通過隔離開關的轉(zhuǎn)換，備用斷路器可代替其中任一臺斷路器工作。(2)饋線斷路器50% 備用的接線饋線斷路器50%備用的接線圖如圖34所示。斷路器的轉(zhuǎn)換操作方便，供電可靠性高，但一次投資較大?！恳冸娝伨€側(cè)主接線基本形式由于 饋線斷路器的跳閘次數(shù)較多，為了提高供電的可靠性，按饋線斷路器備用方式不同，牽引 變電所 側(cè)饋線 的接線方式一般有下列三種：(1)饋線斷路器 100% 備用的接線此種接線用于單線區(qū)段，牽引母線不同相的場合。缺點：增加一組母線時每回路就需要增加一組母線隔離開關；當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒換操作電器，容易誤操作。缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電；當出現(xiàn)為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴建時需向兩個方向均衡擴建。單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部母線仍需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后才能恢復非故障段的供電。優(yōu)點：接線簡單清晰、設備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。當出線較短，且變壓器隨經(jīng)濟運行的要求需經(jīng)常切換時，采用外橋接線的方式比較合適，如圖 32 所示。聯(lián)結(jié)橋斷路器設置在外側(cè)，其它兩臺斷路器接在變壓器回路中，線路故障和進行切除以及投入操作時，需動過與之相得兩臺斷路器并影響一臺未故障變壓器的運行。當輸電線路較長，故障幾率較多，而變壓器又不需經(jīng)常切除時，采用內(nèi)橋接線比較合適，如圖 31 所示。此外，變壓器切除和投入的操作比較復雜，需切除和投入與該變壓器連接的兩臺斷路器，也影響了一回未故障線路的運行。其余兩臺斷路器接在線路上?！恳冸娝淮蝹?cè)主接線的基本形式電氣主接線主要有以下幾種形式：(1)橋型接線當牽引變電所只有兩條電源進線和兩臺主變壓器，且有系統(tǒng)功率穿越時采用橋式接線，通過式牽引變電所一次側(cè)常采用橋型接線。(5)發(fā)展擴建性的可能性主接線應考慮將來的發(fā)展和擴建的方便。(3)靈活性應能適應必要的各種運行方式，便于切換操作和檢修，且適應負荷的發(fā)展。(2)操作方便主接線應力求簡單、清晰、操作方便。牽引負荷和部分地區(qū)負荷均為一級負荷，必須保證供電的安全可靠性，為此要保證牽引變電所電源引入可靠，選擇主接線時要考慮在電路的轉(zhuǎn)換、設備的檢修和事故處理時供電的可靠性和連續(xù)性。對電氣主接線的基本要求概括地說應包括電力系統(tǒng)整體及變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性?？蛰d損耗，負載損耗 ，空載電流 %,阻抗電壓 %?？蛰d損耗石家莊鐵道大學四方學院畢業(yè)設計7，負載損耗 246，空載電流 %,阻抗電壓 %。石家莊鐵道大學四方學院畢業(yè)設計6 ????SP補償后： .. ?緊密運行下的計算容量： ???左左g??右右g 22g ????????左左右右 ???Ica緊密運行下的計算容量： ????tcaNKIUS?由于牽引負荷功率因數(shù)為 ?？紤]到投資效益比，電氣化鐵路多單獨使用。本變電所考慮為固定備用方式，按故障檢修時的需要，應設兩臺牽引用主變壓器。圖 23　YNd11 聯(lián)接原理圖石家莊鐵道大學四方學院畢業(yè)設計5　牽引變壓器臺數(shù)和容量的選擇　牽引變壓器選擇原則(1)為保證供電的可靠性，在變電所中，一般裝設兩臺主變壓器；(2)為滿足運行的靈敏性和可靠性，如有重要負荷的變電 所，應選擇兩臺三繞組變壓器，選用三繞組變壓器占地面積小，運行及維護工作量少，價格低于四臺雙繞組變壓器，因此三繞組變壓器的選擇大大優(yōu)于四臺雙繞組變壓器；(3)裝有兩臺主變壓器的變電所，其中一臺事故后其余主變壓器的容量應保證該所全部負荷的 70%以上，并保證用戶的一級和二級全部負荷的供電。缺點主要是牽引變壓器容量利用率不高。三相 YNd11 聯(lián)結(jié)牽引變電所的優(yōu)點是：①牽引變壓器低壓側(cè)保持三相，有利于供應牽引變電所自用電和地區(qū)三相電力；②能很好的適應當一個供電臂出現(xiàn)很大牽引負荷時，另一供電臂卻沒有或只有很小牽引負荷的不均衡運行情況；③三相 YNd11 聯(lián)結(jié)變壓器在我國采用的時間長，有比較多的經(jīng)驗，制造相對簡單，價格也較便宜；④一次側(cè) YN 聯(lián)結(jié)中性點可以引出接地，一次繞組可按分級絕緣設計制造，與電力系統(tǒng)匹配方便。為牽引變壓器的選型提供了一種新的連接形式。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投入的問題。這種聯(lián)結(jié)只適用于電力系統(tǒng)容量較大，電力網(wǎng)比較發(fā)達，三相負荷用電能夠可靠地由地方電網(wǎng)得到供應的場合。(1)單相牽引變電所的優(yōu)點：牽引變壓器的容量利用率可達 100%；主結(jié)線簡單，設備少，占地面積小，投資省等。目前，我國牽引供電系統(tǒng)中采用的牽引變壓器主要有：單相變壓器、三相星形三角形接法變壓器、三相三繞組十字交叉接線變壓器、斯科特接線變壓器、三相星形延邊三角形接法變壓器和三相星形曲折延邊三角形接線變壓器。供變電系統(tǒng)及裝置的設計，不僅要滿足正常運行方式下的各種工作狀態(tài)及運行條件的要求，而且還應考慮在故障條件下如何縮小或限制故障的范圍及影響，并保證電氣設備在故障狀態(tài)下可靠的工作。 本設計研究的主要內(nèi)容本設計主要是貨運鐵路牽引變電所電氣設計。現(xiàn)代電力牽引都以公用電網(wǎng)配電，實質(zhì)上是取用經(jīng)變換的單相電。至 2022石家莊鐵道大學四方學院畢業(yè)設計2年底，我國的電氣化鐵路營業(yè)里程已達到了 ，占我國鐵路總營業(yè)里程的 %，各大干線都已實現(xiàn)了電氣化。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)，完成對電力機車的送電任務。牽引變電所：牽引變電所的作用是將電力系統(tǒng)供應的電能轉(zhuǎn)變?yōu)槭呛穗娏恳╇姺绞降碾娔?，其中的核心元件是牽引變壓器，并設有備用。圖 11　牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)成簡圖電力系統(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。相對牽引變電所而言，通常把為其供電的電力系統(tǒng)稱為外部電源或一次系統(tǒng)。并且用 AutoCAD 繪出了系統(tǒng)的主接線圖。短路電流計算是本次設計的關鍵部分，通過計算對斷路器、隔離開關、電壓互感器、電流互感器、熔斷器等進行選擇校驗和進行繼電保護的擬定計算。主要包括牽引負荷的計算、主變壓器接線方式的分析比較、主變壓器型號和臺數(shù)的選擇、牽引變電所進線和饋線方式的選擇、短路計算、高壓設備的選取和校驗、繼電保護的擬定與計算、牽引變電所防雷與接地裝置的設置。指導教師簽字 時　間 年 月 日摘　要貨運鐵路牽引變電所是鐵路系統(tǒng)的重要組成部分，起著變換和分配電能的作用,它直接影響整個鐵路系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行。并且使用 AutoCAD 繪制出一次側(cè)的主接線圖。再接著對牽引變電所進行二次系統(tǒng)設計，確定變壓器和饋線的繼電保護。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。并且國外的牽引變電所在運營模式上已經(jīng)做到無人值守。國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，來減小對系統(tǒng)和用戶的影響。在對既有經(jīng)驗與技術總結(jié)的同時，進一步探索變電所數(shù)字化設計的可行性是十分必要的。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國電氣化鐵道牽引變電所二次設備技術水平的發(fā)展，牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)被廣泛應用。牽引變電所能否安全運行，直接關系到電氣化鐵路的運行情況。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，供電力機車和動車組使用。四、應收集的資料及參考文獻1. 李彥哲,胡彥奎,[M].蘭州:蘭州大學出版社,2022.2. 賀威俊,[M].北京:鐵道出版社,1983.3. CAD[M].北京: 中國水利水電出版社,2022.4. 曾成碧,[M],北京:機械工業(yè)出版社,2022.5. 張保會,[M].北京:中國電力出版社,2022.6. 譚秀炳,[M].西南交通大學出版社 .2022.7. 李群湛,[M].西南交大出版社 2022.五、進度計劃1. 第 13 周： 調(diào)研、收集材料，完成外文翻譯、開題報告；2. 第 4 周： 分析、確定方案；3. 第 57 周：　 設計、計算、繪圖；4. 第 8 周： 中期檢查；5. 第 911 周： 撰寫論文；6. 第 1214 周：　 論文審核定稿；7. 第 1516 周：　 答辯。表 1 牽引變電所基本設計數(shù)據(jù)項目 A 牽引變電所左臂負荷全日有效值（A） 560右臂負荷全日有效值（A） 780左臂短時最大負荷（A）[注] 860右臂短時最大負荷（A） 1080 續(xù)表 1項目 A 牽引變電所牽引負荷功率因數(shù) (感性)10kV 地區(qū)負荷容量（ kVA） 2100010kV 地區(qū)負荷功率因數(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 饋線數(shù)目 2右供電臂 饋線數(shù)目 210kV 地區(qū)負荷饋線數(shù) 2 回路工作，1 回路備用預計中期牽引負荷增長 30％[注]：供電臂短時最大負荷即為線路處于緊密運行狀態(tài)下的供電臂負荷。線路平均正序電抗 X1 為 , 平均零序電抗 X0 為 。 對每個牽引變電所而言，110kV 線路為一主一備。三、主要技術指標（或研究方法）1. 包含有 A、B 兩牽引變電所的供電系統(tǒng)示意圖如圖 1 所示。二、基本要求1. 設計計算說明書一份，要求條目清楚、計算正確、文本整潔。5. 配置所需的二次系統(tǒng)，并進行繼電保護整定計算。3. 牽引變壓器容量、型式及臺數(shù)的選擇。畢業(yè)設計任務書題　目 貨運鐵路牽引變電所的電氣系統(tǒng)設計學生姓名 學號 班級 專業(yè) 電氣工程及其自動化承擔指導任務單位 電氣工程系 導師姓名 導師職稱 講師一、主要內(nèi)容 1. 按規(guī)定供、饋電容量與要求確定電氣主結(jié)線。2. 短路電流計算。4. 母線（導體）和主要一次電氣設備選擇。6. 進行防雷與接地的設計。2. 繪制出牽引變電所電氣主接線圖。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 選取基準容量 Sj 為 100MVA，在最大運行方式下，電力系統(tǒng) 2 的綜合電抗標幺值分別為 和，在最小運行方式下，電力系統(tǒng) 2 的綜合電抗標幺值分別為 和 。圖 1 中，L L L 3 長度分別 30km、50km 、20km ?；驹O計數(shù)據(jù)如表 1 所示。，可自行補充其它資料。教研室主任簽字 時　間 　　 年　 月 日畢業(yè)設計開題報告題目 貨運鐵路牽引變電所的電氣系統(tǒng)設計學生姓名 學號 班級 專業(yè) 電氣工程及其自動化一、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施。牽引變電所把區(qū)域電力系統(tǒng)輸送來的電能，根據(jù)電力牽引對電流和電壓的不同要求，轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用于電力牽引的電能，然后分別輸送到鐵路沿線上架設的接觸網(wǎng)，為電力機車或動車組供電，因此牽引變電所是電氣化鐵路的“心臟”。因此，牽引變電所的研究對電氣化鐵路的發(fā)展以及安全運行都有著很重要的意義，對國民經(jīng)濟的發(fā)展也有直接或間接的影響。武廣高速鐵路牽引變電所采用的綜合自動化系統(tǒng)技術為牽引供電可靠性及供電質(zhì)量提供了保障。目前，我國交、直流牽引變電所技術裝備產(chǎn)生了重大變化，主設備向高可靠性、小型化和免維修方面發(fā)展；變電所主接線和輔助設施逐步趨于簡化和典型化；遠動監(jiān)控、故障錄波和微機保護與自動裝置得到廣泛的推廣應用，最終將實現(xiàn)高度自動化的減員值班和無人值班的牽引變電所的目標。如：歐洲一些發(fā)達國家和日本都采用這種方法。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計規(guī)范，按照設計任務書要求首先進行參數(shù)計算，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。接著對牽引變電所進行短路計算，根據(jù)計算的結(jié)果選擇確定各高壓設備的型號并對所選設備進行動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性校驗。然后參照電氣化鐵路牽引變電所設計規(guī)范根據(jù)計算結(jié)果選擇確定防雷和接地設施。四、預期達到的結(jié)果通過對牽引變壓器正常負荷和緊密運行狀態(tài)下的容量進行計算以及對中遠期運量進行估計，對主變壓器進行初步選型，確定出主變壓器的安裝容量和接線形式以及備用方式以及；確定出高壓側(cè)和饋線側(cè)分別采用何種接線方式；分別對牽引變壓器高壓側(cè)和低