【正文】 底，我國的電氣化鐵路營業(yè)里程已達(dá)到了 ，占我國鐵路總營業(yè)里程的 %，各大干線都已實(shí)現(xiàn)了電氣化?，F(xiàn)代電力牽 引都以公用電網(wǎng)配電，實(shí)質(zhì)上是取用經(jīng)變換的單相電。 本設(shè)計 研究的主要內(nèi)容 本設(shè)計主要是貨運(yùn) 鐵路 牽引變電所電氣設(shè)計。 供變電系統(tǒng)及裝置的設(shè)計，不僅要滿足正常運(yùn)行方式下的各種工作狀態(tài)及運(yùn)行條件的要求，而且還應(yīng)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(shè)備在故障狀態(tài)下可靠的工作。 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。 (1)單相牽引變電 所 的優(yōu)點(diǎn)：牽引變壓器的容量利用率可達(dá) 100%；主結(jié)線簡單，設(shè)備少，占地面積小，投資省等。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(dá)，三相負(fù)荷用電能夠可靠地由地方電網(wǎng)得到供應(yīng)的場合。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。為牽引變壓器的選型提供了一種新的連接形式。 三相 YNd11 聯(lián)結(jié)牽引變電所的優(yōu)點(diǎn)是 ： ① 牽引變壓器低壓側(cè)保持三相，有利于供應(yīng)牽引變電所自用電和地區(qū)三相電力 ； ② 能很好的適應(yīng)當(dāng)一個供電臂出現(xiàn)很大牽引負(fù)荷時，另一供電臂卻沒有或只有很小牽引負(fù)荷的不均衡運(yùn)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(yàn)，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(diǎn)可以引出接地，一次繞組可按分級絕緣設(shè)計制造，與電力系統(tǒng)匹配方便。 缺點(diǎn)主要是牽引變壓器容量利用率不高。 圖 23 YNd11聯(lián)接原理圖 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)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(shè)兩臺主變壓器； (2)為滿足運(yùn)行的靈敏性和可靠性，如有重要負(fù)荷的變電 所，應(yīng)選擇兩臺三繞組變壓器，選用三繞組變壓器占地面積小，運(yùn)行及維護(hù)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(yīng)保證該所全部負(fù)荷的 70%以上，并保證用戶的一級和二級全部負(fù)荷的供電。本變電所考慮為固定備用方式，按故障檢修時的需要，應(yīng)設(shè)兩臺牽引用主變壓器?？紤]到投資效益比，電氣化鐵路多單獨(dú)使用。 9 2 2 6 1 4 ????? SP 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 6 補(bǔ)償后： 2 6 3 9 2 2 30 ???? PS 緊密運(yùn)行下的計算容量： ???? ??左左g ????? 80KI ??右右g 222gg2 ?????????? 左左右右 ??? II ca 緊密運(yùn)行下的計算容量： 5 0 8 3 2 ?????????? tcaN KIUS ? 由于牽引負(fù)荷功率因數(shù)為 ?？蛰d損耗，負(fù)載損耗 246，空載電流 %,阻抗電壓 %?？蛰d損耗 ，負(fù)載損耗 ，空載電流 %,阻抗電壓 %。對電氣主接線的基本要求概括地說應(yīng)包括電力系統(tǒng)整體及變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。 牽引負(fù)荷和部分地區(qū)負(fù)荷均為一級負(fù)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(shè)備的檢修和事故處理時供電的可靠性和連續(xù)性。 (2)操作方便 主接線應(yīng)力求簡單、清晰、操作方便。 (3)靈活性 應(yīng)能適應(yīng)必要的各種運(yùn)行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展。 (5)發(fā)展擴(kuò)建性的可能性 主接線應(yīng)考慮將來的發(fā)展和擴(kuò)建的方便。 牽引變電所一次側(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(dāng)牽引變電所只有兩條電源進(jìn)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。其余兩臺斷路器接在線路上。此外，變壓器切除和投入的操作比較復(fù)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(yùn)行。當(dāng)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。聯(lián)結(jié)橋斷路器設(shè)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(jìn)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(yùn)行。當(dāng)出線較短，且變壓器隨經(jīng)濟(jì)運(yùn)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。 優(yōu)點(diǎn)：接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一 段母線故障時，全部母線仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復(fù)非故障段的供電。 缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)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(dāng)出現(xiàn)為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建。 缺點(diǎn)：增加一組母線時每回路就需要增加一組母線隔離開關(guān)；當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。 牽引變電所饋線側(cè)主接線 基本形式 由于 ，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。斷路器的 轉(zhuǎn)換操作方便，供電可靠性高，但一次投資較大。 (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。這種接線每兩條饋線設(shè)一臺備用斷路器，通過隔離開關(guān)的轉(zhuǎn)換，備用斷路器可代替其中任一臺斷路器工作。當(dāng)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。 在只考慮可靠 性時，應(yīng)偏向于選擇饋線斷路器 50%備用，只從經(jīng)濟(jì)性方面考慮的話，卻應(yīng)該偏向于選擇饋線斷路器 100%備用。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)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(shè)一旁路斷路器。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。帶旁路母線和旁路斷路器的接線圖如圖 35所示。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，故 。 牽引變電所 A擔(dān)負(fù)著重要的牽引負(fù)荷供電任務(wù) (一級負(fù)荷 )，饋線數(shù)目多，影響范圍廣，應(yīng)保證安全可靠的供電，所以為滿足故障檢修時的需要，應(yīng)設(shè)兩臺牽引用變壓器，使用固定備用方式。造成短路的主要原因有：電氣設(shè)備絕緣損壞、有關(guān)人員誤操作、鳥獸為害事故等。 同時為了正確地選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時不致?lián)p壞，也需要進(jìn)行短路電流的計算。 110kV 短路電流計算 (1)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下 由已知可以求得各支路阻抗： ?????????? , 313212 LXXLXX LL 已知最大運(yùn)行方式下電力系統(tǒng) 2 的綜合電抗標(biāo)幺值分別為 *1 ?SX 和*2 ?SX 。39。 基準(zhǔn)電流為： 1110????jjj USI 則 110kV 側(cè)的總電抗標(biāo)幺值為： )//()( * 3* 2* 2* 1* 110 ?????? LSLS XXXXX 三相短路電流周期分量有效值為： 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 15 * 110110)3(110 ??? ?XII j 其他三相短路電流： 短路穩(wěn)態(tài)電流 )3(110)3()3(39。 ??? ? III 設(shè) 110kV 時，沖擊系數(shù) ?chK ，則沖擊 電流 )3(1 1 0)3( ???? IKi chch 短路電流最大有效值： )1(21 )3(1102)3( ??????? IKI chch 三相短路容量： M V * 1 1 0)3(1 1 0 ??? ?X SS j 短路電流計算 (1)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下 基準(zhǔn)電流為： %1 0 1 0 03?????jjj USI 與 110kV 側(cè)比較多了變壓器 1T 的電抗： 10100100 % 3* 1 ?????? NjdT SSUX 則 側(cè)的總電抗標(biāo)幺值為： )//()( * 1* 3* 2* 2* ????????? TLSLS XXXXXX 三相短路電流周期分量有效值為： * )3( ??? ?XII j 其他三相短路電流： 短路穩(wěn)態(tài)電流 )3( )3()3(39。 ??? ? III 設(shè) 時，沖擊系數(shù) ?chK ，則沖擊電流 )3( )3( ???? IKi chch 短路電流最大有效值： 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 16 )1(21 )3( )3( ??????? IKI chch 三相短路容量： M V * )3( ??? ?X SS j (2)系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下 基準(zhǔn)電流為： %1 0 1 0 03?????jjj USI 與 110kV 側(cè)比較多了變壓器 1T 的電抗： 10100100 % 3* 1 ?????? NjdT SSUX 則 側(cè)的總電抗標(biāo)幺值為： )//()( * 1* 3* 2* 2* ????????? TLSLS XXXXXX 三相短路電流周期分量有效值為： * )3( ??? ?XII j 其他三相短路電流： 短路穩(wěn)態(tài)電流 )3( )3()3(39。 ??? ? III 設(shè) 時，沖擊系數(shù) ?chK ，則沖擊電流 )3( )3( ???? IKi chch 短路電流最大有效 值： )1(21 )3( )3( ????? IKI chch 三相短路容量： M V * )3( ??? ?X SS j 10kV 側(cè)短路電流計算 (1)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下： 基準(zhǔn)電流為： 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 17 %1 0 5103 1 0 03210?????jjj USI 與 側(cè)比較多了變壓器 2T 的電抗： 10100100 % 3* 2 ?????? NjdT SSUX 則 10kV 側(cè)的總電抗標(biāo)幺值 為： )//()( * 2* 3* 2* 2* 110 ???????? TLSLS XXXXXX 三相短路電流周期分量有效值為： * 1010)3(10 ??? ?XII j 其他三相短路電流： 短路穩(wěn)態(tài)電流 )3(10)3()3(39。 ??? ? III 設(shè) 10kV 時，沖擊系數(shù) ?chK ，則沖擊電流 )3(10)3( ???? IKi chch 短路電流最大有效值： )1(21 )3(102)3( ????? IKI chch 三相短路容量： M V 0*10)3(10 ??? XSS j (2)系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下 基準(zhǔn)電流： %1 0 5103 1 0 03210?????jjj USI