【正文】 影響，其接線形式有單相V,v接線變壓器、三相V,v接線變壓器、三相YN,d11接線變壓器、斯科特接線變壓器等[4]。牽引變電所裝設四臺單相V,v接線變壓器，其中兩臺并聯(lián)運行，兩臺備用。23 單相V，v接線牽引變電所的原理電路圖(2)三相V，v接線牽引變壓器接線原理電路圖如圖24所示。同時，三相V,v接線變壓器有兩臺獨立的鐵芯和對應繞組通過電磁感應進行變換和傳遞；兩臺的容量可以相等，也可以不相等；兩臺的副邊電壓可以相同，也可以不相同，有利于實現(xiàn)分相有載或無載調壓[5]。其原理如圖25所示。(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，用其一相供應一邊供電分區(qū)，另一相供應另一供電分區(qū)。其特點是：當T1和T2兩個供電分區(qū)的負荷電流相等，功率因數(shù)也相等時斯科特接線變壓器的原邊三相電流對稱。方案比較結果：經比較，本設計選用三相V,v接線變壓器，相應的變電所應為三相V,v接線牽引變電所。四個連接元件僅需三個斷路器，配電裝置結構也較簡單。本次設計接線采用內橋接線方式。(1)所址選擇原則：架空電源進線、饋出線上網走廊暢通；盡量少占農田，不占良田，公路便于引入所內，且力求短捷，便于設備運輸；避免設在有嚴重污穢的地區(qū)；盡量避開高填方、拆遷大量建筑物、隧道及高架橋處、名勝古跡以及有地下設施的地區(qū)；牽引變電所的所址高程應在百年一遇的洪水位之上；其余所的所址高程應在五十年一遇的洪水位以上；確定所址時，考慮與電臺、雷達站、機場、弱電線路以及地下管道、電纜、儲油設施等鄰近設施和周圍環(huán)境的相互影響。牽引變電所設置在露天，設置靠近負荷中心并且盡量離電源點近，這樣有利于減少電源線路的損耗[7]。在每個供電臂的兩臺斷路器內側設有兩臺自耦變壓器，每臺自耦變壓器通過電動隔離開關聯(lián)接，互為備用。在每回進線上均設置氧化鋅避雷器用于過電壓保護。柱上式分區(qū)所：供電臂的上、下行通過接觸網電動隔離開關實現(xiàn)供電臂上下行并聯(lián)供電。根據以上方案確定陽泉北牽引變電所位于東凌井與井陘北牽引變電所之間。分區(qū)所兼開閉所：從上下行接觸網引入兩路電源，一主一備工作方式；母線為單母線分段接線方式，饋線采用帶旁路母線的接線型式。圖27 牽引變電所位置 第3章 牽引變壓器的選擇和負荷計算 設計依據鐵路等級：客運專線，近期兼顧貨運；正線數(shù)目：雙線；速度目標值：遠期最高速度；近期最高運營速度，中速列車，貨車最高速度；最小曲線半徑：；正線線間距：一般為；到發(fā)線有效長度：1050m，雙機1080m；牽引種類：電力；機車類型：客運：高速列車，動車組；中速列車，；貨運：大功率交流電力機車；牽引質量：客運：高速列車，中速列車；貨運：列車最小追蹤間隔：客車，貨車牽引供電方式：、單相；客車列車類型：電動車組(單列8輛編組、重聯(lián)16輛編組)、電力機車(18輛編組)；一般分為三個步驟進行:求出計算容量，然后求出校核定量。根據計算容量和校核容量，再考慮其他因素(如備用方式等)，最后按實際系列產品的規(guī)格選定牽引變壓器的臺數(shù)和容量，稱為安裝容量和設計容量[8]。供電臂1是指從陽泉北到東凌井，供電臂2是指從陽泉北到井陘北。 供電臂上、下平均電流的計算首先計算供電臂上、下的基本參數(shù)[9]。 ——列車在內的能耗。③ 上(下)行供電臂列車用電平均用電概率，即 (36) 式中，——上(下)行供電臂列車用電運行時間。從而可得：供電臂1：供電臂2： 供電臂2有效電流的計算供電臂2有效電流： 式中：( )供電臂1的有效電流計算：供電臂2的有效電流計算： 變壓器容量的計算本設計采用三相接線變壓器，接線變壓器由兩臺單相變壓器連接而成，其兩臺變壓器計算容量分別為：因此： 變壓器校核容量的計算對應于的供電臂1列車用電平均概率為 按雙線有上行車或有下行車的概率為經查得：又 從而得出， 則供電臂1的校核容量對應于的供電臂2列車用電平均概率為按雙線有上行車或有下行車的概率為經查得： 從而得出：則供電臂2的校核容量 求變壓器的安裝容量牽引變壓器的安裝容量，是在計算容量與校核容量的基礎上，再考慮備用方式，最后按其系列產品確定的牽引變壓器臺數(shù)與容量。本設計采用的是4臺三相變壓器，每2臺同時運行，構成V,V接線型式，其余2臺備用。因此所選變壓器容量應比校核容量略大一些，確定變壓器容量為和 [10]。表32 變壓器容量的技術參數(shù)計算容量校核容量變壓器容量4000031500第4章 線路的保護計算為了進行所選電氣設備的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定校驗，必須進行相應的短路計算。 短路計算示意圖及有關數(shù)據電力系統(tǒng)短路中最常見的短路類型是單相接地短路，短路后最不嚴重的短路類型是兩相不接地短路，短路電流最大的三相接地短路。關于短路計算考慮簡化計算，電網電源容量按無限大考慮。沖擊系數(shù)按表41選取。表42 沖擊系數(shù) 計算點12451．501．000．500．201．561．060．560．26 短路電流計算(1)牽引變壓器高壓側()發(fā)生三相接地短路時，：短路電路圖41如下所示：圖41 220kV側三相短路取電網電源為無限大功率電源，內阻抗為零，線路電抗標幺值為：短路點的起始次暫態(tài)電流標幺值為：短路點處的基準電流為： 短路點的起始次暫態(tài)電流有名值為： 短路點的沖擊電流為： (2)牽引變壓器低壓側()發(fā)生三相接地短路時，短路電路圖如下：圖42 由于,所以可以忽略，短路后在計算時也可以忽略不計，所以：變壓器電抗標幺值：線路電抗標幺值同上，沒變電壓標幺值為：線路和線路的并聯(lián)標幺值為：短路點的起始次暫態(tài)電流標幺值為：短路點處的基準電流為： 短路點的起始次暫態(tài)電流有名值為： 短路點的沖擊電流為： 短路計算結果如表43所示：表43 短路計算結果電壓等級220kV (kA) (kA)第5章 開關設備選型及熱穩(wěn)定性校驗 開關設備包括斷路器、熔斷器、隔離開關和負荷開關等電器。表51 開關電器的選擇與校驗 選擇項目校驗項目 額定電壓 額定電流 開斷電流 動穩(wěn)定 熱穩(wěn)定 斷路器 隔離開關―― 負荷開關 熔斷器――――表51中 －分別為開關電器的額定電壓、額定電流和額定開斷電流； －分別為開關電器工作點的線路額定電壓、最大負荷電流和三相短路電流穩(wěn)態(tài)值；－分別為開關電器的動穩(wěn)定電流峰值、熱穩(wěn)定電流及其試驗時間；－假想時間，－繼電保護整定時間(s)；－斷路器動作時間(s)；－考慮短路電流非周期分量熱影響的等效時間。對三相系統(tǒng)中，廣泛采用少油式斷路器，交流牽引負荷側由于故障跳閘頻繁，從減少運行維修工作量考慮，較普遍采用真空斷路器[13]。型號選擇如下：工作點的線路額定電壓為：三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為： 最大負荷電流為： 根據上面數(shù)據和附錄可選擇的斷路器型號為：校驗斷路器的動穩(wěn)定性：短路器的動穩(wěn)定電流峰值，所以，滿足要求。(2)牽引主變壓器低壓側()我們選擇的是戶外少油斷路器。校驗斷路器的熱穩(wěn)定性：斷路器的熱穩(wěn)定電流斷路器的試驗時間假想時間：滿足要求。型號選擇如下：工作點的線路額定電壓為：三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為：最大負荷電流為：根據上面數(shù)據及附錄可選擇的斷路器型號為：校驗斷路器的動穩(wěn)定性：短路器的動穩(wěn)定電流峰值，所以 滿足要求。 隔離開關牽引變壓器220kV隔離開關型號選擇如下：工作點的線路額定電壓為：,三相短路電流穩(wěn)態(tài)值為：最大負荷電流為：根據上面數(shù)據和附錄可選擇的隔離開關型號為： 型的隔離開關校驗隔離開關的動穩(wěn)定性：隔離開關的動穩(wěn)定電流峰值，所以 滿足要求校驗隔離開關的熱穩(wěn)定性：隔離開關的熱穩(wěn)定電流，隔離開關的試驗時間假想時間 ,所以，滿足要求。校驗隔離開關的熱穩(wěn)定性：隔離開關的熱穩(wěn)定電流 隔離開關的試驗時間 假想時間所以，滿足要求。選擇的開關型號見表52所示：表52 選擇開關型號電壓220kV斷路器隔離開關第6章 互感器的選型校驗保護及自動裝置配置本次課程設計只做220kV側A、B、C三相的儀用電壓、電流互感器選擇與校驗。表61電流、電壓互感器選擇與校驗選擇校驗電壓電流熱穩(wěn)定動穩(wěn)定電流互感器電壓互感器式中，－電流互感器熱穩(wěn)定倍數(shù)； －電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)； 、－分別為二次側每相負荷(儀器、儀表)容量及電壓互感器每相額定容量； －工作點線路額定電壓?；ジ衅鹘泳€形式及負載連接圖類為接線形式。它的基本數(shù)據見表62：表62 220kV側的電壓互感器型號型號額定電壓(kV)額定容量(VA)最大容量(VA)原邊副邊1級3級50010002000(2)電壓互感器的校驗由于電壓互感器的主接線中是與主回路并聯(lián)，主接線及主回路發(fā)生短路時，電壓互感器不會通過短路電流，所以對電壓互感器不需要校驗短路時的穩(wěn)定型，只需進行容量校驗就可以了。 220kV電流互感器的選型和校驗(1)電流互感器選型最大長期工作電流所以可選用型電流互感器，電流比為，有兩個鐵芯，1級的供保護用。(2)電流互感器校驗進行電流互感器二次負載的計算和校驗每相互感器二次負荷如表64：表64 每相互感器二次負荷統(tǒng)計 儀表名稱二次負荷A相B相C相電流表(ITI—A型)——有功功率表(IDI—W)—有功瓦時計(DSI)—總計由最大一相(B相)負載為依據，取，由公式得導線電阻。因此，選擇截面積為的銅導線，可滿足要求。動穩(wěn)定性校驗：由前面的計算結果可知：，所以，滿足要求校驗作用于互感器絕緣瓷瓶帽上的機械應力：假設則滿足動穩(wěn)定性校驗，說明互感器對機械力的作用是穩(wěn)定的。最終結果見表65： 表65 互感器選擇型號電壓互感器電流互感器陽泉北牽引變電所、分區(qū)所、AT所采用安全監(jiān)控綜合自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)牽引供電系統(tǒng)的控制、保護和安全監(jiān)控。綜合自動化系統(tǒng)基于網絡化構成，采用分層、分布式結構，保護設置如下：陽泉北變電所220kV進線及主變壓器設自投裝置；母線設置線路縱差、母線保護；設置保護及自動化系統(tǒng)的通信傳輸裝置。牽引變壓器設重瓦斯、縱差動、低電壓過電流保護，動作于跳閘；設輕瓦斯、過負荷、過熱發(fā)預告信號。并聯(lián)電容補償裝置設差電壓、過電流、諧波過電流、失壓、過電壓保護。自耦變壓器設重瓦斯保護；設輕瓦斯、過負荷、過熱發(fā)預告信號。第7章 諧波分析無功功率補償與越區(qū)供電能力分析電氣化鐵路作為電力系統(tǒng)主要諧波源之一，隨著運營能力和各類大功率非線性負荷的增加，勢必會產生大量的諧波電流注入電網，對電力系統(tǒng)的安全運行構成危害。對電氣化鐵道諧波的治理，通常是通過對電力機車的改進和牽引變電所安裝濾波裝置來進行治理。當電網的容量越大，相應的諧波電流源的發(fā)射功率越小。陽泉北牽引變電所采用220 kV供電電網，相比于110 kV 電網來說，大大緩解了電氣化鐵路的負荷諧波和負序的影響，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性[14]。，諧波頻譜加寬，諧波含量較傳統(tǒng)直流傳動方式大為減少。機車功率因數(shù)提高不僅提升了牽引變電所一次側的平均功率因數(shù)水平，還顯著減少輸電環(huán)節(jié)中的電壓損失。諧波含量大幅度減少使得不需要采取濾波措施就能達到令人滿意的電能質量指標。，因此牽引變電所可不設置無功功率補償裝置。并預留諧波阻尼裝置場地。當牽引變電所故障后，越區(qū)供電的牽引變電所是在正常模式下運行。越區(qū)供電能力按維持行車速度不變增大追蹤間隔和維持追蹤間隔不變降低列車運行速度兩種條件分別進行校驗。遠期：列車維持速度不變，則允許最小追蹤間隔為6min；列車速度降至160km/h，牽引供電系統(tǒng)可滿足4min追蹤間隔運行的要求。在目前中國的高速鐵路牽引供電系統(tǒng)中，采用的最多是AT供電方式，變壓器的主接線為三相V，v結線牽引變電所不但保持了單相V，v接線牽引變電所的主要優(yōu)點，而且完全克服了單相V，v接線牽引變電所的缺點。同時，三相V，v接線變壓器有兩臺獨立的鐵芯和對應繞組通過電磁感應進行變換和傳遞；兩臺的容量可以相等，也可以不相等；兩臺的副邊電壓可以相同，也可以不相同，有利于實現(xiàn)分相有載或無載調壓。首先，無需提高牽引網的絕緣水平即可將供電電壓提高一倍；在相同的牽引符合條件下，接觸網與正饋線中的電流大致可減少一半；牽引網阻抗小，供電距離長(改為直接供電方式的