【正文】 ??????????????????????????????????????????8第8章　 結(jié)論與展望 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8　 結(jié)論 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8　 展望 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8參考文獻 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8致謝 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8附錄 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8附錄A 外文翻譯 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8附錄B 主接線圖 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8第1章　概述 　課題研究的目的意義交通運輸是是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，鐵路運輸在我國五大交通運輸體系（鐵路、公里、航空、水運和管道）占據(jù)主要地位。既適用于高速旅客運輸，也適合重載運輸。牽引變電所把區(qū)域電力系統(tǒng)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，然后分別送到沿鐵路線上空架設(shè)的接觸網(wǎng)，為電力機車供電，因此牽引變電所是電氣化鐵路的“心臟”牽引變電所能否安全運行，直接關(guān)系的電氣化鐵路的運行情況。 　電氣化鐵路的國內(nèi)外現(xiàn)狀牽引變電所是電氣化鐵路的重要組成部分，目前電氣化鐵路廣泛采用單向工頻供電法式。從那時以來，許多國家都相繼采用。由于頻率提高，牽引網(wǎng)阻抗加大，牽引網(wǎng)電壓也相應(yīng)提高。采用工頻單相交流制的優(yōu)點是，消除了低頻單相交流制的兩個主要缺點（與電力工業(yè)標準頻率并行的非標準頻率和構(gòu)造復雜的交流整流子式牽引電動機）；牽引供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)備大為簡化，牽引變電所只要選擇適宜的牽引變壓器，就可以完成降壓、分相、供電的功能；接觸網(wǎng)的額定電壓較高，其中通過的電流相對較小，從而使接觸網(wǎng)導線截面減小、結(jié)構(gòu)簡化；牽引變電所的間距延長、數(shù)量減少；工程投資和金屬消耗量降低，電能損失和運營費用減少；電力機車采用直流串勵牽引電動機，也遠比交流整流子式牽引電動機牽引性能好，運行可靠。但是，經(jīng)過技術(shù)方面和經(jīng)濟方面的綜合分析比較，上述優(yōu)點是主要的。牽引變電所隨著電氣化鐵路的發(fā)展而發(fā)展，目前國際上電氣化鐵路普遍采用BT供電方式。對變電所的安全運行和變電所的容量提出了更高的要求。變電所內(nèi)設(shè)置了接觸網(wǎng)自動檢測裝置，即短路檢測裝置和反向電壓檢測裝置。采用饋線斷路器操作失靈保護，斷路器箱體和變壓器碰殼保護、接觸網(wǎng)熱保護技術(shù)，提高了運營可靠性。牽引變電所保護系統(tǒng)全部采用數(shù)字化保護，動作準確、可靠?！≌撐难芯康膬?nèi)容本次設(shè)計是根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求并按照電氣化鐵路設(shè)計手冊對牽引變電所進行設(shè)計，主要內(nèi)容包括牽引變電所高壓側(cè)主接線和負荷側(cè)的主接線的設(shè)計，確定變壓器的臺數(shù)和型號，提出兩種供電方式并對兩種方案進行經(jīng)濟性能比較選擇最優(yōu)的供電方案。對牽引變電所的防雷和接地進行計算，CAD畫出電氣主接線圖。用規(guī)定的設(shè)備文字符號和圖形代表上述電氣設(shè)備、導線，并根據(jù)他們的作用和運行操作順序，按一定要求連接的單線或三線結(jié)線圖，稱為電氣主結(jié)線圖。電氣主結(jié)線反映了牽引變電所的基本結(jié)構(gòu)和功能。此外，電氣主結(jié)線對牽引供電系統(tǒng)運行的可靠性、電能質(zhì)量、運行靈活性和經(jīng)濟性起著決定性作用?！‰姎庵鹘泳€基本要求(1)首先應(yīng)保證可靠性，并力求經(jīng)濟性。因此，主結(jié)線的接線方式必須保證供電的安全可靠性。由于接觸網(wǎng)事故較多，檢修頻繁，牽引變電所的停、送電操作、倒閘作業(yè)較多，主接線的靈活，可減少操作程序，避免誤操作。經(jīng)濟型主要取決于匯流母線的結(jié)構(gòu)類型與組數(shù)、主變壓器容量、結(jié)構(gòu)形式和數(shù)量、高壓斷路器配電單元存在數(shù)量、配電結(jié)構(gòu)類型和占地面積等因素。主接線整體結(jié)構(gòu)和各回路應(yīng)力求簡潔清晰、便于操作運行?！「邏簜?cè)電氣主接線設(shè)計應(yīng)遵循的主要原則與步驟(1)應(yīng)以批準的設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針政策和有關(guān)的技術(shù)政策、技術(shù)規(guī)范和規(guī)程為準則，結(jié)合工程具體特點和實際調(diào)查掌握的各種基礎(chǔ)資料，進行綜合分析和方案研究。(3)根據(jù)供電系統(tǒng)計算結(jié)果提供的上述各種技術(shù)參數(shù)和有關(guān)資料，結(jié)合牽引變電所高壓進線及其與系統(tǒng)聯(lián)系、進線繼電保護方式、自動裝置與監(jiān)控二次系統(tǒng)類型、自用電系統(tǒng)，以及電氣化鐵路當前運量和發(fā)展規(guī)劃遠景等因素，并全面考慮對主結(jié)線的基本要求，做出綜合分析和方案比較，以期設(shè)計合理的電氣主結(jié)線。 　高壓側(cè)主接線的基本方式(1)單母線接線如圖21所示圖21　單母線結(jié)線圖單母線接線的特點是：這種接線簡單、設(shè)備少、配電裝置費用低、經(jīng)濟性好并能滿足一定的可靠。檢修任一回路及其斷路器時，該回路停電，1 S L 2 S L1 Q S2 Q S1 Q F 2 Q F3 Q F其他回路不受影響。母線發(fā)生故障時，將是全部電源斷開，待修復后才能恢復供電。(2)單母線分段接線這種接線方式的特點如圖22所示圖22　單母線分段結(jié)線圖這種接線解決了斷路器的公共備用和檢修備用，在調(diào)試、更換斷路器和整定繼電保護裝置時都可以不必停電，提高了供電可靠性。其主要的缺點是設(shè)備較多，接線較復雜，配電裝置的占地，面積大。橋型結(jié)線按中間橫向橋接母線的位置不同，分為內(nèi)橋形和外橋形兩種，如圖23所示。內(nèi)橋形結(jié)線的線斷路器分別連接在兩回電源線路上，因而線路退出工作或投入運行都比較方便。當線路1SL發(fā)上故障時，1QS和2QS 合閘，故障線路的斷路器 1QF跳閘，其他三個元件（另一線路和兩臺主變壓器）仍可繼續(xù)工作。由于線路故障遠比變壓器故障多，故這種界限在牽引變電所獲得了較廣泛的應(yīng)用。為避免這一缺陷，可在線路短路器外側(cè)安裝一組跨條，如圖中的虛線所示，正常工作時隔離開關(guān)將跨條斷開，安裝兩組隔離開關(guān)的目的是便于它們輪流停電檢修。但線路故障或檢修時，將是與該線路連接的變壓器短時中斷運行，須經(jīng)轉(zhuǎn)換操作后才能恢復工作。橋型結(jié)線能滿足牽引變電所的可靠性，具有一定的運行靈活性，使用電器少，建造費用低，在結(jié)構(gòu)上便于發(fā)展成單母線或具有旁路母線得到那母線結(jié)線。兩回路電源引入線分別經(jīng)斷路器接入兩臺主變壓器。并且外橋接線中，兩臺主變壓器，只有3組斷路器，斷路器數(shù)量比較少、配電裝置簡單、清晰。即在初期按橋型結(jié)接線。所以在本次設(shè)計中，在查閱相關(guān)資料后得出采用外橋接線是最適合本次設(shè)計的結(jié)論。但是牽引負荷也有其特殊性，牽引負荷側(cè)通過饋線給接觸網(wǎng)供電，由于接觸網(wǎng)沒有備用，而且接觸網(wǎng)故障幾率比一般架空線路更為頻繁，因此牽引負荷側(cè)對斷路器的類型和備用方式比較高 [6]。這種接線當工作斷路器需檢修時，此種接線用于單線區(qū)段，牽引母線不同的場合。斷路器的轉(zhuǎn)換操作方便，供電可靠性高，但一次投資較大。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。圖25　饋線斷路器50%備用(3)帶旁路母線和旁路斷路器的接線如圖26所示。通過旁路母線，旁路斷路器可代替任一饋線斷路器工作。圖26　帶有旁路母線和旁路斷路器的接線　牽引變電所饋線側(cè)接線的選擇本次設(shè)計要求有六路饋線，數(shù)目比較多。這種接線能減少備用斷路器的數(shù)量。V母線在故障時進行檢修，采用加真空短路器的供電方式?！煞N方案的提出及選擇(1)方案一 高壓側(cè)采用外橋形接線兩臺40000kVA牽引變壓器，一臺正常使用，一臺作為固定備用，一次側(cè)接在110kVA進線低壓側(cè)采用單母線帶旁路母線的接線方式；方案二高壓側(cè)采用420220kVA牽引變壓器，每兩臺一組并聯(lián)運行；另外一組作為固定備用。在牽引變電1xI2 p12所中，一臺牽引變壓器運行，則全年的實際負載能力為（ ）2dcaxbaxde()???410kWh/a式中， 為每臺牽引變壓器的額定短路損耗（kW ） ? 2eIV側(cè)繞組的額定電流（A）全年空載電壓損失為：（kWh/a）??式中， 為每臺變壓器的額定空載損耗（kW）。(2)另外方案一用兩臺牽引變壓器，而方案二用四臺牽引變壓器，所以方案二要采取兩天變壓器并聯(lián)運行，第二種運行方式對技術(shù)要求比較高，其主接線和負荷接線也比方案一負載很多。第3章　牽引變電所變壓器的選擇牽引變壓器是牽引供電系統(tǒng)的重要設(shè)備，擔負著將電力系統(tǒng)供給的110kV 或220。根據(jù)這些特點對牽引變壓器的接線方式和安裝容量盡心選擇 [8]。,其原理電路和相量關(guān)系分別如圖31(a)和(b)所示(a) (b)圖31　三相 連接牽引變壓器原理電路NY,d1ABCABCUAIB.. . . 32313131Ia b(z)(y) ww22 ψ bψ a UBUAUC.. .三相 聯(lián)結(jié)牽引變電所的優(yōu)點是：NY,d1①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 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NY,d1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(shè)計制造，與電力系統(tǒng)匹配方便。(2)單相聯(lián)結(jié)牽引變壓器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(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，三相負荷用電能夠可靠地由地方電網(wǎng)得到供應(yīng)的場合。缺點：當一臺變壓器故障時，另一臺必須跨相供電，即兼供左右兩邊供電臂的牽引網(wǎng)。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。并且低壓側(cè)采用△接線，產(chǎn)生的諧波電流在其三角形接線的一次繞組內(nèi)形成環(huán)流，從而不致注如公共的高壓高壓電網(wǎng)中。　牽引變電所的備用方式及選擇牽引變壓器在檢修或發(fā)生故障時，都需要有備用變壓器投入，以確保電氣化鐵路的正常運輸。備用變壓器投入的快供，將影響到恢復正常供電的時間，并且與采用的備用方式有關(guān)。我國的電氣化鐵路牽引變壓器備用方式有以下兩種。采用移動備用方式的電氣化區(qū)段每個牽引變電所裝設(shè)兩臺牽引變壓器正常時兩臺并聯(lián)運行。備用變壓器安放在移動變壓器車上停放于適中位置的牽引變電所內(nèi)或供電段段部 以便于需要作為備用變壓器投人時縮短運輸時間。當牽引變壓器需要檢修時可將移動變壓器按計劃調(diào)入牽引變電所。此間，采用移動備用方式的優(yōu)點是牽引變壓器容量較省。(2)固定備用采用加大牽引變壓器容量或增加臺數(shù)作為備用的方式，稱為固定備用。每臺牽引變壓器容量應(yīng)能承擔全所最大負荷，滿足鐵路正常運輸?shù)囊?。其缺點是：增加了牽引變壓器的安裝容量，變電所內(nèi)設(shè)備檢修業(yè)務(wù)要靠公路運輸。(3)結(jié)合本次設(shè)計的任務(wù)書的要求，即該牽引變電所外部有公路連通，變電所外部沒有設(shè)置鐵路岔線,所以綜合考慮情況該變電所采比較適合采用固定備用?！恳儔浩魅萘康挠嬎銧恳冸娝萘康挠嬎阈枰缦略假Y料:通過區(qū)段的每日列車對數(shù)；車通過牽引變電所兩邊供電分區(qū)的走行時分、給電走行的時分和能耗；線路資料如供電區(qū)長度、區(qū)間數(shù)、信號系統(tǒng)等。因為該牽引變電所一邊饋線電流 ，另一邊 ， 并且136AxI?23AxI?12xI?采用YN,d11　計算容量牽引變電所主變壓器采用 接線，主變壓器的正常負荷計算：N,d1Y 12tSK()xxUII?? 將 ， 代入可以求得：x23AI?1x36I=）　校核容量緊密運行狀態(tài)下的主變壓器的計算容量為： maxmax()kVA bt bxSKUII??（ ）將 , 代入上面公式