通过式牵引变电所电气设计毕业论文.doc

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1、毕业设计通过式牵引变电所电气设计The Electrical Design of the Through Type Traction Substation毕业设计成绩单学生姓名学号班级专业电气工程及其自动化毕业设计题目通过式牵引变电所电气设计指导教师姓名樊伟指导教师职称讲师评 定 成 绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩院长(主任) 签字：年 月 日毕业设计任务书题目通过式牵引变电所的电气设计学生姓名学号班级专业电气工程及其自动化承担指导任务单位电气工程系导师姓名导师职称一、设计的内容A.确定该牵引变电所的高压侧电气主接线的形式，并分析其正常运行时的运行方式。B.确定牵引变压器的容量、

2、台数及接线形式。C.确定牵引负荷侧电气主接线形式。D.对牵引变电所进行短路计算，并进行电气设备选择。E.设置合适的过电压保护装置、防雷装置以及提高接触网功率因数的装置。F.用CAD画出整个牵引变电所的电气主接线图。二、设计依据：1.牵引变电所概述：(1)区域电网以双回路110KV输送电能，电力系统容量为3000MVA,选取基准容量为100MVA,在最大运行方式下，电力系统的电抗标幺值为0.23，在最小运行方式下，电力系统的电抗标幺值为0.25。某牵引变电所B直接供电方式向双线区段供电，牵引变压器类型为110/27.5KV，三相接线，两供电臂电流归算到27.5KV侧电流如下表牵引变电所供电臂长度

3、km端子平均电流A有效电流A短路电流A穿越电流AB18.321719581814813.31442186371442.环境资料本牵引变电所地区平均海拔为400米，地层以砂质黏土为主，地下水位为5.5米。该牵引变电所位于电气化铁路的中间位置，所内不设铁路岔线，外部有公路直通所内。本变电所地区最高温度为38，年平均温度为21，年最热月平均最高气温为33，年雷暴雨日数为26天，土壤冻结深度为1.2m。教研室主任签字时间 年 月 日毕业设计开题报告题 目通过式牵引变电所的电气设计学生姓名学号班级专业电气工程及其自动化一、研究背景：交通运输是是国民经济的基础产业，铁路运输在我国五大交通运输体系（铁路、公

4、里、航空、水运和管道）占据主要地位。电力牵引是现代铁路最先进的牵引动力，具有其他方式无法比拟的优势:它牵引力大，对环境影响小，没有蒸汽机车和内燃机车所产生的废气和油的污染，能源利用率高，整备时间短，机车效率高，控制性能好，平稳，舒适。既适用于高速旅客运输，也适合重载运输。牵引变电所是电气化铁路的心脏，其主要作用是将110kV三相交流电转换成27.5（55）kV单项交流电，并供电给电力牵引网和电力机车。所以，牵引变电所是接受与分配电能并改变电能电压的枢纽。所以保证牵引变电所的安全高效运行对电气化铁路来说是至关重要的，要确保牵引变电所的安全高效运行就需要合理的对牵引变电所进行电气化设计。牵引变电所

5、根据在电网中的位置、重要程度和电力系统向牵引变电所供电方式的不同可分为中心变电所、通过式牵引变电所和分接式牵引变电所。本课程设计研究的就是分接式牵引变电所，它有两路进线并有系统功率穿越。二、国内外研究现状：1879年5月，德国西门子和哈尔斯公司建造了世界上第一条电气化铁路。100多年以来，随着电机电器制造工业、电子工业和电力工业的发展，电气化铁路运输以巨大的经济消息收到了世界各国的重视，得到飞速发展。在电气化铁路的早期发展阶段，曾广泛采用直流电力牵引，即电力系统将三相交流电送到牵引变电所一次侧，经牵引变电所降压变成直流电，再通过牵引网给电力机车使用。目前绝大多数国家都停止使用直流牵引变电技术。

6、我国电气化铁路起步较晚，但是起点较高。我国电气化铁路采用50kHz单相交流制，这是国际公认的优越的电流制。牵引变电所随着电气化铁路的发展而发展，目前国际上电气化铁路普遍采用BT供电方式。在一些客运专线上采用AT供电方式，这些先进的供电方式对牵引变电所的性能提出了更高的要求。对变电所的安全运行和变电所的容量提出了更高的要求。现在客运专线电气化铁路牵引变电所采用单相变压器、室外补偿电容装置及室内柜式27.5kV电气设备。三、研究方案：1、按照铁道部电气化铁路牵引变电所设计规范，参照设计任务书进行参数计算。2、提出牵引变电所的几种接线方案，确定最优的接线方案。3、参照任务书选择变电所的备用方式。4、

7、根据计算确定各种开关隔离器件的型号。5、确定防雷接地设施的。6、用画图软件CAD绘制牵引变电所的一次设备的接线图。四、预期结果：完成任务书要求包括用CAD绘制出电气主接线图，对主接线上的高压侧和低压侧器件根据计算要求按照国家标准进行选型。指导教师签字时 间年 月 日摘要自20世纪80年代以来，我国的电气化铁道有了很大的发展。牵引变电所是电气化铁路的重要组成部分，它直接影响整个电气化铁路的安全与经济运行，是联系供电系统和电气化铁路的桥梁，起着变换和分配电能的作用。主接线是变电所的重要组成部分，是进行变电所的设计、施工和运营管理的重要依据。在本次课程设计中，我们用所学知识设计出符合任务要求的牵引变

8、电所结构和接线方式。通过负荷计算选取了主变压器的型号和容量，同时对选择了负荷侧的接线方式。并运用AutoCAD软件绘制出了主接线图。再通过短路电流计算选择了变压器两侧断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、母线和避雷器等电气设备的型号。同时介绍了在变压器霍西安路发生故障时运行方式的切换方法。从而，完成了本次课程设计。关键词： 牵引变电所变压器主接线AbstractTraction substation is an important component of the Electrified railway, it has a direct impact on the Electrified

9、railway, used as intermediate links to connect power plants and users. it plays an important role in the transformation and distribution of Electrified railway. Electrical wiring is the main link of the main substation, also, the main electrical wiring directly is related to the development of the e

10、ntire electrical substation, equipment selection, distribution equipment layout, protection devices and automatic identification, so it is the decisive factors of electrical investment. This thesis introduces the structure and connection modes of single-phase traction substation. Firstly, it selects

11、 the type and capacity of main transformer through the calculation of load, meanwhile, it presents the connection mode of the main transformer in detail, and maps out main connection with AutoCAD. Calculating short-current is the key of this thesis, and breakers, isolating switch, voltage transforme

12、r, current transformer, bus, arrester are selected according to the results of calculation. At the same time, some electrical devices are introduced. At last, the reformation of Course design is completed.By checking various results of the calculation, the design of this thesis is reasonable and fea

13、sible.Keywords: TractionSubstationTransformerMain connection目 录第1章概述11.1 课题研究的目的意义11.2 电气化铁路的国内外现状11.3论文研究的内容2第2章主接线的设计32.1牵引变电所主结线的概述32.1.1电气主接线基本要求32.1.2高压侧电气主接线设计应遵循的主要原则与步骤42.1.3高压侧主接线的基本方式42.1.4牵引变电所高压侧主接线的选择62.2牵引变电所馈线侧主接线设计72.2.1牵引变电所馈线侧的几种接线形式72.3.2牵引变电所馈线侧接线的选择8第3章牵引变电所变压器的选择83.1牵引变压器的接线形式及

14、选择83.2牵引变电所的备用方式及选择83.3牵引变压器容量的计算83.3.1计算容量83.3.2校核容量83.3.3安装容量和台数8第4章牵引变电所的短路计算84.1短路计算的目的84.2短路点的选取84.3短路计算8第5章高压设备的选择85.1备选择原则85.2母线的选择85.2.1110kV侧进线的选择85.2.227.5kV侧母线的选择85.3绝缘子和穿墙套管的选取85.3.1110kV侧支柱绝缘子的选取85.3.227.5kV侧支柱绝缘子选取85.427.5kV侧穿墙套管选择85.5高压断路器的选取85.5.1110kV侧断路器选取85.5.227.5 kV侧断路器选取85.6高压熔

15、断器的选取及校验85.7隔离开关的选取及校验85.7.1110kV侧隔离开关选取85.7.227.5kV侧户外隔离开关选取85.8.327.5kV侧户内隔离开关选取85.10电流互感器的选取85.10.1110kV侧电流互感器的选取85.10.227.5kV侧电流互感器的选取8第6章继电保护86.1继电保护的任务和要求86.1.1继电保护的任务86.1.2继电保护基本要求86.2电力变压器继电保护的选择8第7章防雷保护和接地装置87.1避雷装置的选取87.2接地装置的选择8第8章结论与展望88.1结论88.2展望8参考文献8致谢8附录8附录A 外文翻译8附录B 主接线图8第1章概述1.1 课题

16、研究的目的意义交通运输是是国民经济的基础产业，铁路运输在我国五大交通运输体系（铁路、公里、航空、水运和管道）占据主要地位。电力牵引是现代铁路最先进的牵引动力，具有其他方式无法比拟的优势:它牵引力大，对环境影响小，没有蒸汽机车和内燃机车所产生的废气和油的污染，能源利用率高，整备时间短，机车效率高，控制性能好，平稳，舒适。既适用于高速旅客运输，也适合重载运输。电力牵引的专用变电所。牵引变电所把区域电力系统送来的电能，根据电力牵引对电流和电压的不同要求，转变为适用于电力牵引的电能，然后分别送到沿铁路线上空架设的接触网，为电力机车供电，因此牵引变电所是电气化铁路的“心脏”牵引变电所能否安全运行，直接关

17、系的电气化铁路的运行情况。因此，对牵引变电所的研究对电气化铁路的发展以及运行都有着很重要的意义，对国民经济也有直接或间接的影响1。1.2 电气化铁路的国内外现状牵引变电所是电气化铁路的重要组成部分，目前电气化铁路广泛采用单向工频供电法式。它是在20世纪50年代中期法国电气化铁路应用整流式交流电力机车获得成功之后开始推广的。从那时以来，许多国家都相继采用。这种电流制在电力机车上降压后应用整流装置整流来供应直流牵引电动机。由于频率提高，牵引网阻抗加大，牵引网电压也相应提高。目前，较普遍应用的接触网额定电压是25kV。采用工频单相交流制的优点是，消除了低频单相交流制的两个主要缺点（与电力工业标准频率

18、并行的非标准频率和构造复杂的交流整流子式牵引电动机）；牵引供电系统的结构和设备大为简化，牵引变电所只要选择适宜的牵引变压器，就可以完成降压、分相、供电的功能；接触网的额定电压较高，其中通过的电流相对较小，从而使接触网导线截面减小、结构简化；牵引变电所的间距延长、数量减少；工程投资和金属消耗量降低，电能损失和运营费用减少；电力机车采用直流串励牵引电动机，也远比交流整流子式牵引电动机牵引性能好，运行可靠。采用工频单相交流制的缺点是，对电力系统引起的抚恤电流分量和高次谐波含量增加以及功率因数降低；对沿电气化铁路架设的通信线有干扰。但是，经过技术方面和经济方面的综合分析比较，上述优点是主要的。因此，我

19、国电气化铁路采用工频单相25kV交流制。牵引变电所随着电气化铁路的发展而发展，目前国际上电气化铁路普遍采用BT供电方式。在一些客运专线上采用AT供电方式，这些先进的供电方式对牵引变电所的性能提出了更高的要求。对变电所的安全运行和变电所的容量提出了更高的要求。现在客运专线电气化铁路牵引变电所采用单相变压器、室外补偿电容装置及室内柜式27.5kV电气设备。变电所内设置了接触网自动检测装置，即短路检测装置和反向电压检测装置。保证设备及作业人员的安全。采用馈线断路器操作失灵保护，断路器箱体和变压器碰壳保护、接触网热保护技术，提高了运营可靠性。采用远动系统，牵引变电所无人值班。牵引变电所保护系统全部采用

20、数字化保护，动作准确、可靠。保护设备部件集成化，体积小，占用空间少，故障串低，维修量少2。1.3论文研究的内容本次设计是根据设计任务书的要求并按照电气化铁路设计手册对牵引变电所进行设计，主要内容包括牵引变电所高压侧主接线和负荷侧的主接线的设计，确定变压器的台数和型号，提出两种供电方式并对两种方案进行经济性能比较选择最优的供电方案。按照主接线图等效电路进行短路计算以便对对本牵引变电所的一次电气设备进行选择（如：断路器、隔离开关、母线、互感器等）。对牵引变电所的防雷和接地进行计算，CAD画出电气主接线图。第2章主接线的设计2.1牵引变电所主结线的概述牵引变电所（含开闭所、降压变电所）的电气主结线，

21、是指由主变压器、高压电器和设备等各种电器元件和连接导线所组成的接受和分配电能的电路。用规定的设备文字符号和图形代表上述电气设备、导线，并根据他们的作用和运行操作顺序，按一定要求连接的单线或三线结线图，称为电气主结线图。它不仅标明了各主要设备的规格、数量，而且反映各设备的连接方式和各电气回路的相互关系，从而构成变电所电气部分主系统。电气主结线反映了牵引变电所的基本结构和功能。在运行中，它能表明与高压电网连接方式、电能输送和分配的关系以及变电所一次设备的运行方式，成为实际运行操作的依据；在设计中，主结线的确定对变电所电气设备选择、配电装置布置、继电保护装置和计算、自动装置和控制方式选择等都有重大影

22、响。此外，电气主结线对牵引供电系统运行的可靠性、电能质量、运行灵活性和经济性起着决定性作用。此外，电气主结线及其组成的电气设备，是牵引变电所的主体部分3 。2.1.1电气主接线基本要求(1)首先应保证可靠性，并力求经济性。牵引变电所是国家电力系统的级负荷，中断供电将直接造成运输阻塞，甚至造成人员生命伤亡、设备损坏，进而导致的社会生产无法正常运行。因此，主结线的接线方式必须保证供电的安全可靠性。(2)具有必要的运行灵活性。由于接触网事故较多，检修频繁，牵引变电所的停、送电操作、倒闸作业较多，主接线的灵活，可减少操作程序，避免误操作。(3)应具有较好的经济型。经济型主要取决于汇流母线的结构类型与组

23、数、主变压器容量、结构形式和数量、高压断路器配电单元存在数量、配电结构类型和占地面积等因素。(4)应力求结线简洁明了，并有发展和扩建余地4。主接线整体结构和各回路应力求简洁清晰、便于操作运行。同时随着经济建设的高速发展，铁路运量的增长迅速，牵引变电所增容、增加馈线的建设经常存在。2.1.2高压侧电气主接线设计应遵循的主要原则与步骤(1)应以批准的设计任务书为依据，以国家经济建设的方针政策和有关的技术政策、技术规范和规程为准则，结合工程具体特点和实际调查掌握的各种基础资料，进行综合分析和方案研究。(2)主结线设计与整个牵引供电系统供电方案、电力系统对电力牵引供电方案密切相关，包括牵引网供电方式、

24、变电所布点、主变压器接线方式和容量、牵引网电压水平及补偿措施、无功、谐波的综合补偿措施以及直流牵引系统电压等级选择等重大综合技术问题，应通过供电系统计算进行全面的综合技术经济比较，确定牵引变电所的主要技术参数和各种技术要求5。(3)根据供电系统计算结果提供的上述各种技术参数和有关资料，结合牵引变电所高压进线及其与系统联系、进线继电保护方式、自动装置与监控二次系统类型、自用电系统，以及电气化铁路当前运量和发展规划远景等因素，并全面考虑对主结线的基本要求，做出综合分析和方案比较，以期设计合理的电气主结线。(4)新技术的应用对牵引变电所主结线结构和可靠性等方面，将产生直接影响。 2.1.3高压侧主接

25、线的基本方式(1)单母线接线如图2-1所示图2-1单母线结线图单母线接线的特点是：这种接线简单、设备少、配电装置费用低、经济性好并能满足一定的可靠。每回路断路器切断负荷电流和故障电流。检修任一回路及其断路器时，该回路停电，其他回路不受影响。检修母线和与母线相连的隔离开关时，将造成全部停电。母线发生故障时，将是全部电源断开，待修复后才能恢复供电。这种接线方式的缺点是母线故障时、检修设备和母线时要造成停电；适用范围：适用于对可靠性要求不高的1035kV地区负荷。(2)单母线分段接线这种接线方式的特点如图2-2所示图2-2单母线分段结线图这种接线解决了断路器的公共备用和检修备用，在调试、更换断路器和

26、整定继电保护装置时都可以不必停电，提高了供电可靠性。它广泛应用于牵引负荷和35kV以上线路中，特别是负荷较重要，线路断路器较多，检修断路器不允许停电的场合。其主要的缺点是设备较多，接线较复杂，配电装置的占地，面积大。(3)桥形结线当只有两条电源回路和两台主变压器时，常在电源线间用横向母线将它们连接起来，即构成桥型结线。桥型结线按中间横向桥接母线的位置不同，分为内桥形和外桥形两种，如图2-3所示。前者的连接母线靠近变压器侧，而后者则连接在靠近线路侧。内桥形结线的线断路器分别连接在两回电源线路上，因而线路退出工作或投入运行都比较方便。桥形母线上的断路器QF在正常状态下合闸运行，1QS和2QS是断开

27、的。当线路1SL发上故障时，1QS和2QS合闸，故障线路的断路器1QF跳闸，其他三个元件（另一线路和两台主变压器）仍可继续工作。内桥结线当任一线路故障或检修时不影响变压器的并列工作。由于线路故障远比变压器故障多，故这种界限在牵引变电所获得了较广泛的应用。当内桥结线的两回电源线路接入系统的环形电网中，并有系统功率穿越桥接母线时，桥断路器（QF）的检修或故障将造成环网断开。为避免这一缺陷，可在线路短路器外侧安装一组跨条，如图中的虚线所示，正常工作时隔离开关将跨条断开，安装两组隔离开关的目的是便于它们轮流停电检修。图中外桥形结线的特点与内桥刚好相反，当变压器发生故障或运行中需要断开时，只要断开它们前

28、面的断路器1QF或2QF，而不影响线路的正常工作。但线路故障或检修时，将是与该线路连接的变压器短时中断运行，须经转换操作后才能恢复工作。因而外侨形结线适用于电源线路较短、负荷不稳定、变压器需要经常切换（例如两台主变中一台要经常断开或投入）的场合，也可用在有穿越功率通过的与唤醒电网连接的变电所中。桥型结线能满足牵引变电所的可靠性，具有一定的运行灵活性，使用电器少，建造费用低，在结构上便于发展成单母线或具有旁路母线得到那母线结线。即在初期按桥形结线，将来有可能增加电源线路数时再扩展为其他结线形式(a) 内桥形 (b) 外桥形图2-3内桥和外桥结线图2.1.4牵引变电所高压侧主接线的选择本次设计是通

29、过式牵引变电所，变电所有系统功率穿越，所以应该选择桥型接线。两回路电源引入线分别经断路器接入两台主变压器。本次设计要求的供电距离比较长，牵引负荷的变化比较剧烈，考虑到这些情况后，牵引变电所高压侧适合采用外桥接线。并且外桥接线中，两台主变压器，只有3组断路器，断路器数量比较少、配电装置简单、清晰。无复杂的倒闸作业且具有一定的运行灵活性、供电可靠性，使用电器少，建设费用低，在结构上便于发展为单母线或具有旁路母线的单母线接线。即在初期按桥型结接线。将来有可能增加电源线路回路时再扩展为其他接线形式。所以在本次设计中，在查阅相关资料后得出采用外桥接线是最适合本次设计的结论。2.2牵引变电所馈线侧主接线设

30、计牵引负荷是牵引变电所基本的重要负荷，上述电气主接线的基本形式和要求对牵引负荷侧也都适用。但是牵引负荷也有其特殊性，牵引负荷侧通过馈线给接触网供电，由于接触网没有备用，而且接触网故障几率比一般架空线路更为频繁，因此牵引负荷侧对断路器的类型和备用方式比较高6。2.2.1牵引变电所馈线侧的几种接线形式(1)馈线断路器100%备用的接线如图2-4所示。这种接线当工作断路器需检修时，此种接线用于单线区段，牵引母线不同的场合。即由备用断路器代替。断路器的转换操作方便，供电可靠性高，但一次投资较大。图2-4馈线断路器100%备用(2)馈线断路器50%备用的接线如图2-5所示。这种接线每两条馈线设一台备用断

31、路器，通过隔离开关的转换，备用断路器可代替其中任一台断路器工作。当每相母线的馈出线数目较多时，一般很少采用此种法方法。图2-5馈线断路器50%备用(3)带旁路母线和旁路断路器的接线如图2-6所示。一般每2至4条馈线设一旁路断路器。通过旁路母线，旁路断路器可代替任一馈线断路器工作。这种接线方式适用于每相牵引母线馈线数目较多的场合，以减少备用断路器的数量。图2-6带有旁路母线和旁路断路器的接线2.3.2牵引变电所馈线侧接线的选择本次设计要求有六路馈线，数目比较多。从供电可靠性、灵活性和经济性考虑本次接线选用单母线带分段旁路母线旁路的方式比较实用。这种接线能减少备用断路器的数量。通过旁路母线，旁路断

32、路器可代替任一馈线断路器工作。考虑到27.5kV母线在故障时进行检修，所以27.5kV进线侧，采用加真空短路器的供电方式。采用这种供电方式通过旁路母线和断路器相互配合进行刀闸操作，就可以对故障母线进行检修了。2.4两种方案的提出及选择(1)方案一 高压侧采用外桥形接线两台40000kVA牵引变压器，一台正常使用，一台作为固定备用，一次侧接在110kVA进线低压侧采用单母线带旁路母线的接线方式；方案二高压侧采用420000kVA牵引变压器，每两台一组并联运行；另外一组作为固定备用。两供电臂电流在三相YN,d11接线牵引变压器中的分配关系：式中、为两供电臂有效电流，、为供电臂的平均电流。在牵引变电

33、所中，一台牵引变压器运行，则全年的实际负载能力为（）式中，为每台牵引变压器的额定短路损耗（kW）为每台牵引变压器27.5kV侧绕组的额定电流（A）全年空载电压损失为：（kWh/a）式中，为每台变压器的额定空载损耗（kW）。全年牵引变压器的总损失为：若改为两台变压器并联运行，则每台通过供电臂电流的一半，负荷损耗只有单台运行时的1/4，所以两台并联运行的总负荷损耗只有单台运行时的1/2，其全年总负载电能损失为：（）两台运行时全年实际空载损耗为：（）两台运行时全年牵引变压器实际总电能损失为：（）根据上面公式计算出第一种方案全年牵引变压器实际总电能损失为：（）其中负载损耗为22.07（）空载损耗为为3

34、3.288（）同理方案二的全年牵引变压器实际总损耗为（）其中负载损耗为2.55（）空载损耗为为50.73（）虽然方案一的全年电能损耗大于方案二，但是方案二的空载损耗比方案二大的多，综合考虑方案一要比方案二经济很多。(2)另外方案一用两台牵引变压器，而方案二用四台牵引变压器，所以方案二要采取两天变压器并联运行，第二种运行方式对技术要求比较高，其主接线和负荷接线也比方案一负载很多。另外就是方案二要比方案一增加两倍的投资，比如各种高低压开关器件、主变压器、互感器以及母线都比方案一多选择两倍，所以综合考虑还是方案一更适合本次设计，所以选择两台牵引变压器单台运行的方式是合理的7。第3章牵引变电所变压器的

35、选择牵引变压器是牵引供电系统的重要设备，担负着将电力系统供给的110kV或220kV三相电源变换成适合电力机车的27.5kV的单向工频交流电。由于牵引负荷具有极度不稳定，短路故障多、谐波含量大等特点，运行环境比一般电力负荷恶劣的多，因此要求牵引变压器过负荷和抗短路冲击的能力要强。根据这些特点对牵引变压器的接线方式和安装容量尽心选择8。3.1牵引变压器的接线形式及选择(1)接线变压器这种牵引变电所中装设两台三相 联结牵引变压器，可以两台并联运行；也可以一台运行，另一台固定备用。其原理电路和相量关系分别如图3-1(a)和(b)所示(a) (b)图3-1三相连接牵引变压器原理电路三相联结牵引变电所的

36、优点是：牵引变压器低压侧保持三相，有利于供应牵引变电所自用电和地区三相电力；能很好的适应当一个供电臂出现很大牵引负荷时，另一供电臂却没有或只有很小牵引负荷的不均衡运行情况；三相联结变压器在我国采用的时间长，有比较多的经验，制造相对简单，价格也较便宜；一次侧YN联结中性点可以引出接地，一次绕组可按分级绝缘设计制造，与电力系统匹配方便。对接触网的供电可实现两边供电。(2)单相联结牵引变压器单相牵引变电所的优点：牵引变压器的容量利用率可达100%；主结线简单，设备少，占地面积小，投资省等。缺点：不能供应地区和牵引变电所三相负荷用电；对电力系统的负序影响最大；对接触网的供电不能实现两边供电。这种联结只

37、适用于电力系统容量较大，电力网比较发达，三相负荷用电能够可靠地由地方电网得到供应的场合。(3)单相V，v牵引变压器单相V，v牵引变压器的优点：牵引变压器容量利用率可达到100%；正常运行时，牵引侧保持三相，所以可供应牵引变电所自用电和地区三相负载；主接线较简单，设备较少，投资较省；对电力系统的负序影响比单相联结小；对接触网的供电可实现两边供电。缺点：当一台变压器故障时，另一台必须跨相供电，即兼供左右两边供电臂的牵引网。(4)三相V，v联结牵引变压器不但保持了单相V，v联结牵引变电所的主要优点，而且完全克服了单相V，v联结牵引变电所的缺点。最可取的是解决了单相V，v联结牵引变电所不便于采用固定备

38、用即其自动投入的问题。同时，三相V，v联结牵引变压器有两台独立的铁芯和对应绕组通过电磁感应进行变换和传递；两台的容量可以相等，也可以不相等；两台的二次侧电压可以相同，也可以不相同，有利于实现分相有载或无载调压。为牵引变压器的选型提供了一种新的连接形式。(5)通过上面的介绍，本次接线适合选用YN，d11接线变压器，这种变压器高压侧采用Y接线，低压侧采用接线，这种接线对供电系统的负序影响小。并且低压侧采用接线，产生的谐波电流在其三角形接线的一次绕组内形成环流，从而不致注如公共的高压高压电网中。基于这些优点，我国电气化铁路中直接供电和BT供电中普遍采用YN,d11接线方式。3.2牵引变电所的备用方式

39、及选择牵引变压器在检修或发生故障时，都需要有备用变压器投入，以确保电气化铁路的正常运输。在大运量的双线区段，牵引变压器一旦出现故障，应尽快投入备用变压器，显得比单线区段要求更高。备用变压器投入的快供，将影响到恢复正常供电的时间，并且与采用的备用方式有关。备用方式的选择，必须从实际的电气化铁路线路、运量、牵引变电所的规模、选址、供电方式及外部条件(如有无公路)等因素，综合考虑比较后确定。我国的电气化铁路牵引变压器备用方式有以下两种。(1)移动备用采用移动变压器作为备用的方式称为移动备用。采用移动备用方式的电气化区段每个牵引变电所装设两台牵引变压器正常时两台并联运行。所内设有铁路专用岔线。备用变压

40、器安放在移动变压器车上停放于适中位置的牵引变电所内或供电段段部以便于需要作为备用变压器投人时缩短运输时间。在供电段所辖的牵引变电所不超过57个的情况下,设一台移动变压器其额定容量应与所辖变电所中的最大牵引变压器额定容量相同。当牵引变压器需要检修时可将移动变压器按计划调入牵引变电所。但在牵引变压器发生故障时移动变压器的调运和投入约需数小时。此间，采用移动备用方式的优点是牵引变压器容量较省。因此移动备用方式可用于沿线无公路区段和单线区段。(2)固定备用采用加大牵引变压器容量或增加台数作为备用的方式，称为固定备用。采用固定备用方式的电气化区段，每个牵引变电所装设两台牵引变压器，一台运行，一台备用。每

41、台牵引变压器容量应能承担全所最大负荷，满足铁路正常运输的要求。采用固定备用方式的优点是：其投入快速方便，可确保铁路正常运输，又可不修建铁路专用岔线，牵引变电所选址方便、灵活，场地面积较小，土方量较少，电气主接线较简单。其缺点是：增加了牵引变压器的安装容量，变电所内设备检修业务要靠公路运输。因此，固定备用方式适用于沿线有公路条件的大运量区段。(3)结合本次设计的任务书的要求，即该牵引变电所外部有公路连通，变电所外部没有设置铁路岔线,所以综合考虑情况该变电所采比较适合采用固定备用。当变电所需要检修时可能通过外部的公路到指定的变电所完成检修和设备维护，所以在当前进行电气化铁路牵引供电系统的设计中，牵

42、引变压器的备用方式不再考虑移动备用方式。3.3牵引变压器容量的计算牵引变电所容量的计算需要如下原始资料:通过区段的每日列车对数；车通过牵引变电所两边供电分区的走行时分、给电走行的时分和能耗；线路资料如供电区长度、区间数、信号系统等。由此进行列车电流与馈线电流的计算9。因为该牵引变电所一边馈线电流，另一边，并且采用YN,d113.3.1计算容量牵引变电所主变压器采用接线，主变压器的正常负荷计算： 将， 代入可以求得：3.3.2校核容量紧密运行状态下的主变压器的计算容量为：将 , 代入上面公式可以求得：牵引变压器过负荷能力规定，对于变压器按150%负荷倍数K确定校核容量： 因为计算容量大于校核容量

43、所以选取计算容量作为变压器的安装容量考虑到未来运力发展的要求牵引变压器应有一定的余量即安装容量为：可以求得38.853.3.3安装容量和台数根据上述变压器容量计算的结果，并且参照压器技术参数表，选择两台SFY-40000/110变压器，一台工作，另外一台作为固定备用。当工作变压器需要进行检修时，或者排查故障时，只需要进行一系列的倒闸作业就能让备用变压器投入使用从而不至于中断供电影响铁路的运行。第4章牵引变电所的短路计算4.1短路计算的目的(1)在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。(2)在选择电气设备时，为了保证设备

44、在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。(3)在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。(4)在选择继电保护方式和进行整定计算时，需要短路电流提供依据。4.2短路点的选取因短路计算的主要内容是确定最大短路电流，所以对一次侧设备的选取一般选取高压母线短路点作为短路计算点；对二次侧设备和牵引馈线断路器的选取一般选取低压母线短路点作为短路计算点。4.3短路计算电路简化图如图 4-1：在图中，点为高压母线短路点，点为低压母线短路点。图4-1短路故障简化图取，变压器和线路的阻抗标幺值分别为： 式中：为变压器电抗电压；

45、为系统容量；为变压器额定容量；为线路单位电抗；为线路长度；短路回路的的等值电抗为短路电流标幺值：短路电流有效值：点发生短路，各个短路电流的计算： 点发生短路：，,点短路电流标幺值： 点短路点短路电流有效值：点冲击电流：，取冲击系数点短路电流的最大有效值：点短路容量：发生短路，各个短路电流的计算为：，点短路电流标幺值短路点短路电流的有名值：点冲击电流：，取冲击系数点短路电流的最大有效值：表4-1短路计算值(kA)(kA)(kA)侧2.436.203.67侧4.4711.386.75第5章高压设备的选择5.1备选择原则由于电气设备和载留导体的用途以及工作条件各异，因此它们的选族校验项和法方也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此它们的选择都有一个共同原则。电气设备选择的一般原则(1)应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展；(2)应满足安装地点和当地环境条件校核；(3)应力求技术先进和经济合理；(4)同类设备应尽量减少品种；(5)与整个工程的建设协调