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1、摘摘 要要 根据要求本设计将采用 AT 供电方式，复线区段供电，单相 V，v 接线。 通过负荷计算，完成供电臂的平均电流计算，有效电流计算，确定牵引主变压 器容量并进行校核等，同时对主变压器的接线方式进行详细的说明。确定主接线方 式，运用 AutoCAD 绘制出电气主接线图及平面图。 进行短路计算，包括高压侧输电线短路、低压侧母线短路和牵引网短路的计算。 根据短路计算结果选择变电所中的断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等 电气设备和低压侧母线型号的校验，以及避雷和接地装置的选择和校验，还要对高 压电气设备的选择和校验。 最后,进行牵引变电所的谐波的分析和无功功率补偿分析。 本设计符合设计
2、规范，满足运行要求，具有较强的实用性。 关键词关键词: : 牵引变电所 负荷计算 短路计算 Abstract According to the requirements this design uses the AT power supply mode, double track power and the connection form of single-phase Vv mode. Load calculation to determine the traction of the main transformer capacity, the number of units to cond
3、uct a detailed description of the wiring of the main transformer. To determine the main wiring, use AutoCAD to draw the main electrical wiring diagrams and floor plans. Short circuit calculation, including the high pressure side of the transmission line short-circuit, the low pressure side of the bu
4、s short circuit and traction network short- circuit calculation. Selected according to short-circuit calculations substation circuit breakers, isolation switches, current transformers, voltage transformers and other electrical equipment and low-voltage side of the bus model calibration, as well as l
5、ightning protection and grounding device selection and validation, but also on the high-pressure selection and verification of electrical equipment. Then the choice of the high-voltage electrical equipment and calibration are done. Finally，the harmonic analysis and reactive power compensation analys
6、is of the traction substation are done. The design is in line with the national standards, can meet the operational requirements and gain great practicality. Key words: traction substation load calculation short circuit calculation 目 录 第 1 章 概论1 1.1 课题研究的目的意义.1 1.2 电气化铁道发展现状.1 1.3 牵引变电所介绍.2 1.4 本设计的
7、主要内容.2 第 2 章 牵引变电所电气主接线设计和所址的选择3 2.1 电气主接线介绍.3 2.2 牵引变电所主接线设计.3 2.2.1 电气主接线设计的基本要求.3 2.2.2 牵引变电所主接线的设计.4 2.3 牵引变电所所址的选择.6 第 3 章 牵引变压器的选择和容量计算7 3.1 牵引变压器的选择步骤.7 3.2 牵引变压器容量计算.7 3.2.1 供电臂 1、2 平均电流的计算.8 3.2.2 供电臂 1、2 有效电流的计算.10 3.2.3 变压器容量的计算.11 3.2.4 变压器校核容量的计算.11 3.2.5 变压器安装容量的计算.12 第 4 章 短路计算13 4.1
8、短路的原因及危害.13 4.2 短路计算.13 4.2.1 一次侧短路计算.15 4.2.2 二次侧短路计算.15 第 5 章 牵引变电所电气设备的选择及校验17 5.1 电气设备选择的一般原则.17 5.2 断路器的选择与校验.17 5.2.1 六氟化硫断路器.18 5.2.2 真空断路器.18 5.3 隔离开关的选择与校验.20 5.4 互感器的选择与校验.21 5.4.1 电流互感器的选择与校验.21 5.4.2 电压互感器的选择与校验22 5.5 避雷器的选择.23 5.6 防雷及接地.24 第 6 章 牵引变电所保护配置25 6.1 牵引变压器的保护.25 6.2 馈线的保护.26
9、第 7 章 牵引变电所的谐波分析与无功功率补偿28 7.1 谐波产生的原因.28 7.2 谐波的危害.28 7.3 减少谐波影响的措施.28 7.4 无功功率补偿.29 第 8 章 结论31 参考文献32 致谢33 附录 A 外文翻译34 附录 B 设计图纸45 石家庄铁道大学毕业设计 1 第 1 章 概论 1.1 课题研究的目的意义 随着津京城际、石太、京沪等客运专线的投入运营，我国电气化铁路已经有了很 大的发展和长足的进步。按 2004 年中长期铁路网发展规划 ，到 2020 年我国铁路总 里程将达 10 万 km ，其中电气化 5 万 km。在电气化铁路中牵引变电所是牵引供电系 统的心脏
10、，它的主要任务是将电力系统输送来的三相高压电变化成适合电力机车使用 的电能。采用单相 V，v 牵引变压器有以下优点：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。 1.2 电气化铁道发展现状 目前我国电力系统通常以 110kV 或者 220kV 的电压等级向电气化铁道供电，主要 包括地方变电站或发电厂和交流高压输电线，由这两部分构成了电气化铁道的一次供 电系统。牵引变电所、馈电线、接触网、钢轨和钢轨回流线等组成了牵引供电系统。 其中
11、牵引变电所是将电力系统供应的电能变为适于电力牵引及其供电方式的电能，其 中的核心元件是牵引变压器，并设有备用。现阶段我国主要采用传统模式进行设计、 建造和管理的常规变电所，自动化程度不高，需要一支训练有素的运行与检修队伍和 一整套相应的管理机构、制度进行管理，以满足安全运行的要求。由于我国地域辽阔 各地电网电压等级也有区别，所以供电方式及设备种类多样，有直接供电方式、带回 流线的直接供电方式、串联吸流变压器(BT)供电方式、自耦变压器(AT)供电方式。牵 引变压器有单相、YNd11 接线、Scott 接线、伍德桥接线、阻抗匹配平衡接线、十字交 叉接线等形式。由于供电方式不同，接触网结构类型也较
12、多。 而国外铁路电气化水平还是要高于我国的，单就韩国的牵引供电系统来说，牵引 供电系统采用 AT 供电方式，设有牵引变电所、自耦所、开闭所和分区所，各所均与 电力配电所合建，不设独立的所用变压器。变电所实行牵引供电与电力供电合建形式， 设三绕组变压器， 近期单台运行，100%备用，在相邻所故障解列情况下，可实现两 台主变压器的并联运行。牵引变压器采用 Scott 接线，开关设备均采用室外高压组合电 器(GIS)设备，采用无人值班方式。 1.3 牵引变电所介绍 变电所是变换电压和分配电能的场所，由电力变压器和配电装置所组成。它的类 型除按升压、降压分类外，还可按设备布置的地点分为户外变电所和户内
13、变电所及地 下变电所等。若按变电所的容量和重要性又可分为枢纽变电所，中间变电所和终端变 电所。牵引变电所的作用是将三相交流高压电变换为低压(一般为 27.5kV 或 55kV)向牵 引网供电。 1.4 本设计的主要内容 本次设计的主要任务是根据原始资料完成该牵引变电所的设计。 (1) 确定牵引供电方案。本设计采用 AT 供电方式，复线区段供电，单相 V ,v 接线。 (2) 进行负荷计算，确定牵引主变压器容量、台数等。主变压器是牵引变电所内的 核心设备，也是设计的关键一步。其担负着将电力系统供给的高压电变换成适合电力 电力牵引用电的大容量电力变压器。主变压器的选择十分关键，选好主变压器是设计
14、的第一步，在此之后才能进行负荷计算和短路计算。因此根据既有的数据并依据公式， 首先计算出变压器的容量。 (3) 进行短路计算，对变压器前后分别进行短路计算分析，为设备的动稳定和热稳 定校验提供合理的计算数据，从而让设备运行安全可靠。短路计算，包括高压侧输电 线短路、低压侧母线短路和牵引网短路的计算。一方面选择变电所中的断路器、隔离 开关、电流互感器、电压互感器等电气设备必须依据短路计算的结果；另一方面低压 侧母线型号的校验，以及避雷和接地装置的选择和校验，也得依靠短路计算的数据来 进行。 (4) 对高压电气设备的选择和校验。 (5) 进行牵引变电所的谐波的分析和无功功率补偿分析。 石家庄铁道大
15、学毕业设计 3 第 2 章 牵引变电所电气主接线设计和所址的选择 2.1 电气主接线介绍 牵引变电所(含开闭所、降压变电所)的电气主结线，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
16、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。 本设计采用带跨条分段的两路进线接线方式，正常工作时用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。 2.2 牵引变电所主接线设计 2.2.1 电气主接线设计的基本要求 电气主接线设计是牵引变电所设计的重要环节。牵引变电所的电气主接线是指由 主变压器、断路器、隔离开关等各种高压电器和设备及其连接导线所组成的接受和分 配电能的电路。它反映了牵引变电所的基本结构和功能。在设计中，主接线的确定对 牵引变电所的电气设备的选择、配电装置布置以及牵引变电所的技术经济指标都具有 重要的影响4。 牵引变电所电气主接线设计应满足以下要求： (1) 安全性 隔离开关的正确配置和隔离开关接线的正确绘制。隔离开关的主要用途是将检修 部分与电源隔离，以保证检修人员的
