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1、 Word 资料 DN 供电系统牵引变电所设计 The Design of Traction Substation by DN Power Supply System 届届 电电气工程气工程 系系 专专 业业 电电气工程及其自气工程及其自动动化化 学学 号号 学生姓名学生姓名 指指导导教教师师 完成日期完成日期 2013 年年 月月 日日 Word 资料 摘 要 牵引变电所是电气化铁路牵引供电系统的心脏 它的主要任务是将电力系统输 送来的三相高压电转换成适合电力机车使用的电能 牵引供电系统的供电方式主要 包括 直接供电方式 BT 供电方式 AT 供电方式 CC 供电方式等 DN 供电方式以其
2、结构简单 可靠性高 供电性能好 造价低等优越性广泛的应用于我国各枢纽地区的 牵引变电所中 本设计以 DN 供电系统牵引变电所设计作为设计核心主要做了如下工作 通过牵 引负荷计算 确定了变压器的安装容量 台数 连接组别及备用方式 进行了牵引变电 所的主接线方案设计 并用 CAD 软件绘制了一次系统图的图纸 进行了短路计算 根 据计算结果选择了牵引供电系统的电气设备 对变压器 牵引网等重要部分配置了继 电保护方案及相应的控制回路方案 最后对整个牵引变电所进行了防雷接地设计 关键词 牵引 变电所 继电保护 DN 供电 Word 资料 Abstract The traction substation
3、is the heart of the electric railway power supply system its main task is to convert the three phase high voltage electric convey from the power systems to the electricity which is fit for the electric locomotive The style of the trctive power supply system mainly includes Direct power supply Booste
4、r Transformer power supply Auto Transformer power supply Coaxial Cable power supply and so on The DN power supply way is widespread in the huge substation by its simple structure the high reliability the perfect power supply performance the low cost and so on The paper take the design of traction su
5、bstation by DN power supply system as the core and mainly to do the following works The capacity of the transformer the number of the transformer the connection of the transformer and the alternate way of the transformer had been selected by the load current of feeding section The main connection of
6、 the substation had been designed and draw by the CAD software The electrical equipment had been selected by the result of the short circuit current calculation The relay protection and the control circuit had been designed At the end of the paper the grounding for lightening of the whole substation
7、 had been designed Key words Ttraction Substation Relay protection DN power supply Word 资料 目 录 第 1 章 绪论 91 1 1 选题背景 91 1 2 牵引供电系统 91 1 3 本设计的内容 92 1 4 应用前景 92 第 2 章 变压器选择 93 2 1 变压器选择的原则 93 2 2 牵引变压器的选择 93 2 3 自用电变压器的选择 94 第 3 章 牵引变电所主接线设计 95 3 1 电气主接线的基本要求 95 3 2 电气主接线的主要形式 95 3 2 1 桥型接线 95 3 2 2 分
8、支接线 双 T 接线 97 3 2 3 单母线接线 97 3 2 4 单母线分段接线 98 3 2 5 双母线接线 99 3 2 6 带旁路母线的单母线分段接线 100 3 3 110KV 侧接线方案 100 3 4 27 5KV 侧接线方案 100 3 4 1 主变压器牵引侧母线的接线方案 100 3 4 2 牵引侧馈线的接线 102 3 5 牵引变电所主接线方案的选择 103 3 5 1 电气主接线的方案初选 103 3 5 2 电气主接线方案的确定 105 第 4 章 短路电流计算 106 4 1 概述 106 4 2 元件参数的计算 106 4 3 短路点的确定 107 4 4 最大运
9、行方式下的短路电流计算 107 4 5 最小运行方式下的短路电流计算 110 第 5 章 主要电气设备的选择 113 5 1 电气设备选择的一般条件 113 5 2 高压断路器的选择 114 Word 资料 5 3 接地开关的选择 115 5 4 隔离开关的选择 115 5 4 1 隔离开关的用途 115 5 4 2 隔离开关的选择校验 116 5 5 电流互感器的选择与校验 117 5 5 1 电流互感器的选择条件 117 5 5 2 电流互感器的校验 118 5 6 电压互感器的选择 119 5 7 避雷器及抗雷线圈的选择 119 5 7 1 避雷器 119 5 7 2 抗雷线圈 120
10、5 8 熔断器的选择 120 5 8 1 熔断器的作用及种类 120 5 8 2 熔断器的选择 120 第 6 章 牵引网阻抗的计算 122 第 7 章 继电保护 125 7 1 继电保护的任务和要求 125 7 1 1 继电保护的任务 125 7 1 2 继电保护的基本要求 125 7 2 继电保护装置的组成 125 7 3 变压器的保护 125 7 3 1 牵引变压器的保护配置 126 7 3 2 牵引变压器继电保护整定 127 7 4 牵引网的保护及整定 128 7 4 1 牵引网的两段电流保护 128 7 4 2 牵引网的两段距离保护 128 第 8 章 二次回路 130 8 1 二次
11、回路操作电源的选择 130 8 1 1 二次回路操作电源的选择原则 130 8 1 2 二次回路操作电源的选择 130 8 2 监视 测量电路 130 8 2 1 测量装置的设计 131 8 2 2 电力测量回路 132 8 2 3 绝缘监察回路 132 8 3 断路器的操动机构 133 8 4 隔离开关的操动机构 134 8 5 断路器控制回路与信号装置的选择 134 8 6 牵引变压器保护控制回路 135 8 7 动力变压器保护控制回路 139 Word 资料 第 9 章 牵引变电所的防雷接地 141 9 1 牵引变电所防雷保护的意义 141 9 2 直击雷的防护 141 9 3 感应雷的
12、防护 141 9 4 牵引变电所接地设置 142 9 4 1 牵引变电所中的接地装置及其敷设 142 9 4 2 牵引变电所屋外配电装置中的接地装置及其敷设 143 9 4 3 牵引变电所屋内配电装置中的接地装置及其敷设 143 9 6 牵引变电所防雷接地设计 143 第 10 章 结论与展望 145 10 1 结论 145 10 2 展望 145 参考文献 146 致谢 147 Word 资料 第 1 章 绪 论 1 1 选题背景 1879 年 5 月 在柏林世博会上 德国西门子和哈尔斯公司展出了世界上第一条电气化铁路 100 多年来 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
13、路以其巨大的经济效 益受到了世界各国的普遍重视 我国的铁路电气化事业起始于 1956 年 到 2006 年 7 月 1 日我国的电气化铁路已突破 21000km 居亚洲第一 世界第二 按我国 中长期铁路网发展规划 到 2020 年我国铁路运营总里程将达到 100000km 其中电气化铁路 50000km 届时 我国将由电气化铁路大国迈入电气化铁路强国 我国的电气化铁路将达到世界先进水平 为了确保电气化铁路在我国 的快速发展 确保牵引供电系统的安全可靠运行就显得尤为重要 1 2 牵引供电系统 将电能从电力系统传送给电力机车的电力装置的总称叫电气化铁路的供电系统 又称牵引供电系统 主要由牵引变电所
14、和牵引网两大部分组成 牵引供电系统的主要功能是 将地方电力系统 的电源引入牵引供电系统的牵引变电所 通过牵引变压器变压为适合电力机车运行的电压制式 向电力机车提供连续电能 牵引供电系统的构成简化图如图 1 1 所示 图 1 1 牵引供电系统的构成简图 牵引变电所 牵引变电所的作用是将电力系统供应的电能转变为适合电力牵引供电方式的电能 其中的核心元件是牵引变压器 并设有备用 与地方变电所相比 牵引变电所绝大多数情况下 是用以提供牵引用电作为区别 而称为牵引变电所 牵引网 由馈 电 线 接触网 轨 地 回流线等组成 馈线是接在牵引变电所牵引母线和接触网之间的导线 其作用是将电能由牵引变电所引向电气
15、化铁路 接触网是一种特殊的输电线 架 设在铁路上方 机车受电弓与其摩擦受电 钢轨既支持列车运行 又是导线 由于轨与地都是非绝缘的 故通常轨 地一起接受机车的牵引电流 回流线是指牵引变电所处的横向回流线 它将轨或 与轨平行的其它导线与牵引变压器指定端子相连 与馈线一起组成牵引端口的端子线 牵引网的供电方式是由牵引网所完成的特殊输电功能的技术要求和经济性能所决定的 基本上可以按照分区所运行状态和牵引网设备类型进行分类 按分区所的运行状态可以分为单边供电 双边供电两种方式 按牵引网设备类型可分为直接供电方式 BT 供电方式 AT 供电方式和 CC 供电方式等 牵引变电所除了具有将电力系统三相电压降低
16、 变换电压的作用外 还具有集中电能 分配电能和控制电能的作用 根据牵引变电所在电网中的位置 重要程度和从电力系统取得电源的方式 不同 可分为下列几种形式 中心变电所 具有 4 路及以上电源进线并有系统功率穿过 除了完成一般牵引变电所的功能 还向其他牵引变电所供电 Word 资料 中间 或终端 牵引变电所 变电所有 2 路电源进线的为中间 或终端 牵引变电所 其中有系统功率穿越的称为通过式变电所 没有系统功率穿越的称为分接式变电所 图 1 2 中 SS1 为中心牵引变电所 SS2 为分接式牵引变电所 SS3 为通过式牵引变电所 图 1 2 牵引变电所高压输电线的引入方式 不同类型的牵引变电所采用不同的电气主接线 一次侧主接线三相完全相同 一般用单线图表示 1 3 本设计的内容 本设计根据大型编组内牵引变电所 B 的牵引 动力及照明等负荷情况 以 DN 供电系统牵引变电所设计作为设计核心 并按电气化铁道牵引供电系统的基本要求完成了如下工作 牵引计算 牵引变电所变压器的台数 容量及联接方式的确定 主接线方案的设计 短路计算 导线及电气设备的选择 继电保护的整定 防雷和接地装置的配置 设计图纸
