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1、毕业设计-通过式牵引变电所电气设计通过式牵引变电所电气设计The Electrical Design of the Through Type Traction Substation摘要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电气主接线是变电所的主要环节电气主接线直接关系着整个变电所的电气设备的选择配电装置的布置继电保护和自动装置的确定并且是牵引变电所电气部分投资大小的决定性因素基于上述原因本文对牵引变电所的结构和接线方式进行了介绍通过负荷计算选取了主变压器的型号和容量同时对主变压器的接线方式进行了详细的
2、说明通过研究和比较确定了本次设计所采用的主接线方式并运用AutoCAD软件绘制出了主接线图短路电流计算是本次设计的关键部分通过计算结果对断路器隔离开关电压互感器电流互感器母线和避雷器这些电气设备进行了选型另外对部分电气设备进行了介绍从而完成了本次课程设计通过对各种计算结果的校验本文设计得出的结果是合理的可行的 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 railwa
3、y 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 entire elect
4、rical 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 the type and capa
5、city 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 transformer current transformer bus
6、 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 completedBy checking various results of the calculation the design of this thesis is reasonable and feasibleKeywords TractionSubstationTr
7、ansformerMain connection目 录第 1章概述 111 课题研究的目的意义 112 电气化铁路的国内外现状 113论文研究的内容 2第 2章主接线的设计 321牵引变电所主结线的概述 3com电气主接线基本要求 3com高压侧电气主接线设计应遵循的主要原则与步骤 4com高压侧主接线的基本方式 4com牵引变电所高压侧主接线的选择 622牵引变电所馈线侧主接线设计 7com牵引变电所馈线侧的几种接线形式 7com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 831牵引变压器的接线形式及选择 832牵引变电所的备用方式及选择 833牵引变压器容量的计算 8co
8、m计算容量 8com校核容量 8com安装容量和台数 8第 4章牵引变电所的短路计算 841短路计算的目的 842短路点的选取 843短路计算 8第 5章高压设备的选择 851备选择原则 852母线的选择 8com110kV 侧进线的选择 8com275kV 侧母线的选择 853绝缘子和穿墙套管的选取 8com110kV 侧支柱绝缘子的选取 8com275kV 侧支柱绝缘子选取 854275kV 侧穿墙套管选择 855高压断路器的选取 8com110kV 侧断路器选取 8com275 kV 侧断路器选取 856高压熔断器的选取及校验 857隔离开关的选取及校验 8com110kV 侧隔离开关选
9、取 8com275kV 侧户外隔离开关选取 8com275kV 侧户内隔离开关选取 8510电流互感器的选取 8com110kV 侧电流互感器的选取 8com275kV 侧电流互感器的选取 8第 6章继电保护 861继电保护的任务和要求 8com继电保护的任务 8com继电保护基本要求 862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 871避雷装置的选取 872接地装置的选择 8第 8章结论与展望 881结论 882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11 课题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
10、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12 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
11、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 275kV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213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
12、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21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
13、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 com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
14、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com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
15、比较确定牵引变电所的主要技术参数和各种技术要求53 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 com高压侧主接线的基本方式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
16、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 1035kV2 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
