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1、2010级牵引供电课程设计牵引供电课程设计报告书题 目中心牵引变电所的主接线图接线院/系(部)电气工程系班 级 学 号 姓 名指导教师完成时间2013年12月20日摘 要随着现代经济的迅猛发展，电力机车已经成为出行必不可少的工具。牵引变电所能够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，或者送到地下铁道等城市交通所需的供电系统。通过负荷计算确定牵引变压器的容量、型号、台数。按规定供、馈电容量与要求确定电气主接线图。对短路电流进行计算，包括高压侧输电线的短路计算和变压器低压侧短路计算，根据短路计算
2、结果对主要的一次设备进行选择和校验，对牵引变压器和馈线配置继电保护。对牵引变电所进行防雷和接地设计。本次设计的电气主接线图，高压侧采用单母线接旁路母线的形式，牵引变压器用Vv接线运行，运用Auto CAD绘制出电路主接线图。关键词：主接线 变压器 Vv接线 目 录第1章 课题的设计目的和任务要求11.1 设计目的11.2 设计要求11.3 设计依据1第2章 方案的拟定22.1 变压器的备用形式22.2 牵引变压器容量的选择22.3 牵引变压器型号的选择5第3章 主接线图的设计53.1 电源侧主接线53.1.1 电气主接线图的接线形式53.1.2 电源侧主接线的拟定73.1.3 电源侧主接线的拟
3、定73.2 倒闸操作83.3 牵引侧主接线83.3.1 牵引侧主接线的方式83.3.2 馈线断路器接线方式拟定9第4章短路计算104.1短路计算的目的104.1.1 短路的原因104.1.2 短路的危害104.1.3 短路计算的目的104.2短路点的选取114.3短路计算114.3.1 电力系统计算短路图114.3.2 短路计算11第5章设备的选择145.1电源进线的选择计算145.1.1 电源进线的要求145.1.2 电源进线的选择计算145.1.3 室外110kV进线侧母线的选择155.2 高压断路器、隔离开关的选择165.2.1 设备的选择条件165.3 电压互感器和电流互感器的选择18
4、5.3.1 电压互感器的选择185.3.2 电流互感器的选择185.4 室外110kV母线的选择19第6章 继电保护206.1 继电保护的定义206.2 继电保护基本要求206.3电力变压器继电保护的选择20第7章 电压水平的改善217.1 接触网功率因数低的主要原因217.2 串联电容补偿21第8章 防雷保护22第9章 结论22参考文献24第1章 课题的设计目的和任务要求 设计目的国家铁路为了保证电气化铁道供电安全可靠运行，也要求供电设备最经济的利用，因此选择合适容量的变压器是很有现实意义的。牵引变电所是电气化铁路牵引供电系统的核心部分，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
5、力机车使用的电能。而电气主接线反映牵引变电所设施的主要电气设备以及这些设备的规格、型号、技术参数以及连接方式。通过电气主接线可以了解牵引变电所设施的规模大小、设备情况。 1.2 设计要求（1）确定该牵引变电所高压侧电气主接线形式，分析其正常运行时的运行方式。（2）确定牵引变压器的容量、台数及接线方式。（3）确定牵引负荷侧电气主接线的形式。（4）对变电所进行短路计算并进行电气设备选择（5）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。（6）用CAD画出整个牵引变电所的主接线图。1.3 设计依据某牵引变电所位于大型编组站内，向两条双线电气化铁路干线的四个方向供电区段供电，已知列车
6、正常情况的计算容量为20000 kVA(三相变压器)，并以10kV电压给车站电力照明机务段等地区负荷供电，容量计算为3200 kVA，各电压侧馈出数目及负荷情况如下：25kV回路(2路备)：两方向年货运量与供电距离分别为 ，。10kV共6回路(2路备)。 供电电源由系统区域变电所以双回路110kV输送线供电，同时110kV侧有四条馈线给地方变电所供电。本变电所位于电气化铁路的中间，送电线距离20km，在最大运行方式下，电力系统的电抗标幺值分别为0.22；在最小运行方式下，电力系统的标幺值为0.25。环境资料：本牵引变电所地区平均海拔为550米，地层以砂质粘土为主，地下水位为5.5米。该牵引变电
7、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25天，土壤冻结深度为1.2m。第2章 方案的拟定2.1 变压器的备用形式牵引变压器在检修或者发生故障时，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。备用牵引变压器投入的快慢，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。备用方式及外部条件等因素，综合考虑比较确定。从我国的电气化铁路的历史来看，牵引变压器的备用方式有以下两种。（1）移动
8、备用：采用移动变压器作为备用的方式，称为移动备用。优点是牵引变压器的容量比较省，适用于沿线无公路区和单线区段。缺点是不能保证当发生故障时供电持续性。（2）固定备用：采用加大牵引变电所容量或者增加台数作为备用方式。优点每个牵引变电所一般装设两个牵引变压器，一台运行一台备用。每台牵引变压器容量能承担全所的最大负荷，确保铁路的正常运行，其投入快速方便，发挥备用主变压器自动突入装置的功能，可以实现不间断行车的可靠供电，确保铁路的正常运行。适用于沿线有公路的条件的大运量区段。在当前电气化铁路牵引供电系统设计中，牵引变压器的备用方式不在考虑移动备用方式。本次设计也是选用了固定备用方式。2.2 牵引变压器容
9、量的选择已知列车正常情况的计算容量为20000 kVA(三相变压器)，并以10kV电压给车站电力照明机务段等地区负荷供电，容量计算为3200 kVA，各电压侧馈出数目及负荷情况如下：25kV回路(2路备)：两方向年货运量与供电距离分别为 ，。10kV共6回路(2路备)。 左供电臂1的最大容量:，取n=3 左供电臂2的最大容量:，取n=2 同上右供电臂1的最大容量右供电臂的最大容量，取n=1 安装容量将计算容量和校核容量进行比较并结合采用的固定备用方式选用三相Vv变压器的安装容量为2.3 牵引变压器型号的选择 选用的是牵引变压器36000kVA的Vv接线SF6-QY-20000+16000。变压
10、器参数如表2-1。表2-1 变压器参数 变压器型号 原边/次边 短路电压 额定空载 额定铜耗 额定空载及接线形式 额定电压 百分值 电流 kW 损耗 kW SF6-QY- 110/27.5 10.5% 0.5% 145 28 20000+16000 10.5% 0.5% 第3章 主接线图的设计3.1 电源侧主接线3.1.1 电气主接线图的接线形式电气主接线的接线形式主要有单母线接线，单母线分段接线，带旁路母线的单母线接线，双母线接线和无母线接线。（1）单母线分段接线这种接线，广泛应用在1035kV地区负荷和110kV电源进线回路较少的接线系统。单母线分段接线如图3-1。图3-1 单母线分段接线
11、（2）单母线带旁路母线接线增设组旁路母线W3和一台公共备用的旁路断路器，组成具有旁路母线的单母线接线,使检修出线断路器时不致停电。单母线带旁路母线接线形式如图3-2图3-2 单母线接旁路母线（3）无母线接线在电气化铁道中，线路故障远比变压器故障多，故内桥接线在牵引变电所应用较广泛。若两回电源线路接入系统的环形电网，并有穿越功率通过桥接母线，桥路断路器(QF)的检修或故障将造成环网断开，为此可在线路断路器外侧安装一组跨条，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。内桥接法如图3-3。 图3-3 内桥接法外桥接线的特点与内桥接线相反，当变压器发生故障或运行中需要
12、断开时，只需断开它们前面的断路器QF1或QF2，而不影响电源线路的正常工作。但线路故障或检修时，将使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。因而外桥接线适用于电源线路较短、负荷不恒定、变压器要经常切换（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环形电网连接的变电所中。外桥接法如图3-4。图3-4 外桥接法 3.1.2 电源侧主接线的拟定单母线接线，单母线分段接线，带旁路母线的单母线接线，双母线接线和无母线接线。各有好处然而中心牵引变电所需要稳定的供电能力采用单母线接旁路母线比无母线接线和当母线分段的供电可靠性更强也比双母线更经济所以电源侧选用单
13、母线接旁路母线的接线方式。3.1.3 电源侧主接线的拟定单母线接线，单母线分段接线，带旁路母线的单母线接线，双母线接线和无母线接线。各有好处然而中心牵引变电所需要稳定的供电能力采用单母线接旁路母线比无母线接线和当母线分段的供电可靠性更强也比双母线更经济所以电源侧选用单母线接旁路母线的接线方式。3.2 倒闸操作如图3-4外桥接线正常运行时，QS7、QF、QS8，其他断路器隔离开关均断开，变压器T1通过L1得电，使得变压器向侧输送电能。当需要检修时，假如仍然需要在L1得电，先断开QF1，然后断开QS3和QS5，再闭合QS4，然后合QS6。最后闭合QF，即可满足检修时供电需要。检修结束时，先断开QF2，然后断开QS4和QS6，再断QF,后闭合QS3和QS5，最后闭合QF1，即可恢复正常供电。当L1线路故障需要由L2线路供电时，先闭合QS2，闭合QF，故障线路QF1跳闸，再断开QS1，最后QF2闭合即可满足L1故障时的供电。如L1线路恢复正常，可以先断开QF2、QF，再断开QS2，闭合QS1，最后闭合QF1即可恢复正常供电。由此可以看出采用外桥型接线对于线路发生故障时比较有利，可以在停电瞬间通过互感器自动检测跳开故障线路断路器，然后闭合备用线路断路器，保证线路故障时自动转
