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1、兰州交通大学本科毕业设计（论文）摘 要兰新高铁330kV牵引变电所主接线设计中牵引供电方式采用AT供电方式，复线区段供电，变压器采用单相V,v结线。变电所是牵引供电系统的关键组成单元，对整个系统的经济、可靠运行都具有非常重大的意义。本设计按照兰新高铁供电要求和国家设计规范，进行相关负荷计算，完成变电所主接线设计，在此基础上，完成牵引变电所高压侧电气设备的选型、校验和相关原理图的绘制。通过完成牵引供电系统的短路计算，确定系统中相关设备的型号并通过计算所得数据对其进行设备校验。为防止雷电流对变电所各类设备的损害，另外加设避雷装置进行防护，并对相应避雷器进行型号选择。本设计中变压器采用采用双重化配置
2、原则，有效的提高了供电系统的可靠性，避免了铁路停运事故的发生，进而提高运行的经济性。最后,考虑到牵引负荷的特征，对牵引变电所进行了相应的谐波分析和无功补偿分析并采取有效的治理措施，使运行情况得到改善。本设计严格按照国家高速铁路设计规范进行，由于实践经验的缺乏，很难做到与实际一致，但设计内容严格符合理论依据，具有较高的的参考价值。关键词：主接线；变压器；负荷计算；短路计算；设备型号选择Abstract窗体顶端According to requirements of the subject, in this design, the traction power supply system adop
3、ts AT power supply in double track lines, with the transformer using single phase V, v wire connection.The substation, plays an important role in the entire system of economic and reliable operation,is a key component of the traction power supply system. In accordance with the supply requirements of
4、 the LanXin high-speed railway and the national design specifications, based on conducting the associated load calculation and completing the design of the main wiring of the substation, to complete the equipment selection and calibration in the high voltage side of the electric traction substation,
5、 and then accomplish the corresponding schematics drawing.By completing the short-circuit calculations of the traction power supply system, determine the model of the related equipment in the system and calibrate them based on the data obtained by the calculation. In order to prevent the damage of t
6、he lightning current to the all types of the substation equipment, additionally provides the lightning protection devices, simultaneously conducts the model selection of the corresponding arresters.In this design, the transformer uses the principle of the double configuration, effectively improves t
7、he reliability of the power supply system, avoids the occurrence of the rail outage accidents, and then improves running economy of the system.Finally, given the characteristics of the traction loads, conducts the corresponding reactive power compensation and the harmonic analysis for the traction s
8、ubstation and takes effective measures to control, so that makes the operation conditions improved.The design is in strict accordance with the standard, because of the lack of experience, it is difficult to be consistent with the actual situation ,but the contents of the design is in conformity with
9、 the theoretical basis, with a high reference value.Key Words: Main wiring, Transformer, Load calculation, Short circuit calculation, Equipment Selection - I -兰州交通大学本科毕业设计（论文）目 录摘 要IAbstractII目 录III1 绪论11.1 电气化铁道的发展现状11.2 牵引变电所11.3 主要内容12 牵引变电所电气主接线设计32.1 330kV变电所主接线简述32.2 牵引变电所电气主接线设计32.2.1 330kV变电
10、所主接线设计基本要求32.2.2 330kV牵引变电所主接线的设计33 牵引变电所的选型63.1 牵引变压器选择的步骤63.2 牵引变压器容量计算63.2.1 上、下行供电臂平均电流计算63.2.2 上、下行供电臂有效电流计算93.2.3 变压器的计算容量103.2.4 变压器的校核容量103.2.5 牵引变压器的安装容量114 短路计算114.1 短路的原因及危害124.2 短路容量计算124.2.1 高压侧短路计算134.2.2 低压侧短路计算135 电气设备的选择145.1 断路器的选择与校验155.1.1 断路器选择的基本原则155.1.2 断路器的选择与校验155.2 隔离开关的选择
11、与校验165.3 互感器的选择与校验175.3.1 电流互感器的选择与校验185.3.1 电压互感器的选择及校验195.4 避雷器的选择215.5 防雷及接地216 牵引变电所保护配置226.1 牵引变压器的保护236.2 馈线保护247 牵引变电所谐波分析与系统无功补偿分析257.1 谐波产生的原因267.2 谐波的危害267.3 减少谐波影响的措施267.4 无功功率补偿27结 论28致 谢29参考文献30附录A 设计图纸31- III -1 绪论1.1 电气化铁道的发展现状 目前国内的铁路供电电能主要由110kV或220kV的线路提供，其中主要包括发电厂、变电所及电力系统交流输电线路，它
12、们共同组成铁路供电的一次系统。其中变电所是通过利用变压器把高压变换为有利于铁道牵引机车正常运行所需电压的场所，一般采用固定备用方式。因为我国各地域电力系统电压等级存在很大差异，故供电方法及设备类型也都不同，有直供、直供带回流、自耦变及吸流变方式等。变压器的结线型式种类繁多，且随着外界环境的差异，接触网结构类型也将随之变化。相对而言，由于先进的科学技术，国外高铁的性能水平较高，其大多利用自耦变压器供电方式，同时其各类变配电所均与电力系统变电站合建而成，设有两台三绕组变压器，在正常状态下，100备用，故障解列状况下，两台并联运行。此外，其变压器主要采用斯科特结线型式，变电所采用无人值守运行方式，总
13、体而言可靠性与安全性都达到较高水平。高速铁路的变电所设计需符合安全可靠、技术先进、经济实用的要求，主要采用的设计规范有106212014高速铁路设计规范、铁路电力牵引供电设计规范及电气工程电气设备手册等，本文撰写严格按照规范进行。 1.2 牵引变电所对普速铁路而言，高铁系统中330kV牵引变电所对可靠性要求更高，在实现电能汇集、分配环节高效安全输送的同时，其在谐波影响及功率补偿方面也有一定的提高，能够有效保证优质的电能质量，有利于提高系统可靠性与经济性。牵引变电所的设计主要是依据国家相关规定对其变压器进行型号的选择与容量的确定，使之符合实际运行中牵引负荷的需求。通过对330kV电压等级各类电气
14、设备进行正确选型，可以更好的适应远期发展要求，在正常运行或故障状态下，能够保证整个系统各部分不会由于过压或过流的原因导致损坏，以实现速度快、安全性高、技术水平优越的发展目标1。1.3 主要内容本设计的主要目的是依据线路资料完成兰新高铁民和至乌鲁木齐段牵引变电所主接线设计。(1) 确定牵引供电方案。本设计采用单相V,v结线，AT供电方式，复线区段供电。(2) 进行负荷计算。通过相应的负荷计算来确定变压器的型号及数目等。变压器是变电所中的重要变配电设施，决定了机车受电性能，同时也作为变电所规划中较为重要的一个环节，是将电网提供的高压电能转变成适用于电力机车额定运行时的额定电压的大容量转换装置，选择
15、过程须考虑部分备用容量。在进行短路计算之前，须先对牵引变电所主变压器的选择及校验，故主变压器的选择是设计的第一步。在确定配电方法之后需根据已有的相关资料及公式计算出变压器的安装容量并确定其相应台数。(3) 进行短路计算。对变压器电源侧及负荷侧分别进行短路故障分析，得出的短路计算结果可作为校验各类电气设备性能符合要求与否的参照依据，保证各种装置在各种环境下均能长期稳定运行。在牵引变电所负荷计算完成之后需进行短路计算，紧接着依照计算数据才可对变电所中各类电气设备进行选择和校验。(4) 断路器、隔离开关等开关设备的选择及校验；电压互感器和电流互感器的选型，在此基础上，了解高压侧流互相应线圈的功能并完成接线原理图的绘制。(5) 分析非线性变流装置对系统造成的谐波影响和负荷的瞬时变化所造成的系统功率因数大幅度降低对机车运行及电网系统的影响。2 牵引变电所电气主接线设计2.1 330kV变电所主接线简述变电所的主接线，主要是指由各类开关、输电线、互感器类装置所构成的吸收和转换电能并将其配用给用电负荷的基本回路。通过利用规范所指定的各种记号或简易图形将各类设备按
