牵引变电所电气主接线设计 - 图文

附录B 设计图纸 ............................................................................................................. 45

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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，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。

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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。

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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，以保证检修人员的安全。在主接线图中，凡是应该安装隔离开关的地方都必须配置隔离开关，不能有个别遗漏之处，也不允许从节省投资来考虑而予以省略。

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