货运铁路牵引变电所的电气系统设计

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1、毕业设计任务书题目货运铁路牵引变电所的电气系统设计学生姓名学号班级专业电气工程及其自动化承担指导任务单位电气工程系导师姓名导师职称讲师一、主要内容 1. 按规定供、馈电容量与要求确定电气主结线。2. 短路电流计算。3. 牵引变压器容量、型式及台数的选择。4. 母线（导体）和主要一次电气设备选择。5. 配置所需的二次系统，并进行继电保护整定计算。6. 进行防雷与接地的设计。二、基本要求1. 设计计算说明书一份，要求条目清楚、计算正确、文本整洁。2. 绘制出牵引变电所电气主接线图。三、主要技术指标（或研究方法）1. 包含有 A、B 两牵引变电所的供电系统示意图如图 1 所示。图 1 牵引供电系统示

2、意图2. 电力系统 1、2 均为区域变电站，电力系统容量分别为 4000MVA 和 4800MVA 选取基准容量 Sj 为 100MVA，在最大运行方式下，电力系统 1、2 的综合电抗标幺值分别为 0.10 和0.12，在最小运行方式下，电力系统 1、2 的综合电抗标幺值分别为 0.11 和 0.14。 对每个牵引变电所而言，110kV 线路为一主一备。图 1 中，L1、L2、L3长度分别 30km、50km、20km。线路平均正序电抗 X1为 0.4/km, 平均零序电抗 X0为 1.2/km。基本设计数据如表 1 所示。表 1 牵引变电所基本设计数据项目项目A A 牵引变电所牵引变电所左臂

3、负荷全日有效值（A）560右臂负荷全日有效值（A）780左臂短时最大负荷（A）注860右臂短时最大负荷（A）1080 续表 1项目项目A A 牵引变电所牵引变电所牵引负荷功率因数0.85(感性)10kV 地区负荷容量（kVA）2100010kV 地区负荷功率因数0.86(感性)牵引变压器接线型式自选牵引变压器 110kV 接线型式自选左供电臂 27.5kV 馈线数目2右供电臂 27.5kV 馈线数目210kV 地区负荷馈线数2 回路工作，1 回路备用预计中期牵引负荷增长30注：供电臂短时最大负荷即为线路处于紧密运行状态下的供电臂负荷。3.根据需要，可自行补充其它资料。四、应收集的资料及参考文献

4、1. 李彦哲,胡彦奎,王果等.电气化铁道供电系统与设计M.兰州:兰州大学出版社,2006.2. 贺威俊,简克良.电气化铁道供变电工程M.北京:铁道出版社,1983.3. 刘国亭.电力工程 CADM.北京:中国水利水电出版社,2006.4. 曾成碧,赵莉华.电机学M,北京:机械工业出版社,2005.5. 张保会,尹项根.电力系统继电保护M.北京:中国电力出版社,2005.6. 谭秀炳,交流电.气化铁道牵引供电系统M.西南交通大学出版社.2009.7. 李群湛,贺建闽.牵引供电系统分析M.西南交大出版社 2010.五、进度计划1. 第 1-3 周： 调研、收集材料，完成外文翻译、开题报告；2. 第

5、 4 周： 分析、确定方案；3. 第 5-7 周： 设计、计算、绘图；4. 第 8 周： 中期检查；5. 第 9-11 周： 撰写论文；6. 第 12-14 周： 论文审核定稿；7. 第 15-16 周： 答辩。教研室主任签字时间 年 月 日毕业设计开题报告题目货运铁路牵引变电所的电气系统设计学生姓名学号班级专业电气工程及其自动化一、研究背景牵引变电所（traction substation）向电气化铁道或城市轨道交通电力牵引等提供电能和变换、分配电能的电气装置与设施。其功能是将电力系统的三相交流电经降压、整流或变频后，供电力机车和动车组使用。牵引变电所把区域电力系统输送来的电能，根据电力牵引

6、对电流和电压的不同要求，转变为适用于电力牵引的电能，然后分别输送到铁路沿线上架设的接触网，为电力机车或动车组供电，因此牵引变电所是电气化铁路的“心脏”。牵引变电所能否安全运行，直接关系到电气化铁路的运行情况。因此，牵引变电所的研究对电气化铁路的发展以及安全运行都有着很重要的意义，对国民经济的发展也有直接或间接的影响。二、国内外研究现状我国电气化铁道牵引变电所二次设备技术水平的发展，牵引变电所综合自动化系统被广泛应用。武广高速铁路牵引变电所采用的综合自动化系统技术为牵引供电可靠性及供电质量提供了保障。在对既有经验与技术总结的同时，进一步探索变电所数字化设计的可行性是十分必要的。目前，我国交、直流

7、牵引变电所技术装备产生了重大变化，主设备向高可靠性、小型化和免维修方面发展；变电所主接线和辅助设施逐步趋于简化和典型化；远动监控、故障录波和微机保护与自动装置得到广泛的推广应用，最终将实现高度自动化的减员值班和无人值班的牵引变电所的目标。国外牵引变电所一般采用提高供电方式，以增大系统短路容量，来减小对系统和用户的影响。如：欧洲一些发达国家和日本都采用这种方法。并且国外的牵引变电所在运营模式上已经做到无人值守。三、研究方案根据已经给出的电力系统的容量，参照铁道部电气化铁路牵引变电所设计规范，按照设计任务书要求首先进行参数计算，选择确定牵引变电所主变压器的安装容量和接线形式以及确定主变压器的备用方

8、式。然后提出牵引变电所高压侧和馈线侧的几种接线方案、通过比较确定高压侧和馈线侧的最优接线方案。接着对牵引变电所进行短路计算，根据计算的结果选择确定各高压设备的型号并对所选设备进行动稳定性和热稳定性校验。再接着对牵引变电所进行二次系统设计，确定变压器和馈线的继电保护。然后参照电气化铁路牵引变电所设计规范根据计算结果选择确定防雷和接地设施。并且使用 AutoCAD 绘制出一次侧的主接线图。四、预期达到的结果通过对牵引变压器正常负荷和紧密运行状态下的容量进行计算以及对中远期运量进行估计，对主变压器进行初步选型，确定出主变压器的安装容量和接线形式以及备用方式以及；确定出高压侧和馈线侧分别采用何种接线方

9、式；分别对牵引变压器高压侧和低压侧进行短路计算,正确选择出 110kV 侧和 27.5kV 侧的进线、母线、高压断路器、高压熔断器、隔离开关、电流互感器、电压互感器和绝缘子等设备并完成校验；确定出牵引变压器和馈线的继电保护方式，选择出合适的防雷和接地装置；最后用 AutoCAD 软件绘制出牵引变电所一次设备的主接线图。指导教师签字时间年 月 日摘要货运铁路牵引变电所是铁路系统的重要组成部分，起着变换和分配电能的作用,它直接影响整个铁路系统的安全与经济运行。本设计主要针对牵引供电系统进行设计和研究。主要包括牵引负荷的计算、主变压器接线方式的分析比较、主变压器型号和台数的选择、牵引变电所进线和馈线

10、方式的选择、短路计算、高压设备的选取和校验、继电保护的拟定与计算、牵引变电所防雷与接地装置的设置。其中电气主接线是变电所设计的主要环节，直接关系着整个变电所电气设备的选择、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。短路电流计算是本次设计的关键部分，通过计算对断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、熔断器等进行选择校验和进行继电保护的拟定计算。本次毕业设计实现了任务书要求的全部内容，选择出牵引变压器，高压侧、低压侧的电气设备，确定了主接线方式。并且用 AutoCAD 绘出了系统的主接线图。关键词:主接线主变压器电气设备AbstractFreight

11、 railway traction substation is an important part of the railway system, playing a role in transformation and distribution of electric energy, which directly affects the security and economic operation of the whole railway system.The design is mainly for traction power supply system and substation e