10kv变配电所一次系统与设计毕业论文(设计) (2).doc
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1、编 号: 审定成绩: 自 考 本 科 毕 业 论 文 论文题目:10kv 变配电所一次系统与设计 姓 名: 许淑玲 准考证号: 460110122654 专 业:轨道交通供用电技术 学校指导教师姓名:李建民 职称: 副教授 论文提交日期: (小四号楷体加黑)论文答辩日期:(小四号楷体加黑) 封一所需内容为:(见附件) 1. 任务书 2. 开题报告 3. 指导教师评语 4. 答辩材料 注:此页为封一。 阅后删除此文本框。 自自 考考 本本 科科 毕毕 业业 论论 文文 10kv10kv 变配电所一次系统与设计变配电所一次系统与设计 作 者 姓 名: 王艳君 学科、专业 : 轨道交通供用电技术 学
2、 号 : 200921646 指 导 教 师: 陈海俊 完 成 日 期: 兰 州 交 通 大 学 Lanzhou Jiaotong University 注:此页为封二。 阅后删除此文本框。 兰州交通大学自考毕业论文 - I - 摘 要 引变牵引变电所一次设备的设计是铁路供电设计的重要组成部分。其内容包括主 接线形式的选择,短路电流的计算,设备的选择与校验计算等多方面设计内容。 本文的主要设计内容包括: 1. 根据负荷情况确定变压器的容量。 2. 根据实际工程要求与国家设计规范的要求选择主接线形式。 3. 选择了系统中具有典型性的两个短路点,计算他们的短路电流。 4. 根据所得到的短路电流计算
3、结果选择、校验设备。 5. 绘制变电所主接线图、平面俯视图、侧面剖视图。 本文组织如下:第一章,简要叙述了我国电气化铁道供电的基本情况,说明了电 力牵引事业在我国建设的重要意义。第二章,详细介绍了与牵电所设计相关的理论与 基础知识。其内容主要包括牵引变电所概述,主接线的各种接线形式与设计要求,短 路电流计算方法,设备选择与校验方法,平面布置的设计要求等。第三章,呼和浩特东 站 110KV 牵引变电所一次设备的具体设计。 关键词:关键词:牵引变电所,电气主接线,牵引变电所,电气主接线,变压器容量变压器容量 10kv 变配电所一次系统与设计 - II - Abstract Design the f
4、irst part equipment of the traction substation is one of the important parts of design railway electric power supply. Its content include: select the format of the main connection, count the short circuit current, select and tuning of the equipment and so on. The main designing of this dissertation
5、includes: 1)Bases on the load determine the capacity of the transformer. 2)Bases on the practice of the practice of the project and the nation design normative request select the format of the main connection. 3)Select two typical short circuit current select and tuning the equipment. 4)Bases on the
6、 result of the short circuit current select and tuning the equipment. 5)Protract three blueprint of the distribute-station. The dissertation is organized as follows: Section 1; recite the electrification railway in our country. Narrate the magnitude meaning of the electric traction affair to our cou
7、ntry construct. Section 2; introduce the theory and basic knowledge about the designing traction substation particularly. Its content include: summarize of the traction substation, the format and design request of the basic circuit, the count method of the short circuit current, the method of the se
8、lect and tuning of the equipment, disposal of the equipment and so on. Section 3; Concrete design of the HUHEHAOTE 110kV traction substation. Key words: traction substation; basic circuit; calculation of short circuit;electric equipment;disposal desig 兰州交通大学自考毕业论文 - III - 目 录 摘 要 .- 4 - 目 录 .- 6 - 引
9、 言 .- 9 - 绪 论 - 10 - 第 1 章 牵引变电所概论 - 13 - 11 牵引变电所设计概述 .- 13 - 1.2 牵引变电所的分类- 13 - 1.2.1、牵引变电所按牵引网电流性质的分类 - 13 - 1.2.2、交流牵引变电所按频率和牵引网相数的分类 - 13 - 1.2.3、工频单相交流牵引变电所按主变压器结构种类和接线方式的分类 - 14 - 1.3 牵引变电所的设计原则- 14 - 1.4 牵引网与接触网- 15 - 第 2 章 电气主接线方案的确定 .- 16 - 2.1 电气主接线概述 - 16 - 2.2 电气主接线的基本形式 - 16 - 2.2.1 单母
10、线接线- 16 - 2.2.2、桥形接线 - 17 - 2.2.3、简单分支接线(双 T 接线) - 19 - 2.3 牵引变电所主接线- 20 - 2.3.1 三相 YN,D11 接线变压器.- 21 - 2.3.2 单相 V,V 接线变压器- 21 - 2.3.3 斯科特接线变压器- 21 - 2.4 牵引侧主接线- 22 - 2.4.1 27.5KV(或 55KV)侧馈线的接线方式.- 22 - 2.4.2 复线铁路斯科特接线变压器 AT 供电方式馈电线接线。 .- 23 - 2.4.3 动力变压器及自用电变压器接线- 24 - 2.5 主接线方案- 25 - 10kv 变配电所一次系统
11、与设计 - IV - 2.5.1 主接线方案的拟定- 25 - 2.5.2 主接线方案的确定- 25 - 第 3 章 高压电器设备的选择 .- 27 - 3.1 电器选择的一般原则- 27 - 3.1.1 按正常工作条件选择高压电器设备- 27 - 3.1.2 按短路时故障情况进行效验- 27 - 3.2 高压断路器的选择 .- 27 - 3.2.1 110KV 侧断路器的选择.- 28 - 3.2.2 10 KV 侧断路器的选择.- 28 - 3.3 隔离开关的选择 .- 29 - 3.3.1 110KV 侧隔离开关的选择.- 30 - 3.3.2 10KV 侧隔离开关的选择- 30 - 3
12、.4 电压母线的选择 .- 31 - 3.5 各主要电气设备选择结果一览表 - 32 - 3.6 变压器保护规划与整定 .- 32 - 第 4 章变压器容量的确定 .- 33 - 41 牵引变电所容量和负荷计算 - 33 - 4.2 计算条件- 33 - 4.3 牵引变压器的计算容量- 34 - 4.4 牵引变压器的校核容量- 39 - 4.5 牵引变压器的安装容量- 40 - 结 论 - 44 - 致 谢 .- 45 - 参考文献 .- 46 - 兰州交通大学自考毕业论文 - 1 - 引 言 为适应我国电气化铁路迅猛发展的要求,本文结合我国电气化铁道的具体情况和 实践经验,在参阅了许多铁道供
13、电相关专业课本的基础上,精心写作而成。 本文全面系统的介绍了牵引变电所电气主接线的基本形式和接线例举,以及牵引 变电所容量的计算和选择。理论与实际并重,取材力求反映电气化铁道的最新技术和 装备,是我们同专业共同学习和探讨的有力文章。同时也是我们进一步提高和改进的 最好说明。 本文的全部文字符号、图形符号均采用国家标准【GB4728】 。为是叙述过浅显易懂, 内容表达直观,文中绘制了大量的原理图、示意图、电气主接线图。 本文是在兰州交通大学铁道技术学院李建民副教授的精心指导和改正下虔诚写作 而成。在写作过程中得到了同专业许多同学的帮助和支持,许多铁道技术学院的老师 和同学给予了十分宝贵的意见和建
14、议,对此表示由衷的感谢。由于写作水平和能力有 限,其中不妥之处,敬请读者批评指正。 10kv 变配电所一次系统与设计 - 2 - 绪 论 电力工业是国民经济的一个重要组成部分,它为工业、农业、交通运输和城市提 供能源。由于电能易于控制、输配简单经济且便于转变成其他形式的能量(机械能、 光能、热能、化学能等) ,电能已广泛应用到社会生产的各个领域和社会生活的各个方 面。 在我国电气化铁道也是由电力系统供电,安全、可靠、经济、合理地为电气化铁 道供配电是实现铁路运输安全、可靠的重要保证和基础。我国电气化铁路(接触网)采 用单相工频交流制,额定电压为 25kV。 一、电气化铁道供电系统由一次供电系统
15、和牵引供电系统组成。 (一) 、一次供电系统 一次供电系统是指电力系统向电气化铁道的供电部分。在我国,电力系统通常以 110kV 的电压等级向电气化铁道供电。区域变电站或发电厂,三相交流高压输电线,这 两部分即为电气化铁道的一次供电系统。 (二) 、牵引供电系统 完成对电力机车供电的属于铁路部门管辖的装置称为电气化铁道的牵引供电系统。 电力部门管辖的电力系统与铁路部门管辖的牵引供电系统是在牵引变电所高压进 线的门形架处分界。现将牵引供电系统各部分的功用简述如下: 1牵引变电所 牵引变电所的作用是将 110kV(或 220 kV)三相交流高压电变换为 27.5(或 55)kV, 然后以 27.5
16、(或 55)kV 的电压等级向牵引网供电。 2接触网 接触网是一种悬挂在电气化铁道线路上方,并和铁路轨顶保持一定距离的链形或 单导线的输电网。电力机车的受电弓和接触网滑动接触取得电能。接触网的额定电压 为 25kV。 3馈电线 馈电线是连接牵引变电所和接触网的导线,把牵引变电所变换后的电能送到接触 网。馈电线一般为大截面的钢芯铝绞线。 4轨道 在非电牵引情形下,轨道只作为列车的导轨。在电气化铁道,轨道除仍具上述功 用外,还需要完成导通回流的任务,是电路的组成部分。因此,电气化铁道的轨道应 具有畅通导电的性能。 5回流线 兰州交通大学自考毕业论文 - 3 - 连接轨道和牵引变电所中主变压器接地相
17、之间的导线称为回流线,它也是电路的 组成部分,其作用是将把轨道、地中的回路电流导入牵引变电所。 6分区所 在电气化铁道上,为了提高运行的可靠性,增加供电工作的灵活性,在相邻两变 电所供电的相邻两供电分区的分界处常用分相绝缘器断开。若在断开处设置开关设备 和相应的配电装置,则组成分区所。 7开闭所 某些远离牵引变电所的大宗负荷,如枢纽站、电力机务段等,接触网按作业及运 行的要求需要分成若干组,需要多条供电线路向这些接触网分组供电。若直接从牵引 变电所向这些接触网分组供电,不但会增加变电所的复杂程度,而且将大量增加馈电 线的长度,造成一次投资过大。为此,一般采取在大宗负荷附近建立开闭所的办法来 解
18、决。 8自耦变压器站(AT 所) 工频单相交流电气化铁路采用自耦变压器(AT)供电方式时,在铁路沿线需每隔 8、12km 设置自耦变压器和相应的配电装置,即 AT 所。AT 所的作用之一便是将牵引变 电所供来的 55kV 电压经自耦变压器 AT 降为接触网的 25kV 电压等级,然后向接触网供 电。 二、电力牵引供电系统的主要特点 我国电力牵引供电系统的主要特点有以下几方面: 电力机车是单相移动性随机负荷,是一种负序源。 非线性整流器机车,成为一种谐波源,并从电力系统和牵引供电系统获取无功。 供电方式及设备种类多样化,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
19、耦变压器 AT 供电方式,这些供电方式的技术和经济特 性有较大的差异。对牵引变压器,有单相、YN,d11 接线、斯科特接线、伍德桥接线、 阻抗匹配平衡型、三相不等容量型等形式,它们具有不同的结构和性能特点。由于供 电方式不同,接触网结构类型也较多。 牵引供电系统和电力机车在电气上是个连续的整体,易于实现自动化和信息 化管理。 牵引供电系统中存在的主要技术问题,包括牵引变压器供电能力的提高及增容、 牵引网电压的调节、电力系统要求对谐波、负序、无功的治理等。为解决这些技术问 题,在设计和运行中需要对牵引供电系统进行深入研究,例如:对各种供电方式的结 构、参数、性能的分析计算和优化;对变压器过负荷能
20、力及对负荷平衡能力的研究; 对谐波、负序、无功、电压损失、防干扰能力等进行系统地分析和综合治理研究等等。 10kv 变配电所一次系统与设计 - 4 - 三、对电气化铁道供电系统的基本要求 保证向电气化铁路安全、可靠、不间断地供电; 提高供电质量,保证必需的电压水平; 提高功率因数,减少电能损失,降低工程投资和运营费用; 尽量减小单相牵引负荷在电力系统中引起的负序电流、负序电压和高次谐波的 影 响; 尽量减小对邻近的通信线路的干扰影响。 我国电气化铁道已运营了几十年,在实践中积累了大量的经验,但与铁路电气化 发达国家相比,在技术及装备上仍有差距。特别是在面临高速、重载和扩能要求下, 电气化铁道供
21、电系统中更有许多技术难题需要解决。 我的毕业设计内容是 110KV 牵引变电所的一次设备设计,它是电气化铁道供电系 统中的重要组成部分,设计内容主要包括牵引变电所容量的设计,主接线的设计,短 路计算,一次设备的选择,以及牵引变电所的平面布置等几个方面。 本文是在兰州交通大学李建民副教授的指导下完成的,在撰写的过程中,得到了 李老师悉心的指导和热情的帮助,在此致以衷心的感谢。 由于个人能力有限,设计书难免存在不足之处,敬请各位老师批评指正,并提出 宝贵意见。 兰州交通大学自考毕业论文 - 5 - 第 1 章 牵引变电所概论 11 牵引变电所设计概述 牵引变电所是电气化铁道供电系统的重要组成部分,
22、它的作用是将 110kV(或 220 kV)三相交流高压电变换为 27.5(或 55)kV,然后以 27.5(或 55)kV 的电压等级向牵引网 供电。 1.2 牵引变电所的分类 1.2.1、牵引变电所按牵引网电流性质的分类 (一)直流牵引变电所 直流牵引变电所可分为回转变流机组、电动发电机组、离子变流器(水银整流器) 和半导体整流器等类型。 在电气化铁路的早期发展阶段,曾广泛采用直流电力牵引,即电力系统将三相交 流电送到牵引变电所一次侧,经过牵引变电所降压并整流变成直流电,再通过牵引网 供给电力机车使用。直流制发展最早,目前有些国家的电气化铁路仍在应用。我国仅 工矿、城市电车和地下铁道采用。
23、我国直流电力牵引的电压等级是 3000V(工矿企业)、 1500 V (工矿企业)、750 V (地下铁道)、600 V (城市电车)等。直流制存在的主要问 题是,直流牵引电动机额定电压受到换向条件的限制不能太高,即牵引网电压很难进 一步提高,这就要求沿牵引网输送大量电流来供应电力机车。由于牵引电流增大,接 触网导线截面要随着加大(一般得使用两根铜接触线和铜承力索),牵引网电压损失也 相应增大,所以牵引变电所之间的距离要缩短,一般只有 15km-30km。牵引变电所的数 量多,并且为完成整流任务而变得较复杂。由于这些缘故,许多国家已逐渐停止发展 直流制。 (二)交流牵引变电所 由于把变流或整流
24、装置已经转移到电力机车上,故和直流牵引变电所相比,交流 牵引变电所的结构比较简单。 1.2.2、交流牵引变电所按频率和牵引网相数的分类 (一)工频单相交流牵引变电所 我国铁路干线的电气化,采用工频 50Hz 单相交流制,接触网额定电压为 25kV(某 些国家也有采用工频 60Hz,以及额定电压为 50kV 的情况)。这是国际公认的优越的电 流制。这种电流制在电力机车上将交流电降压后应用整流装置整流来供应直流牵引电 10kv 变配电所一次系统与设计 - 6 - 动机。牵引变电所的主变压器主要用来降压、分相,所内没有变流以及变频装置。和 直流制以及低频交流制相比,变电所结构简单,维护方便。由于接触
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