牵引供电课程设计报告书题目中间牵引变电所的电气主接线设计院/系电气工程系(部)班级学号姓名指导教师完成时间2013年12月20日摘要牵引变电所是电气化铁路的重要组成部分，它直接影响整个电气化铁路的安全与经济运行，是联系供电系统和电气化铁路的桥梁，起着变换和分配电能的作用。

电气主接线是变电所的主要环节，直接关系着整个变电所的电气设备的选择、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。

基于上述原因，本文对牵引变电所的结构和接线方式进行了详细的分析和选择。

通过负荷计算选取了主变压器的型号和容量，同时对主变压器的接线方式进行了研究。

通过研究和比较确定了本次设计所采用的主接线方式，并运用AutoCAD软件绘制出了主接线图。

短路电流计算是本次设计的关键部分通过计算结果对断路器、隔离开关、电压互感器、母线和避雷器这些电气设备进行了选型及校验。

从而，完成了本次课程设计。

通过对各种计算结果的校验本文设计得出的结果是合理的、可行的。

关键词：牵引变电所变压器主接线目录第1章课程设计目的和任务要求 (1)1.1设计目的 (1)1.2任务要求及依据 (1)1.2.1任务要求 (1)1.2.2依据 (1)1.3提出解决方案 (2)第2章方案的比较及选择 (2)2.1牵引变压器接线形式的比较 (2)2.2 牵引变压器的选择 (2)第3章牵引变电所变压器的选择 (3)3.1牵引变电所的备用方式及选择 (3)3.2牵引变压器容量的计算 (4)3.2.1计算容量 (4)3.2.2校核容量 (4)3.2.3安装容量和台数 (4)第4章主接线的设计 (5)4.1牵引变电所高压侧主接线的选择 (5)4.2倒闸操作 (5)4.3牵引变电所馈线侧主接线设计 (6)第5章牵引变电所的短路计算 (6)5.1短路点的选取 (6)5.2短路计算 (6)第6章高压设备的选取 (9)6.1110kV侧进线选择 (9)6.2 27.5KV侧母线的选择 (10)6.3断路器选取 (10)6.4隔离开关选取 (11)6.5电压互感器的选取 (11)6.6电流互感器的选取 (11)第7章继电保护 (12)第8章并联无功补偿 (13)8.1并联电容补偿装置主接线 (13)8.2并联无功补偿计算 (14)第9章防雷 (16)总结 (17)参考文献 (18)附录 (19)第1章课程设计目的和任务要求1.1设计目的通过本课程设计，能够运用电气基础课程中的基本理论和实践知识，正确地解决牵引变电所的电气主接线设计等问题。

学习和掌握牵引供电系统在实际生活中的应用和设计技术，充分认识理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。

通过牵引变电所的电气主接线设计的训练，提高电气设计能力，学会使用相关的手册及图册资料等。

1.2任务要求及依据1.2.1任务要求(1)确定该三相牵引变电所高压侧的电气主结线的形式，并分析其运行方式。

(2)确定牵引变压器的容量、台数和型号。

(3)确定牵引负荷侧的电气主接线的形式。

(4)对变电所进行短路计算，并进行电气设备选择。

(5)对变电所进行继电保护配置，并进行防雷和接地设计。

(6)用CAD画出整个牵引变电所的电气主接线图。

1.2.2依据(1)该牵引变电所的供电电源是由电力系统的区域变电所以双边双回路(110kV)的输电形式输送电能的，基准容量100MV A，在最大运行方式下电力系统的电抗标幺值为0.13，最小运行方式下为0.15，高压侧有一定的穿越功率。

(2)该牵引变电所性接触网的供电方式为直供加回流的供电方式，为单线区段，同时以10kV电压给车站电力、照明等地区符合供电，容量计算为1000MV A，还可以提供变电所。

(3)牵引变电器的参数：额定电压为110/27.5kV,重负荷臂有效电流和平均电流为366A和285A，重负荷臂的最大电流为580A，轻负荷臂的有效电流为322A和243A。

(4)环境资料：本牵引变电所地区海拔为550米，地层以纱质粘土为主，地下水位为5.5米。

该牵引变电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℃，年雷暴日为25天，土壤冻结深度为1.2m。

1.3提出解决方案(1)方案一：高压侧采用内桥形接线两台牵引变压器，一台正常使用，一台作为固定备用，一次侧接在110kV A进线低压侧采用单母线分段的接线方式。

(2)方案二：高压侧采用四台牵引变压器，每两台一组并联运行；另外一组作为固定备用。

第2章方案的比较及选择2.1牵引变压器接线形式的比较三相Y,d11联结牵引变电所的优点是：牵引变压器低压侧保持三相，有利于供N应牵引变电所自用电和地区三相电力。

能很好的适应当一个供电臂出现很大牵引负荷时，另一供电臂却没有或只有很小牵引负荷的不均衡运行情况。

三相Y,d11联结N变压器在我国采用的时间长，有比较多的经验，制造相对简单，价格也较便宜。

一次侧YN联结中性点可以引出接地，一次绕组可按分级绝缘设计制造，与电力系统匹配方便。

对接触网的供电可实现两边供电。

缺点主要是牵引变压器容量利用率不高。

单相联接牵引变电所的优点：牵引变压器的容量利用率可达100%，主接线简单，设备少，占地面积少，投资省等。

缺点：不能供应地区和牵引变电所三相负荷用电；对电力系统的负序影响比较大；对接触网的供电不能实现两边供电。

2.2 牵引变压器的选择通过上面的介绍，本次接线适合选用YN，d11接线变压器，这种变压器高压侧采用Y接线，低压侧采用△接线，这种接线对供电系统的负序影响小。

并且低压侧采用△接线，产生的谐波电流在其三角形接线的一次绕组内形成环流，从而不致注如公共的高压高压电网中。

基于这些优点，我国电气化铁路中直接供电和BT供电中普遍采用YN,d11接线方式。

另外方案一用两台牵引变压器，而方案二用四台牵引变压器，所以方案二要采取两台变压器并联运行，第二种运行方式对技术要求比较高，其主接线和负荷接线也比方案一负载很多。

另外就是方案二要比方案一增加两倍的投资，比如各种高低压开关器件、主变压器、互感器以及母线都比方案一多选择两倍。

综合考虑，还是方案一更适合本次设计，所以选择两台牵引变压器单台运行的方式是合理的。

第3章牵引变电所变压器的选择3.1牵引变电所的备用方式及选择牵引变压器在检修或发生故障时，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。

备用变压器投入的快供，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。

备用方式的选择，必须从实际的电气化铁路线路、运量、牵引变电所的规模、选址、供电方式及外部条件(如有无公路)等因素，综合考虑比较后确定。

我国的电气化铁路牵引变压器备用方式有以下两种。

(1)移动备用：采用移动变压器作为备用的方式称为移动备用。

采用移动备用方式的电气化区段，每个牵引变电所装设两台牵引变压器，正常时两台并联运行。

所内设有铁路专用岔线。

备用变压器安放在移动变压器车上，停放于适中位置的牵引变电所内或供电段段部，以便于需要作为备用变压器投人时，缩短运输时间。

在供电段的牵引变电所不超过5～8个的情况下,设一台移动变压器，其额定容量应与该区段的最大单台牵引变压器额定容量相同。

(2)固定备用：采用加大牵引变压器容量或增加台数作为备用的方式，称为固定备用。

采用固定备用方式的电气化区段，每个牵引变电所装设两台牵引变压器，一台运行，一台备用。

每台牵引变压器容量应能承担全所最大负荷，满足铁路正常运输的要求。

(3)结合本次设计的任务要求，该牵引变电所外部有公路连通，变电所外部没有设置铁路岔线。

变电所需要检修时可能通过外部的公路到指定的变电所完成检修和设备维护，所以在当前进行电气化铁路牵引供电系统的设计中，牵引变压器的备用方式不再考虑移动备用方式，而是采用固定备用。

3.2 牵引变压器容量的计算牵引变电所容量的计算需要如下原始资料:通过区段的每日列车对数；车通过引变电所两边供电分区的走行时分、给电走行的时分和能耗；线路资料如供电区长度、区间数、信号系统等。

由此进行列车电流与馈线电流的计算。

因为该牵引变电所重负荷臂馈线有效电流A I e 3661=，平均电流A I av 2851=，最大电流A I 580m ax =.轻负荷臂馈线有效电流A I e 3222=，平均电流A I av 2432=。

并且采用YN,d11接线方式。

3.2.1 计算容量牵引变电所主变压器采用N ,d11Y 接线，主变压器的正常负荷计算：)(24212221kVAI I I I U K S av av e e t ++= 将A I e 3661=，A I av 2851=，A I e 3222=，A I av 2432=代入可以求得：kVA S 82.21830=3.2.2 校核容量紧密运行状态下的主变压器的计算容量为：)65.02(m ax m ax be a t I I U K S +=将A I 580m ax =，A I e 3222= 代入上面公式可以求得：kVA S 17.33890=牵引变压器校核容量：kVA K S S 45.225935.117.33890m ax ===校 3.2.3 安装容量和台数根据上述变压器容量计算的结果，并且参照压器技术参数表，选择两台SF1-25000/110变压器，一台工作，另外一台作为固定备用。

当工作变压器需要进行检修时，或者排查故障时，只需要进行一系列的倒闸作业就能让备用变压器投入使用从而不至于中断供电影响铁路的运行。

变压器的参数如表3-1所示。

表3-1 变压器参数额定容(kV A) 额定电压(kV) 额定电流(A) 连接方式 高压侧25000 110 105 YN,d11 低压侧 25000 27.5 420 YN,d11第4章 主接线的设计4.1 牵引变电所高压侧主接线的选择本次设计是三相牵引变电所，变电所有系统功率穿越，所以应该选择桥型接线。

两回路电源引入线分别经断路器接入两台主变压器。

外桥接线中，两台主变压器，只有3组断路器，断路器数量比较少、配电装置简单、清晰。

无复杂的倒闸作业且具有一定的运行灵活性、供电可靠性，使用电器少，建设费用低，在结构上便于发展为单母线或具有旁路母线的单母线接线。

内桥接线中，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。

所以在本次设计中，在查阅相关资料后得出采用内桥接线是最适合本次设计的结论。