DN供电方式牵引供电系统项目设计方案第2章主接线图设计方案2.1 供电方案的说明目前铁路的运力不断加大，电气化铁路的负荷也在不断增加。

牵引变电所的设计要求简单实用，所以根据实际的运行要求选择直供加回流的供电方案。

我国铁路供电的电压等级主要是110kV高压供电，所以本设计拟采用110kV三相供电。

,d11。

进线端是两路进线，每路进线选用一台普通三相变压器，其接线方式为Yn这两台主变压器之间互为备用。

主变压器进线是三相110kV ，出线是每相27.5kV(单相供电,其中一相回流)在方案中选择容量合适的主变压器是很重要的，容量过小，容易过负荷；容量过大造成浪费，试运营成本增加。

主变压器的进线是三相进线，两台变压器互为备用。

馈线端是接27.5kV侧直接给接触网供电。

低压侧采用单母线分段，四条馈线接辅助母线互为100%备用。

在方案确定后紧接着要做的工作就是设计并确定主接线图。

主接线图的设计会把这些设计思想反映在接线和设备的选用上。

然后根据主接线图进行有关计算，最后选定高压设备[3]。

图2-1 带回流线的直接供电方式示意图2.2 主接线图方案的设计在进行主接线图设计之前，我参考了有关牵引变电所设计方案，争取把比较完整，比较先进的主接线设计方案运用在该设计中。

对该设计中的主接线图的说明主要如下：该变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选出的一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。

该变电所的电气主接线包括110kV高压侧、27.5kV低压侧以及变压器的接线。

因各侧所接的系统情况不同，进出线回路数不同，其接线方式也不同。

电气主结线的基本结线形式有单母线接线，双母线接线，桥形结线和简单分支接接线。

在该主接线图中，低压侧用了单母线分段（图2-2）。

图2-2 单母线分段示意图第3章 牵引负荷的计算3.1 概述牵引负荷计算是确定牵引变压器安装容量的前提，主要进行以下三个步骤： (1)根据铁道部任务书中规定的年运量大小和行车组织的要求确定计算容量，这是为供应牵引负荷所必须的容量。

(2)根据列车紧密运行时供电臂的有效电流和充分利用牵引变压器的过载能力，计算校核容量，这是为确保变压器安全运行所必须的容量。

(3)在计算容量和校核容量的基础上，再考虑备用方式，最后按其系列产品确定牵引变压器的台数和容量。

其中，除了考虑计算容量和校核容量外，主要考虑的因素就是备用方式的选择。

牵引变压器在检修或发生故障时，都需要有备用变压器的投入。

以确保电气化铁路的正常运输。

综合实际电气化铁路线路、运量、供电方式等因素的考虑，该设计采用的是两台变压器互为备用的方式。

3.2 负荷的计算3.2.1 牵引变电所容量的计算原始资料：表3-1 负荷计算原始资料供电臂1 — n=2.9，N=100对/天， 非N =150对/天 供电臂2 — n=3.1，N=90对/天， 非N =133对/天运行方向列车全部运行时间∑t /min列车用点运行时间u∑t/min列车在∑t （u∑t）的能耗/kW 供电臂1上行 24.5 16.4 950 供电臂1下行 19.5 15 850 供电臂2上行 27 15.5 851 供电臂2下行24.519.59603.2.2 供电臂1，2平均电流的计算首先计算供电臂1，2的基本参数。

∑∑=上上上t A 4.2t I （3-1） ∑∑=下下下t A 4.2t I （3-2） ∑∑=上上上u I t A 4.2 （3-3） ∑∑=下下下u t A 4.2I （3-4）TtN m ∑=上上（3-5） Tt N m ∑=下下 （3-6）nTt N p u ∑=上上 （3-7）nTt N p u ∑=下下 （3-8）∑∑=上上上u t t a （3-9）∑∑=下下下u tt a （3-10）将数据代入以上公式得： 供电臂1：93.1At A 4.2==∑∑上上上t IA 6.104t A 4.2==∑∑下下下t I A 0.139t A 4.2==∑∑上上上u I A 0.136tA 4.2u ==∑∑下下下I70.1==∑T t N m 上上 35.1==∑Tt N m 下下39.0==∑nTt N p u 上上36.0==∑nTt N p u 下下49.1==∑∑上上上u t t a 3.1==∑∑下下下u tt a供电臂2：A 6.75t A 4.2==∑∑上上上t I A 1.94tA 4.2==∑∑下下下t IA8.131tA 4.2==∑∑上上上u IA 2.118t A 4.2u ==∑∑下下下I69.1==∑T t N m 上上 53.1==∑Tt N m 下下31.0==∑nT t N p u 上上39.0==∑nTt N p u 下下74.1==∑∑上上上u tt a26.1==∑∑下下下u tt a按以上计算出的基本参数与计算图∑∑==+-=n i pi n i p i v a ll I P l l l I P I 11222下下上上上 (3-11) ∑∑==+-=ni pi ni pi v a l l I P ll l I P I 11222上上下下下 (3-12)计算双区段上、下行馈线总电流npI I I I av av av =+=下上(上、下行馈线总平均电流) (3-13)下上下上v a v a e e e I I I I I 222++=（上、下行馈线总有效电流） (3-14)()()A I v a 30010850950100667.131=⨯+⨯⨯=- ()()A I v a 7.2711096085190667.132=⨯+⨯⨯=-3.2.3 供电臂1、2有效电流的计算供电臂1、2的有效电流计算通常用简化公式(3-15)来计算。

下上上上v a v a e e e I I I I I 222++=有简化公式：va e e IK I '= (3-15)供电臂1的有效电流I 1e 为va e e I K I 1'1= 4.1==∑∑ut ta08.135.17.114.11.1111.11'=+-⨯+=+-+=下上m m a K e 则:32430008.11=⨯=e I同理：4.3997.27147.12=⨯=e I3.2.4 计算容量通过以上计算，可知：I 1e <I 2e ，则供电臂2为重负荷，则：v a v a ee t I I I I U K S 21212224++= (3-16)()VA I I I I U K S v a v a e et k 1.235591630201049764.6380815.279.024212122=++⨯⨯=++=3.2.5 校核容量对应于N 非重负荷供电臂列车用电的平均概率nT t N P u ∑=上非上(3-17) nTt N P u ∑=下非下(3-18)由式(3-17)、(3-18)得：46.014401.35.15133=⨯⨯==∑nT t N P u 上非上58.014401.35.19133=⨯⨯==∑nTt N P u 下非下按双线有上行或下行车的概率为：下上下上PP P P P -+= (3-19)77.058.046.004.1=⨯-=-+=下上下上P P P P P对P 附录可得重负荷臂的最大电流I max 为II 4.3max = (3-20)()()∑∑++=下上下上u t A I 4.2 (3-21)由式(3-21)得：()()1.1244.2==∑∑++下上下上u t A I则:94.4211.1244.34.3max =⨯==I I对应于N 非的轻负荷供电臂的有效电流55.214405.24150t =⨯=∑=T N m 上非上 (3-22)03.214405.19150t =⨯=∑=T N m 下非下 (3-23)已知a 为1.4则:下上m m a K e +-+=11.11'(3-24) 06.103.255.214.11.1111.11'=+-⨯+=+-+=下上m m a K e 由公式(3-13)得：()1.45010850950150667.13=⨯+⨯⨯=-v a I由公式(3-15)得：()A I K I v a e e 1.4771.45006.11'1=⨯==最大容量S max 为：()e t nax I I u k S 65.02max += (3-25)则：()()()kVA I I u k S e t nax 1.283391.3109.8345.279.065.02max =+⨯=+=()kVA K S S 7.188925.11.28339max ===核 (3-26) 3.3 变压器的安装容量计算容量是为供应牵引负荷所必需的，而校核容量是保证变压器能正常运行所必需的。

在选择变压器容量时，选择值必须要大于这两项技术参数。

考虑到今年来客运专线的运力不断加大，必要时两台变压器可以并联运行。

因此，在既能满足牵引负荷又能保证变压器正常运行的情况下，选择容量大一些的主变压器。

综合考虑，确定变压器的容量为31500kVA.如下表所示：表3-2 确定变压器容量的技术参数计算容量校核容量变压器容量23559.1 kVA 18892.7kVA 31500 kVA 这两台容量为31500kVA的三相变压器，接线方式为Yn,d11，型号是SF1-31500/110,其技术参数如下表：表3-3 变压器技术参数型号额定容量（kVA）高压额定电压（kV）低压额定电压（kV）高压额定电流（A）低压额定电流（A）空载损耗（kV）短路损耗（kV）阻抗电压空载电流连接组别SF1-31500/1131500 110 27.5 165 660 38.5 148 10.5 2 Y n,d11第4章 短路电流计算4.1 一次侧短路计算(1)确定基准值：取S d =100MV·A， Soc =1000MV ·A ，U d =U c ，Uc 1=115kV ，Uc 2=27.5kV 则：d d1c10.5(kA)33115I U ===⨯ d d2c2 2.1(kA)3327.5I U ===⨯ j S -------系统容量基准值 jU -------系统电压基准值 'j U -----主变低压侧电压基准值(2)计算短路电路中各元件的电抗标幺值： 电力系统电抗标幺值：*d oc 1000.11000s S X S === 牵引变压器电抗标幺值：*k d T N %10.51000.3310010031.5U S X S ⨯===⨯(3)一次侧短路计算 等效电路图,见图4-1：图4-1 短路等效电路图总的电抗标幺值：**S 0.1X X ∑==三相短路电流周期分量有效值：d1*0.55(kA)0.1I I X ∑=== 取冲击系数sh K =1.8，则： 短路冲击电流为：sh sh 2.55512.75(kA)i k I ==⨯=短路冲击电流有效值为：)(55.7551.151.1sh kV I I =⨯==4.2 二次侧短路计算归算到27.5kV 侧的系统阻抗和变压器阻抗:22d212oc 27.50.756()1000U X X S ∑∑====Ω 22d2k b %10.527.5 2.52()10010031.5N U U X S ≈⋅=⨯=Ω(1)一臂母线接地短路电流：1''1212b 1b 22227.5=4.197(kA)2(0.756 2.52)I X X X X X X X ∑∑∑∑∑===++++=⨯+三相冲击电流及第一周期短路全电流有效值：sh 12.55 2.55 4.19710.702(kA)i I ==⨯=sh 11.51 1.51 4.197 6.34(kA)I I ==⨯=（2）异相牵引母线短路电流：21212b 1b 27.5=2(0.756 2.52) 4.197(kA)I ∑∑∑∑∑===⨯+=三相冲击电流及第一周期短路全电流有效值：sh 22.55 2.55 4.19710.702(kA)i I ==⨯=sh 21.51 1.51 4.197 6.34(kA)I I ==⨯=（3）异相牵引母线短路接地：3'11b 25=7.63(kA)0.756 2.52E E I X X X ∑∑===++三相冲击电流及第一周期短路全电流有效值：sh 32.55 2.557.6319.46(kA)i I ==⨯=sh 31.51 1.517.6311.52(kA)I I ==⨯=将短路计算结果列于表4-1：表4-1 短路计算结果一次侧短路一相母线对轨异相母线短路三相短路 短路电流 5 kA 4. kA 4. kA 7.63 kA 短路冲击电流 12.75kA 10.702 kA 10.702 kA 19.46 kA 短路冲击电流有效值7.55 kA6.34 kA6.34 kA11.52 kA第5章 高压电气设备的选择5.1 选择原则(1)按正常工作条件选择电气设备 ①额定电压选择在选择电气设备时，必须使电气装置地点电路的最大工作电压U g 不超过电气设备的最高工作电压U max ，才能保证在正常运行情况下电器的绝缘不致破坏。