AT供电方式牵引变电所一次系统设计.doc

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1、 AT供电方式高速牵引变电所一次系统设计The Design of First System of High Speed Traction Substation Based on AT Power Supply Mode 届 电气工程 系专 业 电气工程及其自动化 学号 学生姓名 指导老师 毕业设计成绩单学生姓名 学号 班级 专业电气工程及其自动化毕业设计题目AT供电方式高速牵引变电所一次系统设计指导教师姓名 指导教师职称讲师评 定 成 绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩：主任签章：年 月 日毕业设计任务书题目AT供电方式高速牵引变电所一次系统设计学生姓名 学号 班级 专业电气工程及

2、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、设计的主要内容：1.按规定供、馈电容量与要求确定电气主接线。2.短路电流计算。3.母线和一次电气设备的选择。4.配置合适的继电保护装置，并画出保护原理图。5.设计牵引变电所防雷接地装置。 二、设计要求：1.对主接线进行方案比较、论证和分析。2.绘制一次设备的电气主接线图纸1张。3.绘制屋外配电装置平面图1张。三、设计依据：1.牵引变电所所处的地理及气象资料。本牵引变电所所处地区平均海拔为1000米，地层以砂砾粘土为主，地下水位为9.7米。本变电所地区最高温度为39，年平均温度为16，年最热月平均最高气温为28，土壤0.8m深处一年中最

3、热月平均气温为21，年雷暴雨日数为30天，土壤冻结深度为1m。2.牵引负荷、地区负荷和地方电源概况。该牵引变电所由距离该所260km的区域变电站以双回路220kV电压向其供电，牵引变电所向接触网的供电方式为AT供电方式，馈线数目为4，。 年最大负荷利用时间3.电力系统短路计算数据。电力系统的容量为100MVA，系统在最大运行方式下和最小运行方式下的电抗标幺值分别是0.23和0.25。4.线路情况。本线路采用双线区段，近期年运量为8500万吨/年，牵引定数为5000吨，取0.705，非平行列车运行图区间通过能力为110对，各供电臂的区间数为3个，上行供电臂：，下行供电臂：，。 四、应收集的资料及

4、参考文献1牵引供变电系统相关资料2铁路牵引供电研究的最新状况3牵引供电设备相关的资料4牵引供电系统设计手册、选型手册五、进度计划第1 周 - 第2 周 相关调研，确定论文方案，写开题报告 第3 周 - 第6 周 相关计算，方案比较，系统设计，中期报告 第7 周 中期检查第8 周 - 第13 周 撰写并整理论文，工程制图 第14周 - 第15周 修改论文，提请初审，答辩教研室主任签字时间 年 月 日毕业设计开题报告题目AT供电方式高速铁路牵引变电所主接线学生姓名 学号 班级 专业电气工程及其自动化一、 本课题的研究背景随着我国城镇化快速发展，预计2020年电气化高速铁路将达到60%左右。城镇化水

5、平的提高以及城市群发展，人口和产业集聚的中心城市之间、城市群内部的客运需求膨胀，对交通基础设施承载能力提出更高要求。而加快发展高速铁路，形成高速铁路、区际干线、城际铁路等有机结合的快速铁路网络，从而满足大流量、高密度、快速便捷的客货运需求。本课题的研究具有不可估量的实际意义。AT供电方式高速铁路牵引变电所主接线设计是为了提高供电效率和提高供电质量、发展高速铁路提出的重要研究方案。随着国民经济的发展和时间观念的增强，进一步说明发展高速铁路的社会需求和研究本课题的意义。二、 国内外研究现状电气化铁路的出现大幅缓解了人口流动对交通运输带来的巨大压力。我国高速铁路系统坚持原始创新、集成创新和引进消化再

6、创新，在短短的几年时间，国内电气化铁路快速发展起来，铁路系统的核心牵引变电所也相应的得到发展。国外牵引变电所普遍采用高电压、大容量电源供电。日本、法国等高速铁路建设起步较早，积累了比较丰富的经验。目前，国外高速铁路考虑到牵引负荷大，可靠性要求高，绝大多数都采用220kV或以上的电压供电，个别采用132kV或154kV时，都要求有较大的系统短路容量。日本高速铁路建设最早，1964年采用77kV电源供电，上世纪80年代运输量激增，供电能力严重不足，改用了275kV电源供电。我国高速铁路采用220kV电源供电。目前，国外高速铁路牵引变电所多采用三相两相平衡变压器、单相变压器。意大利、新西兰采用单相接

7、线牵引变压器。法国TGV采用单相和V/v接线变压器。日本东海道新干线采用Scott变压器，山阳新干线采用Modified-Woodbridge接线变压器。中国台湾高速铁路采用的是Le Blanc接线变压器。中国模式变压器二次侧输出55kV单相电压，牵引变压器出口不设自耦变电所，无需布置牵引变电所出口的轨回流，由AT接地解决。日本AT供电模式自耦变电磁传递。在供电范围内通过自耦变压器传递实现牵引负荷能量传递，通过AT供电回路实现电流在AT所上的分配。法国AT供电模式阻抗关系分配。电流根据直供回路与AT回路两个供电回路间的阻抗关系来分配。三、进行的主要工作和采取的方法、手段1. 牵引变压器接线方式

8、的确定牵引变压器是电气化铁路的重要组成部分，担负着将电力系统供给的220kV三相电变换成适合电力机车的27.5kV的单相工频电。通过对比不同接线方式的优缺点进行确定。 2. 牵引变压器的容量计算牵引变压器计算容量牵引变压器校核容量安装台数和容量的确定和计算3. 主接线的设计高压进线侧主接线的选择 牵引负荷侧主接线的选择及备用方式主接线的设计包括进线侧和负荷侧，进线侧的主接线有单母线接线和桥型接线根据任务书要求选择进线侧主接线。负荷侧主接线及备用方式根据任务书要求和馈线形式进行选择。4. 短路计算 为了保证设备正常运行和在故障情况下能安全、可靠的退出故障，需进行全面的短路计算。选取短路点短路点在

9、不同电压等级所在处选取，计算最大运行方式下的短路电流、短路容量等。5. 设备选择设备选择包括母线、断路器、隔离开关、电压(电流)互感器、熔断器、绝缘子等高压设备。设备的选择应根据不同器件校验进行选择，例如：动稳定度、热稳定的等。6. 并联电容无功补偿补偿电容的计算补偿电容型号确定补偿电容的布置7. 继电保护 继电保护是为了保护设备能够安全、可靠的运行。牵引变电所主要由牵引变压器和相应线路组成，所以要做变压器的继电保护和线路的继电保护。其中包括瓦斯保护、纵联差动保护及其馈线保护等。8. 用CAD画图软件完成牵引变电所主接线设计图，以及屋外配电装置平面图。四、 预期达到的结果通过对牵引变电所主接线

10、的设计，合理的计算、选择出电气设备，能够安全、可靠地向接触网供电，提高输送功率，加大供电距离，使之能适应高速大功率电力机车运行的要求。指导教师签字时 间 年 月 日摘要牵引变电所是铁路系统的主要组成部分，是实现铁路系统电能集中与分配的场所，并将进线高电压变换成机车的运行电压，牵引变电所对整个铁路系统的安全稳定和经济运行有着重要影响。本设计以牵引变电所为背景，设计出AT供电方式下的高速牵引变电所一次系统主接线。首先，对牵引变电所关键技术问题进行了分析，在此基础上提出主接线设计方案，然后进行牵引变电所的容量计算。牵引变电所一次系统主接线设计通过技术、经济比较后最终确定。主接线确定后进行短路点的确定

11、和短路计算，一次电气设备的选择与校验，并联电容补偿装置的设计与并联无功的参数计算，在此基础上还需增加继电保护、防雷与接地来确保整个牵引变电所的安全可靠运行。最后用CAD软件绘制出主接线图纸，以及绘制户外、户内平面布置图。通过上述的设计最终实现AT供电方式高速牵引变电所的一次系统设计。关键词：牵引变电所 牵引变压器AT供电方式 继电保护AbstractTraction substation is the main part of the railway system. Its the place to realize the concentration and distribution of r

12、ailway system electric energy. It can also transform the high voltage line into the operating voltage of the locomotive. Traction substation has an important impact on the railway system in security and operation. This article designed the main wiring system of the high speed traction substation und

13、er the AT power supply model in the background of traction substation.At first, analyze the main technical issues about traction substation, based on this，present the main wiring design. Then, calculate the capacity of the traction substation. The design of main wiring system about traction substati

14、on was determined by comparing in both technique and economy. Identify the short point and calculate the short circuit, select and validate the electrical equipment, design the shunt capacitance compensation device and calculate the parameters of the shunt relative power after determing the main wir

15、ing. On the basis of this, we still need to increase the relay protection, lightning protection and grounding to ensure the traction substation operate safely and reliably. Finally,use CADsoftware to draw themain wiring drawings,andindoorlayoutdrawing.Realize thetraction substationofATpower supplyof

16、 high speed railway by the designs mentioned above. Key words: Traction Substation Traction transformerAT power supply mode Relay protection目 录第1章 绪论21.1 课题研究的目的意义21.2 国内外研究现状21.3 论文研究内容2第2章 牵引变电器的容量计算与选择2第3章 牵引变电所电气主接线设计23.1 电气主接线介绍23.2 牵引变电所主接线设计23.2.1 电气主接线设计的基本要求23.2.2 高压进线侧的主接线设计23.2.3 牵引变压器的接线

17、方式选择23.2.4 牵引负荷侧接线方式23.2.5 主接线方案比较2第4章 短路计算24.1 短路计算的目的24.2 短路点的选取24.3 短路电流计算24.3.1 最大运行方式下的短路计算24.3.2 最小运行方式下的短路计算2第5章 电气设备的选择25.1 电气设备选择的原则25.2 导线的选择25.2.1 220kV侧导线选择25.2.2 55kV侧导线选择25.2.3 55kV侧母线选择25.3 断路器的选择25.3.1 220kV侧断路器选择25.3.2 55kV侧断路器选择25.3.3 27.5kV侧断路器选择25.4 隔离开关的选择25.4.1 220kV侧隔离开关的选择25.

18、4.2 55kV侧隔离开关的选择25.4.3 27.5kV侧隔离开关的选择25.5 电压互感器的选择25.5.1 220kV侧电压互感器的选择25.5.2 27.5kV侧电压互感器的选择25.6 电流互感器的选择25.6.1 220kV侧电流互感器的选择25.6.2 27.5kV侧电流互感器的选择25.7 熔断器的选择2第6章 并联无功补偿26.1 并联补偿装置26.2 并联无功补偿计算2第7章 继电保护27.1 变压器保护27.1.1 瓦斯保护27.1.2 纵联差动保护27.1.3 过电流保护27.2 馈线保护27.3 并补保护27.3.1 电压保护27.3.2 谐波过电流保护2第8章 防雷

19、与接地28.1 防雷28.2 接地28.2.1 公共接地电阻的计算2第9章 结 论2参考文献2致谢2附录2附录A外文资料2附录B设计图纸2第1章 绪 论1.1 课题研究的目的意义随着高速专线的运营投入，我国电气化高速铁路有了很大的发展。2014年11月16日，新疆高铁正式运营，新疆结束没有高速铁路的历史。在电气化铁路系统中牵引变电所是牵引供电系统的核心部分，它将从电力系统输送过来的三相高压电通过降压变换成提供电力机车运行的牵引电能。电气主接线能反应牵引变电所的运行性能，因此设计一个安全、可靠、经济、灵活的牵引变电所就显的尤为重要。AT供电方式是我国目前高速铁路牵引供电系统的主要供电方式。对于电

20、气化高速铁路来说，AT供电方式具有其特有的优越性，其主要意义为：(1)供电电压高、供电距离长，并且采用全并联供电，所以牵引网阻抗减小，电压损耗和能耗也随之降低，从而提高了供电臂的电压水平、减少了负序电流对电力系统的影响。(2)可满足重载、高速铁路干线和长隧道的山区铁路运输的需要。(3)AT供电方式可以有效的减弱对邻近通信线电磁感应影响。(4)节约能源消耗，大大降低运输成本，符合铁路运输的经济型发展。(5)对环境污染程度较低，方便沿线的居民用电，有利于实现铁路的环保运输。1.2 国内外研究现状我国自1961年宝成线宝鸡至凤州段第一条电气化铁路开通以来，到至今已建成的电气化铁路已经超过了15000

21、km。国外的牵引变电所型式在电压等级和供电方式方面虽然各有不同，但差异不大，为了减少对通信线路的干扰基本上供电方式大多都采用AT供电方式或带回流线的直接供供方式，此外还有一些在这一方面比较先进的国家正在研发同轴电缆的供电方式。二十一世纪以来由于铁路运输量急剧增大，为提高运输能力，列车在行驶速度上不断提高，电气化铁路也渐渐的取代了普速、轻载、小密度。如日本新干线，法国巴黎至里昂的东南高速线，韩国的京釜高速铁路都采用了AT供电方式作为铁路系统的供电方式。在国外，牵引变电所综合自动化包含了自动化技术、计算机技术和通信技术等领域，已经实现了以微型计算机为基础，对牵引变电所的继电保护、控制方式、测量手段

22、、安全监控、通信和管理模式进行了全面改造，一些在铁路电气化方面比较先进的国家已实现了遥控、遥信、遥测、遥调、遥视功能。在我国，牵引变电所综合自动化技术虽然也包括自动化技术、计算机技术和通信技术等，但其技术水平相对落后于其他先进国家许多。已经将微型计算机加入到了牵引变电所供电系统的各个工作领域，对牵引变电所传统的继电保护、控制方式、测量手段、安全监控、通信和管理模式进行了部分改造。目前大多数地方实现了遥控、遥信、遥测、遥调功能，但是部分地方还只是“三遥”功能，因为我国目前大多是“四遥”与“三遥”来获取变电所的各种电气参数，遥控电动开关，但不能监控变电所其他方面的信息。在国外，一些在铁路电气化方面

23、先进的国家在对牵引变电所的运用模式上已经做到或正在实现少人值班，甚至无人值班，之所以能够实现少人值班，甚至无人值班，其主要由一个监控中心、所辖的多个监控站形成监控网，监控中心故障人员使用微机屏幕对各牵引变电所的二次设备(包括测量系统、监控系统、监视系统、信号系统、继电保护系统、自动装置和远动装置等)进行数据监控需要的动作操作。如监控中心可通过计算机结合控制程序对电磁操作机构的断路器和隔离开关进行分、合闸操作。在我国，现阶段主要采用传统模式进行设计、建造和管理的常规的牵引变电所，其自动化程度不高，必须配备一支专业的运行维护与故障检修队伍，还附加一系列相对应的管理机构、制度进行管理，来满足安全运行

24、的要求。目前，我国正在进行交、直流牵引变电所技术的重大转变及设备更新，大多数地方仍采用有人值班牵引变电所。伴随着，我国正在建设“四横四纵”的铁路系统不断完善，我国牵引变电所也将由有人值班牵引变电所向少人值班牵引变电所，甚至无人值班牵引变电所方向发展。1.3 论文研究内容牵引变压器将电力系统高电压降为牵引低电压，将通过牵引变电所的电气接线来达到三相变单相的过程。牵引变电所的工作流程是把区域电力系统电压，根据电力牵引对电压的要求，转换成适用于电力牵引的电压，然后从馈线馈出到沿铁路线上空架设的接触网，为电力机车供电。具体设计步骤如下：(1)进行负荷计算，确定牵引变压器安装容量、台数。我国高速牵引变电

25、所采用的变压器有Vv接线变压器、Scott变压器等。(2)确定电气主接线方案。本设计为AT供电方式高速牵引变电所一次系统设计。为此设计两套接线方案进行技术、经济比对，择优选取。(3)进行短路计算。短路计算主要是对牵引变压器两端进行分析，为设备动稳定和热稳定的进行校验提供可靠数据，从而让设备能运行在安全、可靠的环境下。高压进线侧的短路计算和牵引负荷侧的短路计算为选择断路器、隔离开关、互感器、熔断器等设备提供了有效数据；另外防雷与接地也得依靠这些数据。(4)进行高压设备的选择与校验。(5)进行无功补偿。进行无功补偿能降低牵引负荷谐波的影响，提高牵引负荷的功率因数和供电效率，改善供电臂环境1。(6)

26、进行继电保护。加入继电保护可靠的保证设备运行在安全、可靠的环境下。(7)防雷与接地。防雷与接地是对牵引变电所进行有效的防雷保护和雷电波过电流保护。第2章 牵引变电器的容量计算与选择根据任务书的数据可知：；供电臂1上行：；供电臂2下行与此相同。供电臂1下行：；供电臂2上行与此相同。计算列车对数N因为左右两供电臂的参数相同，所以在这只对一侧的供电臂进行计算。供电臂1的平均电流 根据以上计算出的基本参数计算供电臂的平均电流为供电臂的有效电流计算变压器计算容量变压器校核容量对应于的供电臂列车用电平均概率为因为，所以列车的概率为查阅张福生的牵引供电系统图3-6曲线得：最大容量为校核容量为确定安装容量根据

27、计算容量和校核容量比较，确定安装容量为40MVA的单相变压器，两台单相变压器组成单相VX接线变压器，另外根据采取的备用，所以还要增设两台单相变压器组成单相VX接线变压器作为固定备用。表3-1 变压器的技术参数型号额定电压空载损耗空载电流短路阻抗冷却方式D9-QY-40000 /220GY220/227.532.2000.18%10.5%ONAN(油浸自冷)如果是Scott变压器接线，则Scott变压器的校核容量应该为：所以安装容量应该为60MVA，共装设两台Scott变压器，一台正常工作，一台作为备用。第3章 牵引变电所电气主接线设计3.1 电气主接线介绍牵引变电所的电气主接线是指由主变压器、

28、高压电器设备等各种元件通过导线连接所组成的接收和分配电能的电路。电气主接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的电能输送和分配的关系，成为实际运行操作的依据；在设计中，主接线的确定对牵引变电所电气设备选择、配电装置布置、继电保护装置和参数计算等都有重大影响。电气主接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。根据设计任务书要求，本设计采用带外跨条的两路进线接线方式，正常工作时用外跨条处于断开的状态。安装两组隔离开关的目的是便于它们轮流停电检修。3.2 牵引变电所主接线设计牵引供电系统的电气主接线是由系统中的牵引变压器、母线、断路器、隔离开

29、关等高压电气设备之间相互联系的接收和分配电能的电路。牵引供电系统主接线反映了牵引系统的基本结构和功能。3.2.1 电气主接线设计的基本要求(1)保证电力牵引负荷和部分电力负荷安全、可靠供电以及良好的供电质量 牵引负荷和部分动力负荷为一级负荷，中断供电将直接造成运输堵塞，甚至造成人身伤亡、设备损坏，进而导致社会生产无法正常进行等经济损失和政治影响。因此，主接线的接线方式必须保证供电的安全可靠性。(2)具有必要的灵活性，使检修维护安全方便系统故障或变电所设备故障和检修时，能适应调度的要求，达到灵活、简单、迅速地轮转运行，将故障的影响范围降至最小。复杂的接线方式对保证操作转换方便显然不利，甚至增加了

30、误操作的几率。但太简单的接线方式，通常不能满足可靠供电的要求，应该避免这两种情况。(3)建设和运行经济性好经济性主要取决于汇流排母线的结构类型和组数、牵引变压器容量、结构形式和数量以及其他电气设备的数量和运行方式。在满足供电可靠性、运行灵活性的基础上，尽可能的使运行费用降到最低。(4)结构简单、清晰，并有发展和扩建的余地主接线整体结构和回路应简单、清晰、便于操作运行。同时，随着经济建设的发展，铁路运量的增长迅速，牵引变电所应对增容、增加馈线和其他内容的扩建留有一定裕度。3.2.2 高压进线侧的主接线设计牵引进线侧的接线形式有单母线接线、桥型接线、双T接线。单母线接线。接线形式简单、设备少、配电

31、装置费用低、经济性好并能满足一定的可靠性；任一用电回路可从任意电源回路回路取得电能，不致因运行方式的不同而造成相互影响；检修母线和母线连接的隔离开关时，将会造成全部停电。检修任一回路及其断路器时，仅该回路停电，其他回路不受影响。这种接线形式仅适用于对可靠性要求不高的地区负荷。为提高单母线的可靠性与灵活性，可采用单母线分段、带旁路母线的单母线分段。这样可以减小停电的范围和提高负荷能力。桥型接线。当牵引变电所只有两条电源回路和两台牵引变压器（除Vv接线）时，用横向母线将他们连接起来形成桥型接线。桥型接线又分为内桥和外桥。内桥的线路断路器分别接在两回路电源线路上，线路的投入和退出比较方便，当一条线路

32、出现故障时，由另一条线路工作，不影响供电。为了保证运行的可靠性，在线路断路器外侧加设一组隔离开关的横向母线，检修断路器时作为它的的旁路使用。外桥接线的桥连接在线路断路器的外侧，线路故障或检修将使与该线路连接的变压器短时停电，要经过倒闸转换后方能运行。外桥接线适用于电源线路较短，故障较少的场合。双T接线。双T接线比较灵活，是现在用的比较多的一种供电方式，但是只能用在进线较短的地方，两回路进线可用跨条连接，工作方式类似于桥型接线。通过上述内容考虑技术方面问题可知，单母线接线可靠性不高，仅适用于的地区负荷；单母线分段接线供电可靠性差，且只广泛用于110kV电源较少回路的供电系统；单母线带旁路母线接线

33、适用于电源回路数较多的场合，本设计只涉及两回路进线，所以不做考虑；外桥接线适用于电源线路较短的场合；双T接线运行灵活，但主要应用于电源进线较短、供电要求不高的场合；内桥接线用于两回路，投切方便，可用于220kV电压等级，适用于电源线路较长的场合。因为本设计采用220kV供电，且电源处到牵引变电所距离较远，内桥接线具有的安全性、可靠性、灵活性都比较高，所以综合考虑，选取内桥接线。如图2-1所示图2-1 内桥接线3.2.3 牵引变压器的接线方式选择因本设计为AT供电方式的牵引变电所，所以牵引变压器的接线方式只能为单相VX接线或三相VX接线或者Scott变压器接线。单相VX接线，可以根据负荷臂轻重，

34、分别选取不同容量的单相牵引变压器，而且利用率比较高，最高可达100%，单相VX接线的牵引变电所内设备简单、投资相对而言较小，采用固定备用时，共有四台变压器，所以占地面积会比只有两台牵引变压器的变电所大一些。三相VX接线类似于单相Vv接线、单相VX接线，但在结构上比单相Vv接线、单相VX接线更复杂。其优缺点相同于单相Vv接线、单相VX接线。Scott接线变压器在技术上比其他接线方式的变压器要困难许多，单从造价方面来说就比其他的牵引变压器贵不少，制造也比较困难，并且牵引变电所的主接线也比较复杂，设备也比较多，因此一次投资比其他牵引变电所高出很多，还有维护检修难度比一般的牵引变压器大、费用也高。Sc

35、ott变压器要采用全绝缘印制对通信产生的干扰和变压器的不平衡电压。3.2.4 牵引负荷侧接线方式牵引负荷侧电气主接线要考虑接触网的供电方式、主变压器的接线形式和备用方式、还有牵引网的故障率。牵引侧母线接线形式一般采用单母线接线、隔离开关分段单母线接线和带旁路母线的隔离开关分段单母线接线；备用方式有50%备用、100%备用和旁路断路器备用。由于主变压器采用的是单相VX接线形式，所以牵引母线有五条，母线接线形式中单母线可靠性不如隔离开关分段单母线接线和带旁路母线的隔离开关分段单母线接线，而带旁路母线的隔离开关分段单母线接线又复杂于隔离开关分段单母线接线，且隔离开关分段单母线接线能满足设计要求，所以

36、选用隔离开关分段单母线接线。对于备用方式要求其安全、可靠、灵活，又要满足经济性的合理配置。选择100%备用时比较理想的。100%备用的安全、可靠、灵活性是高于其他备用方式的，因为100%备用对每条馈线都有备用，当出现故障时能安全、可靠的切换到备用，而50%备用和旁路断路器备用只能对某条断路器线路进行备用，当有两条及以上线路断路器出现故障时不能完全满足要求，这也体现了100%备用的灵活性高于50%备用和旁路断路器备用；经济方面由于馈线数较少，相对一次投资而言不会大于其他备用方式太多，所以出于综合考虑100%备用方式是比较合理的。如图2-2所示 图2-3 隔离开关分段单母线接线、100%备用3.2

37、.5 主接线方案比较方案一：内桥接线方式，VX接线变压器，单母线分段；方案二：内桥接线方式，Scott变压器，单母线分段； (1)电压不对称系数计算为保证电压质量，校验电压不对称系数。单相VX接线变压器的两台单相变压器容量均为40MVA。系统阻抗为变压器阻抗为负序电流为负序电压为正序电流为正序电压为VX接线变压器电压不对称系数为Scott变压器的容量为60MVA，因为两供电臂负荷电流相等，所以Scott变压器上的M座和T座的电流差为零。所以所以负序电压也为零，不对称系数。根据上述比较可知，VX接线变压器和Scott变压器的电压不对称系数都在允许范围之内。(2) 经济比较根据第2章以选定的进线接

38、线和牵引侧接线可知，只需要比较变压器的经济性就能得到整个变电所主接线的经济性。方案一有两台VX接线变压器，每台VX接线变压器260万，一次投资共需方案二有两台Scott变压器，每台Scott变压器320万，一次投资共需每年折旧维修费，方案一按一次投资的8%计，方案二按一次投资的10%计，则方案一方案二各方案的年电能损耗方案一中VX接线变压器的参数为；最大功率损耗时间。牵引变电所年能量损耗 牵引用电按每度0.4元计，则年电能损耗费方案二中Scott变压器的参数为；最大功率损耗时间。牵引变电所年能量损耗 牵引用电按每度0.4元计，则年电能损耗费年运行费为年折旧费和年电能损耗费之和。方案一年运行费为

39、方案二年运行费为通过以上技术和经济比较得出方案一内桥进线、VX接线变压器、带母线分段的主接线方式是比较合理的。第4章 短路计算电气化铁道供电系统的主要任务是保证安全、可靠的向电力机车供电。短路是影响供电系统正常供电的一个因素。短路是供电系统中比较常见的，也是比较严重的。短路的类型包括三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路。最严重的短路为三相短路，最常见的短路为单相接地短路。4.1 短路计算的目的短路计算的目的就是为变电所等供电装置的设备选择、校验提供必要的数据；为继电保护装置和参数整定提供必要的数据；为保护接地装置的设计及运行过程中的故障分析提供数据。4.2 短路点的选取短路计算是为了

40、在出现最严重短路电流时，保证各设备的安全，最严重短路电流的短路点作为选择的短路点。而220kV进线侧的最大短路电流是在牵引变压器的进线端；为了保证牵引侧的安全运行，牵引侧的短路点则选择在牵引变压器的出口处。因此短路点选择在牵引变压器的两端，能保证系统的安全运行。短路点示意图如下4-1所示。 图4-1 短路点的选取 4.3 短路电流计算取基准容量，基准电压，。220kV侧的基准电流为：27.5kV侧的基准电流为：该牵引变电所由距离该所260km的区域变电站以双回路供电，导线每公里电抗以0.4为准：VX接线变压器的阻抗标幺值为：4.3.1 最大运行方式下的短路计算最大运行方式下，系统电抗的标幺值为

41、：短路等效电路图如下图4-2所示：图4-2 短路等效图点三相短路的等效阻抗为：点三相短路电流的标幺值为：点三相短路电流为：点三相短路的次暂态电流和稳态电流为：点三相短路冲击电流为：点三相短路冲击电流周期有效值：点三相短路容量为：点的短路包括一相母线短路、异相母线短路和异相母线接地短路，其中需要计算的是异相母线短路接地、一相母线短路。变压器出口处要进行异相母线短路接地计算，而户内27.5kV出则要进行一相母线短路计算。点短路的等效阻抗为：点异相母线短路接地电流的标幺值为：点异相母线短路接地电流为：点异相母线短路接地的次暂态电流和稳态电流为：点异相母线短路接地冲击电流为：点异相母线短路接地冲击电流

42、周期有效值：点异相母线短路接地容量为：点一相母线短路电流的标幺值为：点一相母线短路电流为：点一相母线短路的次暂态电流和稳态电流为：点一相母线短路冲击电流为：点一相母线短路冲击电流周期有效值：点一相母线短路容量为：表4-1最大运行方式下的短路计算数据表0.7720.7720.7721.951.183043337.654.56217 3.463.463.468.8235.262174.3.2 最小运行方式下的短路计算最小运行方式下，系统电抗的标幺值为：短路等效电路图如下图4-2所示：图4-2 短路等效图点两相短路的等效阻抗为：点两相短路电流的标幺值为：点两相短路电流为：点两相短路的次暂态电流和稳态

43、电流为：点两相短路冲击电流为：点两相短路冲击电流周期有效值：点两相短路容量为：点的短路包括一相母线短路、异相母线短路和异相母线接地短路，最小方式下要计算的是异相母线短路。变压器出口处要进行异相母线短路计算。点短路的等效阻抗为：点异相母线短路电流的标幺值为：点异相母线短路电流为：点异相母线短路的次暂态电流和稳态电流为：点异相母线短路冲击电流为：点异相母线短路冲击电流周期有效值：点异相母线短路容量为：表4-2最小运行方式下的两相短路计算数据表0.630.630.631.610.9582902.982.982.987.64.53208第5章 电气设备的选择电气主接线由电气设备和导线组成，因此要对电气

44、设备和输送线路进行选择和校验。只有满足条件的设备才能用于主接线上，这样才能保证系统安全、可靠的运行。5.1 电气设备选择的原则(1)应满足技术和经济的合理性；(2)应满足正常运行检修短路和过电压下的要求，且要考虑到以后的发展；(3)同类设备应尽量减少种类；(4)应与整个工程的建设协调一致；(5)应满足安装点和当地环境校核。5.2 导线的选择为了保证供电系统的安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线时必须满足以下条件：(1)发热条件；(2)经济电流密度；(3)机械强度。5.2.1 220kV侧导线选择导线的选择应按正常工作的负荷电流考虑，对于不同的条件又分为按最大长期工作电流和按经济电流密度两种情况。对于35kV及以上的高压线路，按经济电流密度确定经济截面。经济电流密度见表5-1：