干线铁路牵引变电所设计

1、石家庄铁道大学毕业设计 干线铁路牵引变电所设计 Design of Traction Substation for Main Railway 2013 届 电气工程 系专 业 电气工程及其自动化学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2013年 5月 30日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干线铁路牵引变电所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：院长(主任) 签字：年 月 日毕业设计任务书题目干线铁路牵引变电所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、设计内容针对铁

2、路牵引供电的具体特点和干线铁路客货运输的具体要求，设计采用110KV三相供电的牵引变电所。该系统的设计包括主接线形式、主变压器容量计算、短路计算、牵引供电设备选择等部分组成，并进行适当的性能、运行分析。二、设计条件供电臂1=3, =111对/天，=170对/天供电臂2=3.5,=98对/天，=170对/天 其中，、表示区间数，、表示计算列车数，表示最大列车数。另有数据如下：供电臂1，列车全部运行时间；列车带电运行时间；列车在内消耗的能量为2788.3kVA.h。同上，有供电臂2的相关数据，；列车在内消耗的能量为3015.7kVA.h。三、基本要求1、设计说明书字数：1万字2、外文翻译：3000

3、字以上3、掌握CAD画图四、主要技术指标和设计任务1、符合电气化铁路牵引供变电设计规范。2、满足普通干线铁路实际运行需求，并适应其高速、重载、大运量的发展趋势。3、确定供电方案，完成负荷计算、短路计算，选定牵引供电设备。4、绘制牵引变电所主接线图、平面分布图以及侧视图等相关图纸。五、参考文献 1 黄俊主编.电力电子变流技术M.北京：机械工业出版社，2004 2 莫正康主编.半导体变流技术M.北京：机械工业出版社，19933 彭鸿才主编.电机原理与拖动M.北京：机械工业出版社，1998教研组主任签字时间 年 月 日毕业设计开题报告题目干线铁路牵引变电所设计学生姓名学号班级专业电气工程及其自动化一

4、、国内外研究现状电气化铁道发展很快，已成为今天最现代化的铁道。其主要特点是：(1)电力机车效率高。采用火力发电的效率是蒸汽机车的4倍；如用水力发电，效率为蒸汽机车的10倍。(2)功率大。20世纪末最大功率电力机车可达10000马力以上，是蒸汽机车的4倍，内燃机车也难以比拟。由于牵引能力很强，在运输繁忙的铁道上采用，可以缓和运输的紧张情况。(3)加速快和爬坡能力强，特别适用于山区铁路。据统计目前世界上已有五十多个国家和地区修建了电气化铁道。从发展来看，铁路牵引动力以电力牵引为主，担负运量的比重年年增加。我国电气化铁路采用工频单相交流电力牵引制，额定电压25kV。牵引动力为电能，牵引供电设备将国家

5、电力系统输送的电能变换为适合电力机车使用的形式，电力机车则完成牵引任务，因此牵引供电设备和电力机车是电气化铁路的两大主要装备，铁路其他装备和基础设施应与之相适应。二、课题的设计要求 干线铁路牵引变电所设计，要求包括主接线形式、牵引负荷计算、短路计算、牵引供电设备选择、继电保护整定计算等部分组成。三、主要技术指标(或研究方法)牵引变电所是电气化铁路牵引供电系统的心脏，它的主要任务是将电力系统输送来的三相高压电变化成适合电力机车使用的电能。而电气主接线反映牵引变电所设施的主要电气设备以及这些设备的规格、型号、技术参数以及在电气上是如何连接的，高压侧有几回进线、几台牵引变压器，有几回接触网馈电线。通

6、过电气主接线可以了解牵引变电所等设施的规模大小、设备情况。牵引供电系统设计主要解决牵引供电变电所的分布、计算问题。干线铁路牵引变电所的设计，它根据负荷计算确定牵引变电所的容量；通过现场勘测，选择所址，确定变电所各项技术指标：如总平面布置要求、生产、生活房屋的配备、基点保护和自动装置的配置、各种电气设备的选型等；通过短路计算，并根据短路计算的数据选择变电所中各种电气设备，并进行热稳定与动稳定的校验。牵引变电所设计还负责在以确定的供电方案的原则下，与电力部门洽商电力系统和牵引供电系统的具体连接条件和相互配合的各项具体要求，以保证安全可靠、经济合理的对电气化铁道的供电。四、预计成果完成对变电所的整体

7、设计，包括其主接线、型式的设计，以及变电所中各种电气设备的选择和防雷接地装置的设计。确保该变电所在能够安全可靠的对牵引网供电的同时满足经济合理性的要求。完成整个设计过程以后，将设计结果与实际运用相比较，各项指标均已符合要求，确定该设计具有实际可行性。指导教师签字时间 年 月 日摘要干线铁路采用直供加回流的供电方案，牵引变电所的进线是110kV三相供电。变电所内部的主接线和电气设备的选择是该设计的两个主要研究对象。本设计根据原始资料与要求选择牵引变电所的电气主接线图；根据要求选择短路点，对牵引变电所进行短路计算，计算出110kV侧及27.5kV侧短路电流与冲击电流、周期分量电流，由短路计算的结果

8、来选择牵引变电所的电气设备并对其校验，完成对牵引变电所一次的设计。对于牵引变电所的二次设备提出保护方案。关键词：牵引变电所 电气设备 电气主接线图AbstractThe Main Railway adopts the direct feed with a return line, the substation incoming line is 110kV three-phase power supply. That the main circuit of traction substation and the electric accessory choice is the two main

9、object of study in the design.The design based on the original material and the requirement of electric traction substations choose the wiring diagram, The design according to the requirement of traction substation short-circuit place to short-circuit calculation is calculated, and the lateral side

10、of 110kV and 27.5kV short-circuit current and current, periodic components, from the current short-circuit calculation result and the design requirement of traction substation traction substations electrical equipment and its calibration of traction substation, a design. The second forward for tract

11、ion substation protection scheme.Key words：Traction substation Electrical equipment The main electrical wiring diagram 目录第1章绪论11.1电气化铁路国内外现状11.2本设计的主要内容1第2章牵引变电所电气主接线设计22.1牵引变电所概述22.2电气主接线的基本要求22.3供电方案32.4主接线图方案设计4第3章主变压器的容量计算与选择63.1主变压器容量的计算63.2供电臂1、2的平均电流计算63.3供电臂1、2的有效电流计算73.4变压器容量计算83.5校核容量8第4章短

12、路计算104.1短路计算的相关概念、内容和目的104.2短路点的选取104.3短路计算104.3.1一次侧短路计算124.3.2二次侧短路计算12第5章电气设备的选择145.1断路器的选择145.1.1110kV侧断路器的选择145.1.227.5kV侧断路器的选择155.2隔离开关的选择165.2.1110kV侧隔离开关的选择165.2.227.5kV侧隔离开关的选择175.3熔断器的选择185.4电流互感器的选择185.4.1110kV侧电流互感器的选择185.4.227.5kV侧电流互感器的选择195.5电压互感器的选择205.5.1110kV侧电压互感器的选择205.5.227.5kV

13、侧电压互感器的选择205.6自用变压器的选择215.7并联无功补偿装置的选择215.8母线的选择215.8.1母线选择时所依据的条件215.8.2110kV侧母线的选择225.8.327.5kV侧母线的选择245.9避雷器的选择25第6章结论与展望266.1结论266.2展望26参考文献27致谢28附录29附录A外文翻译29附录B设计图纸36第1章绪论1.1电气化铁路国内外现状客运高速、提速或货运重载都离不开牵引动力的现代化，欧美大多数发达国家从20世纪五、六十年代开始着手铁路牵引动力现代化得建设。在15至20年间都先后完成了牵引动力现代化的过程。美国、加拿大基本都采用内燃牵引，欧洲、日本、印

14、度等多以电力牵引为主。到了20世纪80年代以后，由于新型半导体技术的发展出现了交流传动电力机车和内燃机车，由于机车的牵引功率加大，使机车数量逐渐减少。牵引变电技术得到显著发展和提高。据不完全统计，目前世界上129个国家拥有铁路118万公里，电气化总计25万公里，分布在66个国家和地区，均电化率23%。其中最大的一些路网有：美国23万朵公里，加拿大7.3万多公里，俄罗斯8.6万多公里，中国近8万公里，印度6万多公里。变电所是对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。在电能作为社会生产和生活中最为重要的能源和动力的今天，变电所的作用是很重要的。当前我国进行的输变电建设和城乡电网建设与改造，对未

15、来电力工业的发展有重要的作用。因此为长远计，产品技术要先进，产品质量要过硬，应达到3040年后也能适用的水平，而且产品要国产化。现阶段我国主要是常规变电所，常规变电所即采用传统模式进行设计、建造和管理的变电所，一般为有人值班或驻所值班，有稳定的值班队伍。我国的近期目标是既要充分利用原有设备，又要满足安全经济运行的要求。国外的变电所研究几经远远超过我国，他们在变电所的运行管理模式上，已经做到无人值守。1.2本设计的主要内容主变压器的选择，根据数据并依据公式，计算出变压器所需的容量。此是设计的第一步，也是关键的一步。后面的负荷计算和短路计算都得依靠这一步。短路计算，采用短路容量法，包括高压侧短路和

16、低压侧短路。一方面根据短路计算来选择变电所中的高压断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器等电气设备。另一方面低压侧电气设备的校验，以及避雷和接地装置的选择和校验，都得根据短路计算的结果来完成。第2章牵引变电所电气主接线设计2.1牵引变电所概述牵引变电所的电气主接线是指牵引变电所内一次主设备的联接方式，也是变电所接受电能、变压和分配电能的通路。它反映了牵引变电所的基本结构和功能。为了简单明了，在主接线图中通常用单线表示三相电路。牵引变电所的电气主接线，是指由主变压器、高压电器和设备等各种电器元件和连接导线所组成的接受和分配电能的电路。用规定的设备文字符号和图形代表上述电气设备、导线，并根据他们

17、的作用和运行操作顺序，按一定要求连接的单线或三线结线图，称为电气主接线图。它不仅标明了各主要设备的规格、数量，而且反映各设备的连接方式和各电气回路的相互关系，从而构成变电所电气部分主系统。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连接方式、电能输送和分配的关系以及变电所一次设备的运行方式，成为实际运行操作的依据；在设计中，主接线的确定对变电所电气设备选择、配电装置布置、继电保护装置和计算、自动装置和控制方式选择等都有重大影响。此外，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。此外，电气主接线及其组成的电气设备，是牵引变电所的主

18、体部分。2.2电气主接线的基本要求电气主接线应满足的基本要求有可靠性、灵活性、经济性。1.可靠性可靠性是电力生产的首要任务，保证供电可靠性是电气主接线最基本的要求。停电不仅使发电厂造成损失，而且对国民经济各部门带来的损失将更加严重，在经济发达地区，故障停电的经济损失是实时电价的数十乃至数百倍，至于导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、城市生活混乱等经济损失和社会影响更是难以估计。因此主接线的接线形式必须保证供电可靠性。电气主接线的可靠性不是绝对的。同样形式的主接线对某些发电厂和变电所来说是可靠的，而对另一些发电厂和变电所则不一定满足可靠性要求。所以在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电所在

19、系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。2.灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面：(1)操作的方便性。电气主接线应该在服从可靠性的基本前提下，接线简单，操作方便，尽可能的操作步骤少，以便于运行人员掌握。(2)调度的方便性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式。并且在发生事故时，要尽快的切除故障点，使停电时间最短，影响范围最小。(3)扩建的方便性。对将来要扩建的发电厂和变电站，电气主接线一定要满足扩建的方便性。3.经济性在设计主接线时，主要矛盾就在可靠性和经济性之间。因为可靠性越高对

20、设备的要求越高，则投资越大。通常设计应该满足可靠性和经济性的前提下做到经济合理经济性主要从以前几个方面考虑：(1)节省一次投资。主接线应简单清晰，节省开关电器数量，选用廉价电器或轻型电器。(2)占地面积少。(3)电能损耗少。 在发电厂变或变电站中，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择电压器的型号、容量和台数。2.3供电方案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。这种牵引变电所中装设两台三相YNd11接线牵引变压器，可

21、以两台并联运行；也可以一台运行，另一台固定备用。YN结线的优点是牵引变压器的容量较大，一般只能由110kV或者220kV电网供电，而该电压等级的电网为中性点直接接地系统。三相牵引变压器高压侧绕组结成YN型，便于与系统运行方式配合。同时中性点接地还具有能降低低压侧绕组的绝缘造价等优点。从电机学原理的角度看，当三相变压器的副边绕组为三角形接线时，可以提供三次谐波电流的通路，从而保证变压器的主磁通和电势为正弦波。另外可以对接触网实行两边供电。主变压器进线是三相110kV ，出线是每相27.5kV，供电方式采用直供加回流如图2-1所示。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

22、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，之间用桥式连接。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。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。变电所RCT图2-1 直供加回流示意图2.4主接线图方案设计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。变电所的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分，它表明变电所内的变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备以最

23、优化的接线方式与电力系统连接，同时也表明在变电所内各种电气设备之间的连接方式。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但母线结线，双母线结线，桥形结线和简单分支结线。高压侧两条进线，两路主变压器之间用内桥式连接。牵引负荷侧电气结线特点主要有：1.每路馈线设有备用断路器的单母线结线；2.具有公共备用断路器的结线；3.但母线分段带旁路母线结线。在该主接线图中，低压侧用了单母线分段如图2-2所示。母线断路器隔离开关图2-2 单母线分段示意图第3章主变压器的容量计算与选择3.1

24、主变压器容量的计算原始计算资料：供电臂1=3, =111对/天，=170对/天供电臂2=3.5,=98对/天，=170对/天 其中，、表示区间数，、表示计算列车数，表示最大列车数。另有数据如下：供电臂1，列车全部运行时间；列车带电运行时间；列车在内消耗的能量为2788.3kVA.h。同上，有供电臂2的相关数据，；列车在内消耗的能量为3015.7kVA.h。3.2供电臂1、2的平均电流计算供电臂列车平均电流： (3-1)供电臂存在的平均列车数：（T=1440min） (3-2)供电臂平均电流： (3-3)供电臂1：将原始计算资料中所示的相应初始数据代入以上公式，得到如下相关数据：=2.4=446

25、.128A=1.62=515.94A供电臂2：=2.4=438.65A=1.57=492.66A3.3供电臂1、2的有效电流计算供电臂1、2的有效电流： (3-4)其中，（） (3-5)供电臂列车平均用电概率： (3-6)供电臂1的有效电流计算：将原始计算资料中所示的相应初始数据代入以上公式，得到如下相关数据：=0.385=1.31=1.31515.94A=675.88A供电臂2的有效电流计算：=0.321=1.34=1.34492.66A=660.16A3.4变压器容量计算变压器容量计算：S= (3-7)其中为三相变压器的温度系数，一般近似取=0.94；为牵引变电所牵引母线额定电压，取27.

26、5kV。 =43035kVA3.5校核容量三相YNd11接线变压器最大负荷为 (3-8)经图表查得：=A对应于最大列车数的供电臂2列车用电平均概率：=0.57=1.15=854.62AA将以上所需数据代入公式(3-8)得， =71408kVA则校核容量为： (3-9)其中k为过负荷倍数，取1.5，代入公式(3-9)得，kVA将计算容量和校核容量进行比较， 并结合实际情况，选用安装容量为50MVA的变压器，一台投入使用，一台固定备用。表3-1 SF9-50000/110的技术数据型号连接组标号空载损耗(kW)负载损耗(kW)空载电 流(%)阻抗电压(%)高压侧额定电压(kV)低压侧额定电压(kV

27、)SF9-50000/110YNd1144.0194.40.510.511027.5第4章短路计算4.1短路计算的相关概念、内容和目的1.短路,是指供电系统正常运行情况外的，导电相与相或相与地之间负荷支路被旁路的直接短路或经过一个很小的故障点阻抗短接。2.短路计算的主要内容是确定短路电流的大小，即最大短路电流的大小。3.短路计算的目的，是通过短路过程的研究及计算短路电流的量值，从而达到供电系统合理设计和安全可靠运行的重要因素。4.2短路点的选取因短路计算的主要内容是确定最大短路电流的大小，所以对一次侧设备的选取一般选取110kV高压母线短路点作为短路计算点；对二次侧设备和牵引馈线断路器的选取一

28、般选取27.5kV低压母线短路点作为短路计算点。4.3短路计算短路等效电路图如图4-1所示。k-1k-2图4-1 短路等效电路图短路计算公式如下：基准电流： (4-1)电力系统电抗标幺值： (4-2)电力变压器的电抗标幺值： (4-3)电力线路的电抗标幺值： (4-4)三相短路电流周期分量有效值： (4-5)三相短路容量： (4-6)其中，表示基准容量，取100MVA；表示电力变压器容量，取50 MVA；表示基准电压；表示变压器短路电抗，取10.5；表示架空线的单位阻抗，取。由上述公式可得，确定基准值：取一次侧基准电压=115kV，二次侧基准电压=27.5kV，则 电力系统的电抗标幺值：取断路

29、器的断流容量=1500MVA架空线路的电抗标幺值：取架空线长度=7.8km 电力变压器的电抗标幺值： 4.3.1一次侧短路计算总阻抗标幺值：三相短路电流周期分量有效值：三相短路次态电流和稳态电流：三相短路冲击电流及第一周期短路全电流有效值：三相短路容量：4.3.2二次侧短路计算总阻抗标幺值： 三相短路电流周期分量有效值：三相短路次态电流和稳态电流： 三相短路冲击电流及第一周期短路全电流有效值： 三相短路容量： 第5章电气设备的选择5.1断路器的选择5.1.1110kV侧断路器的选择选用LW25-110/1000型的断路器，其技术数据见表5-1：表5-1 LW25-110/1000的技术数据型号

30、额定电流(A)额定开断电流(kA)动稳态电流(kA)4s热稳定电流(kA)LW25-110/10001000256325高压侧最大长期允许工作电流：工作电压与工作电流：=110kV =I=1000A额定开断电流校验：110kV母线三相稳态短路电流：LW25-110/1000断路器的额定开断电流：因为，所以符合要求。动稳定校验：110kV母线短路三相冲击电流：LW25-110/1000断路器的动稳态电流：因为，所以符合动稳定要求。热稳定校验：110kV母线短路热容量：为断路器分断时间，一般取0.25s。LW25-110/1000断路器的4s短路热容量： 因为I=1250A额定开断电流校验：27.

31、5kV母线三相稳态短路电流：LN2-35II断路器的额定开断电流： 因为，所以符合要求。动稳定校验：27.5kV母线短路三相冲击电流：LN2-35II断路器的动稳态电流： 因为，所以符合动稳定要求。热稳定校验：27.5kV母线短路热容量：为断路器分断时间，一般取0.25s。LN2-35II断路器的4s短路热容量：因为动稳定校验：110kV母线短路三相冲击电流：GW4-110D/600断路器的动稳态电流因为，所以符合动稳定要求。热稳定校验：110kV母线短路热容量：为断路器分断时间，一般取0.25s。GW4-110D/600断路器的5s短路热容量：因为I=1250A动稳定校验：27.5kV母线短

32、路三相冲击电流：GN2-35/1250断路器的动稳态电流因为，所以符合动稳定要求。热稳定校验：110kV母线短路热容量：为断路器分断时间，一般取0.25s。GN2-35/1250断路器的6s短路热容量：因为=27.5kV满足电压要求。最大断流容量：满足开断能力，所以该型号熔断器满足要求。5.4电流互感器的选择5.4.1110kV侧电流互感器的选择选用LZWB6-110GYWZ型的电流互感器，其技术数据见表5-6：表5-6 LZWB6-110GYWZ的技术参数型号额定电压(kV)额定电流比(A)动稳态电流(kA)1s热稳定电(kA)LZWB6-110GYWZ110600/511545高压侧最大长

33、期允许工作电流：工作电压与工作电流：=110kV =I=600A动稳定校验：110kV母线短路三相冲击电流：LZWB6-110GYWZ断路器的动稳态电流因为，所以符合动稳定要求。热稳定校验：110kV母线短路热容量：为断路器分断时间，一般取0.25s。LZWB6-110GYWZ断路器的1s短路热容量：因为I=1600A动稳定校验：27.5kV母线短路三相冲击电流：LB6-35断路器的动稳态电流因为，所以符合动稳定要求。热稳定校验：110kV母线短路热容量：为断路器分断时间，一般取0.25s。LB6-35断路器的3s短路热容量：因为，所以符合热稳定要求。通过以上校验可知，27.5kV侧所选LB6

34、-35型的电流互感器完全符合要求。5.5电压互感器的选择5.5.1110kV侧电压互感器的选择选用JCC6-110型的电压互感器，其技术数据见表5-8：表5-8 JCC6-110的技术参数型号原线圈额定电压(kV)副线圈额定电压(kV)1级额定容量(VA)2级额定容量(VA)3级额定容量(VA)最大容量(VA)JCC6-1103005005002000由于电压互感器装于110kV侧只是用于电压监视，并不需要起保护作用，因为如果110kV侧发生故障或事故，其地方的电力系统会启动继电保护装置跳闸，将其故障或事故切除，因此选用JCC6-110型准确级1级，额定容量300VA的电压互感器便可以满足要求

35、。5.5.227.5kV侧电压互感器的选择选用JDJJ-35型的电压互感器，其技术数据见表5-9：表5-9 JDJJ-35的技术参数型号原线圈额定电压(kV)副线圈额定电压(Kv)1级额定容量(VA)2级额定容量(VA)3级额定容量(VA)最大容量(VA)JDJJ-351502506002000由于电压互感器装于27.5kV侧不仅要用于电压监视，而且还要起到保护作用，用于保护牵引网馈线上所发生的故障或事故，故其准确级需要3级，因此选用JDJJ-35型准确级3级，额定容量600VA的电压互感器便可以满足要求。5.6自用变压器的选择选用SC10-100/27.5-0.4型的变压器器，其技术数据见表

36、5-10：表5-10 SC10-100/27.5-0.4的技术参数型号额定电压(kV)额定容量(kVA)负载损耗(W)阻抗电压(%)SC10-100/27.5-0.427.5100100065.7并联无功补偿装置的选择选用TBB35-1200/1200AKW型的并联电容器成套装置，其技术数据见表5-11：表5-11 并联电容器成套装置的技术参数装置型号系统额定电压(kV)装置额定容量(kvar)装置额定电流(A)配置电容器型号配置油浸式串联电抗器型号配置干式空芯串联电抗器型号TBB35-1200/1200AKW35120018BFM38.5-1200-3WCKSQ-72/35CKGKLQ-35

37、-24/1334-65.8母线的选择5.8.1母线选择时所依据的条件按最大长期工作电流选择母线截面： (5-1)式中，为相应于母线工作的环境和其放置方式下，母线长期允许载流量；为母线在电路中的最大长期工作电流。三相短路冲击电流在中间相产生的电动力最大，其值为： (5-2)式中，为两导体的轴线间距离，取160mm；为导体的两相邻支持点间距离，取900mm。母线在作用时的弯曲力矩为： (5-3)母线的截面系数为： (5-4)式中，为母线截面的水平宽度；为母线截面的垂直高度。最大计算应力为： (5-5)动稳定度校验条件： (5-6) 式中，为母线材料的最大允许应力，硬铝母线(LMY型)，； 为母线通

38、过时所受到的最大计算应力。短路发热的假想时间为： (5-7) (5-8)式中，为短路时间；为短路保护装置实际最长的动作时间，取0.6s；为断路器的断路时间，取0.25s。短路时导体加热系数为： (5-9)式中，为导体的截面积()；为三相短路稳态电流(A)；为负荷时导体加热系数()。母线热稳定度校验条件： (5-10)式中，为导体在短路时的最高允许温度，铝的最高允许温度为200；为导体在短路后所达到的最高温度。5.8.2110kV侧母线的选择高压侧最大长期允许工作电流：LMY型矩形硬铝母线，截面积为，每相母线条数为单条，母线放置方式为平放，允许载流量为480A，大于高压侧最大长期允许工作电流，故

39、选截面的铝母线。动稳定度的校验：母线在三相短路时所受的最大电动力为： 母线在作用时的弯曲力矩为： 母线的截面系数为： 母线在三相短路时所受到的计算应力为： 允许应力为： 由此可见该母线满足短路动稳定度的要求。热稳定度的校验：短路发热的假想时间为： 设该母线正常运行时最高温度为，查铝导体曲线图，对应的 短路时导体加热系数为： 用去查铝导体曲线图可得 母线热稳定度校验条件： 因此该母线满足短路热稳定度要求。5.8.327.5kV侧母线的选择低压侧最大长期允许工作电流：LMY型矩形硬铝母线，截面积为，每相母线条数为单条，母线放置方式为平放，允许载流量为1168A，大于高压侧最大长期允许工作电流，故选

40、截面的铝母线。动稳定度的校验：母线在三相短路时所受的最大电动力为： 母线在作用时的弯曲力矩为： 母线的截面系数为： 母线在三相短路时所受到的计算应力为： 允许应力为： 由此可见该母线满足短路动稳定度的要求。热稳定度的校验：短路发热的假想时间为： 设该母线正常运行时最高温度为，查铝导体曲线图，对应的。 短路时导体加热系数为： 用去查铝导体曲线图可得 母线热稳定度校验条件： 因此该母线满足短路热稳定度要求。5.9避雷器的选择选用Y5W5177/439 ZnO避雷器作为110kV交流电气设备过电压保护；该避雷器额定电压为177kV 、最大雷电冲击残压(5kA)为439kV、最大陡度冲击残压峰值为48

41、3kV。27.5KV侧的避雷器选用Y5C442/117铁道专用串联间隙ZnO避雷器,用来保护相应电压等级，电气设备免受大气过电压和某些操作过电压的危害；系统额定电压为27.5kV，避雷器额定电压为42kV，工频放电电压不小于72kV。第6章结论与展望6.1结论牵引变电所与供变电系统其他供电装置的设计，不仅要满足正常运行方式下的各种工作状态及运行条件的要求，而且还应在故障条件下如何缩小或限制故障的范围或限制及影响，并保证电气设备在故障状态下安全可靠地工作。牵引变电所的设计首先必须满足安全可靠的要求，这一点是至关重要的，所有的要求必须都要以此为前提。为了保证对电气化铁路的不间断供电，在设计外部供电

42、方式时，首先要考虑变电所的供电的可靠性，即尽可能设置备用电源或实现环形供电；其次要使用电功率的损耗小，并尽可能减少投资。从供电的可靠性出发，牵引变电所应尽量采用环形供电和两侧供电。但是如果牵引变电所不能从两侧取得电源时，也可以采用一边供电，但必须设双回路输电线，以保证供电的可靠性。另外，变压器容量的选择应该适当的大一些，以能够满足以后扩容改造需求。还有就是铁道的提速，对电气设备及安全供电提出的要求越来越高，状态检修、无人值班的运行方式势在必行，但是，这些以电气设备绝缘在线监测为基础。牵引变电所综合监测系统能够提高铁道供电系统运行、管理自动化水平，能够防止意外事故发生，必将具有广阔前景。由于时间

43、的原因，本次设计中仍然还有许多的不足。如：比如本次设计中没有讨论继电保护、无功补偿、避雷装置等内容。6.2展望电气化铁路是今后高速铁路发展的趋势，牵引变电所是电铁中重要的部分。随着新技术，新设备的进步，今后变电所的设计会向大容量，简单化，综合一体化发展。在设计中对牵引变电所主变压器的容量选择是一个很核心的步骤，实际中客运专线的运力变化和以后专线的发展趋势在很大程度上影响着牵引变电所的设计。在以后设计中充分考虑这些因素也是做好设计的关键。带回流线的直接供电方式有望在回流质量和在减少对附近通信线路的干扰方面进行改进。随着我国经济的不断发展，科学技术的不断提高，我国的电气化铁道必将迎来一个全新的未来

44、。参考文献1 李群湛编.牵引供变电系统分析M.成都:西南交大出版社，2002.2 刘介才主编.工厂供电M.北京:机械工业出版社，1997.3 曹建猷主编.电气化铁道供电系统M.中国铁道出版社，1984.4 袁则富译.电气化铁道供电M.成都:西南交大出版社，1989.5 贺威俊编.电气化铁道供电工程M.中国铁道出版社，1983.6 铁道部电气化工程局第一工程处组编.牵引变电所-电气化铁道施工手册M.北京:中国铁道出版社，2000.7 鞠平主编.电力工程M.机械工业出版社，2009.8 铁道部电气化工程局电气化勘察设计院组编.牵引供电系统.电气化铁道设计手册M.中国铁道出版社，1988.9 Won-Cheol Yun，Zhong Xiang Zhang Electric power grid interconnection in Northeast Asia Energy Policy 34 J，2006.10 Protective Relay A.R VanC.WarringtonJ，1974.致谢经过几个月的努力和崔跃华老师的辛勤指导，本人完成了电气化铁道牵引变电所供变电系统的设计，此次毕业设计既是对几年来所学专业知识的一次系统总结，做到了理论的系统化