10kv变配电所一次系统与设计毕业论文（设计）

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： 许淑玲许淑玲 准考证号： 460110122654460110122654 专 业：轨道交通供用电技术轨道交通供用电技术 学校指导教师姓名：李建民李建民 职称： 副教授 论文提交日期： （小四号楷体加黑）（小四号楷体加黑）论文答辩日期：（小四号楷体加黑）（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

2、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 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。 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，

3、计算他们的短路电流。 4. 根据所得到的短路电流计算结果选择、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 abstract design the

4、 first 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 dissertatio

5、n 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 t

6、he 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 c

7、ountry 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

8、select 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 目 录 摘 要 .- 4 - 目 录 .- 6 - 引 言 .- 9 - 绪 论 .- 10

9、 - 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 单母线接线.- 16 -

10、 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 - 2.5.1 主接线方案的拟定

11、.- 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 - 3.4 电压母线的选择 .- 31 -

12、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 - 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

13、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

14、，敬请读者批评指正。 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

15、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(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

16、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 连接轨道和牵引变电所中主变压器接地相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

17、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

18、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

19、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。 三、对电气化铁道供电系统的基本要求 保证

20、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

21、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。 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，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

22、）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。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

23、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

24、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 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。由于接触网额定电压较高， 其中通过的电流相对较小。从而使接触网导线截面减小、结构简化，也使牵引变电所 之间的距离延长、数目减少，工程投资和金属消耗量降低，电能损失和运营费用也相 应减少。工频单相交流制的缺点是：对电力系统产生负序电流、负序电压分量；使高 次谐波含量增加以及功率因数较低

25、；对沿电气化铁路架设的通信线有干扰。但是，经 过技术方面和经济方面的综合分析比较，上述优点是主要的。因此，我国电气化铁路 采用工频单相 25kv 交流制。 （二）低频交流牵引变电所 1.低频单相交流牵引变电所 欧美不少国家采用或 25hz 单相交流制，接触网额定电压为 11 或 25kv。低频 3 2 16 单相交流制的出现，与力图提高牵引网电压以降低接触网中的有色金属用量有关。应 用低频的条件，一方面是由于欧洲电力工业发展的初期原来就存在低于 50hz 的频率； 另一方面，交流整流子式牵引电动机因存在变压器电势而对整流过程造成困难，不适 宜在较高的频率下运行。电力工业主要采用 50hz 标准

26、频率后，低频制电气化铁道要么 须自建专用的低频率的发电厂，要么在牵引变电所变频后送人牵引网，这就变得复杂 化。于是，其发展受到了限制。 2.低频三相交流牵引变电所 有的国家曾采用hz 三相交流制，接触网额定电压为 3.7kv。此时不需变相装 3 2 16 置， 并可始终保持牵引网处于三相对称运行状态，但要架设三相接触网，结构复 杂。 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 有单相结线(又称简单单相结线，或纯单相结线)；单相 v,v 结线；三相 v,v 结线； 三相 yn,d11 结线和三相不等容量 yn,d11 结线；三相 yn,dll,dll 十字交叉结线；斯科

27、 特结线；yn, 阻抗匹配平衡结线；非阻抗匹配 yn，平衡结线，yn，平衡结线等。 我国台湾省电气化铁道采用的还有列布兰结线。国外，主要在日本，还有伍德桥结线 和改进伍德桥结线等。 1.3 牵引变电所的设计原则 一、在采用集中供电方式（每个牵引变电所单独完成所辖供电臂供电任务）的牵 引变电所中通常设置两台变压器。 在采用分散供电方式（每个牵引变电所除了在正常时完成所管辖供电臂的供电任 务外，尚能在事故或检修的情况下承担相邻变电所所辖供电臂的供电任务，即越区供 电）的牵引变电所中，可设一台变压器。 二、变压器事故或检修时，集中供电方式一般采用移动（或固定）备用变压器， 采用移动备用变压器时，牵引

28、变电所应设置专用岔线，对无条件设置专用岔线的个别 变电所，则采用固定备用变压器。 电气化区段具备公路检修条件采用固定备用变压器时，变电所中设置的两台变压 器，可一台工作，一台备用，变电所中不必设置专用岔线。 三、牵引变电所由电力系统供电。由于电气化铁道为一级负荷，因此必须要求电 力系统可靠地向牵引变电所供电。 对于集中供电方式，牵引变电所要求有两回路进线。该两回路进线应来自不同的 电源点。 对于分散供电方式，在牵引变电所中只设置一台变压器时，可采用一回进线，但 相邻两变电所的进线也应来自不同的电源点。 四、变压器的接线方式，目前多采用的有三相 y/-ll 接线、单相 v/v 接线、单 相接线以

29、及三相-两相斯科达接线等四种。 五、牵引变电所的馈线数目一般按如下原则考虑：单线区段采用两回；复线区段 采用 4 回；牵引变电所所在车站股道超过 6 股时，应考虑设单独馈电线；在枢纽站 （或区段站）的到发场以及电力机车机务段和折返段应设置单独馈电线；对支线一般 也应设单独馈电线。 六、为了改善牵引供电系统的供电质量，减少牵引负荷对电力系统的影响和对通 信线路的影响，在牵引变电所中根据需要可设置串联和并联电容补偿装置。 七、牵引变电所之间的距离，单线区段一般为 50-60km，复线区段和单线双机牵引 区段一般为 40-50km。 枢纽地区的供电，分为“由外向里供”和“由里向外供”两种，前者在枢纽

30、内不 设牵引变电所，一般设置开闭所；后者在枢纽内设置牵引变电所。 八、牵引变电所场地的确定，除根据供电要求合理分布外，还应考虑如下因素： （一）场地条件，包括场地土方量小，高压进线和牵引侧馈线电线走廊畅通，岔 线引入方便、节省用地等。变电所场地的标高应高于百年洪水位，并躲开地质不良地 段。 （二）考虑运营管理人员的生活条件。因此有条件时，应尽量设在大站。 （三）尽量躲开污秽地区、高海拔地区，远离机场、雷达站、广播电台、电视台 等弱电设备地区。 1.4 牵引网与接触网 牵引供电回路的构成为：牵引变电所、馈电线、接触导线、电力机车、钢轨与大 地、回流线。在这个闭合系统中通常将馈电线、接触导线、钢轨

31、与大地回流线统称为 牵引网。 接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。接触网由 接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。 第 2 章 电气主接线方案的确定 2.1电气主接线概述 牵引变电所（包括开闭所、分区所）的电气主接线是指有隔离开关、互感器、避 雷器、断路器、主变压器、母线、电力电缆、移相电容器等高压一次电设备，按工作 要求顺序连接构成的接受和分配电能的牵引变电所内部的电器主电路。它反映了牵引 变电所的基本结构和性能，在运行中表明电能的输送和分配关系、一次设备的运行方 式，是实际运行操作的依据。 电器主接线图通常画成单线图的形式（单线图是表示三相交流电气装

32、置中一相连 接顺序的图） 。在个别情况下，当三相电路中设备显得不对称时，则部分的用三线图表 示。主接线的确定对牵引变电所电气设备的选择、配电装置的布置以及运行的可靠性 和经济性有很密切的关系。所以主接线是牵引变电所电气设计中一个很主要的问题。 电气主接线一方面从电源系统接受电能，一方面又通过馈电线路将电能分配出去。 电气主接线的电源回路和用电回路之间采用什么方式连接，以保证工作可靠、灵活十 十分重要的问题。当进、出（馈）线数量较多（一般多于 4 回路时） ，常设置汇流母线 （简称母线）作 a 为中间环节，用以联系电源回路和用电回路，并使运行转换方便， 但也可以采用无母线接线形式。从供电系统长期

33、运行实践中，人们总结归纳了一下几 种基本的电气接线形式，它们可以广泛适用于电压等级。 2.2 电气主接线的基本形式 2.2.1 单母线接线 图 2-2-1 如图 2-2-1 所示，整个配电装置中只设一组母线。将各个电源的电能汇集后再分 配到各引出线。连到母线上的电源回路与出线回路的分布应使通过母线各断面上的电 流最小。 在断路器与隔离开关配合操作时，必须严格遵守“倒闸操作”程序。倒闸操作的 原则是：接通电路时，先闭合隔离开关，后闭合断路器；切断电路时，先断开断路器 后断开隔离开关。为了避免误操作，在断路器与隔离开关之间应加装电磁或机械闭锁 装置，使得在断路器未开断之前，不能操作隔离开关。 单母

34、线接线的优点： 接线简单、设备少、配电装置费用低、经济性好并能满足一定的可靠性； 每一回路由断路器切断符合电流和故障电流。检修断路器时，可用两侧隔离开关 使断路器与电压隔离，保证检修人员的安全。 任一出线（用电回路）可从任何电源回路取得电能，不致因运行方式的不同而造 成相互影响。 单母线接线的缺陷是： 母线故障及检修母线和与母线连接的隔离开关时要造成停电。 检修任一回路及其断路器时，会使该回路停电。但其他回路不受影响。由此单母 线接线仅适用于对可靠性要求不高的 10kv35kv 地区负荷。 为了克服单母线接线的缺陷，通常采用以下措施： 用断路器或隔离开关将母线分段。 增加旁路母线及相应设备，使

35、检修任一进出回路的断路器时不致停电。 2.2.2、桥形接线 当牵引变电所只有两回路电源进线和两台主变压器时，常在电源线路间用横向母 线将它们连接起来，即构成桥形接线如图 2-2-2 所示。桥式接线要比分段单母线接线 简化，它减少了断路器的数量，四回电路只采用三台断路器，配电装置结构也较简 l1 l2 电源侧 qs4qs5 qs1qs2 qf1qf2 qf qs3 t1t2 l1 电源侧 qs1 qs3 qf t1 l2 qs2 qf2 qf1 t2 （a）内桥接线 （b）外桥接线 图 2-2-2 桥形接线按中间横向桥接母线的位置不同而分为内桥接线（如图 2-2-2-a）和外桥 接线（如图 2-

36、2-2-b）两种。前者的桥接母线连接在靠变压器侧，而后者则连接在考线 路侧。桥形接线正常运行时，三台断路器均处于关闭状态。 内桥接线的线路断路器 qf1、qf2 分别连接在两回电源线路上，因而电源线路退出 工作或投入运行都比较方便。当线路发生线路短路故障时，仅故障线路的断路器自动 跳闸，其他三个元件（另一线路和两台主变压器）仍可继续工作。但当任一主变压器 （例如 t1）故障或退出运行时与变压器 t1 连接的两台断路器 qf1 和 qf 都必须断开， 从而使线路(l1)将暂时中断供电。但随时用隔离开关 qf3 将变压器 t1 隔开后线路 l1 即可恢复供电。 根据接线形式的特点，内桥接线适合于线

37、路长，线路故障率高，而变压器不需频 繁操作的场合，这种接线形式可以很方便的切换或投入线路，而切除某台变压器时， 则需同时断开与之相连的两台断路器造成一条出线的短时停电。 为避免在线路断路器检修时造成一条线路长期停电，可在线路隔离开关 qs1 及 qs2 外侧加装一带隔离开关的跨条（qs4 及 qs5 通路） 。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他们轮流停电检修。另外，当桥形断路器 qf 检修时也 可利用此跨条使两台变压器与两条线路保持联络。 由于线路故障比变压器故障要多，同时牵引变压器又不需频繁的操作，故内桥接 线在牵引变电所获得了较广泛的应用。 图 2-2-2-b

38、 中外桥接线的特点与内桥接线相反，外侨接线适合与输电距离较短， 线路故障较少，而变压器需要经常操作的场合。这种接线方便与变压器的投入及切除， 而切除一条线路时，需要同时断开两台变压器。造成一台变压器的短时停电。如图 2- 2-2-b 中变压器 t1 切除时只需断开 qf1，拉开 qs3.。而切除 l1 线路时，要断开 qf1 及 qf 然后断开隔离开关 qs1，使 l1 退出运行。如需恢复 t1 运行，要重新闭合 qf1 及 qf。为避免变压器侧断路器检修时，形成一台变压器长期停电。可在变压器内侧接一 跨条如图 2-2-2-b 中虚线。 2.2.3、简单分支接线（双 t 接线） 图 2-2-3

39、 对于图 2-2-3 所示的牵引变电所，其两回电源线路是从输线路 wl1,wl2 采用分支 连接（又称 t 型连接）的方式获得。此时，牵引变电所的进线线路会较短；同时，又 由于此处牵引变电所两回电源线路不是以构成环形电网的方式接入电力系统的，因此 牵引变电所高压母线无穿越功率通过。这种情况下，上述桥形接线的桥路断路器没有 任何作用，但考虑运行的灵活性，可在两电源线路间保留带有隔离开关的跨条，形成 如图 2-2-3 的简单接线或称双线 t 型接线。 这种接线与桥形接线相比，需用高压电器更少，配电装置结构更简单，线路继点 保护也简单。牵引变电所任一电源进线线路故障，则由输电线路（wl1 或 wl2

40、）两侧继 电保护动作，使输电线路两端断路器（qf3 与 qf5 和 qf4 与 qf6）跳闸而断开。但双回 输电线路 wl1,wl2 上分支连接的变电所的数目应有限制。若分支线过多，对可靠性的 影响相对增大，同时对输电线路(wl1,wl2)继电保护的整定造成困难。 按电源参数不同，双 t 式主接线通常采用下列几种运行方式： 1.若两路电源允许在 25kv 侧并联，可采用一路电源（如 wl1）供电，另一路电源 （如 wl2）备用的运行方式。正常供电时，某电源开关（如 qs2）断开，其它开关均闭 合，两台主变压器并列运行。 当需要由 wl2（备用电源）代替 wl1（主供电源）供电时，其倒闸操作顺序

41、如下： （1）断 qf2；（2）断 qs3,qs4；（3）合 qs2;(4)合 qf2，此时两路电源将在 25kv 侧 母线暂时并联;(5)断 qf1;(6)断 qs1;(7)合 qs3,qs4;(8)合 qf1。上述操作并不造成全 所停电，供电可靠性较高。 2.若两路电源允许在 25kv 侧并联，还可采用两路电源同时供电的运行方式。正常 供电时，跨条隔离开关断开，其它开关均闭合，两台主变压器分列运行。 当某一路电源（如 wl1）需退出检修时、可将接在 wl1 电源线路上的主变压器 t1 转换到 wl2 电源线路上。倒换电源的操作顺序如下：（1）断 qf1；（2）断 qs1；（3）合 qs3；

42、qs4；（4）合 qf1；此时两台主变压器并列运行由电源 wl2 供电。 在这种运行方式下倒换电源操作时，不会造成全所停电。 3.若两路电源不允许在 25kv 侧并联，通常采用一路电源（如 wl1）供电，另一路 电源（如 wl2）备用的运行方式。正常供电时，某电源隔离开关（如 qs2）断开，其它 开关均闭合，两台主变压器并列运行。当需要由 wl2（备用电源）代替 wl1(主供电源) 供电时，其倒闸操作顺序如下： (1)断 qf1、qf2；（2）断 qs1； （3）合 qs2；（4）合 qf1、qf2。 这种供电方式在倒换电源操作过程中将造成全变电所停电。若该电化区段实现了 运动化调度控制，则可

43、大大缩短停电时间。否则，若用电话调度和手动操作进行这种 转换操作约需半小时停电，对供电可靠性有较大影响。 4.若两路电源不允许在 25kv 侧并联，也可采用两路电源同时供电的运行方式。正 常供电时，跨条隔离开关断开，其它开关均闭合，两台变压器分列运行，其倒换电源 的操作顺序同 2. 5.若两路电源允许在 110kv 侧用隔离开关并联，双 t 主线可采用两路电源同时供 电，此时跨条隔离开关断开，两台主变压器分列运行。倒换电源的操作顺序如下： （1）闭合 qs3、qs4；（2）断 qs1 或 qs2 即可。也可采用一路电源（如 wl1）供电， 另一路电源（如 wl2）备用的供电方式，此时，备用电源

44、的隔离开关（如 qs2）断开， 其它开关均闭合，两台主变并列运行。其倒换电源操作顺序如下：（1）合 qs2；（2） 断 qs1。 总之，双 t 式接线运行的灵活性较高，应尽量采用倒换电源操作时不造成全变电 所停电的运行方式。在双 t 接线中，两路电源，两台主变压器只需两套断路器，并且 110kv 侧无系统功率穿越。主接线结构简单，110kv 线路不需设置继电保护装置，使二 次接线装置也较简单，可节省投资。在电力系统日趋稳定的条件下，其供电可靠性日 趋提高，故双 t 接线在牵引变电所中得到了广泛的应用。 2.3 牵引变电所主接线 牵引变电所按其在电网中的位置、重要程度和电源引入方式的不同可分为：

45、中心 变电所，它有 4 路以上进线并有系统功率穿越；通过式变电所，它有两路进线并有系 统功率穿越；分接式变电所，它有两路进线，无系统功率穿越。所谓系统功率穿越是 指该变电所的母线上有其它变电所的负荷电流通过。 下面介绍牵引变压器主接线。 2.3.1 三相 yn,d11 接线变压器 三相 yn,d11 接线变压器用于直接供电方式或溪流变压器供电方式中。变压器高压 侧绕组以星形方式与电力系统的三相相连接。变压器低压侧绕组结成三角形，其中 c 端子的一角经电流互感器接致接地网和钢轨（溪流变压器供电方式时接回流线）另两 角（变压器 ab 端子）分别经电流互感器、断路器和隔离开关引接至牵引母线。 2.3

46、.2 单相 v,v 接线变压器 单相 v，v 接线变压器是由两台单相变压器构成，高压侧两个绕组接在电力系统的 两个线电压上。 当采用直接供电方式时，低压侧两个绕组接成 v 形，两变压器的次边绕组，各取 一端连至 27.5kv 的 a 相和 b 相母线上。而他们的另一端则以连 成公共端的方式接至 接地网和钢轨或钢轨引回的回流线。为保证供电的可靠性及经济性，采用变压器移动 备用的方式。其主接线如图 2-3-1 所示。为便于移动变压器的接入，低压侧单独设有 断路器和隔离开关，移动变压器高压侧临时连接。 至钢轨或 回流线 至钢轨或 回流线 移动备用 a bbc 工作工作 22.75kva b 相母线

47、图 2-3-1 2.3.3 斯科特接线变压器 斯科特接线变压器是一种平衡变压器，它将电力系统的三相电压变成相差 90 度的两相电压。高压侧绕组接成 t 形，接至电力系统的三个相上，低压侧两相绕组设 断路器和隔离开关，接至母线上。 采用直接供电方式时，低压侧两次边绕组，各取一端联至 27.5kv 的 a 相和 b 相母 线上，它们的公共端接至接地网和钢轨。在用于自耦变压器供电方式时，变电所应另 设自耦变压器，一般自耦变压器设在馈电线外侧。 2.4 牵引侧主接线 2.4.1 27.5kv(或 55kv)侧馈线的接线方式 由于 27.5kv(或 55kv)馈线断路器的跳闸次数较多，为了提高供电的可靠

48、性，按 馈线断路器备用方式不同，牵引变电所 27.5kv（或 55kv）侧馈线的接线方式一般有下 列三种: 1.馈线断路器 100%备用的接线 图 2-4-1 如图 2-4-1 所示。此种接线用于单线区段，牵引母线不同相的场合。这种接线当 工作断路器需检修时，即由备用断路器代替。断路器的转换操作方便，供电可靠性高， 但一次投资较大。 2.馈线断路器 50%备有的接线 图 2-4-2 如图 2-4-2。此种接线由于单线区段，牵引母线同相的场合和复线区段，每相母线 只有两条馈线的 场合。这种接线每两条馈线设一台备用 断路器，通过隔离开关的 转 换，备用断路器可代替其中任一台断路器工作。牵引母线用两

49、台隔离开关分段时 为了 便于两段母线轮流检修。 上述两种接线只是当牵引变电所设在小站，馈电线只供区间时采用。当每相线的 馈出线数目较多时（如牵引变电所设在枢纽地区或大的区段站处）,应采用下面的第三 种接线方式。 （3）带旁路母线和旁路断路器的接线 图 2-4-3 如图 2-4-3 所示。一般每 24 条馈线设一旁路断路器。通过旁路母线，旁路断路 器可代替任一馈线断路器工。这种接线方式适应于没想牵引母线数目较多的场合，以 减少备用断路器的数量。 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。 at 供电方式馈电线由电线网（t）和正馈线（f）两根线，断路器和隔离开关均为 双级；另

50、有中线馈出，不设断路器和隔离开关。当牵引变压器（斯科特接线变压器） 副边线圈无中点抽头时，在变电所内还应另设自耦变压器。一般将自耦变压器设在馈 电线外侧，当相邻变电所越区供电时，可作为末端的自耦变压器使用。双线铁路一般 为四回馈电线，每两回同相馈电线设一组备用断路器。如图 2-4-4 所示。 atatat at tt ft tm fm f t ntfft 图 2-4-4 2.4.3 动力变压器及自用电变压器接线 动力变压器主要共给非牵引负荷用电。牵引变电所沿铁路线设置，有些地区电网 薄弱不能供给铁路非牵引负荷用电。可在牵引变电所内设置动力变压器，将 27.5kv 电 压降至 10kv，以三相供

51、给铁路或地方其它负荷。一般动力变压器的容量为 10002000kva，若地区需要容量较大，则应另外单设 110kv 的动力变压器。 直接供电方式，牵引侧母线为三相时，动力变压器一般采用 d, d12 接线，若牵引 侧母线为两相垂直相差时，动力变压器可采用逆斯科特接线。将两相电压变成三相电 压供给非牵引负荷，其主接线如图 2-4-5 所示。 图 2-4-5 牵引变电所的自用电主接线与此相似，次变电压为三相 380220v，原边无断路器， 采用高压熔断器。三相时自用变压器采用 d,yn 接线。两相变三相时采用逆斯科特变压 器。 2.5 主接线方案 2.5.1 主接线方案的拟定 对本变电所原始材料进

52、行分析，结合对电气主接线的可靠性、灵活性及经济性等 基本要求，综合考虑。在满足技术、经济政策的前提下，力争使其技术先进，供电可 靠，经济合理的主接线方案。此主接线还应具有足够的灵活性，能适应各种运行方式 的变化，且在检修、事故等特殊状态下操作方便、调度灵活、检修安全、扩建发展方 便。故拟定的方案如下： 一、方案 a:110kv 侧采用双母线接线，27.5kv 侧采用馈线断路器 100%备用的单母 线接线。 （一）优点： 1.供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组导线而不致 使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路母线隔离开关，只停 该回路。 2.调度灵活，各

53、个电源和各个回路负荷可任意切换，分配到任意母线上工作，能 够灵活地适应系统中各种运行方式调度和系统潮流变化的需要。 （二）缺点： 1.增加一组母线和每回路就需增加一组母线隔离开关。 2.当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔 离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 二、方案 b: 110kv 侧采用双 t 接线，27.5kv 侧同方案 a。 优点： 1.主接线结构简单，110kv 线路不需设置继电保护装置，使二次接线装置也较简单， 可节省投资。 2.在保证供电可靠性的同时还具有较高的灵活性。 2.5.2 主接线方案的确定 两种方案相比较，都能保证供电

54、的可靠性，但是方案 b 所用的高压电器更少，配 电装置更简单，线路继电保护也简单，结合经济建设的需要，在满足要求的前提下， 尽可能节约设备的投资。故应选方案 b。 主接线图如下： 正常运行时，一路电源供电，另一路电源备用，两台主变压器一台正常运行，一 台备用。 第 3 章 高压电器设备的选择 3.1 电器选择的一般原则 工业企业的供电系统是由各种电器设备按照一定的主接线关系组成，为确保其安 全可靠、经济合理地运行，必须正确合理地选择各种电器设备。在选择电器设备时， 既要考虑安全可靠留有适当余地，又要考虑到经济和安装地点的客观情况，如气候条 件（风、雨、雪和湿度等）和环境情况（灰尘和有害气体）

55、。 一般情况下，对高压电器设备的选择应遵守下面原则： 按正常运行条件下的额定电压、额定电流和使用环境进行设备选择； 按短路条件下的热稳定性、动稳定性和断开短路电流能力对设备进行效验 3.1.1 按正常工作条件选择高压电器设备 为了保证在正常运行情况下各种电器设备能可靠工作，必须考虑电器设备的额定 电压和额定电流。 按额定电压选择：应使电器设备的额定电压不小于设备安装网络的额定电压。 2、按额定电流选择：电器设备的额定电流是指在规定环境条件下，电器设备允许 长期通过的电流。故实际通过电器设备的长期工作电流应不大于电器设备的额定电流。 3.1.2 按短路时故障情况进行效验 为保证电器设备在短路时，

56、不会因短路电流流过而遭损坏，应对所选的电器设备 进行短路的动稳定性、热稳定性和断路电流进行效验。 1、短路的动稳定性效验：效验的条件是在通过电器设备可能的最大短路电流冲击 值的作用下，所产出的电动力不能超出该设备所容许的受力。也就是说在短路电流冲 击的作用下，电器设备的任何部分不至于产生永久的变形。 2、短路电流的热稳定性效验：热稳定效验的条件是指通过电器设备可能的最大短 路电流所产生的热量不应超出设备允许的热量。也就是说在产生热量的作用下，电器 设备的任何部位不至于被损坏。 3、短路电流效验：断路电流效验的一般条件是，电器设备可能断开最大短路故障 电流不允许超过设备的额定短路电流。 3.2

57、高压断路器的选择 选择断路器时应满足以下基本要求： 1、在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也 应该具有足够的热稳定性和动稳定性。 2.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。 3.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。 4、应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安 装维护方便。 3.2.1 110kv 侧断路器的选择 1、该回路为 110 kv 电压等级，故可选用六氟化硫断路器。 2、断路器安装在户外，故选户外式断路器。 3、回路额定电压 ue110kv 的断路器，且断路器的额定电流不得小于通过断路器 的最大持续电流 imax=1.050.

58、1054（ka）=105.4(a) 20000 3 115 4、为方便运行管理及维护，选取 110kv sf6 断路器为同一型号产品，选为 ofpt(b)- 110 断路器，其主要技术参数如下： 型号 额定 电压 kv 额定 电流 a 最高 工作 电压 kv 额定 开断 电流 ka 动稳 定 电流 ka 4s 热稳 定电流 ka 自动重 合闸无 电流间 隔时间 s 固有分 闸时间 s 时间 s ofpt-110110125012631.58031.50.030.12 5、对所选的断路器进行校验 （1）断流能力校验 所选断路器的额定开断电流 i。= 31.5ka i =4.83ka，则断流能力满

59、足要求。 （2）短路关合电流的校验 所选断路器的额定关合电流，即动稳定电流为 80ka，流过断路器的冲击电流为 12.29ka，则短路关合电流满足要求，因为其动稳定的 校验参数与关合电流参数一样，因而动稳定也满足要求。 （3）热稳定校验 设后备保护动作时间 1s，所选断路器的固有分闸时间 0.03s，选择熄弧时间 t =0.03s。则短路持续时间 t =1+0.03+0.03 =1.06s。因为电 源为无限大容量，非周期分量因短路持续时间大于 1s 而忽略不计，则短路热效应 qk = i”2t =4.8321.06=24.729ka2.s 允许热效应 ir2t =31.52 4 = 396 i

60、r2tqk 热稳定满足要求。以上各参数经校验均满足要求，故选用 ofpt(b)-110 断 路器。 （4）断路器配用 cd5-xg 型电磁操作机构 3.2.2 10 kv 侧断路器的选择 1、该回路为 10kv 电压等级，故可选用真空断路器。 2、该断路器安装在户内，故选用户内式断路器。 3、回路额定电压为 10kv，因此必须选择额定电压 ue 10 kv 的断路器，且其 额定电流不小于流过断路器的最大持续电流 imax=1.051150.7（a） 20000 3 10.5 4、初选 sn9-10 真空断路器，主要数据如下： 型号 额 定 电 压 kv 额 定 电 流 k a 额 定开断 流电