电力牵引变电所设置与运行分析 赵丹

1、题 目： 电力牵引变电所设置与运行分析 院 系： 西南交通大学网络教育学院 专 业： 电气工程及其自动化 姓 名： 赵丹 指导教师： 李瑞芳 学习中心： 太原学习中心 西 南 交 通 大 学 网 络 教 育 学 院2011年 12 月29 日院系 西南交通大学网络教育学院 专 业 电气工程及其自动化 年级 09年 学 号 09933412 姓 名 赵丹 学习中心 太原学习中心 指导教师 李瑞芳 题目 电力牵引变电所设置与运行分析 指导教师评 语 是否同意答辩 过程分(满分20) 指导教师 (签章) 评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩组组长 (签章) 年 月 日 诚信承诺一、 本

2、论文是本人独立完成；二、 本论文没有任何抄袭行为；三、 若有不实，一经查出，请答辩委员会取消本人答辩资格。承诺人（钢笔填写）： 年月日29西南交通大学网络教育毕业设计 9目录第1章 前言11.1 课题的来源和目的11.2 高速铁路AT供电方式介绍2第2章设计原始资料和设计原则42.1 设计依据、范围及设计年度42.2 设计主要条件、原则42.3 供电及负荷情况52.4 外部电源62.5 所址选择原则6第3章电气主结线设计73.1 220kV高压侧接线73.2 27.5kV侧接线8第4章 主要设备选型94.1 牵引变压器94.2 高压断路器104.3 隔离开关114.4 互感器114.5 二次设

3、备12第5章 防雷设计145.1 直击雷的防护145.2 避雷针的保护范围计算14第6章 接地设计156.1 接地设计方案156.2 接地电阻要求156.3 牵引变电所接地方案15第7章 保护配置167.1 继电保护的基本任务167.2 继电保护的基本要求167.3 牵引变电所继电保护配置16第8章 自用电方案178.1 交流自用电178.2 直流自用电178.3 与通信专业自用电整合17结 束 语18致 谢20摘 要随着我国中长期铁路网规划的实施,特别是在全球金融危机的背景下,我国多次追加用于铁路建设的资金项目,我国的铁路建设迎来了新一轮高峰,其中高速铁路成为铁路建设的重点。客运专线以高速和

4、快速技术为支撑，列车运行速度实现了历史性的跨越。客运专线是以客运为主的快速铁路。时速200至350km/h的铁路统称为客运专线，曲线半径一般在2200m以上。客运专线运量大、效能高，社会经济效益显著。客运专线列车最小行车间隔可达三分钟，列车密度可达每小时20列。AT供电方式适用于高速电气化铁路,即牵引变电所的变压器接线方式为用两台单相变压器组成的V/V接线,线路的上下行在AT所和分区所并联,组成全并联AT供电方式。牵引变电所是电气化铁路的牵引供电系统中的关键设备。将地方电厂送来的220KV或110KV通过主变转换成27.5KV的电压，然后通过馈线送到接触网上，最后向电力机车供电。本文根据给定的

5、设计依据和原则，设计一座AT供电方式，满足250km/h高速客运专线铁路使用的牵引变电所。分别从牵引变电所电气主结线、设备容量计算、设备选型、生产房屋布置、构架类型、保护装置配置、自用电方案、防雷接地方案等几个方面进行设计。关键词 高速铁路; AT供电方式; 牵引变电所 西南交通大学网络教育毕业设计 12第1章 前言牵引变电所是电气化铁路的牵引供电系统中的关键设备。将地方电厂送来的220KV或110KV通过主变转换成27.5KV的电压，然后通过馈线送到接触网上，最后向机车内的整流装置供电。牵引变电所的正常、优质工作，对牵引供电系统的电能质量、经济运行和可靠供电，起着关键性的作用；同时对保证电气

6、化铁路的安全运输和经济效益有重大影响。本文根据给定的设计依据和原则，设计了一座AT供电方式，满足250km/h高速客运专线铁路使用的牵引变电所。分别从牵引变电所电气主结线、设备容量计算、设备选型、生产房屋布置、构架类型、保护装置配置、自用电方案、防雷接地方案等几个方面进行设计。1.1课题的来源和目的1.1.1高速铁路的定义我国一般指160-200公里/小时为准高速铁路； 最高运行速度达到200公里/小时及以上的铁路为高速铁路。1.1.2 高速铁路的优点旅行时间短：虽比飞机慢，但节省去回飞机场时间；比其他运输工具都快。客货运量大：如：客运列车最大载客量可达1300人/列。货运5000-5500吨

7、、2万吨列车。土地占用面积小：双线铁路能力为双向四车道高速公路的2倍，但占地仅为高速公路的1/2。能源消耗低：高速列车的每人·公里能耗约为汽车、飞机能耗的1/5。由于高速铁路采用电力机车牵引，与消耗石油的的飞机、汽车相比，更显示出节约资源的优势。对环境污染小：以主要有害物二氧化碳为例：高速列车、小汽车、飞机平均每座席公里排放量比例为1：7.96：5.39,治理污染的费用为1：5.2:4。外部运输成本低：比飞机、汽车等运输便宜。运行准时：如：日本列车晚点率为0.3%，且晚点1分钟即统计晚点；西班牙承诺晚点5分钟即退回全部票款。安全可靠：日本40多年、法国20多年来高速从未发生旅客伤亡事

8、故。（法国道口、德国车轮曾出现事故）不受气候的影响：先进的列控系统作保证社会经济效益好：方便、快捷、便宜、环保、安全。1.2高速铁路AT供电方式介绍AT供电方式又称自耦变压器供电式。随着对外开放和引进国外先进技术，我国已逐渐在新建电气化铁道上采用，在AT牵引变电所中，牵引变压器将110（220） kV三相电降压至单相55 kV，然后经自耦变压器两端分别接到接触网和正馈线上，自耦变压器中心抽头与钢轨相连。则钢轨与接触网间的电。压正好是自耦变压器两端电压的一半27.5 kV，与正常接触网工作电压相同。机车在正常运行时，由于接触网与钢轨及正馈线与钢轨间的自耦变压器线圈上的电压相等，因此接触网和正馈线

9、上各通过二分之一的牵引电流，且大小相等方向相反，消除了对附近通信线路上的干扰。同时减少了电能损耗。正馈线与接触网同杆架设在支柱田野侧。在AT供电方式区段，与接触网同杆架设在田野侧的还有一条保护线，它相当于架空地线，在自耦变压器处保护线经接触悬挂接地部分或双重绝缘子中部同钢轨连接。保护线电位一般在500 V下，正常情况下无电流通过。当绝缘子发生闪络时，短路电流可通过保护线作为回路，减少了对铁路信号轨道电路的干扰。同时对接触网起屏蔽作用也减少对架空通信线的干扰，另外起避雷线的作用，雷电可通过接在保护线上的放电器入地。 横向连接线将钢轨与保护线并联，其目的是在钢轨对地泄漏电阻和机车取流较大时，降低钢

10、轨电位。 除了牵引变电所馈出线处设置自耦变压器外，在供电臂中还要单独设置自耦变压器即 AT所。AT所的间隔除考虑防止干扰外，还应考虑供电回路阻抗及钢轨电位的影响，一般按1015km设置。采用AT供电方式使牵引网电压增高，电流减小，牵引变电所间距离增大，提高了供电质量减少了投资。自耦变压器并联于接触网上，不需增设电分段，能适应高速、大功率电力机车运行。但AT供电方式也使牵引变电所主接线和接触网结构复杂，增设了AT所等不利因素。1.2.1 AT供电方式基本原理 图1-1 AT供电方式示意图AT供电方式如图1-1。其牵引网结构较复杂，由接触悬挂T、正馈线F、保护线PW(包括CPW线)、轨道大地系统R

11、以及每隔一定距离设置的自耦变压器（AT）构成。AT并联于接触导线和正馈线之间，AT中点和钢轨相连，使大部分回流流经正馈线，从而降低对 邻近通信线的干扰。为尽量减小感应环的尺寸，正馈线和接触导线架设在同一支柱上。一般情况下，正馈线和接触导线对钢轨具有相同的电压。1.2.2 AT供电系统的构成AT供电电化区段，牵引供电系统由牵引变电所（SS）、AT所（ATP）、开闭所（SSP）、分区亭(SP)及AT牵引网构成。西南交通大学网络教育毕业设计 15第2章设计原始资料和设计原则2.1设计依据、范围及设计年度2.1.1设计依据铁道部铁鉴函2010XXX号关于新建铁路XXX客运专线初步设计的批复。2.1.2

12、设计范围XXX客运专线XXX牵引变电所，供电范围55km。2.1.3设计年度近期2020年。2.2设计主要条件、原则2.2.1牵引供电系统采用AT供电方式，采用单相工频（50Hz）交流制、接触网额定电压为2×25kV的牵引供电系统。2.2.2客运专线牵引变电所为一级负荷，变电所采用220kV电源供电，从电力系统接引2路独立可靠的220kV电源，互为备用。2.2.3提供4路馈线给客运专线供电。在牵引变电所之间设分区所。2.2.4牵引变压器采用V接线牵引变压器，固定备用；牵引变压器的安装容量按近期运量需要确定。2.2.5在牵引变电所与分区所之间的供电臂中部，设置AT所。2.2.6在AT所

13、、分区所设自耦变压器。2.2.7满足近期最高设计速度250km/h；最小追踪列车间隔时间：客车4min。（最小追踪列车的间隔时间是指相同性能的两列车在同一区间运行的追踪间隔时间、相同性能的两列车自同一车站出发的追踪间隔时间、相同性能的两列车到达同一车站的追踪间隔时间三者中的最大值。）2.2.8牵引网采用上下行同相单边供电。在正常情况下，上下行接触网在AT所、分区所处并联，实现上下行接触网并联供电，在分区所设置越区开关，可实现越区供电。2.2.9接触网额定电压为25kV，长期最高电压为27.5kV，短时最高电压为29kV，设计最低工作电压为20kV。当出现牵引变电所解列时，只保证动车组运行或旅客

14、列车运行；这时通过加大动车追踪间隔的方式，保证速度目标值的实现。相邻牵引变电所可实现越区供电支援，牵引网最低电压水平不应低于19kV。2.210牵引变电所电源选择短路容量大的公共连接点并采用相序轮换方式接入电力系统以降低负序影响。2.3 供电及负荷情况2.3.1接触悬挂配置接触网悬挂类型：接触网采用全补偿简单链型悬挂方式。JTM-120+ CTS-150+ LBGLJ-240长回路阻抗=0.04844+j0.155749段中阻抗=0.074327+j0.271259牵引网计算阻抗= 0.095/km(0.95)。2.3.2载流需求客运列车按CRH5计算，并结合紧密运行客车和货车平行图分别校核。

15、动车组，考虑4min追踪紧密运行。2.3.2.1各供电臂靠近牵引变电所端最大有效电流A相供电臂T线:468 A F线:353A B相供电臂 T线:611 A F线:461A2.3.2.2正常供电电压水平通过仿真模拟计算，动车组正常运营时牵引网电压在23 kV以上，满足正常运营最低电压水平的要求。2.3.2.3越区供电电压水平当出现相邻牵引变电所解列时本牵引变电所可实现越区供电支援，牵引网最低电压水平不应低于19kV。动车组维持速度250km/h不变，则允许最小追踪间隔为6min；动车速度降至160km/h，牵引供电系统可满足4min追踪间隔运行的要求。旅客列车维持160km/h 速度不变，则允

16、许最小追踪间隔为10min。2.4外部电源该牵引变电所，由XX 220kV地区变电站出双回220kV架空线供电。新建线路全长约2×9.2km，导线拟采用2×LGJ240钢芯铝绞线； 2.5所址选择原则架空电源进线、馈出线上网走廊畅通；尽量少占农田，不占良田，公路便于引入所内，且力求短捷，便于设备运输；避免设在有严重污秽的地区；尽量避开高填方、拆迁大量建筑物、隧道及高架桥处、名胜古迹以及有地下设施的地区；牵引变电所的所址高程应在百年一遇的洪水位之上；其余所的所址高程应在五十年一遇的洪水位以上；确定所址时，考虑与电台、雷达站、机场、弱电线路以及地下管道、电缆、储油设施等邻近设施

17、和周围环境的相互影响。西南交通大学网络教育毕业设计 17第3章电气主结线设计牵引变电所的电气主结线，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。电气主结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，是实际运行操作的依据。牵引变电所主接线根据铁路线的地位、回路数、设备特点及负荷性质、运行工况、所处地方电力系统条件等确定，并应满足运行可靠、简单灵活、操作方便、易于维护检修、利于远方监控、节约投资、便于扩建等要求。牵引变电所的主结线由四部分组成，即高压侧接线、主变压器、低压侧馈电线、

18、电容补偿装置及自用电变压器。3.1 220kV高压侧接线该新建牵引变电所引入两路220kV三相电源，无穿越功率通过，因此采用双T形结线，两路电源之间设置带隔离开关分段的跨条；设置高压侧计费及测量、保护使用的电流互感器和电压互感器；牵引变压器采用固定备用方式，牵引变电所设4台主变压器，变压器接线型式为单相AT接线，两台单相AT变压器构成V/x接线。其余2台备用。这种结线方式需用高压电器少，配电装置结构简单，分支线路进线不设继电保护。任一电源线路故障，则由输电线路两侧的继电保护动作。按照供电部门的要求，两回电源线路不能并联，因而不允许在一次侧或牵引负荷侧并联工作，将两路电源中的一路作为主供电源，为

19、单台变压器供电，另一电源线路为备用电源，平时用隔离开关将其断开。当主供电源故障中断供电时，则转换到由备用电源对任一变压器供电。为使进线和任一主变压器供电组合更加灵活，将跨条隔离开关中设两架，一架为电动隔离开关，便于远动及自动操作；一架为手动隔离开关，便于检修。3.2 27.5kV侧接线新建牵引变电所27.5kV侧只有四条馈线供客运专线，接触网的检修方式为垂停天窗检修，因此采用单母线隔离开关分段接线型式，馈线采用上、下行馈线断路器互相备用的方式。应能满足上、下行分别供电和并联供电的要求。考虑客运列车牵引类型有动车组之外的韶山型机车，设置两组并联电容补偿装置。本线200km/h客车采用交直交动车组

20、，160km/h客车采用SS9型机车，客车SS9比例较小，经过计算月平均功率因数在0.9以上，因此牵引变电所可不设置无功功率补偿装置。但是，为了减少这种交直型电力机车对系统的谐波、无功影响，增强本线对电力系统的适应能力，在牵引变电所设计以滤除三次谐波电流为主要目的的固定式并联电容补偿装置，在补偿装置回路中串接适当容量的电抗器构成滤波回路，补偿度采用0.12，可滤除大部分三次谐波，其他高次谐波影响还可进一步降低。西南交通大学网络教育毕业设计 22图3-1客专变电所主接线图第4章 主要设备选型牵引变电所高压电气设备一般分为以下4种：1.变压器类设备，如主变压器、所用变压器、自耦变压器等。2.开关类

21、设备，如断路器、隔离开关、熔断器等。3.补偿设备或防过电压设备，如电容器组、电抗器、避雷器、放电间隙等。4.测量和监察设备，如电流互感器、电压互感器等。4.1牵引变压器变压器是将某一数值的交流电压、电流转变为同频率的另一数值交流电压、电流，使电能传输、分配和使用，做到安全经济。牵引变压器是将高压（110KV或220KV）交流电能转变为适用于机车使用的27.5kV交流电能的变换装置。是牵引变电所最重要的设备。4.1.1计算容量根据各供电臂靠近牵引变电所端最大有效电流A相供电臂T线:468 A F线:353A B相供电臂 T线:611 A F线:461AS1=UIe1=27500*(468+353

22、)=22577.5(kVA)S2=UIe2=27500*(611+461)=29480(kVA)4.1.2校核容量牵引变压器校核容量是按其最大容量的要求来计算的。列车紧密运行时，列车数最多，要求牵引变电所容量最大。S1max=2UI1max=2*27500*468=25740(kVA)S2max=2UI2max=2*27500*611=33605(kVA)S1校= S1max/1.5=17160(kVA)S2校= S2max/1.5=22403(kVA)4.1.3确定安装容量选择牵引变压器的计算容量和校核容量两者中较大者，即S1 =22577.5(kVA)S2= 29480(kVA)。因此确定

23、主变容量为（25000 +31500）kVA4.2高压断路器高压断路器是牵引变电所的重要设备，不仅可以切断和闭合高压电路的空载电流和负载电流，而且当系统发生故障时，它和保护装置、自动装置相配合，迅速地切断故障电流，以减少停电范围，防止事故扩大，保证系统的安全运行。断路器的作用：正常情况下可靠的接通和开断电流；改变运行方式时，可以灵活地进行切换操作；在电路发生故障情况或不正常工作状态时，可以迅速的切断故障电流。将故障范围限制在局部地区内，并使未故障部分继续运行。以提高供电系统运行可靠性；在检修设备时，隔离带电部分，保证工作人员的安全等。六氟化硫（SF6）断路器以SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质的

24、断路器，因SF6气体良好的绝缘性能和灭弧能力， SF6断路器在电力系统中得到了广泛的应用。本牵引变电所220kV断路器采用GL314六氟化硫断路器。基本参数见表4-1。表4-1名称GL314Ur额定（r.m.s值）kV245242标准IECANSIIr额定标准电流A31503150Fr额定频率Hz506060Ip额定承受电流（峰值）kA100108108Ik短时间承受电流（r.m.s值）KA40Ud额定隔离水平（海平面）额定短时间 电源-频率 承受电压（r.m.s值）l 相与接地和相与相l 穿过打开触点额定闪电脉冲承受电压（峰值）l 相与接地和相与相l 穿过打开触点kVkVkVkV460460

25、10501050425460900900Isc对称短路的额定断路电流kA40额定闭合电流（峰值）kA100108108断路总用时ms额定操作顺序 主要触点电阻（新触点）断路器灭弧室，没有高压接头5.5真空断路器真空断路器是在真空容器中利用真空的绝缘和灭弧性能关合和开断电流的设备，因其具有开断能力强、开断时间短、体积小、重量轻、寿命长、适宜频繁操作、不需要经常检修等优点，在配电系统中得到了普遍应用。牵引变电所27.5kV断路器广泛采用真空断路器。4.3隔离开关隔离开关的作用是在设备检修时，造成明显断开点，使检修的设备与电力系统隔离。原则上隔离开关不能用于开断负荷电流，但是在电流很小（如开断电压互

26、感器的励磁电流）和容量很低（如所用变压器）的情况下，可以例外。隔离开关的作用隔离电压：等电位操作：倒闸操作分合小电流：避雷器、电压互感器、空载变压器、空载线路等。隔离开关的类型选用SR16200型双柱式隔离开关 - 245 KV - 3150A。隔离开关的参数：额定电压245 KV；额定电流3150A；短时间承受电流（4S）50KA4. 4互感器4.4.1互感器的作用将一次回路中的大电流、高电压变为小电流、低电压供二次设备使用。使测量仪表标准化、小型化使二次设备与一次侧电气隔离，保证设备和人身安全。4.4.2互感器分类电流互感器：有油浸电磁式、干式、感应式等。电压互感器：有电磁式和电容式。电流

27、互感器的特性一次绕组串接于一次回路，匝数少、阻抗小，其一次侧电流由负荷电流决定；二次侧所接表计阻抗小；使用时二次侧严禁开路运行。互感器的几个问题误差及准确度级：互感器的测量结果有大小上的误差（电流误差或电压误差）和角度上的误差（角误差），其影响因素有一次侧电流（电压）、铁心质量及二次侧负载，通常根据误差大小分为0.2S、0.2、0.5、1、3以及保护级（5P、10P）等几个准确度级。额定容量：表明互感器的带负荷能力，一般不同的准确度级有不同的额定容量。电容式电压互感器随着电压等级的增高，电磁式电压互感器的体积和重量越来越大，成本也增加。电容式的具有结构简单、重量轻、体积小、成本低等优点，运行维

28、护也较方便，并且还可兼作载波通讯的耦合电容，广泛应用与110500KV系统中。电容式电压互感器的工作原理电容式电压互感器电容式电压互感器的主要缺点是输出容量较小、影响误差的因素较多、误差特性比电磁式的差些。牵引变电所实用中一般用于精度要求相对较低的检压功能。而不用于计量、保护等功能。4.4.3互感器选型电压互感器：TYD-220/3-0.005W2 ； JDT-27.5W3互感器型号额定电压（KV）电压比(KV/KV)0.5级容量(VA)级容量(VA)三级容量(VA)最大容量(VA)用途TYD-220/3-0.005W2220220/3|100150150计量、测量、保护JDT-27.5W32

29、7.527500/100V150250250500测量、保护电流互感器：LB7-220W3； LAB6-27.5W3互感器型号额定电压（KV）额定电流（A）线圈1等级线圈1负荷(VA)线圈2等级线圈2负荷(VA)用途LB7-220W32202×400/50.2500.550计量、测量、保护LAB6-27.5W327.51200/50.52010P40测量、保护4.5二次设备为保障一次（高压）电气设备的安全运行的实现对一次电气设备的操作控制而设置的控制、信号、监测与继电保护、自动装置等一系列低压、弱电电气设备，通常称为二次设备。反应二次部分的图纸有原理图和端子排图：原理图主要反映二次装

30、置的工作原理（通常使用展开图）；端子排图主要用于安装接线。二次设备各部分功能控制回路：对断路器进行合、分闸操作以及监视断路器位置状态的的电路。按监视回路完好性的方式不同分为灯光监视和音响监视两种。中央信号：由事故信号和预告信号组成，主要通过跳闸及发信号的方式反映电力系统的故障与不正常，由灯光和音响两部分组成。测量回路：主要由电流、电压变换装置和各种测量仪表等构成，其主要作用是通过对运行参数的测量来监视一次设备的运行情况，以便运行人员调整、控制运行状态、分析处理运行中的问题。继电保护的作用反映电力系统故障，自动、可靠、快速而有选择地通过断路器将故障元件从系统中切除，保证无故障部分继续运行，这是继

31、电保护的首要任务反映电力系统不正常工作状态，是继电保护的另一任务，此保护一般作用于信号，有时也作用于跳闸，但要带有一定的延时。自动装置为了提高供电可靠性、保证电能质量、提高电能生产和分配的经济性、减轻运行人员的劳动强度，电力系统中还广泛装设有自动装置。牵引变电所自动装置有：自动重合闸装置、备用电源自动投入装置、备用变压器投入装置。西南交通大学网络教育毕业设计 - 23 -第5章 防雷设计牵引变电所的电气设备防止直击雷的过电压保护装置宜采用避雷针。牵引变电所等的每组母线上都宜装设避雷器，所内所有避雷器应以最短的接地线与配电装置的主接地网连接。5.1 直击雷的防护牵引变电所设置五座避雷针，作为直击

32、雷防护。电源进线侧设氧化锌避雷器，2×27.5kV馈线出口处设氧化锌避雷器。5.2 避雷针的保护范围计算单支避雷针在地面上的保护范围：r=1.5h在被保护高度hx水平面上的保护半径按下式：当hxh/2时，rx=(h-hx)*p当hxh/2时，rx=(1.5h-2hx)*p以上各式中h为避雷针高度，hx为被保护物的高度，p为高度影响系数，h30m，p=1。多支避雷针的计算方法相同，本牵引变电所设五支避雷针。西南交通大学网络教育毕业设计 24第6章 接地设计牵引变电所的接地装置是保证牵引变电所安全可靠运行、保证人身及设备安全的重要设施，其接地电阻是接地装置的主要技术参数之一，当牵引变电所

33、的接地装置的接地电阻满足设计要求后，如何保证在其运行寿命周期内，始终能起到其应起的作用，是牵引变电设计人员应该认真研究的问题。6.1接地设计方案 电气化铁道一般采用大电流接地系统运行方式，在运行过程中发生单相接地故障时，会有强大的单相短路电流从接地点注入地中，从而产生很高的接地电压。一般来说，在发生接地故障时，继电保护装置会启动，最高允许接地电压为2000V是安全的。 6.2接地电阻要求 在牵引变电所接地设计时，接地电阻应满足下式要求：Rjd 2000/id式中，Rjd为接地装置的接地电阻，；id为经接地装置注入大地的短路电流，A。当id4000A时，可得Rjd0.5。因此，在牵引变电所接地设

34、计中，一般接地电阻均按0.5设计。6.3牵引变电所接地方案牵引变电所采用复合接地网接地。各电气设备、架构底座、柜体外壳均采用圆钢与主接地网相连。牵引变电所复合接地体接入综合接地系统。水平体接地采用扁铜、垂直接地体采用铜包钢棒。牵引变电所接地网设计方案为敷设以水平接地体为主的人工接地网，辅以垂直接地极。水平接地体的外缘闭合，外缘各角煨制成圆弧形，圆弧的半径不小于均压带间距的一半。水平接地体的间距不宜小于5米，而垂直接地极的间距应大于或等于其长度的2倍。西南交通大学网络教育毕业设计 25第7章 保护配置继电保护装置是牵引变电所的心脏。它能反应供电系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路

35、器跳闸或发出信号的一种自动装置。7.1 继电保护的基本任务1.自动、迅速、有选择性地将故障元件从供电系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。2.反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有无经常值班人员），而动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时，一般不要求保护迅速动作，而是根据对供电系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。7.2 继电保护的基本要求动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求：选择性；速动性；灵敏性；可靠性。7.3 牵引变电所继电保护配置牵引变电所采用安全监控综合自动化系统，实现牵引

36、供电系统的控制、保护和安全监控。综合自动化系统基于网络化构成，采用分层、分布式结构，保护设置如下：牵引变压器设重瓦斯、纵差动、低电压过电流保护，动作于跳闸；设轻瓦斯、过负荷、过热发预告信号。馈线设两段距离、过流速断、高阻保护及自动重合闸装置，并设故障测距装置。并联电容补偿装置设差电压、过电流、谐波过电流、失压、过电压保护。西南交通大学网络教育毕业设计 26第8章 自用电方案8.1交流自用电牵引变电所设两组交流自用电源，一组引自27.5kV母线，另一组引自10kV电源，两路电源互为备用，容量均为80kVA。8.2直流自用电牵引变电所直流系统采用双充电机、双组蓄电池配置，蓄电池容量满足全所事故停电

37、2小时的放电容量和事故放电末期最大冲击负荷容量的要求。装置带通信接口，能与所内综合自动化装置进行信息交换。8.3与通信专业自用电整合通信专业须在牵引变电所、分区所、AT所内设施通信机械室，通信装置需-48V直流和230V交流电源供电。为了资源共享、减少设备设置，将通信机械室所需的-48V直流电源和230V交流电源整合为由牵引变电设施中的自用电系统供电。西南交通大学网络教育毕业设计 28结 束 语本文设计了一座AT供电方式下高速铁路牵引变电所。在设计本变电所之初，我虽有点现场施工经验，但对高速铁路的了解尤其是高速铁路的发展历史一知半解，对牵引变电所的设计思路摸不着头脑，对牵引变电所设备选型计算、

38、母线短路计算、主变容量校核等知识根本不掌握，缺乏理论与现场实际的结合。在老师和同学的帮助下，我首先用了将近一个月的时间对高速铁路的知识进行了强化补习，了解国内外高速铁路发展的现状和趋势。然后再根据所学的牵引供电的知识，用大约一个半月的时间完成了对牵引供电方式、牵引变电所等各方面的知识，并在这个过程中进一步熟悉了AT供电方式在高速铁路中的应用。 在这两个多月中，我查找了大量的关于高速铁路以及AT供电方式供电系统的参考资料。阅读了石太客专线、京九线、石徳线等牵引供电系统初步设计方案。从牵引变电所设计原则、设计依据确定、电气主结线设计开始着手来完成设计，然后开始设备选型、防雷设计、接地设计、保护配置、自用电、总平面及房屋配置等方面的设计，用了大约5周的时间来完成。在设计基本完成之后，又用了大概2周的时间改进技术文档的编写整理，最后完成毕业设计。 在完成本设计的过程中，我既感受到了面对自己无法解决的问题时的苦恼，尤其是计算、校验等方面的设计，也体会到问题最终得以解决时的快乐。同时，也总结了以下