干线铁路牵引变电所设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流干线铁路牵引变电所设计.精品文档.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
2、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
3、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
4、 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、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
5、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
6、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
7、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
8、,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
9、 electric accessory choice is the two main 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 calcu
10、lation is calculated, and the lateral side 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 substat
11、ion, a design. The second forward for traction 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
12、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
13、电压互感器的选择205.5.1110kV侧电压互感器的选择205.5.227.5kV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
14、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
15、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
16、。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
17、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
18、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
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