電力牽引變電所設(shè)置與運行分析

1、題 目： 電力牽引變電所設(shè)置與運行分析 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 學(xué) 號： 09933411 姓 名： 姚如 指導(dǎo)教師： 李瑞芳 學(xué)習(xí)中心： 太原學(xué)習(xí)中心 西 南 交 通 大 學(xué) 網(wǎng) 絡(luò) 教 育 學(xué) 院2011年 9 月30 日院系 西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 年級 09年 學(xué) 號 09933411 姓 名 姚如 學(xué)習(xí)中心 太原學(xué)習(xí)中心 指導(dǎo)教師 李瑞芳 題目 電力牽引變電所設(shè)置與運行分析 指導(dǎo)教師評 語 是否同意答辯 過程分(滿分20) 指導(dǎo)教師 (簽章) 評 閱 人評 語 評 閱 人 (簽章)成 績 答辯組組長 (簽章) 年 月 日 畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書

2、班 級 電氣工程及其自動化20094班 學(xué)生姓名 姚如 學(xué) 號 09933411 開題日期： 年 月 日 完成日期： 年 月 日題 目 電力牽引變電所設(shè)置與運行分析 題目類型：工程設(shè)計 技術(shù)專題研究 理論研究 軟硬件產(chǎn)品開發(fā)一、 設(shè)計任務(wù)及要求1設(shè)計一個牽引變電所， 2變電所設(shè)置包括結(jié)線方式選擇、高壓設(shè)備參數(shù)型號選擇、計算校核、變電所主結(jié)線繪制。 二、 應(yīng)交出的設(shè)計文件及實物（包括設(shè)計論文、程序清單或磁盤、實驗裝置或產(chǎn)品等） 畢業(yè)設(shè)計 三、 指導(dǎo)教師提供的設(shè)計資料1電子稿件和電子圖書 四、 要求學(xué)生搜集的技術(shù)資料（指出搜集資料的技術(shù)領(lǐng)域）1電氣工程設(shè)計資料。 2設(shè)備選型技術(shù)資料 3繼電保護(hù)整定

3、計算資料 五、 設(shè)計進(jìn)度安排第一部分熟練課題，收集、整理課題相關(guān)資料 （1周) 第二部分設(shè)計需求分析與總體設(shè)計 (2周) 第三部分圖紙繪制 （1周) 第四部分設(shè)計計算 （1周) 第五部分畢業(yè)設(shè)計論文文檔編寫整理 （2周) 評閱其答辯 （1周）指導(dǎo)教師： 年 月 日學(xué)院審查意見：審 批 人： 年 月 日誠信承諾一、 本論文是本人獨立完成；二、 本論文沒有任何抄襲行為；三、 若有不實，一經(jīng)查出，請答辯委員會取消本人答辯資格。承諾人（鋼筆填寫）姚如 2011 年10月10日西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育畢業(yè)設(shè)計 III目錄第1章 前言11.1 供電方式介紹1第2章設(shè)計原始資料和設(shè)計原則42.1 設(shè)計依據(jù)、范圍

4、及設(shè)計年度42.2 設(shè)計主要條件、原則42.3 供電及負(fù)荷情況52.4 外部電源62.5 所址選擇原則6第3章電氣主結(jié)線設(shè)計73.1 220kV高壓側(cè)接線73.2 27.5kV側(cè)接線8第4章 主要設(shè)備選型94.1 牽引變壓器94.2 高壓斷路器104.3 隔離開關(guān)114.4 互感器114.5 二次設(shè)備12第5章 防雷設(shè)計145.1 直擊雷的防護(hù)145.2 避雷針的保護(hù)范圍計算14第6章 接地設(shè)計156.1 接地設(shè)計方案156.2 接地電阻要求156.3 牽引變電所接地方案15第7章 保護(hù)配置167.1 繼電保護(hù)的基本任務(wù)167.2 繼電保護(hù)的基本要求167.3 牽引變電所繼電保護(hù)配置16第8章

5、 自用電方案178.1 交流自用電178.2 直流自用電178.3 與通信專業(yè)自用電整合17結(jié) 束 語18致 謝20參考文獻(xiàn)21摘 要隨著我國中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃的實施,特別是在全球金融危機的背景下,我國多次追加用于鐵路建設(shè)的資金項目,我國的鐵路建設(shè)迎來了新一輪高峰,其中高速鐵路成為鐵路建設(shè)的重點?？瓦\專線以高速和快速技術(shù)為支撐，列車運行速度實現(xiàn)了歷史性的跨越?？瓦\專線是以客運為主的快速鐵路。時速200至350km/h的鐵路統(tǒng)稱為客運專線，曲線半徑一般在2200m以上?？瓦\專線運量大、效能高，社會經(jīng)濟(jì)效益顯著?？瓦\專線列車最小行車間隔可達(dá)三分鐘，列車密度可達(dá)每小時20列。AT供電方式適用于高速電氣

6、化鐵路,即牽引變電所的變壓器接線方式為用兩臺單相變壓器組成的V/V接線,線路的上下行在AT所和分區(qū)所并聯(lián),組成全并聯(lián)AT供電方式。牽引變電所是電氣化鐵路的牽引供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。將地方電廠送來的220KV或110KV通過主變轉(zhuǎn)換成27.5KV的電壓，然后通過饋線送到接觸網(wǎng)上，最后向電力機車供電。本文根據(jù)給定的設(shè)計依據(jù)和原則，設(shè)計一座AT供電方式，滿足250km/h高速客運專線鐵路使用的牽引變電所。分別從牽引變電所電氣主結(jié)線、設(shè)備容量計算、設(shè)備選型、生產(chǎn)房屋布置、構(gòu)架類型、保護(hù)裝置配置、自用電方案、防雷接地方案等幾個方面進(jìn)行設(shè)計。關(guān)鍵詞 高速鐵路; 供電方式; 牽引變電所 西南交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育

7、畢業(yè)設(shè)計（論文） 19第1章 前言牽引變電所是電氣化鐵路的牽引供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。將地方電廠送來的220KV或110KV通過主變轉(zhuǎn)換成27.5KV的電壓，然后通過饋線送到接觸網(wǎng)上，最后向機車內(nèi)的整流裝置供電。牽引變電所的正常、優(yōu)質(zhì)工作，對牽引供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)運行和可靠供電，起著關(guān)鍵性的作用；同時對保證電氣化鐵路的安全運輸和經(jīng)濟(jì)效益有重大影響。本文根據(jù)給定的設(shè)計依據(jù)和原則，設(shè)計了一座AT供電方式，滿足250km/h高速客運專線鐵路使用的牽引變電所。分別從牽引變電所電氣主結(jié)線、設(shè)備容量計算、設(shè)備選型、生產(chǎn)房屋布置、構(gòu)架類型、保護(hù)裝置配置、自用電方案、防雷接地方案等幾個方面進(jìn)行設(shè)計。1.2

8、.1 供電方式基本原理 圖1-1 AT供電方式示意圖AT供電方式如圖1-1。其牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，由接觸懸掛T、正饋線F、保護(hù)線PW(包括CPW線)、軌道大地系統(tǒng)R以及每隔一定距離設(shè)置的自耦變壓器（AT）構(gòu)成。AT并聯(lián)于接觸導(dǎo)線和正饋線之間，AT中點和鋼軌相連，使大部分回流流經(jīng)正饋線，從而降低對 鄰近通信線的干擾。為盡量減小感應(yīng)環(huán)的尺寸，正饋線和接觸導(dǎo)線架設(shè)在同一支柱上。一般情況下，正饋線和接觸導(dǎo)線對鋼軌具有相同的電壓。1.2.2 供電系統(tǒng)的構(gòu)成AT供電電化區(qū)段，牽引供電系統(tǒng)由牽引變電所（SS）、AT所（ATP）、開閉所（SSP）、分區(qū)亭(SP)及AT牽引網(wǎng)構(gòu)成。第2章設(shè)計原始資料和設(shè)計原則2.

9、1設(shè)計依據(jù)、范圍及設(shè)計年度2.1.1設(shè)計依據(jù)鐵道部鐵鑒函2010XXX號關(guān)于新建鐵路XXX客運專線初步設(shè)計的批復(fù)。2.1.2設(shè)計范圍XXX客運專線XXX牽引變電所，供電范圍55km。2.1.3設(shè)計年度近期2020年。2.2設(shè)計主要條件、原則2.2.1牽引供電系統(tǒng)采用AT供電方式，采用單相工頻（50Hz）交流制、接觸網(wǎng)額定電壓為2×25kV的牽引供電系統(tǒng)。2.2.2客運專線牽引變電所為一級負(fù)荷，變電所采用220kV電源供電，從電力系統(tǒng)接引2路獨立可靠的220kV電源，互為備用。2.2.3提供4路饋線給客運專線供電。在牽引變電所之間設(shè)分區(qū)所。2.2.4牽引變壓器采用V接線牽引變壓器，固定

10、備用；牽引變壓器的安裝容量按近期運量需要確定。2.2.5在牽引變電所與分區(qū)所之間的供電臂中部，設(shè)置AT所。2.2.6在AT所、分區(qū)所設(shè)自耦變壓器。2.2.7滿足近期最高設(shè)計速度250km/h；最小追蹤列車間隔時間：客車4min。（最小追蹤列車的間隔時間是指相同性能的兩列車在同一區(qū)間運行的追蹤間隔時間、相同性能的兩列車自同一車站出發(fā)的追蹤間隔時間、相同性能的兩列車到達(dá)同一車站的追蹤間隔時間三者中的最大值。）2.2.8牽引網(wǎng)采用上下行同相單邊供電。在正常情況下，上下行接觸網(wǎng)在AT所、分區(qū)所處并聯(lián)，實現(xiàn)上下行接觸網(wǎng)并聯(lián)供電，在分區(qū)所設(shè)置越區(qū)開關(guān)，可實現(xiàn)越區(qū)供電。2.2.9接觸網(wǎng)額定電壓為25kV，長

11、期最高電壓為27.5kV，短時最高電壓為29kV，設(shè)計最低工作電壓為20kV。當(dāng)出現(xiàn)牽引變電所解列時，只保證動車組運行或旅客列車運行；這時通過加大動車追蹤間隔的方式，保證速度目標(biāo)值的實現(xiàn)。相鄰牽引變電所可實現(xiàn)越區(qū)供電支援，牽引網(wǎng)最低電壓水平不應(yīng)低于19kV。2.210牽引變電所電源選擇短路容量大的公共連接點并采用相序輪換方式接入電力系統(tǒng)以降低負(fù)序影響。2.3 供電及負(fù)荷情況2.3.1接觸懸掛配置接觸網(wǎng)懸掛類型：接觸網(wǎng)采用全補償簡單鏈型懸掛方式。JTM-120+ CTS-150+ LBGLJ-240長回路阻抗=0.04844+j0.155749段中阻抗=0.074327+j0.271259牽引網(wǎng)

12、計算阻抗= 0.095/km(0.95)。2.3.2載流需求客運列車按CRH5計算，并結(jié)合緊密運行客車和貨車平行圖分別校核。動車組，考慮4min追蹤緊密運行。2.3.2.1各供電臂靠近牽引變電所端最大有效電流A相供電臂T線:468 A F線:353A B相供電臂 T線:611 A F線:461A2.3.2.2正常供電電壓水平通過仿真模擬計算，動車組正常運營時牽引網(wǎng)電壓在23 kV以上，滿足正常運營最低電壓水平的要求。2.3.2.3越區(qū)供電電壓水平當(dāng)出現(xiàn)相鄰牽引變電所解列時本牽引變電所可實現(xiàn)越區(qū)供電支援，牽引網(wǎng)最低電壓水平不應(yīng)低于19kV。動車組維持速度250km/h不變，則允許最小追蹤間隔為6

13、min；動車速度降至160km/h，牽引供電系統(tǒng)可滿足4min追蹤間隔運行的要求。旅客列車維持160km/h 速度不變，則允許最小追蹤間隔為10min。2.4外部電源該牽引變電所，由XX 220kV地區(qū)變電站出雙回220kV架空線供電。新建線路全長約2×9.2km，導(dǎo)線擬采用2×LGJ240鋼芯鋁絞線； 2.5所址選擇原則架空電源進(jìn)線、饋出線上網(wǎng)走廊暢通；盡量少占農(nóng)田，不占良田，公路便于引入所內(nèi)，且力求短捷，便于設(shè)備運輸；避免設(shè)在有嚴(yán)重污穢的地區(qū)；盡量避開高填方、拆遷大量建筑物、隧道及高架橋處、名勝古跡以及有地下設(shè)施的地區(qū)；牽引變電所的所址高程應(yīng)在百年一遇的洪水位之上；其余

14、所的所址高程應(yīng)在五十年一遇的洪水位以上；確定所址時，考慮與電臺、雷達(dá)站、機場、弱電線路以及地下管道、電纜、儲油設(shè)施等鄰近設(shè)施和周圍環(huán)境的相互影響。第3章電氣主結(jié)線設(shè)計牽引變電所的電氣主結(jié)線，是指由主變壓器、高壓電器和設(shè)備等各種電器元件和連接導(dǎo)線所組成的接受和分配電能的電路。電氣主結(jié)反映了牽引變電所的基本結(jié)構(gòu)和功能。在運行中，它能表明與高壓電網(wǎng)的連接方式、電能輸送和分配的關(guān)系以及變電所一次設(shè)備的運行方式，是實際運行操作的依據(jù)。牽引變電所主接線根據(jù)鐵路線的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點及負(fù)荷性質(zhì)、運行工況、所處地方電力系統(tǒng)條件等確定，并應(yīng)滿足運行可靠、簡單靈活、操作方便、易于維護(hù)檢修、利于遠(yuǎn)方監(jiān)控、節(jié)約投

15、資、便于擴建等要求。牽引變電所的主結(jié)線由四部分組成，即高壓側(cè)接線、主變壓器、低壓側(cè)饋電線、電容補償裝置及自用電變壓器。3.1 220kV高壓側(cè)接線該新建牽引變電所引入兩路220kV三相電源，無穿越功率通過，因此采用雙T形結(jié)線，兩路電源之間設(shè)置帶隔離開關(guān)分段的跨條；設(shè)置高壓側(cè)計費及測量、保護(hù)使用的電流互感器和電壓互感器；牽引變壓器采用固定備用方式，牽引變電所設(shè)4臺主變壓器，變壓器接線型式為單相AT接線，兩臺單相AT變壓器構(gòu)成V/x接線。其余2臺備用。這種結(jié)線方式需用高壓電器少，配電裝置結(jié)構(gòu)簡單，分支線路進(jìn)線不設(shè)繼電保護(hù)。任一電源線路故障，則由輸電線路兩側(cè)的繼電保護(hù)動作。按照供電部門的要求，兩回電

16、源線路不能并聯(lián)，因而不允許在一次側(cè)或牽引負(fù)荷側(cè)并聯(lián)工作，將兩路電源中的一路作為主供電源，為單臺變壓器供電，另一電源線路為備用電源，平時用隔離開關(guān)將其斷開。當(dāng)主供電源故障中斷供電時，則轉(zhuǎn)換到由備用電源對任一變壓器供電。為使進(jìn)線和任一主變壓器供電組合更加靈活，將跨條隔離開關(guān)中設(shè)兩架，一架為電動隔離開關(guān)，便于遠(yuǎn)動及自動操作；一架為手動隔離開關(guān)，便于檢修。3.2 27.5kV側(cè)接線新建牽引變電所27.5kV側(cè)只有四條饋線供客運專線，接觸網(wǎng)的檢修方式為垂停天窗檢修，因此采用單母線隔離開關(guān)分段接線型式，饋線采用上、下行饋線斷路器互相備用的方式。應(yīng)能滿足上、下行分別供電和并聯(lián)供電的要求?？紤]客運列車牽引類型

17、有動車組之外的韶山型機車，設(shè)置兩組并聯(lián)電容補償裝置。本線200km/h客車采用交直交動車組，160km/h客車采用SS9型機車，客車SS9比例較小，經(jīng)過計算月平均功率因數(shù)在0.9以上，因此牽引變電所可不設(shè)置無功功率補償裝置。但是，為了減少這種交直型電力機車對系統(tǒng)的諧波、無功影響，增強本線對電力系統(tǒng)的適應(yīng)能力，在牽引變電所設(shè)計以濾除三次諧波電流為主要目的的固定式并聯(lián)電容補償裝置，在補償裝置回路中串接適當(dāng)容量的電抗器構(gòu)成濾波回路，補償度采用0.12，可濾除大部分三次諧波，其他高次諧波影響還可進(jìn)一步降低。 圖3-1客專變電所主接線圖第4章 主要設(shè)備選型牽引變電所高壓電氣設(shè)備一般分為以下4種：1.變壓

18、器類設(shè)備，如主變壓器、所用變壓器、自耦變壓器等。2.開關(guān)類設(shè)備，如斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器等。3.補償設(shè)備或防過電壓設(shè)備，如電容器組、電抗器、避雷器、放電間隙等。4.測量和監(jiān)察設(shè)備，如電流互感器、電壓互感器等。4.1牽引變壓器變壓器是將某一數(shù)值的交流電壓、電流轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的另一數(shù)值交流電壓、電流，使電能傳輸、分配和使用，做到安全經(jīng)濟(jì)。牽引變壓器是將高壓（110KV或220KV）交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用于機車使用的27.5kV交流電能的變換裝置。是牽引變電所最重要的設(shè)備。4.1.1計算容量根據(jù)各供電臂靠近牽引變電所端最大有效電流A相供電臂T線:468 A F線:353A B相供電臂 T線:611 A

19、F線:461AS1=UIe1=27500*(468+353)=22577.5(kVA)S2=UIe2=27500*(611+461)=29480(kVA)4.1.2校核容量牽引變壓器校核容量是按其最大容量的要求來計算的。列車緊密運行時，列車數(shù)最多，要求牽引變電所容量最大。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確定安裝容量選擇牽引變壓器的計算容量和校核容量兩者中較大者，即S1 =22

20、577.5(kVA)S2= 29480(kVA)。因此確定主變?nèi)萘繛椋?5000 +31500）kVA4.2高壓斷路器高壓斷路器是牽引變電所的重要設(shè)備，不僅可以切斷和閉合高壓電路的空載電流和負(fù)載電流，而且當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，它和保護(hù)裝置、自動裝置相配合，迅速地切斷故障電流，以減少停電范圍，防止事故擴大，保證系統(tǒng)的安全運行。斷路器的作用：正常情況下可靠的接通和開斷電流；改變運行方式時，可以靈活地進(jìn)行切換操作；在電路發(fā)生故障情況或不正常工作狀態(tài)時，可以迅速的切斷故障電流。將故障范圍限制在局部地區(qū)內(nèi)，并使未故障部分繼續(xù)運行。以提高供電系統(tǒng)運行可靠性；在檢修設(shè)備時，隔離帶電部分，保證工作人員的安全等。六

21、氟化硫（SF6）斷路器以SF6氣體作為絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)的斷路器，因SF6氣體良好的絕緣性能和滅弧能力， SF6斷路器在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。本牽引變電所220kV斷路器采用GL314六氟化硫斷路器?；緟?shù)見表4-1。表4-1名稱GL314Ur額定（r.m.s值）kV245242標(biāo)準(zhǔn)IECANSIIr額定標(biāo)準(zhǔn)電流A31503150Fr額定頻率Hz506060Ip額定承受電流（峰值）kA100108108Ik短時間承受電流（r.m.s值）KA40Ud額定隔離水平（海平面）額定短時間 電源-頻率 承受電壓（r.m.s值）l 相與接地和相與相l(xiāng) 穿過打開觸點額定閃電脈沖承受電壓（峰值）l 相

22、與接地和相與相l(xiāng) 穿過打開觸點kVkVkVkV46046010501050425460900900Isc對稱短路的額定斷路電流kA40額定閉合電流（峰值）kA100108108斷路總用時ms額定操作順序 主要觸點電阻（新觸點）斷路器滅弧室，沒有高壓接頭5.5真空斷路器真空斷路器是在真空容器中利用真空的絕緣和滅弧性能關(guān)合和開斷電流的設(shè)備，因其具有開斷能力強、開斷時間短、體積小、重量輕、壽命長、適宜頻繁操作、不需要經(jīng)常檢修等優(yōu)點，在配電系統(tǒng)中得到了普遍應(yīng)用。牽引變電所27.5kV斷路器廣泛采用真空斷路器。4.3隔離開關(guān)隔離開關(guān)的作用是在設(shè)備檢修時，造成明顯斷開點，使檢修的設(shè)備與電力系統(tǒng)隔離。原則上

23、隔離開關(guān)不能用于開斷負(fù)荷電流，但是在電流很?。ㄈ玳_斷電壓互感器的勵磁電流）和容量很低（如所用變壓器）的情況下，可以例外。隔離開關(guān)的作用隔離電壓：等電位操作：倒閘操作分合小電流：避雷器、電壓互感器、空載變壓器、空載線路等。隔離開關(guān)的類型選用SR16200型雙柱式隔離開關(guān) - 245 KV - 3150A。隔離開關(guān)的參數(shù)：額定電壓245 KV；額定電流3150A；短時間承受電流（4S）50KA4. 4互感器4.4.1互感器的作用將一次回路中的大電流、高電壓變?yōu)樾‰娏?、低電壓供二次設(shè)備使用。使測量儀表標(biāo)準(zhǔn)化、小型化使二次設(shè)備與一次側(cè)電氣隔離，保證設(shè)備和人身安全。4.4.2互感器分類電流互感器：有油浸

24、電磁式、干式、感應(yīng)式等。電壓互感器：有電磁式和電容式。電流互感器的特性一次繞組串接于一次回路，匝數(shù)少、阻抗小，其一次側(cè)電流由負(fù)荷電流決定；二次側(cè)所接表計阻抗??；使用時二次側(cè)嚴(yán)禁開路運行?；ジ衅鞯膸讉€問題誤差及準(zhǔn)確度級：互感器的測量結(jié)果有大小上的誤差（電流誤差或電壓誤差）和角度上的誤差（角誤差），其影響因素有一次側(cè)電流（電壓）、鐵心質(zhì)量及二次側(cè)負(fù)載，通常根據(jù)誤差大小分為0.2S、0.2、0.5、1、3以及保護(hù)級（5P、10P）等幾個準(zhǔn)確度級。額定容量：表明互感器的帶負(fù)荷能力，一般不同的準(zhǔn)確度級有不同的額定容量。電容式電壓互感器隨著電壓等級的增高，電磁式電壓互感器的體積和重量越來越大，成本也增加。

25、電容式的具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體積小、成本低等優(yōu)點，運行維護(hù)也較方便，并且還可兼作載波通訊的耦合電容，廣泛應(yīng)用與110500KV系統(tǒng)中。電容式電壓互感器的工作原理電容式電壓互感器電容式電壓互感器的主要缺點是輸出容量較小、影響誤差的因素較多、誤差特性比電磁式的差些。牽引變電所實用中一般用于精度要求相對較低的檢壓功能。而不用于計量、保護(hù)等功能。4.4.3互感器選型電壓互感器：TYD-220/3-0.005W2 ； JDT-27.5W3互感器型號額定電壓（KV）電壓比(KV/KV)0.5級容量(VA)級容量(VA)三級容量(VA)最大容量(VA)用途TYD-220/3-0.005W2220220/3

26、|100150150計量、測量、保護(hù)JDT-27.5W327.527500/100V150250250500測量、保護(hù)電流互感器：LB7-220W3； LAB6-27.5W3互感器型號額定電壓（KV）額定電流（A）線圈1等級線圈1負(fù)荷(VA)線圈2等級線圈2負(fù)荷(VA)用途LB7-220W32202×400/50.2500.550計量、測量、保護(hù)LAB6-27.5W327.51200/50.52010P40測量、保護(hù)4.5二次設(shè)備為保障一次（高壓）電氣設(shè)備的安全運行的實現(xiàn)對一次電氣設(shè)備的操作控制而設(shè)置的控制、信號、監(jiān)測與繼電保護(hù)、自動裝置等一系列低壓、弱電電氣設(shè)備，通常稱為二次設(shè)備。

27、反應(yīng)二次部分的圖紙有原理圖和端子排圖：原理圖主要反映二次裝置的工作原理（通常使用展開圖）；端子排圖主要用于安裝接線。二次設(shè)備各部分功能控制回路：對斷路器進(jìn)行合、分閘操作以及監(jiān)視斷路器位置狀態(tài)的的電路。按監(jiān)視回路完好性的方式不同分為燈光監(jiān)視和音響監(jiān)視兩種。中央信號：由事故信號和預(yù)告信號組成，主要通過跳閘及發(fā)信號的方式反映電力系統(tǒng)的故障與不正常，由燈光和音響兩部分組成。測量回路：主要由電流、電壓變換裝置和各種測量儀表等構(gòu)成，其主要作用是通過對運行參數(shù)的測量來監(jiān)視一次設(shè)備的運行情況，以便運行人員調(diào)整、控制運行狀態(tài)、分析處理運行中的問題。繼電保護(hù)的作用反映電力系統(tǒng)故障，自動、可靠、快速而有選擇地通過斷

28、路器將故障元件從系統(tǒng)中切除，保證無故障部分繼續(xù)運行，這是繼電保護(hù)的首要任務(wù)反映電力系統(tǒng)不正常工作狀態(tài)，是繼電保護(hù)的另一任務(wù)，此保護(hù)一般作用于信號，有時也作用于跳閘，但要帶有一定的延時。自動裝置為了提高供電可靠性、保證電能質(zhì)量、提高電能生產(chǎn)和分配的經(jīng)濟(jì)性、減輕運行人員的勞動強度，電力系統(tǒng)中還廣泛裝設(shè)有自動裝置。牽引變電所自動裝置有：自動重合閘裝置、備用電源自動投入裝置、備用變壓器投入裝置。第5章 防雷設(shè)計 牽引變電所的電氣設(shè)備防止直擊雷的過電壓保護(hù)裝置宜采用避雷針。牽引變電所等的每組母線上都宜裝設(shè)避雷器，所內(nèi)所有避雷器應(yīng)以最短的接地線與配電裝置的主接地網(wǎng)連接。5.1 直擊雷的防護(hù)牽引變電所設(shè)置五

29、座避雷針，作為直擊雷防護(hù)。電源進(jìn)線側(cè)設(shè)氧化鋅避雷器，2×27.5kV饋線出口處設(shè)氧化鋅避雷器。5.2 避雷針的保護(hù)范圍計算 單支避雷針在地面上的保護(hù)范圍：r=1.5h在被保護(hù)高度hx水平面上的保護(hù)半徑按下式：當(dāng)hxh/2時，rx=(h-hx)*p當(dāng)hxh/2時，rx=(1.5h-2hx)*p以上各式中h為避雷針高度，hx為被保護(hù)物的高度，p為高度影響系數(shù)，h30m，p=1。多支避雷針的計算方法相同，本牽引變電所設(shè)五支避雷針。第6章 接地設(shè)計牽引變電所的接地裝置是保證牽引變電所安全可靠運行、保證人身及設(shè)備安全的重要設(shè)施，其接地電阻是接地裝置的主要技術(shù)參數(shù)之一，當(dāng)牽引變電所的接地裝置的接

30、地電阻滿足設(shè)計要求后，如何保證在其運行壽命周期內(nèi)，始終能起到其應(yīng)起的作用，是牽引變電設(shè)計人員應(yīng)該認(rèn)真研究的問題。6.1接地設(shè)計方案 電氣化鐵道一般采用大電流接地系統(tǒng)運行方式，在運行過程中發(fā)生單相接地故障時，會有強大的單相短路電流從接地點注入地中，從而產(chǎn)生很高的接地電壓。一般來說，在發(fā)生接地故障時，繼電保護(hù)裝置會啟動，最高允許接地電壓為2000V是安全的。 6.2接地電阻要求 在牽引變電所接地設(shè)計時，接地電阻應(yīng)滿足下式要求：Rjd 2000/id式中，Rjd為接地裝置的接地電阻，；id為經(jīng)接地裝置注入大地的短路電流，A。當(dāng)id4000A時，可得Rjd0.5。因此，在牽引變電所接地設(shè)計中，一般接地

31、電阻均按0.5設(shè)計。6.3牽引變電所接地方案牽引變電所采用復(fù)合接地網(wǎng)接地。各電氣設(shè)備、架構(gòu)底座、柜體外殼均采用圓鋼與主接地網(wǎng)相連。牽引變電所復(fù)合接地體接入綜合接地系統(tǒng)。水平體接地采用扁銅、垂直接地體采用銅包鋼棒。牽引變電所接地網(wǎng)設(shè)計方案為敷設(shè)以水平接地體為主的人工接地網(wǎng)，輔以垂直接地極。水平接地體的外緣閉合，外緣各角煨制成圓弧形，圓弧的半徑不小于均壓帶間距的一半。水平接地體的間距不宜小于5米，而垂直接地極的間距應(yīng)大于或等于其長度的2倍。第7章 保護(hù)配置繼電保護(hù)裝置是牽引變電所的心臟。它能反應(yīng)供電系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。7.1 繼電保護(hù)

32、的基本任務(wù)1.自動、迅速、有選擇性地將故障元件從供電系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運行。2.反應(yīng)電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護(hù)的條件（例如有無經(jīng)常值班人員），而動作于發(fā)出信號、減負(fù)荷或跳閘。此時，一般不要求保護(hù)迅速動作，而是根據(jù)對供電系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時，以免不必要的動作和由于干擾而引起的誤動作。7.2 繼電保護(hù)的基本要求動作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個基本要求：選擇性；速動性；靈敏性；可靠性。7.3 牽引變電所繼電保護(hù)配置牽引變電所采用安全監(jiān)控綜合自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)牽引供電系統(tǒng)的控制、保護(hù)和安全監(jiān)控。綜合自動化系統(tǒng)基

33、于網(wǎng)絡(luò)化構(gòu)成，采用分層、分布式結(jié)構(gòu)，保護(hù)設(shè)置如下：牽引變壓器設(shè)重瓦斯、縱差動、低電壓過電流保護(hù)，動作于跳閘；設(shè)輕瓦斯、過負(fù)荷、過熱發(fā)預(yù)告信號。饋線設(shè)兩段距離、過流速斷、高阻保護(hù)及自動重合閘裝置，并設(shè)故障測距裝置。并聯(lián)電容補償裝置設(shè)差電壓、過電流、諧波過電流、失壓、過電壓保護(hù)。第8章 自用電方案8.1交流自用電牽引變電所設(shè)兩組交流自用電源，一組引自27.5kV母線，另一組引自10kV電源，兩路電源互為備用，容量均為80kVA。8.2直流自用電牽引變電所直流系統(tǒng)采用雙充電機、雙組蓄電池配置，蓄電池容量滿足全所事故停電2小時的放電容量和事故放電末期最大沖擊負(fù)荷容量的要求。裝置帶通信接口，能與所內(nèi)綜合

34、自動化裝置進(jìn)行信息交換。8.3與通信專業(yè)自用電整合通信專業(yè)須在牽引變電所、分區(qū)所、AT所內(nèi)設(shè)施通信機械室，通信裝置需-48V直流和230V交流電源供電。為了資源共享、減少設(shè)備設(shè)置，將通信機械室所需的-48V直流電源和230V交流電源整合為由牽引變電設(shè)施中的自用電系統(tǒng)供電。結(jié) 束 語本文設(shè)計了一座AT供電方式下高速鐵路牽引變電所。在設(shè)計本變電所之初，我雖有點現(xiàn)場施工經(jīng)驗，但對高速鐵路的了解尤其是高速鐵路的發(fā)展歷史一知半解，對牽引變電所的設(shè)計思路摸不著頭腦，對牽引變電所設(shè)備選型計算、母線短路計算、主變?nèi)萘啃：说戎R根本不掌握，缺乏理論與現(xiàn)場實際的結(jié)合。在老師和同學(xué)的幫助下，我首先用了將近一個月的時

35、間對高速鐵路的知識進(jìn)行了強化補習(xí)，了解國內(nèi)外高速鐵路發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢。然后再根據(jù)所學(xué)的牽引供電的知識，用大約一個半月的時間完成了對牽引供電方式、牽引變電所等各方面的知識，并在這個過程中進(jìn)一步熟悉了AT供電方式在高速鐵路中的應(yīng)用。 在這兩個多月中，我查找了大量的關(guān)于高速鐵路以及AT供電方式供電系統(tǒng)的參考資料。閱讀了石太客專線、京九線、石徳線等牽引供電系統(tǒng)初步設(shè)計方案。從牽引變電所設(shè)計原則、設(shè)計依據(jù)確定、電氣主結(jié)線設(shè)計開始著手來完成設(shè)計，然后開始設(shè)備選型、防雷設(shè)計、接地設(shè)計、保護(hù)配置、自用電、總平面及房屋配置等方面的設(shè)計，用了大約5周的時間來完成。在設(shè)計基本完成之后，又用了大概2周的時間改進(jìn)技術(shù)文

36、檔的編寫整理，最后完成畢業(yè)設(shè)計。 在完成本設(shè)計的過程中，我既感受到了面對自己無法解決的問題時的苦惱，尤其是計算、校驗等方面的設(shè)計，也體會到問題最終得以解決時的快樂。同時，也總結(jié)了以下一些經(jīng)驗： 1. 一個詳細(xì)周密的計劃對于完成一項任務(wù)的重要性。實際上，我對這次設(shè)計著手較早。但由于剛開始時間較松，在學(xué)習(xí)時就想到哪學(xué)到哪，沒有認(rèn)真計劃。到后來發(fā)現(xiàn)臨近設(shè)計交付期限了還沒有捋清設(shè)計的總體思路，這才又著急起來，趕緊找經(jīng)驗豐富的同學(xué)出主意，制定出詳細(xì)的計劃，這才勉強按時完成了任務(wù)。 2. 做好工程方面的設(shè)計，理論聯(lián)系實際是最好的方法。我對高速鐵路AT供電方式下牽引變電所的設(shè)計實際上分為兩個階段。前一階段我查找了大量的文獻(xiàn)資料。在這一階段中，我總有摸不著頭腦、無從下手的感覺，學(xué)得似是而非。后一階段邊實踐邊學(xué)習(xí)，從實際工作經(jīng)驗以及目前工作中存在的問題著手，向理論知識扎實、工作經(jīng)驗豐富的領(lǐng)導(dǎo)、同事請教，很多前一階段不甚了了的問題得到迎刃而解。 3. 要學(xué)會運用互聯(lián)網(wǎng)工具。互聯(lián)網(wǎng)是一個具有大量資源的信息寶庫，很多資料信息都是從網(wǎng)上查到的，在這次畢業(yè)設(shè)計中如果沒有互聯(lián)網(wǎng)也許我多花一倍的時間也完不成任務(wù)。所以一定要會并善于