牵引供电系统雷电防护体系的建设研究
发表时间：2019-10-10T16:28:41.747Z 来源：《河南电力》2019年3期作者：母义远李超人宗学营[导读] 本文通过对牵引供电系统雷电防护体系的建设进行研究，并提出合理的建议，希望对保护牵引供电系统有所帮助。
（中国铁路济南局集团有限公司山东济南 250000）摘要：科学技术的日益进步，推动了我国交通运输行业的发展，尤其是牵引供电系统的应用，更是标志着我国铁路运输业已经迈入了崭新的阶段。牵引供电系统作为高铁的重要系统，确保其长时间处于稳定运行的状态至关重要。本文通过对牵引供电系统雷电防护体系的建设进行研究，并提出合理的建议，希望对保护牵引供电系统有所帮助。
关键词：牵引供电系统；雷电防护；体系引言
对于铁路运输业来说，最为关键的无疑是安全和可靠。如果牵引供电系统无法正常运行，则会使列车面临安全威胁，无法保证其运行的稳定和安全性。而雷击作为导致牵引供电系统故障的主要因素，必须要引起相关人员的关注，尤其是我国南方一些地区，雷雨天气较多，如果不重视雷电防护体系的构建，极有可能对列车的正常运行造成影响。因此，对牵引供电系统雷电防护体系建设进行研究，其意义十分重大。
1我国牵引供电系统雷电防护体系我国牵引供电系统与国内外存在较大的差别，其主要组成部分为变电所和牵引网，虽然我国目前的雷电防护体系，已经相对成熟，但是依然存在不足之处，例如：缺少对直击雷的防护、线路上没有安装避雷装置等，这些缺陷的存在，致使我国牵引供电系统雷电防护体系的应用效果受到限制。
2牵引供电系统雷电防护体系建设存在的不足无法对直击雷进行防护。现阶段部分铁路牵引供电系统防护体系，对于直击雷的防护力度较弱，在整个防雷体系中，仅在几个关键设备处放置了避雷针。而直击雷攻击牵引供电系统的类型分为以下几种：一是雷电直击正馈线，促使悬式绝缘子发生闪络；二是承力索受到雷击，则会导致腕臂绝缘子发生闪络；三是保护线遭受雷击，上述两类绝缘子均有可能在这种形式的攻击下出现闪络。缺少对冲击接地电阻的考虑[1]。高锰钢是构建铁路的主要材料，钢轨具有以下方面的特点：一是泄漏电阻大；二是列车牵引电流大。这些特点的存在，加大了轨道维护人员的工作危险，同时也加快了绝缘老化的速度，对牵引供电系统的稳定运行产生不利影响。而现阶段，解决上述问题的主要措施为采取综合接地方式。但是防雷效果并不显著，如果列车遭受到雷击，会造成大部分电流传至地下，致使接地电阻瞬间增加，继而导致绝缘子发生闪络。对不同地区雷击防护要求考虑不周。我国地大物博，幅员辽阔，地形条件多种多样，列车在运行过程中可能会经过山地和平原等地区，而这些地区对应的雷电和土壤参数存在较大的差异，一般情况下，列车的路线都在1000公里以上，要经过参数不同的雷电和土壤范围，由于不同参数的雷电，对于牵引供电系统造成的损害存在差别，因此，在构建系统防雷体系时应进行综合考虑，但现实情况却是防雷体系在设计过程中，这种差异性并未得到有效的体现，现有牵引系统防雷体系并不完善，无法对雷电进行全面的防护。 3牵引供电系统雷电防护体系建设的措施 3.1加强对承力索和正馈线的雷击防护力度
从实际情况来看，我国铁路牵引供电系统雷电防护体系，对于直击雷的防护相对欠缺，致使直击雷成为了威胁列车安全运行的最大因素，因此加强对直击雷的防护具有重要的意义。首先，国家需要出台相关规定，要求各级铁路部门根据电力系统110KV线路的雷电防护措施，对牵引供电系统雷电防护体系进行完善。比如：利用提升保护线、避雷针和回流线等装置，提高雷电防护强度。据查阅相关资料得知，我国部分路段已经通过架设专用避雷针和提高回流线温度等方式，强化雷电防护体系的性能，并取得了显著的效果[2]。
3.2雷击保护线和避雷线过电压保护
为了进一步强化牵引供电系统雷电防护体系的性能，可以采用升高保护线的方式，对回馈线和承力索进行保护。在安装避雷线之后，会改变正馈线和接触网防护雷电的方式，形成以下两种防护方式：一是避雷线在受到雷电攻击时，会产生反击雷保护，其原理为地电位增加起到的保护作用。二是避雷线受到雷击后，防护体系中的正馈线和接触网会对其发生感应，继而产生感应雷的防护。对于雷电来说，其攻击范围较广，在避雷网安装完成后，如果雷电击中避雷网覆盖区域，则避电网中的T线和正馈线，其绝缘子就会对闪络进行反击。现阶段常用且效果较好的雷电防护措施有以下两种：一是降低部分区域的接地电阻，以此来降低雷击接地电子，从而避免绝缘子出现闪络；二是增加避电器和支柱的接地极，同样可以起到防护雷击的作用[3]。
3.3绝缘子破坏的保护方法
在遭到雷击后，绝缘子可能会发生闪络反应，该反应一旦发生，可能会导致绝缘子被烧毁，这种损坏是无法被修复的，会给铁路部门带来严重的经济损失。因此，使用正确的保护方法，对绝缘子进行保护，具有重要的作用。通常情况下，在悬式绝缘子和水平绝缘子的两端位置安装保护间隙，可以在一定程度上提高绝缘子的防雷能力，安装避雷针也可以起到同样的效果。这种方式的使用，有助于维护人员在雷击发生时，及时对闪络发生位置进行定位，继而采取疏导工频电弧等方式，加强对绝缘子的保护，以此来降低经济损失。但是这种保护措施也存在一定的弊端，容易引起跳闸问题。
3.4差异化防雷与雷电监测
铁路部门在构建牵引供电系统防雷体系过程中，应利用现代科学技术，发展雷电监测系统，以此来实现对雷电的自动实时监测。雷电监测系统已经被一些地区的铁路部门所采用，通过借鉴气象部门的雷电监测经验，依托于计算机网络技术构建雷电监测系统，已经成为牵引供电系统防雷体系的重要组成内容。在实际构建系统时，铁路部门应结合自身的实际特点，增强监测系统的适应性，提高雷电监测的准确程度。再加之不同区域的雷电参数存在差异，因此监测系统需要根据雷电参数，对雷电活动区域进行等级划分，直观体现出区域雷电的活跃性，便于铁路部门采取有针对性的防雷措施，选择正确的防雷方法，最终实现对雷电的差异化防护[4]。
3.5采用综合接地技术
1）综合接地系统的构成
供配电系统基本知识
课题1：供配电系统基础知识 课型：讲解、参观 教学目的： （1）了解电力系统基本概念和组成 （2）了解用电负荷的分类 （3）掌握常用低压供配电系统基础知识 教学重点：低压供配电系统基础知识 教学难点：中线、零线、地线的区别 教学分析： 授课时主要通过参观学院配电室，让学生对供配电有个感性认识。再讲解电力系统的组成、电力的产生、传输、分配等基本概念，重点分析常用的几种低压供配电系统。 复习、提问： （1）家里的电是怎么来的呢？ （2）一般家里用的电是多少伏特的？ 教学过程： 一、课程绪论 先向学生介绍课程主干内容、地位及学习方法、考试考核手段（根据教学大纲要求）等。再引入本次课的内容，电力系统及低压供配电系统基础知识。 二、电力系统概述 1、电力的产生、传输、分配过程： 电力的产生、传输、分配过程如参考书上第2页图1-2所示，从发电厂（水力、火力、核能、风力、太阳能、垃圾发电等）先发电，发出的电压一般为10.5KV，13.8KV或13.75KV。为了能将电能输送远些，并减少输电损耗，需通过升压变压器将电压升高到110KV，220KV或500KV。然后经过远距离高压输送后，再经过降
压变压器降压至负载所需电量，如35KV，10KV，最后经配电线路分配到用电单位和住宅区基层用户，或者再降压至380/220V供电给普通用户。因此这个由发电、送电、变电、配电和用电组成的整体就是电力系统。 提问：为什么要升压供电？ 答案：电流↑，传输距离↑，热能消耗↑，电能损失↑ 所以，在传输容量一定的条件下，输电电压↑，输电电流↓，电能消耗↓ 我国常用的输电电压等级：有35kV、110kV、220kV、330kV、500kV等多种 提问：目前我们常用的电力传输线路有哪 几种？ 答案：架空线路、电缆线路 2、电力系统：由发电、送电、变电、配电和 用电组成的“整体”。 3、电力网：输送、变换和分配电能的网络。 由输电线路和变配电所组成，分为输电网 和配电网。 （1）输电网：由35KV以上的输电线路和与其连接的变电所组成，其作用是将电能输 送到各个地区的配电网或直接送给大型企业用户。 （2）配电网：由10KV及以下的配电线路和配电变压器组成，其作用是将电能送给各类用户。一般将3KV、6KV、10KV的电压称为配电电压。 4、电力网的电压等级： 低压：1KV以下；中压：（1-10）KV； 高压：（10-330）KV；超高压：（330-1000）
供配电工程课程设计任务书 1．题目 能动学院10kV变电所电气设计 2．原始资料 2.1 课题原始资料 工程概况地下室为自行车库，地上五层，集实验室、办公室、研究室等综合性建筑。框架结构,现浇楼板，共有南北两栋楼。根据工程的总体规划，学院楼拟用两台变压器，一用一备，两路10kV电源进线引自校内10kV总配电所，变压器设在北楼一层的室内。现已建一台10/0.38kV变压器，另一台为二期工程，二级负荷的备用电源引自校内10kV总配电所。在南楼设置总配电间，电源引自北楼变电所。本工程消防负荷(如排烟风机、消防电源、应急照明、防火卷帘等)、弱电电源、客梯电力等为二级负荷，其余照明、空调、实验用电等均为三级负荷。二级负荷采用双回路(分别引自两段低压母线)供电，消防负荷采用双回路供电，两路电源末端配电箱自动切换；三级负荷采用单回路供电。 电力负荷：
2.2 供电条件 （1）供电部门110/10kV变电所位于工程附近1.5km处，10kV母线短路电流为20kA，根据需要可提供给用户1路或2路10kV专线供电。 （2）采用高供高计，要求月平均功率因数不少于0.95。不同电价负荷，计量分开。如学校用电统一执行居民电价，公共建筑执行商业照明电价、非工业动力电价，工业企业生产用电统一执行大工业电价、职工生活用电执行居民电价。 （3）供电部门要求用户变电所高压计量柜在进线主开关柜之前，且第一柜为隔离柜。 2.3 其他资料 当地最热月的日最高气温平均值为38℃，年最热月地下0.8m处最高温度平均值为25℃。当地年雷暴日数为35天。当地地质平坦，海拔高度为100m，土壤为普通粘土。 3．具体任务及技术要求 本次课程设计共1.5周时间，具体任务与日程安排如下： 第1周周一：熟悉资料及设计任务，负荷计算与无功补偿、变压器选择。 周二：供配电系统一次接线设计，设计绘制变电所高压侧主接线图。 周三：设计绘制变电所低压侧主接线图。 周四：设计绘制变电所低压侧主接线图。
电力牵引传动与控制第一章电力牵引传动与控制系统概述 一、系统组成与功用 1.①内燃机车电力传动与控制系统组成 ②电力机车电力传动与控制系统组成 2.机车理想牵引特性曲线 图1.2 牛马特性 理想特性要求：机车在运行时能经常利用其动力装置的额定功率.即：F·V=3.6η·N=const.
3.电传动装置的功用？ 图1.3 柴油机功率特性和扭矩特性 ①充分利用和发挥机车动力装置的功率； ②扩大机车牵引力F与速度V的调节范围； ③提高机车过载能力，解决列车起动问题； ④改善机车牵引控制性能。 Why要电传动：柴油机通过机械直接传动不能适应机车起动、过载、恒功等要求 二、系统分类 1.直-直电力传动系统 内燃或电力机车采用直流牵引发电机或直流电网直接向数台直流牵引电动机供电的传动方式。 特点： ①调速性能优良，系统简洁。 ②直流牵引电机造价较高，但可靠性、维护性相对较差。 ③受直流电机换向条件和机车限界、轴重等限制，主发电机单机功率受到限制。一般在2200KW以下。 ④车型：早期DF,DF2,DF3,ND1,ND2等
2.交-直电力传动系统 内燃或电力机车采用交流牵引发电机或单相交流网及变压器，通过整流器向数台直流牵引电动机供电的传动方式。 特点： ①采用三相交流同步发电机，结构简单，可靠性高，重量轻，造价较低。 ②适用于大功率机车。 ③车型：DF4，DF5，DF7，DF11，ND4，ND5，SS3-SS9等。 3.交-直-交电力传动系统 内燃或电力机车采用交流牵引发电机或单相交流电网及变压器，经整流器将交流电变换成直流，再通过逆变器将直流电变换成频率和幅值按列车运行控制要求变化的交流电，向数台交流牵引电动机供电的传动方式。 特点： ①采用交流牵引电机，彻底克服了直-直系统的不足，重量轻，造价低，可靠性及维修性好 ②良好的粘着性能 ③适用于大功率 ④控制系统复杂 ⑤车型：DF4DAC,NJ1; DJ,DJ2,DJJ1,DJ4; HX、CRH系列等 三、发展历史与现状 1.大功率（内然）机车电力传动与液力传动两种主要传动方式的演变与发展 主要趋势：电力传动 2.电力传动形式的发展：直-直→交-直→交-直-交 发展趋势：大功率、电力牵引、交流传动
工厂供电课程设计报告 题目ＸX机械厂降压变电所的电气设计 姓名 学号 班级 指导老师 完成日期2014.5.24
一、设计任务书 (一)设计题目 ｘｘ机械厂降压变电所的电气设计 (二)设计要求 要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展,按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式,确定变电所主变压器的台数与容量、类型,选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置,确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。 （三)设计依据 １.工厂总平面图 图11—2××机械厂总平面图 2．工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4200h,日最大负荷持续时间为6 ｈ。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外,其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料如表１—７4所示。? 表1-74 工厂负荷统计资料
3．供电电源情况按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定,本厂可由附近一条10 kV 的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ －150，导线为等边三角形排列，线距为１．５m;干线首端(即电力系统的馈电变电站)距离本厂约6 ｋm。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500 ＭV A。此断路器配备有定时限过电流保护种电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1．6ｓ。为满足工厂二级负荷的要求,可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为70 kｍ,电缆线路总长度为15 km。 4．气象资料本厂所在地区的年最高气温为3５℃,年平均气温为2６℃,年最低气温为-100Ｃ，年最热月平均最高气温为35℃，年最热月平均气温为27℃，年最热月地下o.８ｍ处平均温度为24℃。当地主导风向为东南风,年雷暴日数为15。 5．地质水文资料本厂所在地区平均海拔6０0m。地层以粘土（土质)为主；地下水位为3m。 6.电费制度本厂与当地供电部门达成协议,在工厂变电所高压侧计量电能,设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量计为18元／kV A，动力电费为0.20元/ｋw·h，照明(含家电)电费为0．56元/kw·h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。此外，电力用户需按新装变压器容量计算,一次性地向供电部门交纳供电贴费:6~lOkV为８０0元/ｋV A 二、设计说明书 (一)负荷计算和无功功率补偿
电力系统的基本知识 1、什么叫电力系统的稳定和振荡？答：电力系统正常运行时，原动机供给发电机的功率总是等于发电机送给系统供负荷消耗的功率，当电力系统受到扰动，使上述功率平衡关系受到破坏时，电力系统应能自动地恢复到原来的运行状态，或者凭借控制设备的作用过度到新的功率平衡状态运行，即谓电力系统稳定。这是电力系统维持稳定运行的能力，是电力系统同步稳定研究的课题。电力系统稳定分为静态稳定和暂态稳定。静态稳定是指电力系统受到微小的扰动后，能自动地恢复到原来运行状态的能力。暂态稳定对应的是电网受到大扰动的情况。系统的各点电压和电流均作往复摆动，系统的任何一点电流与电压之间的相位角都随功角δ的变化而改变、频率下降等我们通常把这种现象叫电力系统振荡。 2、电力系统振荡和短路的区别是什么？答：电力系统振荡和短路的主要区别是：振荡时系统各点电压和电流值均作往复摆动，而短路时电流、电压值是突变的。此外，振荡时电流、电压值的变化速度较慢，而短路时的电流、电压值突变量很大。振荡时系统任何一点电流与电压之间的相位角随功角δ的变化而改变；而短路时，电流与电压之间的相位是基本不变的。振荡时无零序和负序分量，短路时有零序和负序分量。 3、电力系统振荡时，对继电保护装置有那些影响？那些保护装置不受影响？答：电力系统振荡时，对继电保护装置的电流继电器、阻抗继电器有影响。对电流继电器的影响。当保护装置的时限大于1.5-2秒时，就可能躲过振荡不误动作。对阻抗继电器的影响。I↑U↓保护动作，I↓U↑保护返回。距离ⅠⅡ段采用振荡闭锁原理躲开系统振荡，以防止阻抗继电器误动作。原理上不受振荡影响的的保护有相差动保护，和电流差动纵联保护，零序电流保护等。 4、我国电力系统中性点接地有几种方式？它们对继电保护的要求是什么？答：我国电力系统中性点接地有三种方式：①中性点直接接地方式；②中性点经过消弧线圈接地方式；③中性点不接地方式。110KV以上电网的中性点均采用第①种接地方式。在这种系统中，发生单相接地故障时接地短路电流很大，故称大接地电流系统。在大接地系统中，发生单相接地故障的几率较高，可占短路故障的70%左右，因此要求其接地保护能灵敏、可靠、快速、
牵引供电系统简介： 将电能从电力系统传送给电力机车的电力装置的总称叫电气化铁路的供电系统，又称牵引供电系统，主要由牵引变电所和接触网两大部分组成。牵引变电所将电力系统输电线路电压从110kV（或220kV）降到27.5kV，经馈电线将电能送至接触网；接触网沿铁路上空架设，电力机车升弓后便可从其取得电能，用以牵引列车。牵引变电所所在地的接触网设有分相绝缘装置，两相邻牵引变电所之间设有分区亭，接触网在此也相应设有分相绝缘装置。牵引变电所至分区亭之间的接触网（含馈电线）称供电臂。 牵引供电回路是由牵引变电所——馈电线——接触网——电力机车——钢轨——回流联接——（牵引变电所）接地网组成的闭合回路，其中流通的电流称牵引电流，闭合或断开牵引供电回路会产生强烈的电弧，处理不当会造成严重的后果。通常将接触网、钢轨回路（包括大地）、馈电线和回流线统称为牵引网。 牵引供电设备的检修运行由供电段负责，牵引供电系统的运行调度则由供电调度负责。供电调度通常设在铁路局调度所。 牵引供电系统供电示意图如下所示： 二、牵引变电所、分区所、开闭所 牵引变电所：牵引变电所的任务是将电力系统三相电压降
低，同时以单相方式馈出。降低电压是由牵引变压器来实现的，将三相变为单相是通过变电所的电气接线来达到的。 牵引变压器（主变）是一种特殊电压等级的电力变压器，应满足牵引负荷变化剧烈、外部短路频繁的要求，是牵引变电所的“心脏”。我国牵引变压器采用三相、三相——二相和单相三种类型，因而牵引变电所也分为三相、三相——二相和单相三类。 随着技术水平的提高，我国干线电气化铁路已推广使用集中监视及控制的远动系统，牵引变电所将逐步实现无人值班，直接由供电调度实行遥控运行。 分区所：分区所设置在两个变电所中间，作用有三：提高供电质量、供电分段、越区供电。 ?开闭所：一般设置在大型站场附近，进线由变电所或接触网引入，由开关馈出多个供电线路向多个供电设备供电。作用是增强供电的灵活性，便于供电设备的运行及检修，便于行车组织，缩小供电事故及故障范围。 ? ? 三、接触网 接触网是沿铁路沿线架设的特殊电力线路，电力机车受电弓通过与之滑动摩擦接触而授流，取得电能。所以两者均应保持良好的工作状态。
1.某重型机械制造厂35KV总降变电所及高压配电系统设计 设计依据原始资料如下： （1）工厂总平面布置图 （2）生产任务、规模及产品规格：本厂承担某大型钢铁联合企业各附属厂的大型电机、变压器、锅炉配件制造任务。年生产规模为制造大型电机配件7500台，总容量为45万kw ，制造电机总容量6万kw ，制造单机最大容量为5520kV?A ；生产电气配件60万件。本厂为某大型钢铁联合企业重要组成部分。 （3）工厂各车间负荷情况及转供负荷情况如表1所示。 （4）供电协议： 1）当地供电部门提供两个供电电源，共设计者选用。从某220/35kV区域变电所提供电源，该变的所距厂南10km 。从某220/35kV区域变电所提供 电源，该变的所距厂南5km 。 2）电力系统短路数据如表2所示。 3）供电部门提出的技术要求： a)区域变电所35kV馈出线定时限过电流保护整定时间为1.8s ，某变电所 35kV馈出线过电流保护整定时间为1.1s 。 b)工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9 。 c)在总降压变电所35kV侧进行计量。 d)供电贴费为700元/ (kV?A)，每月电费按两部分电价制：基本电费为18 元/(kV?A)，动力电费为0.4元/(kV?A)，照明电费为0.5元/(kV?A)。 e)工厂负荷性质。本厂大部分车间为一班制，少数车间为两班制或三班制， 年最大有功负荷利用小时数为2300h。锅炉房供生产用高压蒸汽，停电会 使锅炉发生危险，又由于该厂距离市区较远，消防用水需要厂方自备。 锅炉房供电要求有较高的可靠性，其中60%为一、二级负荷。 f)工厂自然条件： ?气象资料。年最高气温31O C，年平均气温20O C，年最低气温-27O C， 年最热月平均最高气温31O C，年最热月地下0.7~1m处平均温度20O C，
北交大17春《牵引供电系统》第二次作业参考答案 （2018 年 10 月 6 日----2018 年 11 月 6 日） 1.电气化铁道牵引变压器的接线方式有哪些？各有何特点？ 2.当前高速铁路普遍采用的变压器接线方式是哪一种？为什么？ 3.变压器的计算容量，校核容量，最大容量，安装容量有何不同？ 4.变压器的过负荷能力对变压器容量有和影响？ 5.变压器的备用方式对变压器容量的选择有何影响？当前高速铁路采用的是那种备用方 式？ 6、计算题： 沪宁线（单线考虑）某变电所（镇江变电所）供电分区内：列车运行密度N=25对/天，假设每列列车牵引能耗A=1750KVA H所有列车累计运行时间56min,供电分区内有6个车站，该变电所采用三相变压器，固定备用，请确定该变电所的安装容量。 7、牵引网阻抗是什么？牵引网阻抗包含哪些回路，请画出单线铁路等值电路图。 8、牵引网阻抗的影响因素是什么？ 9、如何计算牵引网阻抗？ 10、计算牵引网阻抗有何意义？ 11、如何测量牵引网阻抗？ 12、计算：新建合肥至上海（按单线考虑）客专，接触网采用GJ-70+GLCA100/215 已知数据：导线有效电阻R仁0.184欧/公里，当量系数A=0.95 计算半径9.025毫米；等导线有效电阻R仁0.184欧/公里，当量系数A=0.95 承力索GJ-70计算参数： 有效电阻R2=1.93欧/公里，当量系数A=0.95 计算半径5.75毫米；等导线有效电阻R2=0.184 欧/公里，当量系数B=0.1导线高度 H仁6200毫米；结构高度h=1500毫米；驰度f=700毫米 钢轨参数：有效电阻R3=0.18欧/公里；计算半径96.5毫米；当量系数A=0.16 ；等值半径15.4毫米；大地土壤电导率:-=10°/i」cm 试计算牵引网阻抗。 1.常用的有四种接线方式：平衡变压器（阻抗匹配，非阻抗匹配；斯科特（Scoot ）接线方式；三相接线方
电力系统的基础知识 一、电力系统的构成 一个完整的电力系统由分布各地的各种类型的发电厂、升压和降压变电所、输电线路及电力用户组成，它们分别完成电能的生产、电压变换、电能的输配及使用。 二．电力网、电力系统和动力系统的划分 电力网：由输电设备、变电设备和配电设备组成的网络。 电力系统：在电力网的基础上加上发电设备。 动力系统：在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内的系统。 三．电力系统运行的特点 一是经济总量大。目前，我国电力行业的资产规模已超过2万多亿，占整个国有资产总量的四分之一，电力生产直接影响着国民经济的健康发展。 二是同时性，电能不能大量存储，各环节组成的统一整体不可分割，过渡过程非常迅速，瞬间生产的电力必须等于瞬间取用的电力，所以电力生产的的发电、输电、配电到用户的每一环节都非常重要。 三是集中性，电力生产是高度集中、统一的，无论多少个发电厂、供电公司，电网必须统一调度、统一管理标准，统一管理办法;安全生产，组织纪律，职业品德等都有严格的要求。 四是适用性，电力行业的服务对象是全方位的，涉及到全社会所有人群，电能质量、电价水平与广大电力用户的利益密切相关。 五是先行性，国民经济发展电力必须先行。 四、电力系统的额定电压 电网电压是有等级的，电网的额定电压等级是根据国民经济发展的需要、技术经济的合理性以及电气设备的制造水平等因素，经全面分析论证，由国家统一制定和颁布的。 我们国家电力系统的电压等级有220/380V、3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。随着标准化的要求越来越高，3 kV、6 kV、20 kV、66 kV也很少使用。供电系统以10 kV、35 kV、为主。输配电系统以110 kV以上为主。发电机过去有6 kV与10 kV两种，现在以10 kV为主，低压用户均是220/380V。 用电设备的额定电压和电网的额定电压一致。实际上，由于电网中有电压损失，致使各点实际电压偏离额定值，为了保证用电设备的良好运行，显然，用电设备应具有比电网电压允许偏差更宽的正常工作电压范围。发电机的额定电压一般比同级电网额定电压要高出5%，用于补偿电网上的电压损失。 变压器的额定电压分为一次和二次绕组。对于一次绕组，当变压器接于电网末端时，性质上等同于电网上的一个负荷(如工厂降压变压器)，故其额定电压与电网一致，当变压器接于发电机引出端时(如发电厂升压变压器)，则其额定电压应与发电机额定电压相同。对于二次绕组，考虑到变压器承载时自身电压损失(按5%计)，变压器二次绕组额定电压应比电网额定电压高5%，当二次侧输电距离较长时，还应考虑到线路电压损失(按5%计)，此时，二次绕组额定电压应比电网额定电压高10%。 五、电力系统的中性点运行方式
单母线分段带旁路的接线出现误操作的几率很大，所以本设计不予采纳。 10KV 10KV采用带有母联断路器的双母线接线的分析：详见110KV变电所一次负荷设计 1.个人课程设计总结 桑瑾电气0804 0801120407 经过两个星期的努力，我们终于完成了本次变电所所电气主接线课程设计。回想这十多天的努力，虽然辛苦，却有很大的收获和一种成就感。 在这次课程设计中，在我们小组，我主要负责变压器选型以及短路电流计算，在电气主接线形式的确定中也发表了主要意见。 通过本次课程设计，我加深了对变电所电气主接线知识的理解，基本掌握了变电所电气主接线设计的步骤，所学的理论知识很好的运用到了实际工程中。在具体的设计过程中，涉及了很多知识，知识的掌握深度和系统程度都关系到整个设计的完整性和完善性，正是这样有趣而且具有挑战性的任务，激发了我的兴趣，我会尽可能的搜罗信息，设计尽量合理的电气主接线，而这个过程，也是我学习进步的过程。因此本次设计不但是我对所学的知识系统化，也锻炼了我查找资料、分析信息、选择判断的能力。 在之前的理论学习中，对变电所电气主接线设计的各种信息了解不够全面，对于《电力系统暂态分析》、《电力系统稳态分析》以及《发电厂电气部分》等专业可乘的知识不能联系起来，所学到的知识感觉都是分散的，不能融会贯通。而且以前所掌握的知识还不足以在整个课程设计中达到轻车熟路的程度。 通过此次课程设计，我熟悉和学习了变电所电气主接线设计和各种计算。其中包括：短路电流计算、电气设备选型、导体选择计算、防雷保护等。掌握了各种电气主接线使用条件、优缺点、接线形式。了解了各种电气设备的性能指标，校验方法，以及导线的选择。 在整个的程设计中，把遇到的疑问做了笔记，并通过各种资料去了解相关的知识。也希望带着这些疑问在学习中与其他同学讨论或请教来解决。除此之进行外变电所电气主接线设计通过边做边学习及向同学、老师请教，在规定时间内顺利完成了任务范围内的工作。 回顾整个课程设计的过程，自己还有以下一些方面需要进一步加强，同时也可以在以后的学习工作中不断勉励自己：虽说对整个设计过程中涉及的计算机基本的规范已有较为深刻的了解，但因为初次做变电所电气主接线设计，对部分设备性能、使用方面了解不足，在今后的学习中应通过多查阅各种相关资料来掌握；对于所学专业知识应多熟悉，将所学的知识联系起来。 本次课程设计大大增强了我们的团队合作精神，培养了我们自学的能力，
北交大17春《牵引供电系统》 第二次作业（2018年10月6日----2018年11月6日） 1.电气化铁道牵引变压器的接线方式有哪些？各有何特点？ 铁道电气化牵引供电方式有①、AT方式（自耦变供电）；②、BT方式（吸流变）；③、直供方式。不同的供电方式，需要的变压器是不同的。 ①、在一些老的支线上采用Dy11接线，此种变压器制造简单，运行中会产生 严重的负序分量，容量利用率也低，大约在70%多。后来经过云南变压器厂的改进，虽然提高了容量利用率，但负序问题没有解决；②、为了解决负序问题，就出现了平衡变压器，国外有斯科特和李伯来斯等接线方式。国内有阻抗匹配平衡变压器，后者不仅解决了负序问题，还提高了容量利用率（达100%），高压侧可有中性点引出。但设计和制造复杂，由云南变压器厂制造； ③、目前高铁常用的是220kV比27.5kV的单相变压器。其制造简单、运行可 靠。 2.当前高速铁路普遍采用的变压器接线方式是哪一种？为什么？ 现在用的比较多的就是带回流线的直接供电方式和AT方式。一般接触网电压不应低于20kv即可。牵引网阻抗主要和接触线规格有关，另外AT方式的阻抗分长回路阻抗和段中阻抗两项。 3.变压器的计算容量，校核容量，最大容量，安装容量有何不同？ 设备容量：该变压器所带的所有用电设备额定容量的和。 计算容量：1、单个用电设备，设备容量与用电负荷存在一个设备效率的差异。 2、针对某一组具体用电设备，每台设备运行时也并不一定运行在额定状态， 必须考虑负载系数的问题；所有的用电设备并非同时运行，这就需要考虑设备的同时系数问题。 3、多个组的用电设备，还存在是否同时运行的因素，因此需要考虑多个组的 同期系数。 4.变压器的过负荷能力对变压器容量有和影响？ 如果电机的容量大于变压器容量，实际上的物理反应就是变压器绕组过热，时间长了就导致线圈烧毁。 5.变压器的备用方式对变压器容量的选择有何影响？当前高速铁路采用的是
电力工程课程设计 专业：电气工程及其自动化班级：电气1404 姓名：张勇 学号：201209927 指导教师：王思华 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2015年7月17日
1.某轧钢厂降压变电所的电气设计 1.1设计依据 1.工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为5200h，日最大负荷持续时间为6.5h。该厂除冶炼车间、制坯车间和热轧车间属二级负荷外，其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料如表l所示。 2.供电电源情况按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条6kV的公用电源干线取得工作电源。该电源干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-240，导线为等边三角形排列，线距为1.5m；干线首端(即电力系统的馈电变电站)距离本厂约5km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为600MV A。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.5s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为40km，联络线电缆线路总长度为15km。 3.气象资料本厂所在地区的年最高气温为40℃，年平均气温为25℃，年最低气温为-3℃，年最热月平均最高气温为36℃，年最热月平均气温为29℃，年最热月地下0.8m处平均温度为25℃。当地主导风向为东风，年雷暴日数为25。 4.地质水文资料本厂所在地区平均海拔300m，地层以砂粘土为主；地下水位为2m 。 5.电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费：每月基本电费按主变压器容量计为20元/kV A，动力电费为0.3元/kW·h，照明(含家电)电费为0.4元/kW·h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。 表1 轧钢厂负荷统计资料
北交大《牵引供电系统》离线作业2 1.电气化铁道牵引变压器的接线方式有哪些？各有何特点？ 答：常用的有四种接线方式：平衡变压器（阻抗匹配，非阻抗匹配；斯科特（Scoot）接线方式；三相接线方式；单相接线方式； 特点：平衡变压器与斯科特变压器的利用率较高，对系统的不对称影响最低；单相的容量可以很大，但对系统影响较大，三相变压器利用率接近0.79-0.82，制造工艺成熟，质量稳定，有中性点，但对系统的影响较大。 2.当前高速铁路普遍采用的变压器接线方式是哪一种？为什么？ 答：当前高速铁路较多采用单相接线VV方式，大容量单相变压器制造容易，采用220KV 的电源网络，对系统影响可降至最低。 3.变压器的计算容量，校核容量，最大容量，安装容量有何不同？ 答：计算容量：根据列车正常运行密度（年货运量），线路区间状况（区间数），列车运行特征（能耗）等计算条件确定的最小容量； 最大容量：根据列车紧密运行密度（年货运量），线路区间状况（区间数），列车运行特征（能耗）等计算条件下，馈线短时最大工作电流时的容量； 校核容量：利用变压器的过负能力，最大容量与过负荷系数的比值，成为校核容量； 安装容量：根据运行备用方式和校核容量，综合计算容量，最大容量，在产品序列中选取确定的变压器最终容量。 4.变压器的过负荷能力对变压器容量有和影响？ 答：变压器的过负荷能力越强，（即在运行条件下过负荷的倍数大和时间长），变压器校核容量越小。但工程实践中，变压器负荷率一般在0.75是变压器的工作状态最好，功率因数最高，安全性能最稳定，因此实际的变压器都取较大容量，留有足够备用，虽然增加了工程静态投资，建设成本升高，但可最大限度延长变压器使用寿命，已策安全。 5.变压器的备用方式对变压器容量的选择有何影响？当前高速铁路采用的是
牵引供电系统简介 （丁为民） 一、系统功能 牵引供电系统的主要功能是：将地方电力系统的电源（交流电气化铁路： AC110 kV或AC220kV ，城市轨道交通：中心变电所AC220kV 或AC110kV →AC35 kV 环网）引入牵引供电系统的牵引变电所，通过牵引变压器变压为适合电力机车运行的电压制式（交流电气化铁路：AC25kV 或AC2×25kV ，城市轨道交通：DC750V 、DC1500V 或DC3000V ），向电力机车提供连续电能。 电力牵引负荷为一级负荷，引入牵引变电所的外部电源应为两回独力可靠的电源，并互为热备用，能够实现自动切换。 交流电气化铁路及城市轨道交通牵引供电系统简图分别如图1.1和图1.2所示。 图1.1 交流电气化铁路牵引供电系统
图1.2 城市轨道交通牵引供电系统 二、牵引网供电方式 1. 交流电气化铁路 交流电气化铁路牵引网供电方式大体上可分为三种：直接供电方式（包括带回流线的直接供电方式）、BT 供电方式和AT 供电方式。 （1）直接供电方式 直接供电方式又可分为不带回流线直接供电方式(图2.1 和带回流线的直接供电方式(图2.2 两种。 图2.1 不带回流线的直接供电方式
图2.2 带回流线的直接供电方式 不带回流线的直接供电方式在我国早期的电气化铁路中采用，机车电流完全通过钢轨和大地流回牵引变电所，牵引网本身不具备防干扰功能。在接地方面，每根支柱需单独接地（设接地极或通过火花间隙），或者通过架空地线实现集中接地（架空地线不与信号扼流圈中性点连接）。 带回流线的直接供电方式，机车电流一部分通过钢轨和大地流回牵引变电所（约70%），其余通过回流线流回牵引变电所（约30%）。由于流经接触网的电流和流经回流线的电流虽然大小不等，单方向相反，且安装高度比较接近，两者对铁路沿线通讯设施的电磁干扰影响趋于抵消，因此牵引网本身具备防干扰功能。在接地方面，接触网支柱通过回流线实现集中接地，回流线每隔一个闭塞分区通过吸上线（铝芯或铜芯电缆，常用VLV-70和2xVLV-150）与信号扼流圈中性点连接（吸上线间距3～4km ）。 （2） BT 供电方式 BT （Boost Transformer）供电方式又称吸流变压器供电方式，也是在我国早期电气化铁路中有采用，其主要目的是为了提高牵引网防干扰能力，但随着通讯线路电缆化和光缆化，防干扰矛盾越来越不突出，其生命力也已大大降低，该种供电
供配电课程设计心得体会 篇一：单层厂房供配电设计实训心得 单层厂房供配电设计实训心得 建筑供配电与照明综合实训是建筑设备工程技术专业的一门专业必修课，在学完建筑供配电与照明课程后，需要有一个实践环节，强化所学内容。参加本综合实训，使学生把在课堂上所学到的知识，应用于具体的工程设计，使之进一步加深对基本理论的掌握与理解，完善理论与实践的衔接。同时培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，了解并运用有关设计规范和规程，掌握建筑供配电与照明的基本内容及程序。根据设计任务书，对指定的车间进行电气设计。要求学生运用相关的理论知识，进行车间的照明配电系统设计、动力配电系统设计与计算、防雷接地系统设计，
熟悉并能正确的应用有关设计规范。着重于知识的运用与分析和解决问题的能力的培养和提高。课程设计的主要目的是理论联系实际，培养学生综合运用先修课程和所学建筑供配电工程的专业知识进行电气施工图设计的能力，学会选择和确定电气设备的型号和规格，学会查找和运用有关设计手册和技术资料，为将来的工程设计或施工识图打下良好的基础。 本次实训主要是设计单层厂房供配电，我认为工厂供电工作，不仅对电力工业是一种促进，而且对发展工业生产，实现工业现代化也具有非常重要的意义。随着现代文明的发展与进步，社会生产与生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。作为电能传输与控制的中间枢纽，变电所必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。电能从区域变电站进入工厂后，首先要解决的就是如何对电能进行控
制、变换、分配和传输等问题。而变电所就担负着这一重任，一旦变电所出了事故而造成停电，则整个工厂的生产过程都将停止进行，甚至还会引起一些严重的安全事故。工厂的供电工作要很好的为工业生产服务，必须满足如下基本要求。 （1）安全：在电能供应分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。 （2）可靠：根据可靠性的要求，工厂内部的电力负荷分为一级负荷、二级负荷、三级 负荷三种。一级负荷因突然停电会造成设备损坏或造成人身伤亡，因此必须必须有两个独立源供电;二级负荷突然停电会造成经济上的较大损失或会造成社会秩序的混乱，因此必须有两回路供电，但当去两回路有困难时，可容许有一回专用线路供电；三级负荷由于突然停电造成的影响或损失不大，对供电电源工作特殊要求。 （3）优质：应满足用户对电压、
1.一般3～15kV电压互感器采用()结构。 A.单相 B.三相 C.四相 D.五相 答案：B 2.当短路发生在电缆线路或低压网络时，总电阻与总电抗之比值大于()。 A.1/5 B.1/4 C.1/3 D.1/2 答案：C 3.牵引变电所将电力系统输送来的110kV三相交流电变换为()V的单相电。 A.27.5 B.30 C.37.5 D.40 答案：A 4.油浸式电压互感器多用于()kV及以下的电压等级。 A.35 B.110 C.220 D.330 答案：A 5.若发现全锚段接触线平均磨耗超过该型接触线截面积的()时，应当全部更换。
B.15% C.25% D.35% 答案：C 6.我国电气化铁路采用()。 A.工频单相交流制 B.工频三相交流制 C.工频四相交流制 D.工频五相交流制 答案：A 7.低式布置的断路器安装在()的混凝土的基础上。 A.0.5-1 B.1-2 C.2-4 D.4-6 答案：A 8.YNd11接线牵引变压器一般容量为()kVA。 A.10000～63000 B.20000～63000 C.30000～63000 D.40000～63000 答案：A 9.短时发热最高允许温度对硬铝及铝锰合金取()。
B.200℃ C.250℃ D.300℃ 答案：B 10.保护线电位一般在()V以下。 A.10 B.50 C.100 D.500 答案：D 11.浇注式电压互感器多用于()kV及以下的电压等级。 A.35 B.110 C.220 D.330 答案：A 12.当用开关电器断开电流时，如果电路电压不低于10～20V，电流不小于()mA。 A.50～80 B.80～100 C.100～120 D.120～140 答案：B 13.为满足机械强度要求，连接导线的截面不得小于()mm2。
新能源与动力工程学院 课程设计报告 电力工程课程设计 2015年 7 月 兰州交通大学新能源与动力工程学院课程设计任务书 专业 电力工程与管理 班级 1201班 姓名 关海波 学 号 201211318 指导教师 杜露露
课程名称：电力工程课程设计指导教师（签名）：杜露露 班级：电力1201 姓名：关海波学号： 201211318
指导教师评语及成绩评定表 指导教师签字： 年月日 目录
第一章设计任务 ............................................................ - 0 - 1.1、设计要求 ............................................................ - 0 - 1.2、设计依据 ............................................................ - 0 - 1.2.1、工厂总平面图................................................... - 0 - 1.2.2、工厂负荷情况................................................... - 1 - 1.2.3、供电电源情况................................................... - 1 - 1.2.4、气象资料....................................................... - 1 - 1.2.5、地质水文资料................................................... - 1 - 1.2.6、电费制度....................................................... - 3 - 第二章负荷计算和无功功率补偿................................................ - 3 - 2.1、负荷计算 ............................................................ - 3 - 2.1.1、单组用电设备计算负荷的计算公式................................. - 3 - 2.1.2、多组用电设备计算负荷的计算公式................................. - 4 - 2.1.3、各车间负荷统计计算............................................. - 4 - 2.1.4、总的计算负荷计算............................................... - 7 - 2.2、无功功率补偿......................................................... - 9 - 第三章变电所位置与型式的选择................................................ - 10 - 3.1、变配电所的任务...................................................... - 10 - 3.2、变配电所的类型...................................................... - 10 - 第四章变电所主变压器及主接线方案的选择..................................... - 10 - 4.1、变电所主变压器的选择................................................ - 10 - 4.1.1、变压器型号的选择.............................................. - 10 - 4.2、变电所主接线方案的选择.............................................. - 11 - 第五章短路电流的计算....................................................... - 13 - 5.1、绘制计算电路........................................................ - 13 - 5.2、确定短路计算基准值.................................................. - 13 - 5.3、计算短路电路中各个元件的电抗标幺值.................................. - 13 - 5.3.1、电力系统...................................................... - 13 - 5.3.2、架空线路...................................................... - 13 - 5.3.3、电力变压器.................................................... - 13 - 5.4 、k-1点（10.5kV侧）的相关计算....................................... - 14 - 5.4.1、总电抗标幺值.................................................. - 14 - 5.4.2、三相短路电流周期分量有效值.................................... - 14 - 5.4.3、其他短路电流.................................................. - 14 - 5.4.4、三相短路容量.................................................. - 14 - 5.5 、k-2点（0.4kV侧）的相关计算........................................ - 14 - 5.5.1、总电抗标幺值.................................................. - 14 - 5.5.2、三相短路电流周期分量有效值.................................... - 14 - 5.5.3、其他短路电流.................................................. - 14 - 5.5.4、三相短路容量.................................................. - 14 - 第六章变电所一次设备的选择校验............................................ - 16 - 6.1、10kV侧一次设备的选择校验........................................... - 16 - 6.2、380V侧一次设备的选择校验........................................... - 16 - 6.3、高低压母线的选择.................................................... - 16 -