《牵引供电系统》-第五章-短路的计算

电力系统的短路计算方法电力系统的短路计算是电力工程中的一项重要工作，它用于确定电力系统中可能出现的短路故障情况，并计算短路电流的大小。

短路电流是指在电力系统中由于设备故障或其他原因造成的电流突增现象，可能对设备和系统造成损坏甚至引发火灾等严重后果。

因此，进行短路计算是确保电力系统安全运行的必要步骤。

短路计算方法主要包括两种：潮流法和阻抗法。

潮流法是一种基于电力系统潮流计算的短路计算方法。

它通过建立电力系统的节点潮流方程，求解节点电压和功率的未知量，进而确定短路电流。

潮流法的基本原理是根据电力系统中的节点电压和功率之间的关系，通过迭代计算得到系统的潮流分布。

在短路计算中，我们需要假设短路点处的电压为零，然后通过潮流法计算其他节点的电压值，并根据电压值的变化来确定短路电流。

阻抗法是一种基于电力系统阻抗参数的短路计算方法。

它通过计算电力系统中各个设备的阻抗参数，并将其连接为等值电路，然后根据等值电路的阻抗来计算短路电流。

阻抗法的基本原理是利用电力系统中各个设备的阻抗参数，根据电路分析的方法计算短路电流。

在短路计算中，我们需要考虑电力系统中各个设备的阻抗值和连接方式，以及电源的类型和参数，然后根据电路的等效原理来计算短路电流。

在实际的短路计算中，我们首先需要收集电力系统的基本数据，包括各个设备的参数和连接方式，以及电源的类型和参数等。

然后，根据所采用的计算方法，建立电力系统的模型，并进行计算。

在计算过程中，我们需要注意选择合适的计算工具和算法，以及正确的计算参数和边界条件。

短路计算还需要考虑不同类型的短路故障，包括对称短路和非对称短路。

对称短路是指电力系统中出现的对称故障，即短路电流的各相之间相等。

非对称短路是指电力系统中出现的非对称故障，即短路电流的各相之间不相等。

在短路计算中，我们需要根据故障类型的不同，选择合适的计算方法和参数，以确保计算结果的准确性和可靠性。

电力系统的短路计算是电力工程中的重要内容，它用于确定电力系统中可能出现的短路故障情况，并计算短路电流的大小。

地铁牵引供电系统直流短路简化计算与分析发表时间：2020-07-03T02:53:35.444Z 来源：《建筑细部》2020年第5期作者：周源[导读] 需要对牵引供电的模型进行简化，在满足设计整定计算和设备选型的前提下，又能减少计算量。

佛山轨道交通设计研究院有限公司 528000摘要：牵引供电系统直流短路计算是地铁供电系统直流设备选型及继电保护整定重要依据。

本文对地铁牵引供电系统的组成进行了分析，研究牵引供电网络简化模型的建立，重点对供电系统直流母线短路、接触网对钢轨短路、接触网对屏蔽门短路等故障类型进行分析论述，校核OVPD、排流柜、单向导通装置等相关设备短路电流耐受能力。

关键词：地铁；牵引供电；直流短路；计算模型1概述地铁牵引供电系统是列车安全稳定运行的核心，系统由牵引变电所、接触网及回流轨三大部分组成。

牵引供电系统一般采用直流1500V 或750V供电，牵引变电所设置正、负极母线，正极母线与接触网连接，向列车授流，而钢轨作为回流轨与变电所负极柜连接，形成电气闭环。

直流系统供电电压相对交流系统要低得多，因此，发生短路时，短路电流较大，这对断路器开断能力和设备耐受能力要求更高。

直流短路的电气参数也与交流系统不同，电气模型复杂，准确的计算过程繁琐。

因此，需要对牵引供电的模型进行简化，在满足设计整定计算和设备选型的前提下，又能减少计算量。

2牵引供电系统的构成地铁牵引供电系统主要设备包括牵引变压器、整流器、直流断路器、隔离开关、直流电缆、钢轨电位限制装置、排流柜、回流轨等，在停车场还设置有单向导通装置。

牵引变电所内两套牵引整流机组接在同一段35kV母线上，牵引变电所两套牵引整流机组并联运行构成等效24 脉波整流，DC1500V 侧采用单母线接线方式。

正线牵引变电所设置 2~4 回 1500V 馈线，向上、下行接触网供电，与车辆段、停车场出入段线衔接的牵引变电所另外设置 1~2 回1500V 馈线向出、入段线接触网供电；车辆段/停车场牵引变电所直流正母线根据需要设置 4~7回 1500V 馈线，向车辆段/停车场接触网供电；系统运行方式主要分为正常及故障运行方式两种。

电力系统短路计算在电力系统中，短路是指两个或多个电路元件之间发生了低电阻路径，导致电流流经的路径缩短，从而造成电流瞬时增大的现象。

为了确保电力系统的正常运行和设备的安全性，进行短路计算是必要的。

本文就电力系统短路计算的方法和步骤进行探讨。

一、定义与背景电力系统短路计算是指在给定电力系统中，当系统出现短路故障时，通过计算电流的大小和方向，以及系统的电压和功率因素等参数来分析、评估短路对系统的影响，并对系统进行相应的保护措施。

短路计算的目的是为了保护电力系统设备的安全运行，防止设备受到过大的电流冲击而损坏，同时保障系统的正常供电和可靠性。

二、短路计算的重要性1. 设备保护：短路计算可以帮助确定设备的额定电流和相应的保护装置，保证设备在短路故障时能够正常运行并快速切断短路电流，避免设备的过载和损坏。

2. 人身安全：短路计算可以评估电流的大小和方向，从而避免人员在短路故障发生时受到电击的危险，确保人身安全。

3. 系统可靠性：短路计算可以评估短路故障对系统稳定性和供电可靠性的影响，为电力系统的设计、运行和优化提供参考依据。

三、短路计算的方法与步骤短路计算一般分为初步计算和详细计算两个阶段，具体步骤如下：1. 数据收集：收集电力系统的拓扑结构、线路参数、变压器参数、发电机参数等基本数据，包括系统单线图、设备参数表等资料。

2. 初步计算：根据收集到的数据，采用等效电路法或者矩阵法进行初步计算，得到电网节点电压、电流以及电网短路电流等基本参数。

3. 设备额定电流计算：根据初步计算结果，参考设备的额定电压、额定功率因素和短路容量等要求，计算设备的额定电流。

4. 保护设备选择：根据设备额定电流，选择适当的保护设备，如熔断器、断路器等。

5. 系统灵敏度分析：对于存在多条供电路径的系统，进行系统灵敏度分析，评估各条路径的短路电流分布，并确定合理的保护配置。

6. 详细计算：对初步计算中可能存在的假设进行修正，进行精确的短路计算，得到更为准确的短路电流和短路类型。

毕业设计牵引变电所供电系统设计Design of Power Supply System forTraction Substation2013届电气与电子工程学院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6月10日毕业设计成绩单毕业设计任务书毕业设计开题报告摘要自20世纪80年代以来，我国的电气化铁道有了很大的发展。

目前，电气化已经成为铁路发展的趋势，越来越成为最现代化的铁道。

牵引变电所作为电气化铁路供电系统的心脏，为列车的运行提供电能，是列车安全运行的重要保障。

石太客运专线是我国铁路“四纵四横”客运专线的重要组成部分，连接了石家庄和太原两大铁路枢纽。

本设计的任务是完成石太客运专线中井陉牵引变电所供电系统设计。

根据相关资料，首先确定了牵引供电方案，本设计采用2×25kV工频交流制，AT供电方式，复线区段供电，牵引变压器采用三相VV型式。

然后进行了容量计算，并根据实际情况，计算了牵引网阻抗。

在此基础上分别进行了短路计算、电能电压损失计算。

之后，对电气设备进行了选择与校验。

最后进行谐波分析以及防雷接地的设计，并对供电过程中产生的不良影响给出相应合理的措施。

关键词：牵引变电所牵引变压器AT供电方式客运专线AbstractSince 1980s,our country has made great progress in electrified railway.Currently, electrification has become the trend of the development of the railway,becoming the most modern railway increasingly.As the heart of the electrified railway power supply system,traction substations provide electrical power for the operation of trains,and is an important guarantee for the safe operation of trains.The Shijiazhuang-Taiyuan passenger dedicated line is an important component of China's railway "four vertical and four horizontal"passenger dedicated line,linking Shijiazhuang and Taiyuan, the two major railway hub.The design task is to complete the power supply system for Jingxing traction substation in Shijiazhuang-Taiyuan passenger dedicated line.According to the relevant information,determine the traction power supply scheme firstly.This program utilized the AT power supply, double line-powered, three-phase VV connection for the traction transformer.Then capacity calculation was carried out,and according to the actual situation, the traction network impedance was calculated.On this basis, the short circuit voltage and power loss calculation were carried out respectively.Afterwards, came to the selection and calibration of the electrical equipment.Final step was harmonic analysis and the design of lightning protection grounding,at the same time, the reasonable measures for negative effects of power supply were proposed.Key words: traction substations t raction transformer AT power supplyp assenger dedicated line目录第1章绪论 (1)1.1 课题研究的背景及意义 (1)1.2 电气化铁路牵引供电系统的现状 (1)1.2.1 国外情况 (1)1.2.2 国内情况 (2)1.3 设计主要内容 (3)第2章牵引变电所的供电方式和主接线设计 (5)2.1 牵引供电系统 (5)2.1.1 系统结构 (5)2.1.2 系统的工作特点 (5)2.2 牵引网对电力机车的供电方式 (6)2.3 牵引变电所主接线的设计 (7)2.3.1 概述 (7)2.3.2 高压侧电气主结线的基本形式 (7)2.3.3 220kV侧接线 (10)2.3.4 2×27.5kV侧接线 (10)2.3.5 牵引变压器的接线 (10)2.4 主接线图 (11)第3章牵引变压器容量的计算与确定 (12)3.1 概述 (12)3.2 牵引变压器容量的计算 (12)3.2.1 供电臂1、2平均电流的计算 (13)3.2.2 供电臂1、2有效电流的计算 (16)3.2.3 变压器容量的计算 (16)3.2.4 变压器校核容量的计算 (17)3.2.5 求变压器的安装容量 (19)第4章牵引网阻抗 (20)4.1 概述 (20)4.2 牵引网阻抗计算 (20)4.2.1 导线的类型的选择 (20)4.2.2 导线的相关参数 (20)4.2.3 牵引网阻抗计算相关公式 (21)4.2.4 牵引网阻抗计算的相关数据 (23)4.2.5 牵引网阻抗计算 (23)第5章短路计算 (28)5.1 概述 (28)5.2 三相对称短路计算 (28)5.2.1 一次侧短路计算 (30)5.2.2 二次侧短路计算 (30)5.3 牵引变电所牵引侧短路类型及短路电流计算 (31)5.3.1 短路类型及计算公式 (31)5.3.2 牵引变电所牵引侧短路电流计算 (32)5.4 牵引网短路类型及短路电流计算 (33)5.4.1 短路类型及计算公式 (33)5.4.2 牵引网短路电流计算 (34)第6章牵引变电所电气设备的选择及其校验 (38)6.1 电气设备的选择及其校验的方法 (38)6.2 断路器的选择和校验 (39)6.2.1 断路器介绍 (39)6.2.2 220kV侧断路器的选择与校验 (39)6.2.3 2×27.5kV侧断路器的选择 (40)6.3 隔离开关的选择和校验 (41)6.3.1 隔离开关的介绍 (41)6.3.2 220kV侧隔离开关的选择与校验 (41)6.2.3 2×27.5kV侧隔离开关的选择 (42)6.4 互感器的选择 (43)6.4.1 电流互感器的选择与校验 (43)6.4.2 电压互感器的选择与校验 (45)第7章牵引供电系统谐波分析及对通信线路的影响 (47)7.1 谐波分析 (47)7.1.1 概述 (47)7.1.2 牵引供电系统的谐波与功率因数 (47)7.2 电气化铁道谐波的特点 (48)7.3 电气化铁道谐波的危害 (48)7.4 电气化铁道谐波的抑制 (49)7.4.1 概述 (49)7.4.2 谐波抑制措施 (49)7.4.3 总结 (51)7.5 牵引网对通信线路的影响 (51)7.5.1 概述 (51)7.5.2 静电感应影响 (51)7.5.3 电磁感应影响 (51)7.5.4 减小对通信线路影响的措施 (52)第8章牵引供电系统的电压损失和电能损失 (53)8.1 电压损失 (53)8.2 AT牵引网最大电压降的计算 (53)8.3 VV接线变压器电压损失 (54)8.4 改善供电臂电压水平的方法 (54)8.5 牵引网电能损失 (57)8.5.1 概述 (57)8.5.2 AT牵引网电能损失的计算 (57)8.6 牵引变电所的电能损失 (57)8.6.1 概述 (57)8.6.2 VV接线牵引变压器电能损失的计算 (58)8.7 减小牵引供电系统电能损失的措施 (59)第9章防雷、接地装置及地中电流 (60)9.1 供电线路的雷电防护 (60)9.1.1 概述 (60)9.1.2 防雷措施 (60)9.2 变电所的雷电防护 (61)9.2.1 概述 (61)9.2.2 防雷措施 (61)9.2.3 避雷器的选择 (62)9.3 牵引变电所的接地 (62)9.3.1 概述 (62)9.3.2 接地设计方案 (63)9.3.3 接地装置材料选择 (63)9.3.4 降低接地电阻措施 (64)9.3.5 总结 (64)9.4 地中电流 (64)9.4.1 地中电流的产生 (64)9.4.2 地中电流的特点 (64)9.4.3 地中电流的近似计算 (65)9.4.5 地中电流的不良影响及对策 (66)第10章结论 (67)参考文献 (68)致谢 (69)附录 (70)附录A 外文翻译 (70)附录B 设计图纸 (82)第1章绪论1.1 课题研究的背景及意义自1897年，有了第一条电气化铁路以来，全世界已经有68个国家和地区修建电气化铁路25万公里，承担铁路总运量的80%以上，电气化铁路已经成为一个国家现代化的重要标志。