22027.5kV牵引变电所设计

220/27.5kV牵引变电所设计

The Design of 220/27.5kV Traction

Substation

2013 届 电气工程 系

专 业 电气工程及其自动化

学 号

学生姓名

指导老师

完成日期

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 220/27.5kV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 220/27.5kV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

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

1.牵引变电所电气主接线设计。

2.牵引变压器的选择和牵引供电设备选择。

3.变压器容量计算和短路计算。

4.进行防雷与接地的设计。

二、基本要求

1.设计说明书一份，要求条目清楚、计算正确、文本整洁。

2.用CAD绘制出电气主接线图、平面布置图，高低压侧面图。

3.外文翻译：3000字。

三、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220kV三相供电干线铁路电力牵引需要；

3.确定供电方案，完成变压器容量计算、短路计算及防雷计算，选定牵引供电设备；

4.绘制牵引变电所主接线图等相关图纸；

四、参考文献

[1] 李彦哲,胡彦奎.电气化铁道供电系统与设计[M].兰州:兰州大学出版社,2006.

[2] 贺威俊,简克良.电气化铁道供变电工程[M].北京:铁道出版社,1983.

[3] 谭秀炳 ,交流电气化铁道牵引供电系统[M].西南交通大学出版社.2009.

[4] 李群湛.贺建闽,牵引供电系统分析[M].西南交大出版社,2010.

[5] 孙燕澄.电气化铁道设计手册[M]..北京：中国铁道出版社，1988．

五、进度计划

1.第1 — 3周 调研、收集资料、确定方案、完成开题报告；

2.第4—8周 设计课题、计算参数、绘图；

3.第9—14周 撰写毕业论文、论文审核定稿；

4.第15周 答辩。

教研组主任签字 时 间 年 月 日

毕业设计开题报告

题目 220/27.5kV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、研究背景：

牵引变电所是电力系统的重要组成部分，为此设计变电所的工作也是整个工程环节最关键部分。设计和建造一个安全、经济的变电所是极为重要的。比较完善的变电站设计理论，是真正的做到了节约型，高效型。通过改善优化变电站结构，降低变电站的功率损耗，尽可能地提高变电站的可靠性、灵活性和经济性。我国电气化铁路采用工频电力牵引制，而按照变压器接线方式的不同，工频交流牵引变电所分为三相牵引变电所、单相牵引变电所和三相一两相牵引变电所。三相牵引变电所采用三相电力变压器为的主变压器。变压器结线方式为YN,d11。每个变电所设2台变压器。三相牵引变电所的主要特点：主变压器为普通三相电力变压器，能提供可靠的三相电源为自用电变压器及其负荷使用。

二、国内外研究现状：

牵引变电所的设计，关键的问题在于电气主接线接线形式的选择和供电方式的确定，从国内外的研究方式来看，主接线的接线形式主要是有汇流母线和无汇流母线的接线形式。其中有汇流母线的接线形式分为单母线接线和双母线接线，无汇流母线的接线形式分为桥型、角型和单元接线。在电气主接线的选择过程中将会涉及到一个关键问题，即变压器结线方式的选择。目前，牵引变压器的结线形式主要有单相接线变压器、三相YN,d11接线变压器、斯科特接线变压器等。这些结线方式各有其特点，它的确定可以根据实际情况相应作出选择。

牵引变电所的供电方式目前主要有直接供电（DF）方式、带回流线的直接供电（DN）方式、自耦变压器供电（AT）方式、吸流变压器供电（BT）方式和同轴电力电缆供电（CC）方式等。根据国内外已运营的高速铁路看，牵引供电系统多采用AT供电方式，例如日本的东海道新干线、法国的巴黎至利昂线以及西班牙的马德里至塞维利亚线等。

三、论文的主要工作和所采的方法手段：

1.通过对电力牵引与容量计算，确定变压器容量、台数。

2.根据资料及技术要求确定变压器主接线形式。

3.对各种运行方式进行短路计算。

4.根据短路计算结果进行一次设备的选型与校验。

5.牵引变电所防雷保护与接地装置的设计。

6.形成完整的设计计算书及图纸。

根据220/27.5kV牵引变电所的国内外现状特点和发展前景，以及各地不同情况，在借鉴已建220/27.5kV降压变电所设计经验的基础上，对220/27.5kV降压变电所所址的选择、电气主接线、电气设备的平面布置、电气设备选型、防雷、接地等方面提出一系列设计思路。

(1)主变容量和型号的选择是根据负荷发展的要求。包括主变压器型号的选择，连接方式，额定电压和额定电流。

(2)电气主接线的设计确定对牵引变电所电气设备的选择、供电可靠性、运行灵活性，检修是否方便以及经济性等都起着决定性作用。变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，并便于扩建。供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力。灵活性的基本要求是满足调度、检修和扩建时灵活性的要求。

(3)短路电流的计算及电气设备的选择是根据电气主接线图制定短路计算等效图以及短路计算点，计算出选择电气设备所需的各组短路电流。应选择的电气设备如下：各电压等级的母线、绝缘子、断路器、隔离开关、电压及电流互感器等。按正常情况下选择电气设备，按短路情况下校验电气设备的动稳定，热稳定等。

四、预期达到的结果：

按照要求完成220/27.5kV牵引变电所的电气设计，计算变压器的容量，进而确定主接线，也能正确选择短路点，并进行短路计算，并可以根据短路电流选择并校验电气设备，如隔离开关、断路器、互感器等，最后设计防雷与接地保护。

通过设计牵引变电所，掌握设计的思路，同时了解大量关于牵引供电的知识，设计出一个可靠性高，并且灵活经济的牵引变电所，最后，设计图纸，完成报告。

指导教师签字 时 间

摘 要

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转换成适合电力机车使用的电能。

设计一个220/27.5kV牵引变电所，首先要选择一个最优方案，画出主接线图，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。然后进行变压器容量计算和短路计算分析。接着进行防雷和接地的设计。

本次设计实现由220kV降至27.5kV降压变压。主变压器采用三相牵引变压器YN,d11结线方式，额定容量为20MVA。一台投入使用，一台固定备用。变压器低压侧采用单母线分段接线形式，单母线分段采用隔离开关分段，便于故障检修，并能将故障和检修造成的影响局限在一定的范围内。高压侧和低压侧安装断路器和隔离开关,低压侧母线上安装无功补偿装置。无功补偿采用并联电容补偿。变电所内安装所内自用变压器，采用两台自用变压器，一台运行，一台固定备用。

关键词：主接线 主变压器 电气设备 变电所 短路计算

Abstract

The traction substation is the heart of the electric railway power supply system, its

main task is to convert the three-phase high-voltage electric convey from the power

systems to the electricity which is fit the electric locomotive.

To design a 220/27.5kV traction substation,the first of all to choose a the best

scheme, draw the Lord the wiring diagram, the Lord wiring is to point the traction

substations a main device the connection way, and is also substation accept electric

energy, variable pressure and distribution of electric power pathways. It reflects the

traction substation basic structure and functional. Then the transformer capacity

calculation and short circuit calculation and analysis. And then the lightning protection

and grounding design.

The design is substation achieve from 220kV down to 27.5kV step-down

transformer. The main transformer uses the way of three-phase traction transformer

YN,d11 connection way, the rated capacity is 20MVA. One of the two transformers put

into use, another is stationary standby.Transformer low voltage side uses the form of

single bus the terminal. Single Bus use isolation switch to segment in order to facilitate

troubleshooting and failure and can control the impact of malfunction and repair within a

certain range.High side and low side install circuit breakers and disconnectors. Reactive