复线AT牵引变电所结线的设计.doc

第1章 绪 论 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[1]。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。在高速、重载和繁忙干线电气化铁路，大多采用AT（自偶变压器）供电方式牵引变电所[1]。 1.1 牵引变电所简介 牵引变电所除了将电力系统三相电压降低，变换电压的作用外，还具有集中电能、分配电能和控制电能作用。牵引变压器（主变）是一种特殊电压等级的电力变压器， 根据牵引负荷变化剧烈、外部短路频繁的要求，一般把变电所分为以下3种： (1)枢钮变电所。它通常都有两个及其以上电源汇集，进行电能的分配和交换，从而形成电能的枢钮。此类变电所规模大，并采用三绕组变压器获得不同级别的电压，送到不同距离的地区。 (2)地区变电所。其作用是供给一个地区用电。通常也采用三绕组变压器，高压受电，中压转供，低压直配。 (3)用户变电所。此类变电所属于电力系统的终端变电所，直接供给用户电能。通常采用双绕组变压器。铁路牵引变电所就属于此类变电所[2]。 牵引变电所主结线的设计选择对变电所电气设备选择、配电装置布置、继电保护配置和自动装置和控制方式选择等都有重大影响。此外，电气主结线对牵引供电系统运行的可靠、电能质量、运行灵活性和经济性起着决定性作用。因此，电气主结线及其组成的电气设备，是牵引变电所的主体部分。 1.2 应用前景 现电气化铁路除电力牵引供电系统和电力机车动车外，还应包括对供电设施集中监控的远动系统[3]。牵引供电设施分布在铁路沿线，运行管理复杂，早在20世纪50年代末和60年代初，国际上即开始研制并采用远动装置。随着电子技术的飞速发展，特别是计算机技术的引入，远动装置已逐步形成能日臻完善的系统（电力牵引供电系统的子系统）。远动系统的功能可归纳为“四遥”，即遥控、遥信、遥测和遥调。采用微机远动系统，可及时掌握供电设施的运行状态、节省人力和实现无人操作，防止误传指令和误操作，提高牵引供电的可靠性，保证运输安全。 AT供电方式牵引变电所由于馈线供电电压提高与25kV馈线电压相比，变电所间距离成倍扩大，主变压器容量相应增大（单机最大容量为63MV以上），采用斯科特接线主变压器有利于改善变电所的主要运行技术指标（电压水平和负序电流等），提高供电质量[2]。但牵引变电所主接线相对较复杂，使其一次投资费用增大。它适用于高速、重载和繁忙干线电气化铁路，例如在欧洲等一些国家的高速铁路牵引变电所应用较广泛。随着新世纪高速铁路在中国和世界上不少国家的推广和发展，AT供电方式牵引变电所以其技术经济的整体优势，将得到进一步采用[4]。 1.3 本设计的主要内容 确定牵引变电所高压侧的电气主接线的形式，并分析主变压器或110kV侧线路故障时运行方式的转换；确定牵引变压器的台数，备用方式和接线形式；确定55kV侧电气主接线；该变电所配置所需要的继电保护装置和测量装置；配置合适的过电压保护装置，防雷装置以及提高接触网功率因数的装置；画出复线区段牵引变电所的电气主结线图。 1.4 对电气主结线的基本要求 电气主结线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次结线或电气主系统。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部节本组成和连接关系的接线图，成为主结线电路图。电气主结线是变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的首要环节。对电气主结线的基本要求概括地说应包括电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性。 (1) 可靠性 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，停电会对国民经济各部门带来巨大的损失，往往比少发点能的价值大几十倍，会导致产品报废、设备损坏、人身伤亡等。因此，主结线的结线形式必须保证供电可靠。因事故被迫中断供电的机会越小，影响范围越小，停电时间越短，主结线的可靠程度就越高。研究主结线可靠性应注意的问题如下： ①考虑变电所在电力系统中的地位和作用。 由于变电所是电力系统的重要组成部分，其可靠性应与系统要求相适应。 ②变电所接入电力系统的方式。 现代化的变电所都接入电力系统运行。其接入方式的选择与容量大小、电压等级、负荷性质以及地理位置和输送电能距离等因素有关。 ③变电所的运行方式及负荷性质。 电能生产的特点是发电、变电、输电、用电同一时刻完成。而负荷的性质按其重要性又有I类、II类、III类之分。当变电所设备利用率较高，年利用小时数在5000h以上，主要供应I类、II类负荷用电视，必须采用供电较为可靠的