石太客专阳泉北牵引变电所系统设计-毕业设计.doc

石家庄铁道大学毕业设计石太客专阳泉北牵引变电所系统设计jiji计 Design on Yangquan North Traction Substation System for Passenger Dedicated Line of Shijiazhuang-Taiyuan 2013 届 电气与电子工程学院 专业 电气工程及其自动化 完成日期 2013 年 6 月 10 日毕业设计成绩单学生姓名学 号20092434班 级0901-4班专 业电气工程及其自动化毕业题目石太客专阳泉北牵引变电所系统设计指导教师姓名指导教师职称教授评 定 成 绩指导教师得 分评阅人得 分答辩小组组长得 分成 绩：系主任 签字： 年 月 日毕业设计任务书题目石太客专阳泉北牵引变电所系统设计学生姓名吴长在学号20092434班级0901-4班专业电气工程及其自动化承担指导任务单位电气与电子工程学院导师王硕禾导师职称教授一、主要内容本次设计主要是按给定的石太客专既有条件，学习专业资料及相关技术规范并结合实际情况来进行阳泉北牵引变电所的设计，本设计包括：通过负荷、短路计算，选择供配电方式、变压器容量，完成高低压设备和导线的选型，绘制主接线图、用电平面布置图，各个所平面布置图等。二、基本要求1熟悉牵引供电系统基本知识以及石太客专相关技术规范；2自主完成石太客专阳泉北牵引变电所设计，包括设计图纸及外文翻译。三、主要技术指标和设计任务1参考电气化铁路牵引供变电设计规范。2进行供电方案比较，完成变压器容量计算、短路保护计算、选择牵引电气设备。3绘制CAD牵引变电所主结线图、变压器原理图等相关图纸。4计算说明清晰完整，外文翻译正确引用。四、应收集的资料及参考文献1工厂供电.刘介才.M北京:机械工业出版社 2电力牵引供变电技术.贺威俊.M西南交通大学出版社 3电力牵引供变电技术.陈海军.M中国铁道出版社 4牵引供电系统分析.李群湛.M西南交通大学出版社 五、进度计划 1. 3月 4 日3月9日 熟悉设计背景及编写设计报告、任务书；2. 3月10日3月31日 收集资料，撰写摘要，熟悉AutoCAD软件；34月1日4月30日 完成相关计算和初步设计，并绘出工程图草图，交由导师审阅；45月1日5月30日 完成全部设计，绘出工程图；56月1日6月13日整理设计书，准备答辩。研室主任签字时间 年 月 日毕业设计开题报告题目石太客专阳泉北牵引变电所系统设计学生姓名 吴长在学号20092434班级0901-4班专业电气工程及其自动化一、选题背景石太客运专线作为我国铁路“四纵四横”快速客运网的重要组成部分，连接石家庄和太原两大铁路枢纽，本次设计是进行阳泉北牵引变电所的设计满足系统性能目标和可靠性、可用性、安全性和可维修性要求。本设计根据国内牵引供电系统发展现状，采用分段供电，外加无功补偿，经济有效的解决压降问题。二、国内外发展动态国内外电气化铁路在不断发展，铁路电气化已成为世界范围内铁路技术革命方向。目前开行时速200公里以上高速列车的国家已有日本、法国、德国、意大利、西班牙、比利时、荷兰、瑞典、英国、美国、俄罗斯，正在积极建设或规划建设的还有瑞士、奥地利、丹麦、加拿大、澳大利亚、韩国、印度等国。近几年来我国电气化建设飞速发展，主要有：1969-1977年，我国宝成线的凤州成都段、阳安线两条电气化铁路建成投入运行，共计约940km。1980-1990年，我国电气化铁路建成投入共计约5940km，是1958-1961年的63倍，是1969-1977年的六倍多。截止到2008年十月我国电气化铁路总里程达到26000km，点气化率达32.7%。 三、课题研究要求及内容本次设计主要是按给定的石太客专既有条件，学习专业资料及相关技术规范并结合实际情况来进行阳泉北牵引变电所的设计，本设计内容主要包括：进行负荷计算选择变压器容量、经过短路计算进行保护，选择供配电方式，完成高低压设备和导线的选型，绘制主接线图、用电平面布置图等。四、预期结果通过本次设计使石太客专阳泉北牵引变电所系统的设计各方面数据计算准确，有较强可行性。并且进一步理解交流电气化铁路牵引供电系统的相关知识，增加实践性，为以后的工作打下一个坚实的基础。指导教师签字时 间年 月 日摘 要目前我国基础化铁路建设已经基本建成，现在以及将来的短时间内的主要任务就是进行高铁、地铁等城市轨道交通的建设。中国也已经在高速铁路的研究领域拥有了自己的一套独立的设计、建设方法。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变化成适合电力机车使用的电能。而电气主接线反映牵引变电所设施的主要电气设备以及这些设备的规格、型号、技术参数以及在电气上是如何连接的，高压侧有几回进线、几台牵引变压器，有几回接触网馈电线。通过电气主接线可以了解牵引变电所等设施的规模大小、设备情况。石太客运专线是我国铁路“四纵四横”快速客运网的重要组成部分，能够连接石家庄和太原两大铁路枢纽。线路位于河北、山西省境内，横穿太行山山脉，区间隧道、桥梁众多，设计需要考虑山路坡度大的问题。本设计的任务是完成石太客专阳泉北牵引变电所系统设计：首先，经过方案比较确定本段牵引供电方案，区段供电方式，变压器接线方式。其次，进行通过既有数据进行负荷计算，来选择主变压器安装容量以及台数。然后，进行短路计算，包括一次侧短路计算、二次侧短路计算。并以此来进行保护选择，以及变电所中的断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等电气设备必须依据短路计算的结果。最后,进行牵引变电所的谐波的分析和无功功率补偿分析。关键词: 石太客专 牵引变电所 负荷计算 牵引供电方案 短路计算AbstractAt present our country basic railway construction has been basically completed, the present and the future in a short period of time is the main task of the high speed rail, subway, etc. The construction of urban rail transit. China has also on the study of high-speed railway has its own set of independent design, the construction method.Traction substation is the heart of the electrified railway traction power supply system, its main task is to transfer electrical power system of three-phase high voltage changes into electrical energy for use in electric locomotive. And reflect the main electrical wiring traction substation facilities the main electrical equipment and the equipment specification, type, technical parameter and how is in electrical connection, high side there are a few back into line, several sets of traction transformer, a few back to the catenary feeder. Through the main electrical wiring can understand traction substation facilities such as size, equipment.The Shijiazhuang-Taiyuan passenger dedicated railway line is an important part of “four vertical four horizontal” fast passenger transport network in our country. The aim of the graduate design is to finish the design of Yangquanbei traction substation for the Shijiazhuang-Taiyuan dedicated railway line:Firstly, determine the traction power supply scheme.This design uses the AT power supply mode, double track power and the connection form of three-phase Vv.Secondly, the load calculation is done to determine the main traction transformer capacity and the numbers. Traction substation main transformer is the core equipment, Charging with the supply of the power system into a 220kV three-phase power conversion using the 27.5kV electric locomotive for power.Then, the short-circuit calculation is done which including the calculation of the high-pressure side of the transmission line short circuit, low-pressure side of the bus short-circuit and short circuit of traction.On the one hand, select substation circuit breaker, disconnecting switch, current transformers, voltage transformers and other electrical equipment must be based on the results of short-circuit calculation; On the other hand,the verification of the bus mode of low-pressure side,as well as the selection and validation of lightning protection and grounding equipment have to rely on the data of short circuit calculation.Finally, the harmonic analysis and reactive power compensation analysis of the traction substation are done. Key words: Passenger Dedicated Line of Shijiazhuang-Taiyuan Traction substation Load calculation Traction power supply scheme short-circuit calculation目 录第1章 绪 论11.1 设计背景及意义11.2 国内外研究现状11.3 主要设计内容2第2章 牵引变电所供电方案及主接线设计32.1外部电源供电介绍32.2接触网的供电方案的确定32.3向电力机车的供电方案42.4牵引变电所主接线方式选择42.4.1电气主接线设计的基本要求52.4.2变压器接线的方案比较52.5牵引变电所位置的确定8第3章 牵引变压器的选择和负荷计算103.1 设计依据103.2 计算过程103.2.1 供电臂上、下平均电流的计算113.2.2 供电臂1、2有效电流的计算133.2.3 变压器容量的计算143.2.4 变压器校核容量的计算143.2.5 求变压器的安装容量16第4章 线路的保护计算174.1 短路计算示意图及有关数据174.2 短路电流计算17第5章 开关设备选型及热稳定性校验205.1 高压断路器205.2 隔离开关22第6章 互感器的选型校验保护及自动装置配置256.1 220kV电压互感器的选型和校验256.2 220kV电流互感器的选型和校验276.3保护及自动装置配置296.3.1牵引变电所296.3.2分区所、AT所296.3.3分区所兼开闭所29第7章 谐波分析无功功率补偿与越区供电能力分析307.1谐波分析307.2无功功率补偿分析307.3越区供电能力分析31第8章 结论与展望328.1结论328.2展望32参考文献34致谢35附录A外文资料及翻译36A.1外文原文36A.2中文译文41附录B 相关设计图纸44石家庄铁道大学毕业设计第1章 绪 论1.1 设计背景及意义铁路是物资运输以及旅客中运输的主要交通工具，它对拉动国民经济以及相关产业链的增长起到积极作用。尤其是干线铁路的快速发展对我国中长期的现代化建设起到了无可替代的作用。在繁忙干线建设客运专线，实现客货分线运输，能够大幅度提高铁路运输能力，分流既有线的大部分客车，缓解既有线运能紧张的局面，同时还可以满足大经济区、大城市的增量运输的需求，腾出既有线用来发展货物重载运输，适应日益增长的运输需要。电气化铁路以电力作为牵引动力。电力牵引具有高效节能、运输成本低、运输能力强、运输速度高等特点。电气化铁路直接产生重大国民经济效益和社会效益。石太客运专线作为我国铁路“四纵四横”快速客运网的重要组成部分，连接石家庄和太原两大铁路枢纽。电气化铁路以电力作为牵引动力。电力牵引具有高效节能、运输成本低、运输能力强、运输速度高等特点。电气化铁路直接产生重大国民经济效益和社会效益。1.2 国内外研究现状随着时代的发展国内外电气化铁路也在不断发展，牵引动力电气化铁路建设已成为世界范围内铁路技术发展的方向。我国电气化铁道于1961年8月15目宝成线宝鸡-凤州段建成通车开始起步，已走过了44年不平凡的历程。到2004年底电气化总里程已达19303km，电气化总里程估计将超过德国，跃居世界第二位.我国电气化铁道发展初期。主要局限在隧道多、坡度大的山区铁路.先后建成了宝成线、阳安线、襄渝线襄樊至安康、石太线石家庄-阳泉、宝兰线宝鸡-天水等电气化铁道。到1980年底，共建成电气化铁道1676km。发展速度十分缓慢.改革开放后,国家确定了以经济建设为中心的基本路线，电气化铁道建设迎来了蓬勃发展的春天，开始从山区向平原，由标准低的边远地区铁路向主要长大干线发展.“六五”期间修建了京秦线、成渝线、贵昆线贵阳南至水城西、太焦线长治北至月山等电气化铁道.共计2506km，比过去20年修建的总和还多。“七五”期间修建了2764km电气化铁道。电气化开始进入陇海和京广繁忙干线，同时还修建了我国第一条以运煤为主、开行万吨重载列车、年运量达1亿吨的大秦电气化铁道。截止到2008年十月我国电气化铁路总里程达到26000km，点气化率达32.7%。 国外方面：目前运行的时速200公里以上高速列车的国家有日本、法国、德国、意大利、西班牙、比利时、荷兰、瑞典、英国、美国、俄罗斯，正在积极建设或规划建设的还有瑞士、奥地利、丹麦、加拿大、澳大利亚、韩国、印度等国。从国外已运营和正在建设的高速铁路来看，电力牵引采用工频单相交流25 kV牵引制、最高运行速度为300 km/h及其以上的高速铁路中，全部采用的是AT供电方式。1.3 主要设计内容本设计的任务是完成石太客专阳泉北牵引变电所系统设计：(1)经过方案比较确定本段牵引供电方案，区段供电的供电方式，变压器接线方式1。(2)通过既有数据进行负荷计算，来选择主变压器安装容量以及台数。(3)进行短路计算，包括一次侧短路计算、二次侧短路计算。并以此来进行保护选择，以及变电所中的断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等电气设备必须依据短路计算的结果。(4)最后，进行牵引变电所的谐波的分析和无功功率补偿分析2。第2章 牵引变电所供电方案及主接线设计2.1外部电源供电介绍山西电网是我国重要的火电基地，是我国北部“西电东送”的重要通道，电能输出量高居全国第一，目前已经形成500千伏电网为骨干、重点负荷区以220千伏为环网的电网格局，全省共有500千伏线路11条计949公里，500千伏变电站5座，变电容量1200万千伏安；220千伏线路124条计5232公里，220千伏变电站51座，变电容量1661.6万千伏安。到2005年底，全省电力装机容量达到2370万千瓦。石太客专沿线有太原一厂(138.6万千瓦)、二厂(63.4万千瓦)、阳泉二厂(250万千瓦)、阳光电厂(120万千瓦)、娘子关(40万千瓦)和娘子关二电厂(120万千瓦)等电源点，拥有侯村500kV变电站和阳泉东等诸多220kV变电站，完全能够满足石太客专的牵引供电需要。依据山西省科电电力设计院设计的“阳泉北牵引变电所外部电源配套工程可行性研究”文件，本设计阳泉北牵引变电所，由温池220kV地区变电站出双回220kV架空线供电。如图2-1所示。图2-1 阳泉北牵引变电所供电分布图阳泉北牵引变电所采用带跨条分段的两路进线接线方式，正常工作时用隔离开关将跨条断开。安装两组隔离开关的目的是便于它们轮流停电检修。2.2接触网的供电方案的确定根据设计资料可知石太客专是复线铁路，在我国普遍采用复线一边供电方式。因此本线采用单边末端并联供电。两相邻接牵引变电所之间毗邻的供电臂上、下行接触网电压皆属同相。在接触网供电分段的末端用分区亭中的断路器连接起来，形成复线单边末端供电。单边末端并联供电时，机车由上、下行接触网两线路并联供电，从而使每条接触网中的电流减小，接触网中的电压损失和电能损失显著减小，故目前普遍采用此种方式。在正常情况下，上、下行接触网在AT所、分区所处并联，实现上下行接触网并联供电，在分区所设置越区开关，可实现越区供电。2.3向电力机车的供电方案牵引网向电力机车的供电方式有直接供电(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3。AT供电方式也就是采用自耦变压器的供电方式。这种方式由接触网、钢轨、正馈线和自耦变压器组成供电回路，并在接触网和正馈线之间每隔10-15公里并入一台自耦变压器，其中心抽头与钢轨连接。在AT牵引变电所中，牵引变压器将220千伏三相电降压成单相55千伏，则钢轨与接触网间的电压正好是自耦变压器两端的电压的一半即27.5kV。如图2-2所示，这里的回流线为负馈线F。AT并联于牵引网中，不仅克服了BT传入方式中产生的BT分段方式的缺陷，还使供电电压成倍提高，牵引网阻抗减小，供电距离增长，一般可达10km(约为直接供电方式的170%200%)，牵引网上的电压损失和电能损失都减小。还可以使钢轨电位降低，从而抑制了通信干扰。能够实现机车电流由左右两侧接触我那个双边供电，越区供电能力大大加强。图2-2 AT供电方式牵引供电系统的设计应确保安全可靠，本线坡度大，近期运行5000t重载列车，AT供电方式是一种适于高速、重载等大电流运行的牵引供电方式。因此采用AT供电方式。2.4牵引变电所主接线方式选择2.4.1电气主接线设计的基本要求主接线是指由各种开关电器、电力变压器、互感器、母线、电力电缆、并联电容器等电气设备按一定次序连接的接受和分配电能的电路。它是电气设备选择及确定配电装置安装方式的依据，也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理的重要依据。概括地说，对主接线的基本要求主要有四个方面的内容:安全、可靠、灵活和经济。 安全包括设备安全及人身安全。要满足这一点，必须按照国家标准和规范的规定，正确选择电气设备及正常情况下的监视系统和故障情况下的保护系统，考虑各种人身安全的技术措施。可靠就是主接线应满足对不同负荷的不中断供电，且保护装置在正常运行时不误动、发生事故时不拒动，而且能尽可能的缩小停电范围。为了满足可靠性要求，主接线应力求简单清晰。灵活是指用最少的切换，能适应不同的运行方式，适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使发生故障时停电时间最短，影响范围尽可能缩减到最小。经济是指在满足了以上要求的条件下，保证需要的设计投资最少。因此，主接线的设计应满足可靠性和灵活性的前提下，做到经济合理。主要应从投资小、占地面积少、电能损耗小等几个方面进行综合考虑。它反映了牵引变电所的基本结构和功能。在设计中，主接线的确定对牵引变电所的电气设备的选择、配电装置布置以及牵引变电所的技术经济指标都具有重要的影响4。总的来说，对主接线的要求主要是可靠性和经济性两个方面。2.4.2变压器接线的方案比较三相220kV侧主变压器的接线方式是本次设计中的重要设计设备，其接线方式的选择对主接线有着非常大的影响，其接线形式有单相V,v接线变压器、三相V,v接线变压器、三相YN,d11接线变压器、斯科特接线变压器等4。(1)单相V，v接线牵引变压器接线原理电路图如图2-3所示。牵引变电所装设四台单相V,v接线变压器，其中两台并联运行，两台备用。单相V,v接线牵引变电所的特点：牵引变压器容量利用率可达到100%；正常运行时，牵引侧保持三相，所以可供应牵引变电所自用电和地区三相负荷；主接线较简单，设备较少，投资较省；对电力系统的负序影响比单相接线小；对接触网的供电可实现双边供电。2-3 单相V，v接线牵引变电所的原理电路图(2)三相V，v接线牵引变压器接线原理电路图如图2-4所示。三相V,v接线牵引变电所保持了单相V,v接线牵引变电所的主要优点，最可取的是解决了单相V,v接线牵引变电所不便于采用固定备用及其自动投入的问题。同时，三相V,v接线变压器有两台独立的铁芯和对应绕组通过电磁感应进行变换和传递；两台的容量可以相等，也可以不相等；两台的副边电压可以相同，也可以不相同，有利于实现分相有载或无载调压5。图2-4 三相V,v接线牵引变电所的原理电路图(3)三相YN,d11接线牵引变压器接线这种牵引变电所中装设两台三相YN,d11接线牵引变压器，一台运行，另一台固定备用。其原理如图2-5所示。图2-5 三相YN,d11接线牵引变压器原理图这种接线方式的特点：运行可靠方便；能很好的适应山区单线电气化铁路牵引负载不平衡的特点；制造相对简单，价格较便宜；牵引变压器容量不能得到充分利用；与采用单相接线牵引变压器的牵引变电所相比，主接线要复杂一些，工程投资较多，检修维护工作量也有所增加。(4)斯科特接线牵引变压器图2-6 斯科特接线牵引变压器原理图这种接线方式通过两台斯科特接线牵引变压器把对称三相电压变换成对称二相电压，用其一相供应一边供电分区，另一相供应另一供电分区。其原理如图2-6所示。其特点是：当T1和T2两个供电分区的负荷电流相等，功率因数也相等时斯科特接线变压器的原边三相电流对称。牵引变压器制造难度较大，一次侧中性点不能抽出接地(因为接地时T变负荷会引起零序电流)，必须采用全绝缘线圈，造价高6。方案比较结果：经比较，本设计选用三相V,v接线变压器，相应的变电所应为三相V,v接线牵引变电所。当牵引变电所只有两条电源回路和两台主变压器时，常在电源线路间用横向母线将它们连接起来，即构成桥形结线。四个连接元件仅需三个断路器，配电装置结构也较简单。按中间横向桥接母线位置不同可分为：内桥形 ,外桥形 。本次设计接线采用内桥接线方式。牵引变电所27.5kV侧采用单母线隔离开关分段接线型式，馈线采用上、下行馈线断路器互相备用的方式；设置两组并联电容补偿装置。2.5牵引变电所位置的确定(1)所址选择原则：架空电源进线、馈出线上网走廊畅通；尽量少占农田，不占良田，公路便于引入所内，且力求短捷，便于设备运输；避免设在有严重污秽的地区；尽量避开高填方、拆迁大量建筑物、隧道及高架桥处、名胜古迹以及有地下设施的地区；牵引变电所的所址高程应在百年一遇的洪水位之上；其余所的所址高程应在五十年一遇的洪水位以上；确定所址时，考虑与电台、雷达站、机场、弱电线路以及地下管道、电缆、储油设施等邻近设施和周围环境的相互影响。根据以上原则结合实际情况进行阳泉北牵引变电所的选址。牵引变电所设置在露天，设置靠近负荷中心并且尽量离电源点近，这样有利于减少电源线路的损耗7。分区所：每个供电臂的上、下行接触网之间用两台断路器相联，正常运行时，断路器闭合，实现供电臂上下行并联供电。在每个供电臂的两台断路器内侧设有两台自耦变压器，每台自耦变压器通过电动隔离开关联接，互为备用。当正在运行的自耦变压器故障时，通过断路器跳闸，使故障自耦变压器退出运行。在每回进线上均设置氧化锌避雷器用于过电压保护。不同供电臂通过电动隔离开关实现越区供电。柱上式分区所：供电臂的上、下行通过接触网电动隔离开关实现供电臂上下行并联供电。AT所：AT所与分区所的接线方案类同，通过2台断路器实现上、下行并联供电，自耦变压器通过电动隔离开关接在2台并联断路器之间。根据以上方案确定阳泉北牵引变电所位于东凌井与井陉北牵引变电所之间。牵引变电所按不设自耦变压器，AT所设两台自耦变压器，一台运行，一台备用；分区所设四台自耦变压器，两台投入运行，两台备用。分区所兼开闭所：从上下行接触网引入两路电源，一主一备工作方式；母线为单母线分段接线方式，馈线采用带旁路母线的接线型式。阳泉北牵引变电所的大体位置可以确定下来，如图2-7所示。图2-7 牵引变电所位置第3章 牵引变压器的选择和负荷计算3.1 设计依据铁路等级：客运专线，近期兼顾货运；正线数目：双线；速度目标值：远期最高速度；近期最高运营速度，中速列车，货车最高速度；最小曲线半径：；正线线间距：一般为；到发线有效长度：1050m，双机1080m；牵引种类：电力；机车类型：客运：高速列车，动车组；中速列车，；货运：大功率交流电力机车；牵引质量：客运：高速列车，中速列车；货运：列车最小追踪间隔：客车，货车牵引供电方式：、单相、；客车列车类型：电动车组(单列8辆编组、重联16辆编组)、电力机车(18辆编组)；一般分为三个步骤进行:求出计算容量，然后求出校核定量。这是为确保牵引变压器安全运行所必需的容量。根据计算容量和校核容量，再考虑其他因素(如备用方式等)，最后按实际系列产品的规格选定牵引变压器的台数和容量，称为安装容量和设计容量8。3.2 计算过程根据设计要求，阳泉北牵引变电所采用双线区段上、下行并联供电，主变压器采用固定备用方式。供电臂1是指从阳泉北到东凌井，供电臂2是指从阳泉北到井陉北。主变压器容量计算相关的原始资料如下：供电臂1 对/天，对/天供电臂2 对/天，对/天 其中，表示区间数，表示计算列车数，表示最大列车数。3.2.1 供电臂上、下平均电流的计算首先计算供电臂上、下的基本参数9。上下供电臂能耗带电运行计算： (3-1)式中，为供电臂带电运行能耗； 计算时间间隔； 牵引网额定电压； 对应区段上的电流；列车通过上(下)行供电臂的点点运行平均电流为： (3-2) 式中，列车区间带电运行时分供电臂上(下)行的总能耗为(列车自用电能耗暂忽略不计)： (3-3)列车计算能耗如表3-1所示：表3-1 计算能耗数据供电臂12列车全部运行时间上行1211下行10.510列车用电运行时间上行88下行77.5列车在内的能耗上行2875.51866.3下行2483.61736.3 双线区段上(下)行供电臂列车平均电流： (3-4)式中，列车在供电臂内上(下)行方向的全部运行时间。 列车在内的能耗。 上(下)行供电臂同时存在的平均列车数，即 (3-5)式中，上(下)行供电臂的列车对数(对/日)； 为全日时间，即1440min。 上(下)行供电臂列车用电平均用电概率，即 (3-6) 式中，上(下)行供电臂列车用电运行时间。 供电臂的平均电流计算方法： (3-7) 供电臂1：供电臂2： 按以上计算出的基本参数，可计算供电臂1、2的平均电流。从而可得：供电臂1：供电臂2：3.2.2 供电臂1、2有效电流的计算供电臂1、2有效电流： 式中：( )供电臂1的有效电流计算：供电臂2的有效电流计算：3.2.3 变压器容量的计算本设计采用三相接线变压器，接线变压器由两台单相变压器连接而成，其两台变压器计算容量分别为：因此： 3.2.4 变压器校核容量的计算对应于的供电臂1列车用电平均概率为 按双线有上行车或有下行车的概率为经查得：又 从而得出， 则供电臂1的校核容量对应于的供电臂2列车用电平均概率为按双线有上行车或有下行车的概率为经查得： 从而得出：则供电臂2的校核容量3.2.5 求变压器的安装容量牵引变压器的安装容量，是在计算容量与校核容量的基础上，再考虑备用方式，最后按其系列产品确定的牵引变压器台数与容量。为了确定牵引变压器的安装容量，除了其计算容量与校核容量外，主要考虑因素是备用方式。本设计采用的是4台三相变压器，每2台同时运行，构成V,V接线型式，其余2台备用。牵引变压器容量应能承担全所最大负荷，满足铁路正常运输的要求。因此所选变压器容量应比校核容量略大一些，确定变压器容量为和 10。如表3-2所示。表3-2 变压器容量的技术参数计算容量校核容量变压器容量2548.7535720.14000023383.826589.531500第4章 线路的保护计算为了进行所选电气设备的动稳定，热稳定校验，必须进行相应的短路计算。短路计算时电网电源容量按无限大容量考虑；计算短路电流要考虑周期分量衰减时，在三相短路的暂态过程中，不同时刻短路电流周期分量的有效值的计算，所以用运算曲线法计算；计算中取用系统最大运行方式的综合电抗11。4.1 短路计算示意图及有关数据电力系统短路中最常见的短路类型是单相接地短路，短路后最不严重的短路类型是两相不接地短路，短路电流最大的三相接地短路。由于采用的是完全备用方式，主变压器单台运行，牵引变压器高压侧三相接地短路短路电流与点的三相接地短路电流相等，最终在计算可能通过各种电气设备和母线最大电流时，计算短路点的三相接地短路电流即可12。关于短路计算考虑简化计算，电网电源容量按无限大考虑。计算中，取系统最大运行方式的综合电抗。冲击系数按表4-1选取。表4-1 冲击系数电压等级220kV27.5kV1.801.70各级继电保护时间配合按表4-2选取。表4-2 冲击系数 计算点123、451501000500201561060560264.2 短路电流计算(1)牵引变压器高压侧()发生三相接地短路时，：短路电路图4-1如下所示：图4-1 220kV侧三相短路取电网电源为无限大功率电源，内阻抗为零，线路电抗标幺值为：短路点的起始次暂态电流标幺值为：短路点处的基准电流为： 短路点的起始次暂态电流有名值为： 短路点的冲击电流为： (2)牵引变压器低压侧()发生三相接地短路时，短路电路图如下：图4-2