高速鐵路牽引供電綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì) 盤(pán)面設(shè)計(jì)圖

1、-范文最新推薦- 高速鐵路牽引供電綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)+盤(pán)面設(shè)計(jì)圖 摘要： 世界已進(jìn)入建設(shè)高速電氣化鐵路的新時(shí)期。特別是歐洲已經(jīng)突破了國(guó)界，向路網(wǎng)化、國(guó)際化發(fā)展。高速電氣化鐵路已經(jīng)成為國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和鐵路現(xiàn)代化的主要標(biāo)志之一。高速鐵路在世界上己經(jīng)有了40多年的歷史,但中國(guó)還處在起步階段.安全是鐵路運(yùn)輸永恒的主題,牽引供電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行是保證列車安全運(yùn)行的前提,在保證向列車安全可靠供電的同時(shí) ,牽引供電系統(tǒng)的保護(hù)和監(jiān)控環(huán)節(jié)發(fā)揮了極其重要的作用。本論文從高速鐵路的外部供電電源，供電方式，牽引電氣計(jì)算，牽引變電所，牽引供電系統(tǒng)的保護(hù)和控制以及綜合監(jiān)控系統(tǒng)等幾個(gè)方面詳細(xì)描述了高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)

2、成要素和運(yùn)行原理。進(jìn)而對(duì)高速鐵路的牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，消除牽引變電所供電設(shè)備隱患，縮小故障影響范圍、減少對(duì)運(yùn)輸干擾，恢復(fù)列車正常的運(yùn)行秩序，為本次設(shè)計(jì)的目的。關(guān)鍵詞：牽引供電；高速鐵路；供電方式；牽引變電所High-speed railway traction power supply system designAbstract：The world has entered a new period of the construction of high-speed electrified railway. Especially in Europe has broken through

3、the borders, to the road network of international development. High-speed electrified railway has become one of the main symbol of national socio-economic level of development and modernization of railways. High-speed railway in the world has had 40 years of history, but China is still in its infanc

4、y. Safety rail transport is eternal theme, safe and reliable operation of traction power supply system is to ensure the safe operation of trains on the premise, guaranteed to train safety reliable power supply at the same time, the traction power supply system protection and monitoring aspects also

5、play an extremely important role.In this thesis, it described constituent elements of high-speed railway traction power supply system and runprinciple from the external power supply, power supply, electric traction, traction substation, traction power supply system protection and control, as well as

6、 comprehensive monitoring system and other aspects detailed .And then it designed and analyzed the high-speed railway traction power supply system, to eliminate traction substation power supply equipment hidden, narrow the scope of failure to reduce interference on the transport, restore normal trai

7、n running order, the purpose of the design. 3.2牽引變電所供電方式的選擇163.3電氣主結(jié)線形式的選擇和設(shè)計(jì)173.3.1高壓側(cè)結(jié)線的基本形式173.3.2牽引變電所27.5kV饋線側(cè)主接線設(shè)計(jì)193.4模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)203.5模擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)213.6各個(gè)系統(tǒng)盤(pán)的設(shè)計(jì)233.6.11、2號(hào)牽引變電所實(shí)驗(yàn)?zāi)M盤(pán)設(shè)計(jì)233.6.21、3號(hào)主變壓器保護(hù)測(cè)控盤(pán)設(shè)計(jì)243.6.3AT所與變壓器饋線保護(hù)測(cè)控盤(pán)設(shè)計(jì)263.6.4 模擬故障信號(hào)和電流及安全監(jiān)控盤(pán)設(shè)計(jì)283.7系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的三個(gè)功能：283.7.1微機(jī)備自投283.7.2（自耦變壓器和牽引模擬

8、盤(pán)）保護(hù)測(cè)控313.7.3故障模擬364 結(jié)論與展望38致謝39參考文獻(xiàn)40附錄 高速鐵路牽引供電系統(tǒng)盤(pán)面設(shè)計(jì)圖41,37871緒論1.1論文的研究目的和意義高速鐵路在世界上已經(jīng)有了40年的歷史，但在中國(guó)還處于初級(jí)發(fā)展階段。安全是鐵路運(yùn)輸永恒的話題，牽引供電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行是保證列車安全運(yùn)行的前提，在保證牽引供電系統(tǒng)安全可靠地向列車供電方面，供電系統(tǒng)的保護(hù)發(fā)揮了極其重要的作用。一方面在正常狀態(tài)下應(yīng)滿足列車運(yùn)行的需求，另一方面在牽引供電系統(tǒng)發(fā)生故障的情況次下應(yīng)有選擇地迅速切除故障，以保障列車，設(shè)備，旅客的人生安全。按照鐵道部的中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃，從2005年到2020年，鐵道部將投入兩萬(wàn)億元資金

9、進(jìn)行鐵路建設(shè)，近期每年投資在2000億元以上。到2020年，全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)到10萬(wàn)公里，電化率均達(dá)到50%以上。所以對(duì)高速鐵路牽引供電系統(tǒng)研究，是為了保證在牽引變電所發(fā)生事故、故障情況下，搶修人員能夠迅速出動(dòng)，以最佳的搶修方案、最快的搶修速度、最好的搶修組織，最大限度地減少對(duì)運(yùn)輸?shù)挠绊?。因此如何結(jié)合電氣化鐵路的設(shè)備現(xiàn)狀和運(yùn)行實(shí)際，進(jìn)而對(duì)高速鐵路的牽引供電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，消除牽引變電所供電設(shè)備隱患，縮小故障影響范圍、減少對(duì)運(yùn)輸干擾，恢復(fù)列車正常的運(yùn)行秩序，為本次設(shè)計(jì)的目的。 第2章對(duì)整個(gè)高鐵牽引供電系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的構(gòu)成和供電回路，外部供電方式，牽引網(wǎng)供電方式等以及系統(tǒng)設(shè)備的遠(yuǎn)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。

10、第3章對(duì)高速牽引供電系統(tǒng)的變電所進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括高低壓側(cè)饋線的設(shè)計(jì)和電氣主結(jié)線的選擇?；诟咚勹F路牽引供電模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括對(duì)其各個(gè)功能盤(pán)的原理分析，以及實(shí)現(xiàn)的保護(hù)控制測(cè)量和自投等功能。第4章總結(jié)：對(duì)全文的工作進(jìn)行概括總結(jié)，并對(duì)今后工作進(jìn)行了展望。2 高速鐵路牽引供電系統(tǒng)分析2.1牽引供電系統(tǒng)概述將電能從電力系統(tǒng)傳送給電力機(jī)車的電力裝置的總稱叫電氣化鐵路的供電系統(tǒng)，又稱牽引供電系統(tǒng)，主要由牽引變電所和接觸網(wǎng)兩大部分組成。牽引變電所將電力系統(tǒng)輸電線路電壓從110kV（或220kV）降到27.5kV，經(jīng)饋電線將電能送至接觸網(wǎng)；接觸網(wǎng)沿鐵路上空架設(shè)，電力機(jī)車升弓后便可從其取得電能，用以牽引列車。牽引

11、變電所所在地的接觸網(wǎng)設(shè)有分相絕緣裝置，兩相鄰牽引變電所之間設(shè)有分區(qū)亭，接觸網(wǎng)在此也相應(yīng)設(shè)有分相絕緣裝置。牽引變電所至分區(qū)亭之間的接觸網(wǎng)（含饋電線）稱供電臂。圖2-1牽引供電系統(tǒng)構(gòu)成由于電力機(jī)車本身不帶原動(dòng)機(jī)，需要靠外部電力系統(tǒng)供電裝置給其電能，故電氣化鐵路是由電力機(jī)車和牽引供電系統(tǒng)組成的。牽引供電系統(tǒng)主要由牽引變電所和接觸網(wǎng)兩部分組成，所以人們又稱電力機(jī)車，牽引變電所和接觸網(wǎng)為電氣化鐵道的三大原件。電力機(jī)車工作原理：由于電力機(jī)車本身不帶原動(dòng)機(jī)需要靠外部電力經(jīng)過(guò)牽引供電裝置給其電能，故電氣化鐵路是由電力機(jī)車和牽引供電系統(tǒng)組成的。電力機(jī)車靠其頂部升起的受電弓和接觸網(wǎng)接觸獲取電能。電力機(jī)車頂部都有受

12、電弓，由司機(jī)控制其升降，緊貼接觸網(wǎng)線摩擦滑行，將電能引入機(jī)車，經(jīng)機(jī)車主斷路器到機(jī)車主變壓器，主變壓器降壓后，經(jīng)供電臂裝置供給牽引電動(dòng)機(jī)，牽引電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使電力機(jī)車運(yùn)行。 接觸網(wǎng)是牽引網(wǎng)的主體，由于接觸網(wǎng)分布廣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行條件又差，所以不僅日常維修工作量大，短路故障也較多，故與牽引供電的可靠性關(guān)系極大。軌道在非牽引情況下只作為列車的導(dǎo)軌。在電力牽引時(shí)，軌道除了仍然具有導(dǎo)軌功能外，還需要完成回流的任務(wù)。因此，電力牽引的軌道，需要具有良好的導(dǎo)電性能。流過(guò)電力機(jī)車的負(fù)荷電流經(jīng)鋼軌和回流線回到牽引變電所。由于鋼軌對(duì)地并非絕緣，所以部分電流沿大地流回到牽引變電所，形成地中電流。（3）分區(qū)所分區(qū)所

13、是將電氣化鐵路上下行接觸網(wǎng)通過(guò)分區(qū)所并聯(lián)起來(lái)，以提高供電臂末端接觸網(wǎng)上的電壓水平，均衡了上下行供電臂的電流，降低電能損失；為了增加供電的靈活性，提高運(yùn)行的可靠性，在兩個(gè)相鄰牽引變電所供電的接觸網(wǎng)區(qū)段通常加設(shè)分區(qū)亭，分區(qū)亭的作用是：其一，可以使相鄰兩供電區(qū)段實(shí)行并聯(lián)供電或分開(kāi)供電，也可使復(fù)線區(qū)段的上、下行實(shí)行并聯(lián)或分開(kāi)供電。其二，相鄰牽引變電所發(fā)生故障而不能繼續(xù)供電時(shí)，可以閉合分區(qū)亭內(nèi)的斷路器由非故障牽引變電所實(shí)行越區(qū)供電。圖2-4分區(qū)所越區(qū)供電示意圖（4）開(kāi)閉所開(kāi)閉所是為了保證不影響電力牽引安全可靠供電設(shè)的帶斷路器等設(shè)施的控制場(chǎng)所。多用于樞紐站、編組站、電力機(jī)務(wù)段和折返段等處。開(kāi)閉所的主要作用

14、是在大的編組站和客運(yùn)站實(shí)現(xiàn)分束、分段供電，提高供電的可靠性，縮小停電范圍，減少事故對(duì)鐵路運(yùn)行的影響。2.3高速鐵路外部供電電源2.3.1外部電源的供電方式和電壓選擇外部電源的供電方式是指電力系統(tǒng)與牽引變電所的連接方式,它去決定于牽引負(fù)荷的用電等級(jí)和電力系統(tǒng)的分布情況。 2.4.1按牽引網(wǎng)設(shè)備類型分類交流牽引供電系統(tǒng)可采用的供電方式主要有3種：直接供電方式，BT（細(xì)流變壓器）供電方式，AT（自耦變壓器）供電方式和。交流電氣化鐵道對(duì)相鄰近通信線路的干擾主要是由接觸網(wǎng)與地回路對(duì)通信線的不對(duì)稱引起的。如果能實(shí)現(xiàn)由對(duì)稱回路向電力機(jī)車供電。就可以大大減輕對(duì)通信線路的干擾。采用BT、AT、CC等供電方式就是

15、為了提高供電回路的電氣對(duì)稱性，其中CC供電方式效率最高，但投資過(guò)大。目前，電氣化鐵路多采用BT、AT供電方式。下面主要介紹三種供電方式:圖2-5電氣化鐵道牽引供電示意圖( 1 )直接供電方式直接供電方式(T—R供電)是指牽引變電所通過(guò)接觸網(wǎng)直接向電力機(jī)車供電，及回流經(jīng)鋼軌及大地直接返回牽引變電所的供電方式。 這種供電方式的電路構(gòu)成及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備少，施工及運(yùn)營(yíng)維修都較方便，因此造價(jià)也低。但由于接觸網(wǎng)在空中產(chǎn)生的強(qiáng)大磁場(chǎng)得不到平衡，對(duì)鄰近的廣播、通信干擾較大，所以一般不采用。我國(guó)現(xiàn)在多采用加回流線的直接供電方式,減輕電磁干擾影響。圖2-6（a）直接供電方式( 2 )BT供電方式所謂B

16、T供電方式就是在牽引供電系統(tǒng)中加裝吸流變壓器(約34km安裝一臺(tái))和回流線的供電方式。這種供電方式由于在接觸網(wǎng)同高度的外側(cè)增設(shè)了一條回流線，回流線上的電流與接觸網(wǎng)上的電流方向相反，這樣大大減輕了接觸網(wǎng)對(duì)鄰近通信線路的干擾。BT供電的電路是由牽引變電所、接觸懸掛、回流線、軌道以及吸上線等組成。由圖可知，牽引變電所作為電源向接觸網(wǎng)供電；電力機(jī)車(EL)運(yùn)行于接觸網(wǎng)與軌道之間；吸流變壓器的原邊串接在接觸網(wǎng)中，副邊串接在回流線中。吸流變壓器是變比為1：1的特殊變壓器。它使流過(guò)原、副邊線圈的電流相等，即接觸網(wǎng)上的電流和回流線上的電流相等。因此可以說(shuō)是吸流變壓器把經(jīng)鋼軌、大地回路返回變電所的電流吸引到回流

17、線上，經(jīng)回流線返回牽引變電所。這樣，回流線上的電流與接觸網(wǎng)上的電流大小基本相等，方向卻相反，故能抵消接觸網(wǎng)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)，從而起到防干擾作用。 1單邊供電：即接觸網(wǎng)的每個(gè)分段由牽引變電所從一邊供應(yīng)電能，如圖2-7所示。每個(gè)牽引變電所的兩個(gè)臂供兩個(gè)接觸網(wǎng)區(qū)段，相鄰兩個(gè)變電所之間的兩段接觸網(wǎng)相互絕緣。但為了在必要時(shí)實(shí)行越區(qū)供電，在接觸網(wǎng)分界點(diǎn)設(shè)有柱上隔離開(kāi)關(guān)，且照慣例，此兩段接觸網(wǎng)供同相電。單線單邊供電方式是每個(gè)供電臂獨(dú)立供電，變電所的倒閘操作及饋線保護(hù)都比較簡(jiǎn)單，故目前普遍采用。圖2-7單邊供電方式2雙邊供電：當(dāng)相鄰兩牽引變電所之間的兩段接觸網(wǎng)用分區(qū)亭中的斷路器連接，并從兩變電所同時(shí)供電，這種供電

18、方式稱單線雙邊供電，如圖1一6所示。分區(qū)亭的作用是縮小接觸網(wǎng)故障停電范圍和檢修時(shí)的停電范圍。兩邊供電時(shí)，電力機(jī)車從兩個(gè)牽引變電所取流，所以每條饋電線的電流相對(duì)減小，從而可以減小牽引網(wǎng)中的電壓損失和電能損失，有利于改善供電臂的電壓水平，降低鐵路的運(yùn)營(yíng)成本，而且牽引變電壓器和接觸網(wǎng)懸掛的負(fù)荷載較均勻。同時(shí)由于電力機(jī)車兩邊的供電電流方向相反，故可以減小對(duì)通信線路的電磁感應(yīng)千擾。兩邊供電的主要缺點(diǎn)是增設(shè)了分區(qū)亭中的一、二次設(shè)備，運(yùn)營(yíng)維護(hù)也需投人許多人力、物力。同時(shí)，當(dāng)兩牽引變電所的電壓有差異時(shí)，還可能出現(xiàn)不平衡電流，從而產(chǎn)生附加的電能損失。2.5高速鐵路牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)及綜合監(jiān)控系統(tǒng)2.5.1遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的基

19、本組成與遠(yuǎn)動(dòng)信息內(nèi)容( 1 ) 遠(yuǎn)動(dòng)信息組成：•遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)由調(diào)度端（控制中心、主站、控制端）、執(zhí)行端（被控站、遠(yuǎn)方終端）及信道等組成。•調(diào)度端：設(shè)在控制中心內(nèi),完成遠(yuǎn)動(dòng)對(duì)象的監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及管理功能等；•執(zhí)行端:設(shè)在牽引變電所、開(kāi)閉所、分區(qū)所,AT所及V?？刂普緝?nèi),執(zhí)行端完成遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理，發(fā)送、接收及輸出執(zhí)行功能，常規(guī)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)被控端為遠(yuǎn)方終端設(shè)備（Remote Terminal Unit,即RTU）； 8遙調(diào)YT：調(diào)度端直接對(duì)被控站某些設(shè)備的工作狀態(tài)和參數(shù)的調(diào)整。如變壓器電壓等級(jí)等。9. 遙視YS：現(xiàn)場(chǎng)重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、重要場(chǎng)所的環(huán)境狀態(tài)等通過(guò)視頻圖

20、像傳送到調(diào)度端。圖2-8鐵路牽引供電、電力供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2.5.2牽引供電運(yùn)動(dòng)及綜合監(jiān)控系統(tǒng)功能牽引供電系統(tǒng)的高效、可靠運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)高速電力牽引運(yùn)輸?shù)母颈Ｕ?。前?yīng)供電遠(yuǎn)動(dòng)及綜合監(jiān)控系統(tǒng)用以實(shí)現(xiàn)對(duì)牽引供電系統(tǒng)中各種供電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視、控制及沿線變電所、分區(qū)亭、開(kāi)閉所的安全監(jiān)控，迅速分析查找、切除牽引網(wǎng)故障點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高壓設(shè)備運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的在線檢測(cè)，為提高牽引供電系統(tǒng)調(diào)度管理自動(dòng)化、智能化水平，確保高速牽引供電系統(tǒng)的安全、可靠、高效運(yùn)行提供了強(qiáng)大的技術(shù)保障。牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)主要由3大部分組成，即裝設(shè)在電力調(diào)度系統(tǒng)所內(nèi)的調(diào)度端系統(tǒng)，裝設(shè)在鐵路沿線的牽引變電所、分區(qū)亭、開(kāi)閉所內(nèi)的綜合自動(dòng)

21、化及安全監(jiān)控系統(tǒng)，以及遠(yuǎn)動(dòng)通道系統(tǒng)。調(diào)度端與綜合自動(dòng)化及安全監(jiān)控系統(tǒng)間通過(guò)遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)通信，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視、控制、測(cè)量、報(bào)警、記錄等功能。隨著計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)與監(jiān)控系統(tǒng)正由集中監(jiān)控方式向開(kāi)放型、分布式、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。分布式、網(wǎng)絡(luò)化牽引供電監(jiān)控系統(tǒng)因其在空間及功能上的分布處理，從而具備良好的擴(kuò)展性、高度的自律性及廣泛的適應(yīng)性，已成為高速鐵路牽引供電監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。圖2-9 鐵路監(jiān)控供電系統(tǒng)構(gòu)成牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)主要功能：控制功能：系統(tǒng)具備對(duì)牽引供電系統(tǒng)各種開(kāi)關(guān)設(shè)備、保護(hù)測(cè)控裝置、安全監(jiān)控?cái)z像頭等對(duì)象的控制功能，主

22、要有：斷路器、隔離開(kāi)關(guān)的合閘/分閘操作,重合閘的投入/切除工作;開(kāi)關(guān)的程控操作;信號(hào)復(fù)歸;測(cè)控保護(hù)單元復(fù)歸;測(cè)控/保護(hù)單元定值整定、修改及查詢；開(kāi)關(guān)的操作閉鎖、遙信閉鎖控制；當(dāng)?shù)乇O(jiān)控與遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)間控制權(quán)的獲取控制；安全監(jiān)控系統(tǒng)攝像頭控制。 ( 2 ) 安全監(jiān)控系統(tǒng)變電所安全監(jiān)控系統(tǒng)由視頻（圖像）監(jiān)控及防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)構(gòu)成，是變電所安全運(yùn)營(yíng)的重要設(shè)備之一。安全系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)可作為變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)組成單元，也可作為一套完整的獨(dú)立安全監(jiān)控系統(tǒng)。變電所安全監(jiān)控系統(tǒng)具有以下功能：1.在變電所內(nèi)的前端視頻主機(jī)上，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的多路圖像和聲音進(jìn)行全天候記錄，并按調(diào)度指令有選擇地將一路或多路視頻/音頻信號(hào)傳送

23、到調(diào)度控制中心,以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電所的監(jiān)控,2.具有錄像資料，操作記錄等資料數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程檢索,回放,存儲(chǔ)及回放功能.3.具有攝像機(jī)，電源及監(jiān)控主機(jī)等的故障自動(dòng)判斷和向中心報(bào)告的功能；中心收到故障報(bào)警后可在電子地圖上顯示并提供語(yǔ)音提示。1.監(jiān)控中心除能夠接受報(bào)警和進(jìn)行報(bào)警處理外，還可通過(guò)操作計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)，手動(dòng)或自動(dòng)實(shí)現(xiàn)視屏圖像的任意調(diào)用，切換。2.多媒體功能。3.可在變電所當(dāng)?shù)丶罢{(diào)度中心對(duì)云臺(tái)的上下，左右轉(zhuǎn)動(dòng)，鏡頭的變焦，變倍，變光圈，報(bào)警燈光及雨刷等進(jìn)行當(dāng)?shù)睾瓦h(yuǎn)程控制。圖2-10 安全視頻監(jiān)控系統(tǒng)3.高速鐵路牽引供電模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1牽引變電所模擬系統(tǒng)電力牽引的專用變電所。牽引變電所把區(qū)域電力系統(tǒng)送來(lái)的

24、電能，根據(jù)電力牽引對(duì)電流和電壓的不同要求，轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用于電力牽引的電能，然后分別送到沿鐵路線上空架設(shè)的接觸網(wǎng)，為電力機(jī)車供電，一條電氣化鐵路沿線設(shè)有多個(gè)牽引變電所，相鄰變電所間的距離約為4050公里。在長(zhǎng)的電氣化鐵路中，為了把高壓輸電線分段以縮小故障范圍,一般每隔200250公里還設(shè)有支柱牽引變電所,它除了完成一般變電所的功能外，還把高壓電網(wǎng)送來(lái)的電能，通過(guò)它的母線和輸電線分配給其他中間變電所。 牽引變電所的任務(wù)是將電力系統(tǒng)三相電壓降低，同時(shí)以單相方式饋出。降低電壓是由牽引變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，將三相變?yōu)閱蜗嗍峭ㄟ^(guò)變電所的電氣接線來(lái)達(dá)到的。 此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中采用的是兩邊供電方式，兩條高壓線各自為220

25、kv(2)牽引變電所向接觸網(wǎng)的供電方式單線區(qū)段 一邊供電；兩邊供電。雙線區(qū)段 同相一邊并聯(lián)供電；同相一邊分開(kāi)供電；雙邊扭結(jié)供電。此次設(shè)計(jì)中采用的是單線區(qū)段兩邊供電方式。3.3電氣主結(jié)線形式的選擇和設(shè)計(jì)3.3.1高壓側(cè)結(jié)線的基本形式（1）單母線結(jié)線圖3-1 單母線結(jié)線圖如圖3-1所示，單母線接線的的特點(diǎn)是整個(gè)的配電裝置只有一組母線，每個(gè)電源線和引出線都經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)電器接到同一組母線上。同一回路中串接的隔離開(kāi)關(guān)和斷路器，在運(yùn)行操作時(shí)，必須嚴(yán)格遵守以下操作順序：對(duì)饋線送電時(shí)必須先合1QS和2QS再合入1QF；如欲停止對(duì)其供電必須先斷開(kāi)1QF然后斷開(kāi)1QS和2QS（2）采用雙T型接線雙T型接線也叫分支接線

26、，它于外橋式接線相似，區(qū)別是用橋隔離開(kāi)關(guān)代替了原來(lái)的橋斷路器。雙T型接線設(shè)置了橋隔離開(kāi)關(guān)目的是當(dāng)某一因故障或檢修退出運(yùn)行時(shí)，另一輸電線路可借助橋隔離開(kāi)關(guān)向兩臺(tái)變壓器同時(shí)供電。母聯(lián)隔離開(kāi)關(guān)經(jīng)常是閉合的（即圖中的7QS），兩組進(jìn)線只有一組向變電所供電的是工作電源(主電源)，另一組輸電線則是備用電源(副電源)，與橋式接線相比，省去一臺(tái)斷路器，隔離開(kāi)關(guān)也減少了。因此屋外配電裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，占地面積減小，相應(yīng)的以橋斷路器為作用的保護(hù)裝置也隨之取消，控制室內(nèi)的二次接線大為減化。圖3-2雙T型接線牽引變電所主接線圖（3）采用橋型結(jié)線當(dāng)只有兩條電源回路和兩臺(tái)主變壓器時(shí)，常在電源線間用橫向母線將它們連接起來(lái)，即

27、構(gòu)成橋型結(jié)線。橋型結(jié)線按中間橫向橋接母線的位置不同，分為內(nèi)橋形和外橋形兩種，如圖2-3所示。前者的連接母線靠近變壓器側(cè)，而后者則連接在靠近線路側(cè)。 （2）饋線斷路器50%備用的接線如圖5所示。此種接線用于單線區(qū)段，牽引母線同相的場(chǎng)合和復(fù)線區(qū)段，每相母線只有兩條饋線的場(chǎng)合。這種接線每?jī)蓷l饋線設(shè)一臺(tái)備用斷路器，通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換，備用斷路器可代替其中任一臺(tái)斷路器工作。牽引母線用兩臺(tái)隔離開(kāi)關(guān)分段是為了便于兩段母線輪流檢修。圖3-4 饋線斷路器100%備用的接線圖3-5 饋線斷路器50%備用的接線電氣主結(jié)線方案的分析（1）220kV側(cè)結(jié)線的選擇方案一：采用單母線結(jié)線 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)線簡(jiǎn)單清晰，使用設(shè)備少，經(jīng)

28、濟(jì)比較好，而且在遠(yuǎn)期調(diào)整時(shí)線路變換更比較方便。由于結(jié)線簡(jiǎn)單，操作人員發(fā)生誤操作的可能性就要小。 缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，接到母線上任一元件故障時(shí)，均使整個(gè)配電裝置停電。方案二：采用內(nèi)橋結(jié)線 優(yōu)點(diǎn)：形結(jié)線能滿足牽引變電所的可靠性，具有一定的運(yùn)行靈活性，使用電器少，建造費(fèi)用低，在結(jié)構(gòu)上便于發(fā)展為單母線或具有旁路母線的單母線結(jié)線。此結(jié)線方案適用于有系統(tǒng)功率穿越，線路檢修停電機(jī)會(huì)較多，主變壓器不需經(jīng)常切換的牽引變電所。 缺點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)性較單母線要差。方案三：雙T與橋式接線相比，省去一臺(tái)斷路器，隔離開(kāi)關(guān)也減少了。因此屋外配電裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，占地面積減小，相應(yīng)的以橋斷路器為作用的保護(hù)裝置也隨之取消，控制室內(nèi)的二次

29、接線大為減化。比較結(jié)論：作為牽引變電所，必須保證供電的可靠性和靈敏性，根據(jù)任務(wù)書(shū)的依據(jù)，一次側(cè)采用雙T型接線比較合理（2）27.5kV側(cè)結(jié)線的選擇 牽引負(fù)荷側(cè)一般采用饋線斷路器50%備用的接線。3.4模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)高壓側(cè)按兩路220KV進(jìn)線主備自投運(yùn)行方式，饋線側(cè)按一條供電臂供電進(jìn)行配置，設(shè)變電所、分區(qū)所兩套綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。 8）接觸網(wǎng)瞬時(shí)故障和永久故障3.5.2當(dāng)?shù)乇O(jiān)控功能設(shè)計(jì)1)提供牽引變電所、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)友好、直觀的監(jiān)控人機(jī)界面。2)實(shí)時(shí)顯示被控制站的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、預(yù)告及事故信號(hào)及各種測(cè)量量。3)完成對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備、重合閘及自投裝置等的控制操作。4)實(shí)時(shí)顯示測(cè)控保護(hù)單元上送的保護(hù)信息。

30、5)采集、顯示及存儲(chǔ)保護(hù)單元的各類報(bào)告，進(jìn)行負(fù)荷錄波、故障錄波及諧波分析顯示。6)完成對(duì)測(cè)控保護(hù)裝置的復(fù)歸、參數(shù)整定及傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)。7)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、流水打印、報(bào)警等信息處理功能。8)實(shí)現(xiàn)畫(huà)面修改、數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)等系統(tǒng)維護(hù)功能。當(dāng)?shù)乇O(jiān)控計(jì)算機(jī)主要指標(biāo)如下：lCPU主頻：≥2GHz以上l內(nèi)存容量：≥1Gl硬盤(pán)存儲(chǔ)器：≥60GBl高分辨率圖形卡l8倍速以上 DVD—ROM3.5.3所內(nèi)數(shù)據(jù)通信功能設(shè)計(jì)通過(guò)配置的所內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)，完成與各間隔單元的接口功能，實(shí)施對(duì)間隔單元的數(shù)據(jù)采集與控制輸出，所內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)達(dá)到工業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。a.所內(nèi)網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)不低于10Mbps，裝置

31、應(yīng)提供多種通信方式接口，具備多種規(guī)約轉(zhuǎn)換功能，把相關(guān)數(shù)據(jù)信息上傳監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生事故或異常時(shí)，應(yīng)能產(chǎn)生事故或告警音響信號(hào)。b. 通過(guò)接收天線完成系統(tǒng)GPS對(duì)時(shí)功能。c. 每所應(yīng)單獨(dú)提供一臺(tái)通信服務(wù)器（裝置），裝置應(yīng)采用強(qiáng)、弱電回路在物理空間上嚴(yán)格分開(kāi)的結(jié)構(gòu)。d. 裝置應(yīng)采用整面板形式，面板上應(yīng)裝有漢化液晶顯示器、工作指示燈和操作鍵盤(pán)。 從系統(tǒng)盤(pán)面圖來(lái)看，由最上方的1#進(jìn)線引入220kv電壓，然后通過(guò)一定數(shù)量的斷路器，自動(dòng)開(kāi)關(guān)和隔離開(kāi)關(guān)，最終進(jìn)入母線，也可以認(rèn)為其就是高速鐵路牽引供電系統(tǒng)中外部220kv電壓，通過(guò)牽引變電所將電壓傳送給接觸網(wǎng)，由接觸網(wǎng)再傳給電力機(jī)車。此系統(tǒng)中采用了高電壓模擬低電壓

32、的技術(shù)，通過(guò)電源線接入系統(tǒng)的是380v交流電壓，通關(guān)系統(tǒng)內(nèi)部的模塊轉(zhuǎn)換，使之變?yōu)殍F路專用供電電壓110kv。其盤(pán)面有一定數(shù)量的開(kāi)斷按鈕，用于系統(tǒng)內(nèi)部故障或者線路短路時(shí)開(kāi)斷相應(yīng)的設(shè)備，在系統(tǒng)一般工作情況下，紅色按鈕亮，表示系統(tǒng)工作正常，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)綠色按鈕亮，說(shuō)明系統(tǒng)內(nèi)部故障處于隔斷狀態(tài)。詳見(jiàn)附錄1圖3-6 牽引變電所1號(hào)模擬盤(pán)3.6.21、3號(hào)主變壓器保護(hù)測(cè)控盤(pán)設(shè)計(jì)對(duì)于這個(gè)盤(pán)來(lái)說(shuō)，其實(shí)也是對(duì)一次回路的復(fù)示，主要是對(duì)主變壓器的內(nèi)的設(shè)備和數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障和數(shù)據(jù)異常時(shí)，進(jìn)行斷路和隔開(kāi)保護(hù)。其主要原理是接收牽引供電系統(tǒng)的事故模擬盤(pán)或者系統(tǒng)本身發(fā)出的故障信號(hào)，通過(guò)其內(nèi)部的微機(jī)保護(hù)控制裝置

33、對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后給出判斷，使繼電器動(dòng)作，給出相應(yīng)的開(kāi)關(guān)，按鈕的分合閘動(dòng)作，達(dá)到切斷故障危險(xiǎn)信號(hào)的目的，啟動(dòng)自投邏輯，將備用機(jī)投入運(yùn)行。詳見(jiàn)附錄2其故障一般分為內(nèi)部故障和外部故障：內(nèi)部故障: 變壓器郵箱內(nèi)發(fā)生的故障，如線圈的匝間短路，一相接地短路，線圈層間短路，鐵芯燒壞等。外部故障：變壓器油箱外所發(fā)生的故障，如套管故障，引出線上的故障等。（ 1 ） 變壓器的保護(hù)：1）瓦斯保護(hù)輕瓦斯是油箱內(nèi)部有少量氣體溢出或油位下降，使輕瓦斯浮子動(dòng)作發(fā)出信號(hào)報(bào)警。重瓦斯是油箱內(nèi)部有電弧燒蝕事故時(shí)產(chǎn)生大量油氣體，油氣流通過(guò)瓦斯繼電器時(shí)，沖擊擋板使重瓦斯繼電器接點(diǎn)動(dòng)作，發(fā)出跳閘信號(hào)。 圖3-91、3號(hào)變壓器交

34、流電輸入回路原理圖電流互感器：用來(lái)變換電路中的電流，以提供電流信號(hào)給測(cè)量?jī)x表，繼電器或自投裝置，并使之與高壓電路隔離電流互感器：用來(lái)變換電路中的電流，以提供電流信號(hào)給測(cè)量?jī)x表，繼電器或自投裝置，并使之與高壓電路隔離3.6.3AT所與變壓器饋線保護(hù)測(cè)控盤(pán)設(shè)計(jì)兩者檢測(cè)饋線處的電流值，但所指的對(duì)象不同，一個(gè)指向AT所，一個(gè)指向分區(qū)所，盤(pán)面上的開(kāi)關(guān)按鈕可以控制饋線的開(kāi)關(guān)，一旦饋線發(fā)生故障進(jìn)行隔離故障，開(kāi)關(guān)分為按鈕開(kāi)關(guān)和手動(dòng)分合開(kāi)關(guān)，都是根據(jù)故障模擬盤(pán)送來(lái)的故障信號(hào)給微機(jī)監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行判斷，要隔斷哪一種繼電器，隔開(kāi)哪一路的設(shè)備工作。在高壓線路保護(hù)中，高頻保護(hù)、電流差動(dòng)保護(hù)都是依靠快速通信實(shí)現(xiàn)的主保護(hù)，饋線

35、系統(tǒng)保護(hù)是在多于兩個(gè)裝置之間通信的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的區(qū)域性保護(hù)。具體實(shí)現(xiàn)方式有以下幾種：傳統(tǒng)的電流保護(hù)，重合器方式的饋線保護(hù)，基于饋線自動(dòng)化的饋線保護(hù)。在變電所及AT所饋線保護(hù)測(cè)控盤(pán) 271斷路器控制回路原理圖中，我們可以看到其可以實(shí)現(xiàn)許多功能，包括手動(dòng)合分閘遙控合分閘之外還有保護(hù)出口，其用于判斷斷路器屬于什么狀態(tài)是合還是分，中間的WXB為饋線保護(hù)控制裝置，用來(lái)接收來(lái)自外部的電流，電壓和故障信號(hào)，通過(guò)微機(jī)內(nèi)部自行判斷開(kāi)斷斷路器實(shí)現(xiàn)故障隔離。還有對(duì)此處的防跳裝置做一點(diǎn)說(shuō)明，因斷路器手動(dòng)控制或自動(dòng)合閘時(shí)，如果遇到永久性故障，繼電器保護(hù)立即使其跳閘。此時(shí)如控制開(kāi)關(guān)未復(fù)歸或自動(dòng)裝置出口繼電器出口被卡主，使合

36、閘回路一直通電，將斷路器再次合閘繼而又跳閘，如此反復(fù)出現(xiàn)“跳躍”現(xiàn)象，導(dǎo)致斷路器損壞。為防止此種情況，應(yīng)在控制回路中設(shè)電氣“防跳”措施，或斷路器本身設(shè)置機(jī)械“防跳”。 (2)PT斷線檢測(cè)PT就是電壓互感器,其與變壓器一樣都是用來(lái)變化線路上的電壓,但是變壓器變換電壓的目的是為了輸送電能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安為計(jì)算單位；而電壓互感器變換電壓的目的，主要是用來(lái)給測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置供電.當(dāng)110kv運(yùn)行進(jìn)線電壓任意一項(xiàng)低于定值,但110kv運(yùn)行進(jìn)線電壓或27.5kv母線電壓中至少有一項(xiàng)大于定值時(shí),啟動(dòng)PT斷線

37、告警.圖3-13 PT斷線檢測(cè)方案框圖（3）自投流程此微機(jī)備自投裝置內(nèi)部集成了下列各種自投方案，對(duì)于如圖的雙T型接線的牽引變電所，微機(jī)備自投有如下運(yùn)行方式圖3-14 雙T型接線牽引變電所主接線圖對(duì)于微機(jī)備自投的分析：就上圖來(lái)說(shuō)兩回路電源進(jìn)線的電壓和相位基本相同兩電源進(jìn)線連同所連接的牽引變壓器構(gòu)成線路變壓器組，母線隔離開(kāi)關(guān)7QS斷開(kāi)，形成一主一備運(yùn)行模式。即正常時(shí)一組線路變壓器組投入運(yùn)行，承擔(dān)全部牽引負(fù)荷，另一組線路，變壓器組退出運(yùn)行，作為備用。當(dāng)運(yùn)行的線路變壓器組失壓時(shí)，1QF自動(dòng)斷開(kāi)，啟動(dòng)備用電源自投裝置，將2QF自動(dòng)合閘，2號(hào)變壓器，線路組投入運(yùn)行，取代原來(lái)線路，變壓器組的工作。圖中的9Q

38、S和10QS為隔離開(kāi)關(guān)，其作用是當(dāng)主變壓器，進(jìn)線和饋線線路檢修時(shí)，將其打開(kāi)用以隔斷電壓，保證工作人員的安全。補(bǔ)充：圖示為牽引供電的一次回路，在二次回路中會(huì)有電流互感器和電壓互感器，用來(lái)獲取輸出的二次小電流，低電壓，進(jìn)行高電壓的測(cè)量，電能量度和提供主變壓器與各種進(jìn)線，饋線的繼電保護(hù)，自動(dòng)裝置所需的電氣量信息圖3-15 自投執(zhí)行流程列表對(duì)上圖中的直列優(yōu)先進(jìn)行說(shuō)明：例如運(yùn)行方式的第一行，采用的方式是1主線，1主變當(dāng)主變故障時(shí)，1主變自投變?yōu)?主變，同時(shí)運(yùn)行良好的1進(jìn)線也變?yōu)?進(jìn)線。例如運(yùn)行方式第五行，同樣采用1主線，1主變，同樣是主變故障，這時(shí)只把1主變換成2主 變，1主線不動(dòng)，這就為兩者的區(qū)別。

39、圖3-17 饋電線路過(guò)電流保護(hù)原理圖2）失壓保護(hù)就是當(dāng)電源停電或者由于某種原因電源電壓降低過(guò)多(欠壓)時(shí)，保護(hù)裝置能使電動(dòng)機(jī)自動(dòng)從電源上切除。因?yàn)楫?dāng)失壓或欠壓時(shí)，接觸器線圈電流將消失或減小，失去電磁力或電磁力不足以吸住動(dòng)鐵心，因而能斷開(kāi)主觸頭，切斷電源。失壓保護(hù)的作用一：當(dāng)電源電壓恢復(fù)時(shí)，如不重新按下啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)就不會(huì)自行轉(zhuǎn)動(dòng)(因自鎖觸頭也是斷開(kāi)的) ，避免了發(fā)生事故。如果不是采用繼電接觸控制，而是直接用閘刀開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，由于在停電時(shí)往往忽視拉開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，電源電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)自行啟動(dòng)，會(huì)發(fā)事故。失壓保護(hù)的作用二：可以保證異步電動(dòng)機(jī)不在電壓過(guò)低的情況下運(yùn)行，防止電動(dòng)機(jī)燒毀。比如起重機(jī)械

40、、風(fēng)機(jī)水泵等，既可以保證人身安全和設(shè)備安全，又可以確保能源的利用效率。失壓保護(hù)的作用三：在某些特定的場(chǎng)合，失壓可能導(dǎo)致設(shè)備工作異常。（ 2 ）對(duì)于系統(tǒng)保護(hù)測(cè)控的分析對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的保護(hù)測(cè)控可以分為保護(hù)，測(cè)量和控制這三個(gè)方面來(lái)講。對(duì)于控制部分來(lái)說(shuō)，當(dāng)內(nèi)部線路發(fā)生故障時(shí)常采用斷路器和隔離開(kāi)關(guān)來(lái)斷開(kāi)回路，下面就對(duì)兩者的線路圖進(jìn)行分析。1）在201主斷路器控制回路中，有兩種方法使201斷路器斷開(kāi)其一是使用故障模擬盤(pán)上的按鈕給其人工制造一個(gè)故障也可以是故障模擬信號(hào)，即線路的第一行，綜控盤(pán)上的四個(gè)端子接受不同的故障信號(hào)，然后傳送給內(nèi)部的微機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)進(jìn)行判斷，分合相應(yīng)的按鈕，使HQ或者TQ自動(dòng)動(dòng)作，起到分合閘的作用其二是手動(dòng)分合閘，系