高速铁路at供电系统的保护配置分析研究电气工程管理专业.docx

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1、高速铁路AT供电系统的保护配置与整定中国乃至世界铁路的发展朝着高速化的方向发展，飞速发展的铁路，离不开一种高效的供电方式，一个安全可靠的供电系统。供电，是列车运行的能源所在,是其命脉。随着我国高铁技术的飞速发展。AT供电方式的优越性体现在它有着巨大的供电容量，并且可实现远距离的供电，避免了繁杂的电分段以及电分相。有效减弱对通信的感应响应等特点的AT供电方式也更加受到人们的青睐。高速铁路一般采用全并联式的AT供电方式。本文着重分析了AT供电方式、AT供电方式的特点与优势、牵引网的阻抗及简单计算、各种AT供电牵引变压器接线方式研究、继电保护、牵引主变保护及其整定、馈线保护及其整定等，最后以一条高速

2、铁路AT供电系统的保护整定参数的实例进行计算。该论文有图10幅，表3个，参考文献10篇。关键词：AT供电方式牵引网的阻抗变压器接线方式继电保护保护整定参数实例KHnrypauMH3amHTbimHaCTPOiiKaCHCTeMbl11MTaHHHATflJIRBbICOKOCKOpOCTHOilKeJie3H0M0pHPe3K)MePa3BHwejee3HbixAOPOrBKHTaehMHpepa3BHBaecBHanPaBJleHHHBbicOKOHcopocH.EbIeTPoepa3BHe/eue3Hbix4oporHeOTnejlHMoo3eHBHroMeTOZIa3epocHa6eHH

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6、eTeiiTpaHcopMaopHap0B04aPejie3am11biFIpMMepapaMepaHaCTpOHKH3amTbI摘要IPE3KMEII目录III图清单V表清单V1绪论11.1 研究的背景及其意义11.2 国内外研究现状11.3 本文完成的主要工作22AT供电方式32.1 牵引供电系统和其它供电方式42.2 AT供电方式62.3 AT供电方式特点与优势82.4 本章小结93牵引网阻抗计算103.1 牵引网的阻抗103.2 单线区段牵引网阻抗113.3 本章小结134AT供电牵引变压器接线方式研究144.1 单相接线牵引变压器144.2 VV接线牵引变压器164.3 YNDll接

7、线牵引变压器194.4 斯科特接线牵引压器214.5 本章小结245继电器保护配置与整定255.1 继电保护概述265.2 牵引主变保护及其整定275.3 馈线保护及其整定285.4 高速铁路AT供电系统的保护整定实例295.5 本章小结32结论32致谢错误!未定义书签。图清单图序号图名称页码图2T直接供电方式5图2-2BT供电方式示意图5图2-32x27.5KVAT供电模式7图2-455KVAT供电模式7图3-1简单悬挂示意图12图4-1单相接线变压器原理图14图4-2单相Vv接线变压器16图4-3单相VX接线供电17图4-4三相YNdll牵引变压器的展开图19图4-5斯科特变压器电压关系2

8、3图4-6斯科特变压器电流关系与供电接线24表清单表序号表名称页码表5-1牵引变电器保护整定计算的已知参数30表5-2牵引变压器一、二次侧额定电流的计算结果30表5-3牵引变电所所馈线保护整定计算已知参数311绪论电力牵引是近现代的一种新型铁路运输形式。世界贸易博览会于1879年在德国柏林召开，会上，第一条电气化铁路得到了首次面世。在接下来的100多年里，整个国际范围内都在大力推广发展电气化铁路。在上个世纪90年代，一些国家如日本、德国已经将客运转向了高速发展，这是世界高铁发展的里程碑。而在我国，自上个世纪60年代，电力牵引在我国首次应用，截止2017年年底我国铁路总里程为127000公里，通

9、电里程超过85,300公里。中国铁路运营里程达到12.7万公里，其中包括2.5万公里的高铁，占世界高铁总量的66.3%。铁路电气化率和双轨率分别位居世界第一和第二位。50多年来，中国电气化铁路从零开始，从低重到重载，从恒速到高速，成功走上了探索和创新的道路1,1O从四纵四横到八纵八横，从增加客流支持，适当标准和发展需求的高速铁路，它还充分利用将现有铁路连接到开发区的高速铁路网络和城际铁路。我国的中长期铁路网规划践行着2019,畅想着2030。1.1 研究的背景及其意义飞速发展的铁路，离不开一种高效的供电方式，一个安全可靠的供电系统。供电，是列车运行的能源所在，是其命脉。高速铁路对牵引供电方式的

10、结构、性能提出了高标准、高要求：供电容量大，供电距离长。电分段和电分相不宜过多。尽量减小对通信的影响，线路建设、运营、维护的成本不宜过高。供电方式的选择更应该由综合经济因素来决定，例如铁路，铁路电力系统，以及用于铁路内部和外部的通信线路的通信要求来确定。在正常情况下，直接供电应予采纳。繁忙的主要线路，重载地区或铁路用电力系统功率点（发电厂，变电站的区域）可以通过自耦变压器供电。随着在1984年通过了对AT供电方式的首次在中国的京秦电气化铁路投入运营以来，中国的高铁技术的飞速发展，AT供电方式的优势日益凸显。大容量电源、远距离供电、电分段和电分相的简化。以上这些独特优越的AT电源特质，多方位地削

11、弱了对通信感应的响应，使之广受青睐。选择了AT供电方式，就要先了解何为AT供电方式。要懂得AT牵引网的阻抗如何计算，AT供电牵引变压器如何接线。如此才能懂得高速铁路AT供电系统的保护配置与整定。坚持安全、稳定性，提出方案和优化性能。使供电作为高速铁路的能源供应系统，更加可靠，能源节约，效益最大化。1.2 国内外研究现状在为供电模式做出选择时，电流的牵引供电系统主要采用四种模式：直接供电方式，吸入电流供应模式（BT）,一同轴电缆供电模式，和自耦变压器供电模式（AT）。（1）1964年日本的第一条新干线采用的是BT供电方式，但是由于当时车辆负荷电流很大，牵引网络具有大阻抗，这极大地增加了牵引网络的

12、电压损失。因此，1972年，日本山阳新干线开始，日本新干线开始采用AT供电模式，所有新干线都改为AT供电。方式。日本采用二重保护的馈线保护，该种保护方式一般由阻抗保护原件的电流增量型故障选择元件构成。其牵引变压器保护采用斯科特接线和变形伍德的接线的平衡变压器。对于电源模式，德国采用的是15kV、16劣HZ单通道AC电源系统。不同于3其他国家，德国不仅拥有铁路专用电厂，电力来源也是公用电网。德国使用由Siemens公司生产的7SA518/519微机馈线保护。使用纯粹的单相牵引变压器。（2）法国的TVG巴黎一一东南线首次使用2x27.5kV的AT法国模式供电方式。之后在大西洋线和其他高速铁路也采用

13、此供电方式。其接触网和负馈线传输55kV,变压器中间抽头接钢轨可获得接触网上的27.5kV电压。法国采用稍加改进的静止的距离的测量继电的馈线断路器对的保护装置。法国也采用纯单相的牵引变压器。（3）我国在既有线路上已有应用AT供电方式，在高速铁路的建设中，我国大部分高速铁路供电方式都采用法国模式。但是，在设备和技术上都处于对国外技术和设备的吸收、借鉴阶段。从实际操作的角度来看，中国提出了适合中国国情的馈线保护措施。在中国，计算机馈线保护一般分为初级保护和备份保护。牵引变压器的保护一般使用差动保护，低压过电流保护，过载信号，外壳和气体保护。1.3 本文完成的主要工作区别于传统高速铁路，电力在被获取

14、后会实现电压的转换，变成适合机车的电压。然后由这部分变电提供回路的牵引用电，为电力机车提供动力。电气化铁路的核心基础是利用电力牵引技术，通过对现代通信技术、电子技术、计算机技术、冶金技术和自动化技术的联合运用，实现高速，高效，安全的电气化铁路。作为新世纪铁路发展的主流，电气化铁路具有航空、陆地等多项交通运输都无法比拟的优势，而高速铁路又是电气化铁路的先驱者，如何做好“高速铁路AT供电系统的保护配置与整定”就需要我们从基础做起，做到以下方面：（1）充分了解高速铁路现有的各种供电方式，能通过分析指出AT供电方式的特点与优势。（2）熟悉网络阻抗的原理、探析其发生的原因。（3）把握供电方式与接线方法。

15、研究和对单项接线牵引变压器、VV接线牵引变压器、YNdIl接线牵引变压器、斯科特变压器的分析。（4）研究继电保护配置与整定，牵引主变保护及其整定、馈线保护及其整定、以及高速铁路AT供电系统的保护整定实例。2AT供电方式2.1 牵引供电系统和其它供电方式1 .1.1牵引供电系统概述电力牵引供电系统指的是先从主电源系统或电力系统接收所需的电能，然后对之加以转化，相变或换向（电源频率交流电转换成之后提供所需的电流系统电源到电力机车负载低频交流电流或直流电压），并完成牵引电力传输，配电等功能的完整体系。牵引供电系统的性能直接影响列车的牵引功率和牵引驱动控制系统的性能。在电力牵引的区段内，牵引供电是否可靠，关乎铁路运输是否可靠，牵引供电系统若因故障停止运转，那么系统所覆盖的铁路其运作也就会完全陷入瘫痪之中，给铁路交通带来麻烦和混乱，同时也会给国有经济带来巨大的损失