苏ICP备112451047180号-6
直供加回流线供电方式牵引供电系统设计开题报告
一、研究背景
1879年5月，在柏林世博会上，德国西门子和哈尔斯公司展出了世界上第一条电气化铁路，100多年来，随着电机电器制造工业、电子工业和电力工业的发展，电气化铁路以其巨大的经济效益受到了世界各国的普遍重视。中国的铁路建设始于清朝末年，经过一个多世纪的建设和发展，中国目前已经拥有仅次于美国和俄罗斯的全球第三大铁路网、以及全球最大规模的高速铁路网。在中国，铁路是国家的重要基础设施、大众化的交通工具，在中国综合交通运输体系中处于骨干地位。中国地域辽阔、人口众多、资源分布不均，所以经济、快捷的铁路普遍占有更大的优势，成为一种受广泛使用的运输方式。
随着电气化铁道事业的不断发展，牵引变电所作为电气化铁道供变电系统的重要组成部分，大量采用先进技术与新型设备，逐步实现监控自动化、远动化，运行管理智能化，性能检测及故障诊断现代化。DN供电系统是以基本型的直接供电方式为基础，在钢轨上并联架空回流线R，其并联点一般相距5~6km，这能使钢轨电位大为降低，因屏蔽作用，使通信的干扰得到较好地抑制，能降低感应干扰30%左右，还能降低牵引网阻抗，使供电臂延长约30%。由于DN供电系统具有牵引变电所和牵引网结构简单的特点，现阶段在我国各枢纽和地区内的高中速联络线、动车组走行线及动车段（动车运用所）车场线均采用带回流线的直接供电方式，研究和实践证明，DN供电系统牵引变电所以其技术经济的整体优势，将得到进一步采用。
二、国内外研究现状
1. 国外研究现状及特点
自1964年10月1日，世界上第一条高速铁路日本东海道新干线(东京至大阪)开通营业，全程515.4公里，直达旅行时间3小时，列车最高运营速度210公后里/小时，经过几十年的实践和发展，各国高速铁路的牵引供电系统都有了很大改进，达到了很高的水平，而且都各具特色，最具有代表性的是日本、法国和德国高速铁路的牵引供电系统。供电方式上日本、法国采用AT供电方式，德国、意大利和西班牙采用RT供电方式。电源电压等级上日本采用154kV、220kV和275kV三种电压等级；法国采用225kV；德国采用110kV；意大利采用110kV；接触网电压日本的标准电压为25kV，最高电压为30kV，最低电压为22.5kV；法国分别为25kV、27.5kV和18kV，德国分别为15kV、17kV和12kV。
2. 我国研究现状及特点
自2008年8月1日中国第一条350公里/小时的高速铁路——京津城际铁路开通运营以来，高速铁路在中国大陆迅猛发展。目前我国电力系统通常以110kV或者220kV的电压等级向电气化铁道供电，主要包括地方变电站或发电厂和交流高压输电线，由这两部分构成了电气化铁道的一次供电系统。牵引变电所、馈电线、接触网、钢轨和钢轨回流线等组成了牵引供电系统。其中牵引变电所是将电力系统供应的电能变为适于电力牵引及其供电方式的电能，其中的核心元件是牵引变压器，并设有备用。由于我国地域辽阔各地电网电压等级也有区别，所以供电方式及设备种类多样，有直接供电方式、带回流线的直接供电方式、串联吸流变压器(BT)供电方式、自耦变压器(AT)供电方式。牵引变压器有单相、YNd11接线、Scott接线、伍德桥接线、阻抗匹配平衡接线、十字交叉接线等形式。由于供电方式不同，接触网结构类型也较多。
三、主要技术指标
1. 主要工作：
确定牵引供电方案。本设计采用直供加回流线供电方式，牵引变电所的进线是110kV三相供电，该供电系统是双线区段供电并采用上，下行并联得供电方式；根据设备工作的正常条件对设备进行初步选择，初步设计出牵引变电所电气主接线；牵引变压器的选择和容量计算，主变压器是牵引变电所内的核心设备，也是设计的关键一步；进行短路计算，对变压器前后分别进行短路计算分析，为设备的动稳定和热稳定校验提供合理的计算数据，从而让设备运行安全可靠；对高压设备进行选择和校验；进行牵引变电所的谐波的分析和无功功率补偿分析；设计防雷系统；在完成一次系统的设计后，分别对二次系统的控制、测量和保护部分进行设计，完成对二次设备的选择和校验。
2. 采用的方法、手段
研究方法：根据牵引变电所系统的特点、设计原则，确定电气化铁道牵引变电所的设计方案：首先确定变电所一次侧的接线方案、负荷和短路等计算、设备选择，然后在做变电所二次侧的接线方案及计算，最后进行变电所的性能分析。在研究时将国内先进的研究成果与具体实际相结合,重视案例研究。从国内外牵引变电所的设计的成功和失败的案例中, 找出其成功的地方并发现其问题，以供本次设计所借鉴。
四、预期达到的结果
选择出符合发热和负载能力要求的电器和载流导体，完成变电所设备选择，包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、电抗器等，完善变电所保护，接地与防雷等。经过这个设计过程以后，可以达到运用于实际情况。这种牵引变电所可以运用于铁路干线，并能够短期过负荷运行。