評語電氣化鐵道供電系統(tǒng)與設(shè)計課程設(shè)計報告班級電氣084班學(xué)號姓名指導(dǎo)教師2011年12月30日目錄1題目12題目分析及解決方案框架確定121分析負(fù)荷及原始資料122牽引變壓器臺數(shù)和容量的選擇123方案的主接線的擬定13設(shè)計過程231技術(shù)經(jīng)濟(jì)2（1）電壓不對稱度系數(shù)的計算2（2）變壓器與配電裝置的一次投資與折舊維修費(fèi)5（3）方案的年電能損耗532牽引變電所110KV側(cè)主接線設(shè)計633牽引變電所饋線側(cè)主接線設(shè)計7（1）饋線斷路器100備用的接線7（2）饋線斷路器50備用的接線7（3）帶旁路母線和旁路斷路器的接線834變壓器的主接線圖835繪制牽引變電所的電氣主結(jié)線圖104設(shè)計方案分析11參考文獻(xiàn)111題目某牽引變電所位于大型編組站內(nèi)，向兩條復(fù)線電氣化鐵路干線的四個方向供電區(qū)段供電，已知列車正常情況的計算容量為15000KVA（三相變壓器），并以10KV電壓給車站電力照明機(jī)務(wù)段等地區(qū)負(fù)荷供電，容量計算為1200KVA，各電壓側(cè)饋出數(shù)目及負(fù)荷情況如下25KV回路（1路備）兩方向年貨運(yùn)量與供電距離分別為MTKM，MTKM，100KWH/10KTKM。10KV共450321LQ25402LQQ回路（2路備）。供電電源由系統(tǒng)區(qū)域變電所以雙回路110KV輸送線供電。本變電所位于電氣化鐵路的終端，送電線距離25KM，主變壓器為三相V，V接線。2題目分析及解決方案框架確定21分析負(fù)荷及原始資料由上述資料可知，本牽引變電所擔(dān)負(fù)著重要的牽引負(fù)荷供電任務(wù)（一級負(fù)荷）、饋線數(shù)目多、影響范圍廣，應(yīng)保證安全可靠的供電。10KV地區(qū)負(fù)荷主要為編組站自動化駝峰、信號自動閉塞、照明及其它自動裝置等一部分為一級負(fù)荷、其他包括機(jī)務(wù)段在內(nèi)均為二級負(fù)荷，應(yīng)有足夠可靠性的要求。本變電所為終端分接式變電所，一次側(cè)無通過功率。22牽引變壓器臺數(shù)和容量的選擇三相牽引變壓器的計算容量是由牽引供電計算求出的。本變電所考慮為固定備用方式，按故障檢修時的需要，應(yīng)設(shè)兩臺牽引用主變壓器，地區(qū)電力負(fù)荷因有一級負(fù)荷，為保證變壓器檢修時不致斷電，也應(yīng)設(shè)兩臺。根據(jù)原始資料和各種負(fù)荷對供電可靠性要求，主變壓器容量與臺數(shù)的選擇，有以下方案方案215000KVA三相V，V接線牽引變壓器26300KVA地區(qū)變壓器，一次側(cè)同時接于110KV母線（110千伏變壓器最小容量為6300KVA）。23方案的主接線的擬定按110KV進(jìn)線和終端變電所的地位，考慮變壓器數(shù)量，以及各種電壓級饋線數(shù)目、可靠供電的需要程度選擇結(jié)線方式。對于上述方案，因有四臺變壓器，考慮110KV母線檢修不致全部停電，采用單母線用斷路器分段的結(jié)線方式如圖1，每段母線連接一臺牽引變壓器和地區(qū)變壓器。由于牽引饋線斷路器數(shù)量多，且檢修頻繁，牽引負(fù)荷母線采用帶旁路母線放入單母線分段（隔離開關(guān)分段）結(jié)線方式，10KV地區(qū)負(fù)荷母線同樣采用斷路器分段的單母線結(jié)線系統(tǒng)。自用電變壓器分別接于10KV兩段母線上（兩臺）。3B6300KVA1B16000KVA4B6300KVA2B16000KVA10KV25KV110KV圖1方案主接線圖3設(shè)計過程31技術(shù)經(jīng)濟(jì)因地區(qū)負(fù)荷占比例較大，且有部分為一級負(fù)荷，應(yīng)保證必要的電壓質(zhì)量，主要應(yīng)檢驗電壓不對稱系數(shù)。然后進(jìn)行方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)。（1）電壓不對稱度系數(shù)的計算三相V，V接線牽引變壓器的電流分析，三相V，V接線牽引變壓器原理電路圖和相量關(guān)系分別如圖2所示，原、副邊電流關(guān)系如下（忽略空載電流）AIKCAICA21IBCBCIK1CAIBC式中,為每臺單相牽引變壓器的變壓比。K452710NU應(yīng)用余弦定理，可得1T和2T副邊V接線頂點(diǎn)出現(xiàn)電流相量和為CICOS22ABCABII（2）式中,為與的夾角。1TBA2BCAX2X1A1X2A2X1A1TRIAIBICUBCUCA2TUBCUBUAUCUCAUABUBCICAIBCUCAICAIBCACCAB圖2V，V接線牽引變電所原理電路圖和相量關(guān)系三相V,V結(jié)線牽引變壓器電流不對稱度系數(shù)，由式（1）可得1AI3BIAC23122BCABCCAIKIKIBCICAEJ90K2AI31BA2CI311222BCABCCAIII（3）IBCICAEJ150EJ（270）K2KCABCABII200I31ABIC31122BCABCAIKI式中，為與IBCICA的夾角；當(dāng)ICAIBC，60時，電流不對稱度系數(shù)為A2100100IK120312CABCIKCABCI2（4）令NICA/IBC，代入上式可得100IN12（5）當(dāng)ICAIBC時，則CAB100IKN121（6）當(dāng)兩供電臂負(fù)荷電流相等（以I表示）、功率因素也相等時，120,II，3原邊電流也有對應(yīng)的關(guān)系。V,V結(jié)線牽引變電所側(cè)負(fù)序電壓計算電壓等效電路圖3，已知參數(shù)為三相V，V接線牽引變壓器，每臺額定容量為16000KVA、額定電壓為110/275KV,短路電壓百分值為105，兩供電臂牽引負(fù)荷電流（有效電流）分別為IX1257A,1DUIX2155A大、中型變壓器包括牽引變壓器RTXT，RT可忽略，忽略XS，求275KV牽引側(cè)的負(fù)序電壓與電壓不對稱度系數(shù)ABCEEEXSXSXSXTXT圖3V,V結(jié)線牽引變電所側(cè)負(fù)序電壓計算電壓等效電路圖275KV側(cè)繞組的電抗為496TX165270102EKSU（7）牽引負(fù)荷電流的正序分量絕對值（257155）/238A1I321XI3（8）牽引負(fù)荷電流的負(fù)序分量絕對值129A2I15272573131212XXII（9）牽引側(cè)負(fù)序電壓V2UTXI2964108（10）V1TE12375396425（11）048012UK（12）牽引變電所安裝兩臺三相V，V從上述可知，在保證電壓質(zhì)量方面，方案的值在允許范圍以內(nèi)。通常的情況是，牽引負(fù)荷電流愈大，接近或超過牽引變壓器U時，負(fù)序電壓現(xiàn)象愈嚴(yán)重。牽引變壓器牽引負(fù)荷較輕時，負(fù)序電壓一般可與忽略。牽引變電所兩供電臂牽引負(fù)荷不平衡的情形，對負(fù)序電壓存在量的影響相對較小。（2）變壓器與配電裝置的一次投資與折舊維修費(fèi)方案21500026300KVA變壓器四臺，多增加110KV斷路器四組，按SW3110少油斷路器計算，共需（以萬元計）2802504（11192095）2748萬元（13）（每組斷路器包括斷路器及機(jī)構(gòu)1臺、電流互感器1臺，及兩側(cè)隔離開關(guān)2臺，分別為11萬元、19萬元和2095萬元）（3）方案的年電能損耗方案采用2SF1QY16000110型和2SF76300110型三相變壓器，其參數(shù)為三相V,V牽引變壓器KW，KW；地區(qū)變壓器9160P091DP15KW，55KW，25，105。CPMIU三相V，V接線變壓器，當(dāng)兩臺三相V，V牽引變壓器采用固定熱備用時全年實際電能損失為04380438423964（104KWH/年）DA21EXDIP29157（14）5915（104KWH/年）0087626287（15）42396459151015464（104KWH/年）TA0（16）式中，分別為對應(yīng)的供電臂的有效電流，為每臺變壓器275KV側(cè)繞組1XI2EI2額定電流，291A。E576地區(qū)負(fù)荷4500小時，COS09，用插入法得，（地區(qū)負(fù)荷）2750小時。MAXTD地區(qū)變壓器的年能量損耗分別由式D21DCJCMJESANPKQNPKQ2876030512750631051423228936106907333584（104KWH/年）（17）由于三相牽引變壓器的容量得到了充分利用。三相V,V結(jié)線牽引變電所不但保持了單相V,V結(jié)線牽引變電所的主要優(yōu)點(diǎn)，而且完全克服了單相V,V結(jié)線牽引變電所的缺點(diǎn)。最可取的是解決了單相V,V結(jié)線牽引變電所不便于采用固定備用及其自動投入的問題。綜上技術(shù)經(jīng)濟(jì)全面表明，在保證同樣可靠性的前提下，方案對地區(qū)負(fù)荷供電電壓質(zhì)量較好，故推薦方案。32牽引變電所110KV側(cè)主接線設(shè)計依據(jù)該牽引變電所負(fù)荷等級，要求兩路電源進(jìn)線，因無系統(tǒng)功率穿越，屬終端分接式變電所變電所，110KV側(cè)采用圖4所示的單母線分段接線。若考慮經(jīng)濟(jì)運(yùn)行也可采用圖5所示的外橋接線。此設(shè)計中著重考慮滿足供電的可靠性和運(yùn)行操作中的安全、靈活及便利，因此采用單母線分段接線。QFDQS3L2QS2L1QF2QF1圖4單母線分段接線圖5外橋接線33牽引變電所饋線側(cè)主接線設(shè)計由于275KV或55KV饋線斷路器的跳閘次數(shù)較多，為了提高供電的可靠性，按饋線斷路器備用方式不同，牽引變電所275KV側(cè)饋線的接線方式一般有下列三種（1）饋線斷路器100備用的接線如圖6所示。這種接線當(dāng)工作斷路器需檢修時，即由備用斷路器代替。斷路器的轉(zhuǎn)換操作方便，供電可靠性高，但一次投資較大。A相母線B相母線送左臂上行送左臂下行送右臂上行送右臂下行圖6饋線斷路器100備用接線（2）饋線斷路器50備用的接線如圖7所示。這種接線每兩條饋線設(shè)一臺備用斷路器，通過隔離開關(guān)的轉(zhuǎn)換，備用斷路器可代替其中任一臺斷路器工作。本題中所采用的就是這種接線方式。A相母線B相母線左臂上行左臂下行右臂上行右臂下行圖7饋線斷路器50備用接線（3）帶旁路母線和旁路斷路器的接線如圖8所示。一般每2至4條饋線設(shè)一旁路斷路器。通過旁路母線，旁路斷路器可代替任一饋線斷路器工作。這種接線方式適用于每相牽引母線饋線數(shù)目較多的場合，以減少備用斷路器的數(shù)量。圖8帶旁路母線和旁路斷路器的接線34變壓器的主接線圖牽引變電所中裝設(shè)兩臺三相V,V結(jié)線牽引變壓器，一臺運(yùn)行，一臺固定備用。三相V,V結(jié)線牽引變壓器是近年來新研制的產(chǎn)品，它是將兩臺容量相等或不相等的單相變壓器器身安裝于同一油箱內(nèi)組成的。原理電路如圖9所示。原邊繞組接成固定的V結(jié)線，V的頂點(diǎn)A2與X1連接點(diǎn)為C相，A1、X2分別為A相、B相。副邊繞組四個端子全都引出在油箱外部，根據(jù)牽引供電的要求，既可接成正“V”，也可接成反“V”。接成正“V”時，與連接為C相，即正“V”的頂點(diǎn)；、分2A1X1A2X別為A相、B相。接成反“V”時，與連接為C相，即反“V”的頂點(diǎn)；、2分別為A相、B相。在牽引變電所中安裝時，三相V,V結(jié)線牽引變壓器原邊2A、C、B三相分別接入電力系統(tǒng)中的三相；副邊C相與軌道、接地網(wǎng)連接，A相、B相分別接到牽引側(cè)兩相母線上，然后分別向?qū)?yīng)的供電臂牽引網(wǎng)供電，也是接60線。采用直接供電方式時，三相V，V變壓器原邊繞組接成固定的V結(jié)線，低壓側(cè)兩個繞組接成正“V”或反“V”，可參見圖9。低壓側(cè)兩次邊繞組，各取一端聯(lián)至275KV的A相和B相母線上，它們的公共端接至接地網(wǎng)和鋼軌。其主接線如圖10所示。1TA2BCAX2X1A1X2A2X1A1TRIAIBIC2TBA2BCAX2X1A1X2X1A1IAIBIC2TTRAACB1TA2（A）三相V,V二次側(cè)（B）三相V,V二次側(cè)繞組以正“V”方式聯(lián)結(jié)繞組以反“V”方式聯(lián)結(jié)圖9三相V,V接線牽引變電所275KV至鋼軌或回流線至鋼軌或回流線ABCABC圖10變壓器的接線圖35繪制牽引變電所的電氣主結(jié)線圖該牽引變電所主接線方案如圖11所示。為保證供電可靠性，牽引變壓器采用固定備用方式。至鋼軌或回流線至鋼軌或回流線NABC10KVA1B1A2B2275KV110KV110KV圖11牽引變電所主接線4設(shè)計方案分析此次課程設(shè)計是我們從大學(xué)畢業(yè)走向未來工作崗位的重要一步。從最初的選題，到計算、繪圖直到完成設(shè)計。其間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。通過這次實踐，我了解了牽引變壓器的用途及工作原理，熟悉了牽引變電所的設(shè)計步驟，鍛煉了工程設(shè)計實踐能力，培養(yǎng)了自己的獨(dú)立設(shè)計能力。此次課程設(shè)計是對我專業(yè)知識和專業(yè)基礎(chǔ)的一次實際檢驗和鞏固，同時也是走向工作崗位前的一次熱身。通過這次課程設(shè)計我收獲很多，比如學(xué)會了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的繪圖能力，懂得了許多經(jīng)驗公式的獲得是前人不懈努力的結(jié)果。同時，仍有很多課題需要后輩去努力完善。但是課程設(shè)計也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合專業(yè)知識的能力，對材料的不了解，等等