鐵道供電課程設(shè)計(jì)--牽引變壓器

1、<p>　　電氣化鐵道供電系統(tǒng)與設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　年 月 日</p><p>　評(píng)語：成績　　　　　</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1． 設(shè)計(jì)原始資料1</p><p><b>　　(1) 題

2、目1</b></p><p>　　(2) 題目分析2</p><p><b>　　2． 設(shè)計(jì)過程2</b></p><p>　　(1) 參數(shù)定義2</p><p>　　(2) 牽引變壓器容量計(jì)算3</p><p>　　(3) 牽引變壓器類型選擇3</p>&l

3、t;p>　　(4) 牽引變壓器運(yùn)行指標(biāo)計(jì)算4</p><p>　　(5) 主接線設(shè)計(jì)4</p><p>　　(6) 設(shè)備選型6</p><p><b>　　3. 小結(jié)9</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)9</b></p><p><b>

4、;　　附錄10</b></p><p>　　附錄一 牽引變壓器主要技術(shù)數(shù)據(jù)表-- 10 -</p><p>　　附錄二 牽引變電所A主接線圖- 11 -</p><p>　　《供變電工程課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》的牽引變電所A</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)原始資料</b></p><p

5、><b>　　1.1 題目</b></p><p><b>　　(1)選題背景</b></p><p>　　包含有A、B兩牽引變電所的供電系統(tǒng)示意圖如圖1所示：</p><p>　　圖1 牽引供電系統(tǒng)示意圖</p><p>　　表1 設(shè)計(jì)基本數(shù)據(jù)</p><p>

6、　　圖1牽引變電所中的兩臺(tái)牽引變壓器為一臺(tái)工作，另一臺(tái)備用。</p><p>　　電力系統(tǒng)1、2均為火電廠。其中，電力系統(tǒng)容量分別為250MVA和200MVA。選取基準(zhǔn)容量Sj為200MVA，在最大運(yùn)行方式下，電力系統(tǒng)1、2的綜合電抗標(biāo)幺值分別為0.13和0.15；在最小運(yùn)行方式下，電力系統(tǒng)的綜合標(biāo)幺值分別為0.15和0.17。</p><p>　　對(duì)每個(gè)牽引變電所而言，110kV線路為一

7、主一備。圖1中，L1、L2、L3長度為25km、40km、20km.線路平均正序電抗X1為0.4/km,平均零序電抗X0為1.2/km。</p><p><b>　　(2)方案論證</b></p><p>　　牽引變電所A變壓器采用YN,d11接線，通過對(duì)計(jì)算容量、校核容量安裝容量等的計(jì)算，選擇變壓器的類型。為了保證電力牽引列車的正常運(yùn)行，牽引供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必須進(jìn)行

8、電壓損失計(jì)算。而電能損失的計(jì)算為采取措施減少牽引供電系統(tǒng)電能損失提供了條件。 </p><p>　　(3)過程(設(shè)計(jì))論述</p><p>　　先通過計(jì)算容量、校核容量，確定安裝容量，選擇變壓器類型；在計(jì)算全年電能損失和電壓損失；最后計(jì)算短路電流，選擇斷路器類型。</p><p><b>　　(4)結(jié)果分析</b></p><

9、;p>　　所計(jì)算得的電壓損失校核供電臂末端區(qū)間電力機(jī)車受電弓上的短時(shí)最低電壓，并滿足要求。</p><p><b>　　(5)結(jié)論或總結(jié)</b></p><p>　　這次的課程設(shè)計(jì)，由于能力和時(shí)間上有限，對(duì)于原本較復(fù)雜的牽引變電所設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡單化，既只選擇了變壓器類型和斷路器類型進(jìn)行了計(jì)算。</p><p><b>　　1.2

10、題目分析</b></p><p>　　(1)牽引變壓器初步選型</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)原始資料中給出的已知值，接線方式，確定出的備用方式，計(jì)算出變壓器的計(jì)算容量和校核容量。在計(jì)算容量與校核容量的基礎(chǔ)，考慮備用方式確定出變壓器的安裝容量，確定出變壓器的型號(hào)。由變壓器的允許過負(fù)荷來判斷所選備用方式下安裝容量是否合適。</p><p>　　(2)計(jì)算牽引

11、變壓器的運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　計(jì)算出牽引變壓器功率損耗及全年電能損耗，在短時(shí)最大負(fù)荷工況下的電壓損失和不平衡度，根據(jù)這些數(shù)據(jù)來改善供電，減少能耗。</p><p>　　(3)牽引變電所主接線設(shè)計(jì)</p><p>　　采用內(nèi)橋結(jié)線，具體接線圖見附錄二。</p><p>　　2 設(shè)計(jì)過程（偏重于容量計(jì)算）</p><

12、;p><b>　　2.1 參數(shù)定義</b></p><p>　　Kt: 三相變壓器的溫度系數(shù)，一般為0.9</p><p>　　UN: 牽引變電所牽引側(cè)母線額定電壓，即27.5kV</p><p>　　Kt: 左供電臂負(fù)荷全日有效值，為350A</p><p>　　UN:右供電臂負(fù)荷全日有效值，為300A</

13、p><p><b>　　S:變壓器容量</b></p><p><b>　　1A:電能損耗</b></p><p><b>　　1U : 電壓損失</b></p><p><b>　　X: 阻抗</b></p><p>　　K: 牽引變

14、壓器過負(fù)荷倍數(shù)，取1.5</p><p>　　2.2 牽引變壓器容量計(jì)算</p><p>　　牽引變電所的主變壓器采用YN，d11接線形式，主變壓器正常負(fù)荷計(jì)算：</p><p>　　S=KtU(2Ix1+0.65Ix2)(KVA)(a)</p><p>　　將Ix1=350A，Ix2=300A 代入(a)可以求得：</p>

15、<p>　　S=22151.25(KVA)</p><p>　　緊密運(yùn)行狀態(tài)下的主變壓器計(jì)算容量：</p><p>　　Sbmax=KtU(2Ix1+0.65Ix2) (KVA)(b)</p><p>　　將Iamax =440A，Ibmax =390A 代入Sbmax=KtU(2Ix1+0.65Ix2) (KVA)(b)可以求得：</p>

16、<p>　　Sbmax=28054.125(KVA)</p><p>　　校核容量的確定：最大容量S2max =KtU(2Imax +0.65Ix2) (c)</p><p>　　代入數(shù)據(jù)Iamax =440A，Ibmax =390A可求得：</p><p>　　S2max =26606.25(KVA

17、)</p><p>　　S校 =S2max/k (d)</p><p>　　代入數(shù)據(jù)可求得：S校=17737.5(KVA)</p><p>　　2.3 牽引變壓器類型選擇</p><p>　　為了滿足鐵路運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，牽引變壓器要留有一定余量，預(yù)計(jì)中期牽引負(fù)荷增長

18、為40%。</p><p>　　Sy=140%S (KVA)(e)</p><p>　　可以求得：Sy =31011.75(KVA)</p><p>　　于是根據(jù)所得容量，查詢附錄一，可選擇SF1-31500/110型三相雙繞組牽引變壓器。</p><p>　　2.4 牽引變壓器運(yùn)行指標(biāo)計(jì)算</p><p>　　(1

19、)牽引變壓器的全年電能損失</p><p>　　由已知可求得Ip1=191.3A，Ip2=169.6A，代入下式</p><p>　　Icax2 =(2Ix1/3) 2 +(Ix2/3) 2 +2Ip1Ip2/9 </p><p>　　Ibcx2 =(2Ix2/3) 2 +(Ix1/3) 2 +2Ip1Ip2/9

20、 (f)</p><p>　　Iabx2 =(Ix1/3) 2 +(Ix2/3) 2 -Ip1Ip2/9 </p><p>　　可得Icax =11.0154A，Ibcx =9.6321A，Iabx =3.4806A</p><p>　　在牽引變電所中，若一臺(tái)運(yùn)行，則全年實(shí)際負(fù)載電

21、能損失：</p><p>　　△Ad =0.876△Pd(Icax2 +Ibcx2 +Iabx2)/(3Ie2) (104kwh/年) (g)</p><p>　　其中△Pd=148kw，得出△Ad =71.5(104kwh/年)</p><p>　　全年實(shí)際空載電能損失△Ad =0.876△P0，其中△P0=38

22、.5kw，△A0 =33.726(104kwh/年)</p><p>　　所以全年?duì)恳儔浩鞯膶?shí)際總電能損失△AT =△Ad +△A0 =105.23(104kwh/年)</p><p>　　(2)牽引變壓器在短時(shí)最大負(fù)荷下的電壓損失</p><p>　　歸算到27.5kv側(cè)，三相結(jié)線牽引變壓器的電抗值XT=3Ud%Ue2/(100Se)=7.56</p>

23、;<p>　　引前相和滯后相最大電壓損失：</p><p><b>　　(h)</b></p><p>　　代入數(shù)值可得△UT1max =1164.24V，△UT2max =1655.64V</p><p><b>　　電壓損失</b></p><p><b>　　2.5 主

24、接線設(shè)計(jì)</b></p><p>　　(1)電氣主接線基本要求</p><p>　　電氣主接線應(yīng)滿足可靠性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性三項(xiàng)基本要求：</p><p><b>　　A.靈活性</b></p><p>　　主接線的靈活性主要表現(xiàn)在正常運(yùn)行或故障情況下都能迅速改變接線方式，具體情況如下：</p>

25、<p>　　1) 滿足調(diào)度正常操作靈活的要求，調(diào)度員根據(jù)系統(tǒng)正常運(yùn)行的需要，能方便、靈活地切除或投入線路、變壓器或無功補(bǔ)償裝置，使電力系統(tǒng)處于最經(jīng)濟(jì)、最安全的運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　2) 滿足輸電線路、變壓器、開關(guān)設(shè)備停電檢修或設(shè)備更換方便靈活的要求。設(shè)備停電檢修引起的操作，包括本站內(nèi)的設(shè)備檢修和系統(tǒng)相關(guān)的廠、站設(shè)備檢修引起的站內(nèi)的操作是否方便靈活。</p><p>　　

26、3) 滿足接線過渡的靈活性。一般變電站都是分期建設(shè)的，從初期接線到最終接線的形成，中間要經(jīng)過多次擴(kuò)建。主接線設(shè)計(jì)要考慮接線過渡過程中停電范圍最少，停電時(shí)間最短，一次、二次設(shè)備接線的改動(dòng)最少，設(shè)備的搬遷最少或不進(jìn)行設(shè)備搬遷。</p><p>　　4) 滿足處理事故的靈活性。變電所內(nèi)部或系統(tǒng)發(fā)生故障后，能迅速地隔離故障部分，盡快恢復(fù)供電操作的方便和靈活性，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。</p><p>

27、<b>　　B.可靠性</b></p><p>　　根據(jù)變電所的性質(zhì)和在系統(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)變電所的主接線可靠性提出不同的要求。</p><p>　　主接線的可靠性是接線方式和一次、二次設(shè)備可靠性的綜合。對(duì)主接線可以作定量計(jì)算，但需要各種設(shè)備的可靠性指標(biāo)、各級(jí)線路、母線故障率等原始數(shù)據(jù)。一般情況下，在主接線設(shè)計(jì)時(shí)尚缺乏準(zhǔn)確的可靠性計(jì)算所需的原始資料，而且計(jì)算方法

28、各異，也不成熟，故通常不作定量計(jì)算，其結(jié)果也只能作參考。通常采用定性分析來比較各種接線的可靠性。</p><p><b>　　C.經(jīng)濟(jì)性</b></p><p>　　經(jīng)濟(jì)性是在滿足接線可靠性、靈活性要求的前提下，盡可能地減少與接線方式有關(guān)的投資。主要內(nèi)容如下：</p><p>　　1) 采用簡單的接線方式，少用設(shè)備，節(jié)省設(shè)備上的投資。在投產(chǎn)初期

29、回路數(shù)較少時(shí)，更有條件采用設(shè)備用量較少的簡化接線。能緩裝的設(shè)備，不提前采購裝設(shè)。</p><p>　　2) 在設(shè)備型式和額定參數(shù)的選擇上，要結(jié)合工程情況恰到好處，避免以大代小、以高代低。</p><p>　　3) 在選擇接線方式時(shí)，要考慮到設(shè)備布置的占地面積大小，要力求減少占地，節(jié)省配電裝置征地的費(fèi)用。</p><p>　　(2)電氣主接線設(shè)計(jì)依據(jù) </p&

30、gt;<p>　　A.變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模</p><p>　　變電所根據(jù)十幾年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器；當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，330—500kV樞紐變電所也可裝設(shè)3—4臺(tái)主變壓器；終端或分支變電所如只有一個(gè)電源時(shí)，可只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。</p><p>　　B.變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用</p><p>　　電力系統(tǒng)中

31、的變電所有系統(tǒng)樞紐變電所、地區(qū)重要變電所和一般變電所三種類型。一般系統(tǒng)樞紐變電所匯集多個(gè)大電源，進(jìn)行系統(tǒng)功率交換和以中壓供電，電壓為330—500kV；地區(qū)重要變電所，電壓為220—330kV；一般變電所多為終端和分支變電所，電壓為110kV，但也有220kV。</p><p>　　C.負(fù)荷大小和重要性</p><p>　　對(duì)于一級(jí)負(fù)荷必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證

32、對(duì)全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電。</p><p>　　對(duì)于二級(jí)負(fù)荷一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。</p><p>　　D.系統(tǒng)備用容量大小</p><p>　　裝有兩臺(tái)及以上主變壓器的變電所，其中一臺(tái)事故斷開，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所70%的全部負(fù)荷，在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。</

33、p><p>　　系統(tǒng)備用容量的大小將會(huì)影響運(yùn)行方式的變化。例如：檢修母線或斷路器時(shí)，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；故障時(shí)允許切除的線路、變壓器的數(shù)量等。設(shè)計(jì)主接線時(shí)應(yīng)充分考慮這個(gè)因素。</p><p><b>　　2.6設(shè)備選型</b></p><p>　　(1) 短路電流計(jì)算與選擇設(shè)備</p><p>　　圖2 短路計(jì)算等值電

34、路圖</p><p>　　已知Se1=250MVA，Se2=200MVA，L3=20,L2=40。由于RT<<XT，所以計(jì)算時(shí)可以忽略RT，短路后，Rm,Xm,也可以忽略。</p><p>　　1) 先算110KV側(cè)</p><p>　　由已知可以求得：X13=X1×L3=8; X12=X1×L2=16</p><

35、;p><b>　　所以，設(shè)網(wǎng)絡(luò)中，則</b></p><p><b>　　， </b></p><p>　　圖3 轉(zhuǎn)移阻抗計(jì)算等值電路圖</p><p>　　根據(jù)以上兩式，可得：，</p><p><b>　　由圖可得總阻抗</b></p>&

36、lt;p>　　由此，可算出各支路轉(zhuǎn)移阻抗：</p><p><b>　　則，計(jì)算電抗：</b></p><p><b>　　所以，總計(jì)算電抗</b></p><p><b>　　(i)</b></p><p><b>　　短路電流有效值</b><

37、;/p><p>　　由于110KV時(shí)，沖擊系數(shù)Kch=1.8,所以，沖擊電流</p><p><b>　　(j)</b></p><p><b>　　短路電流最大有效值</b></p><p>　　2) 在計(jì)算27.5KV側(cè)</p><p>　　與上圖比較可以看出多了XT，同樣設(shè)

38、網(wǎng)絡(luò)中，則</p><p><b>　　，，</b></p><p>　　根據(jù)以上兩式，可得：，，</p><p>　　圖4 轉(zhuǎn)移阻抗計(jì)算等值電路圖</p><p><b>　　由圖可得總阻抗: </b></p><p>　　由此，可算出各支路轉(zhuǎn)移阻抗：</p>

39、<p><b>　　則計(jì)算電抗：</b></p><p><b>　　所以總計(jì)算電抗：</b></p><p><b>　　短路電流有效值：</b></p><p>　　由于27.5KV時(shí)，沖擊系數(shù)Kch=1.7,所以，沖擊電流:</p><p><b>

40、　　(k)</b></p><p><b>　　短路電流最大有效值</b></p><p>　　110KV斷路器選用SW-110/1200型戶外少油斷路器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表：</p><p>　　表2 110kV少油斷路器</p><p>　　驗(yàn)證：

41、 </p><p>　　少油斷路器滿足使用要求，而且SW-110/1200型戶外少油斷路器價(jià)格也合理，所以選擇此斷路器正確。</p><p><b>　　3.小結(jié)</b></p><p>　　通過對(duì)本次的課程設(shè)計(jì)，加深了我對(duì)牽引供變電技術(shù)這門課的認(rèn)識(shí)，使我對(duì)本學(xué)期所學(xué)到的知識(shí)得到了鞏固和進(jìn)一步的加深學(xué)習(xí)了解，使我基本掌握了牽引變電所設(shè)計(jì)的

42、步驟和原則、原理接線圖、短路計(jì)算，也對(duì)設(shè)備的選型有了一定的了解，為將來從事這方面的工作打下了基礎(chǔ)；同時(shí)，在設(shè)計(jì)的過程中也感到了自己的很多不足，還需要進(jìn)一步的深入了解和學(xué)習(xí)。在此，也非常感謝老師在這次設(shè)計(jì)中對(duì)我的指導(dǎo)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]李彥哲,胡彥奎,王果等.電氣化鐵道供電系統(tǒng)與設(shè)計(jì)[M].蘭州:蘭州大學(xué)出版社.2

43、006.</p><p>　　[2]賀威俊,簡克良.電氣化鐵道共變電工程[M].北京:鐵道出版社.1983.</p><p>　　[3]簡克良.電力系統(tǒng)分析.成都:西南交通大學(xué)出版社.1993.</p><p>　　[4]賀威俊,高仕斌.電力牽引供變電技術(shù).成都:西南交通大學(xué)出版社.1993.</p><p><b>　　附錄<