電力牽引供電系統(tǒng)課程設計報告終端牽引變壓器的主接線

1、電力牽引供電課程設計評語：考 勤（10）守 紀（10）設計過程（40）設計報告（30）小組答辯（10）總成績（100）專 業(yè)：電氣工程及其自動化班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 蘭州交通大學自動化與電氣工程學院2014 年 7 月 14 日1 設計原始題目1.1 具體題目設計一種終端牽引變電所主接線(變電所容量為20mva)，至少給出兩種方案，并進行經(jīng)濟比較。1.2 要完成的內容(1) 設計出主接線采用雙t型，外橋結線的終端牽引變電所；(2) 進行安裝檢驗計算，對牽引變壓器配備方式作出合理選擇；(3) 根據(jù)短路計算，得出短路點沖擊電流，著重點對斷路器和隔離開關進行設備選型；(4) 根據(jù)

2、設備的價格進行經(jīng)濟比較。2 設計課題的計算與分析2.1 計算的意義(1) 變壓器的容量校驗計算是為了驗證已知的牽引變電所容量，最大通過車次是饋線側的有效電流和平均電流，也為進一步的的各種損耗計算做準備（在本設計中不著重計算），只是對變壓器的配備方式作出合理選擇；(2) 在該牽引變電所中，也是按照一般運行規(guī)律，最常見的短路方式為單相接地短路，短路后果最不嚴重的是兩相接地短路，其中三相接地短路的短路電流最大，因此在進行斷路器電流通斷能力選擇時參考三相接地短路電流。2.2 詳細計算(1) 牽引變電所的容量進行檢驗計算假設該終端牽引變電所供電區(qū)段參數(shù)如下：近期年運量，牽引定數(shù)g=2150噸，取0.70

3、5，波動系數(shù)，儲備系數(shù)，非平行列車運行圖區(qū)間通過能力。牽引計算結果：供電臂1：n=3, 供電臂2：n=3, 對于三相v,v結線牽引變壓器： 第一步：計算列車對數(shù) (2-1)第二部：計算， ， (a) (2-2) (a) (2-3) (a) (2-4) (a) (2-5) (a)第三步：容量計算 (kva) (2-6)第四步：校核容量計算對應于的重負荷供電臂1的最大電流： 查附錄圖c-5,曲線 (a) (a)計算對應的輕負荷供電臂2的有效電流： (a) (a) (a)三相v,v結線牽引變壓器最大容量： (a) 校核容量分別為： (2-7)根據(jù)計算結果應采用完全備用，即mva(2) 關于短路電流的

4、計算1) 牽引變電所高壓側(110kv)發(fā)生三相接地短路：取電力系統(tǒng)基準容量為500mva, ;內阻抗，線路阻抗標幺值： 短路點次態(tài)電流標幺值：短路點基準電流： (kva)短路點的起始次暫態(tài)電流的有名值： (kva)短路沖擊電流： (kva)2) 牽引變電所低壓側(27.5kv)發(fā)生三相接地短路變壓器電抗標幺值：線路上電抗標幺值同上，沒有變化。電壓標幺值： 線路和線路的并聯(lián)阻抗標幺值：短路點的起始次暫態(tài)電流標幺值： 短路點處的基準電流： (ka)短路點的起始次暫態(tài)電流有名值： (ka)短路點的沖擊電流： (ka)3) 牽引變電所動力用電(10kv)側發(fā)生三相接地短路短路變壓器的標幺值： 短路點

5、的起始次暫態(tài)電流標幺值： 短路點處的基準電流： (ka)短路點的起始次暫態(tài)電流的有名值： (ka)短路點的沖擊電流： (ka)3 根據(jù)計算結果并作出總結3.1 短路電流的計算結果分析表3-1 短路點起始暫態(tài)電流和沖擊電流的統(tǒng)計電壓等級()11027.510 (ka)11.06855.54351.5154 (ka)28.16813.3283.323因此可以得到斷路器和隔離開關的通過能力： 3.2 牽引變電所各元件價格的統(tǒng)計分析本設計中所涉及的元件市場價格參考“西門子西北變壓器銷售網(wǎng)”報價，并了解到，變壓器的價格與型號是沒有必然關系，容量、耐溫等級，制造工藝和價格相關性很大。根據(jù)短路點的沖擊電流查

6、閱資料找到斷路器的型號，并作出市場價格估算。(1) 在本設計中，牽引變電所的主接線型式采用雙t型結線，因此在變壓器高、低壓側線路上采用的斷路器個數(shù)相同。(2) 本設計中注重于牽引變電所修建時的的費用，經(jīng)濟比較不涉及運行時的電能損失。(3) 在本設計中，主要做了斷路器、變壓器、避雷器、電流互感器、電壓互感器和scada系統(tǒng)的價格比較，建造過程中其余用到的材料在兩種結線方式比較中視為用料相同，價格相等。(4) 本文涉及到的價格計算，均以人民幣(rmb)元作為單位。(5) 各個部分元件使用數(shù)量及價格比較詳細如下： 表3-2 變壓器的價格比較型號數(shù)量單價（人民幣）總價（人民幣）雙tsfpz9-2000

7、0000/110224000004800000外橋sfpz9-20000000/110222005004401000表3-3 氧化鋅避雷器的價格比較型號數(shù)量單價（人民幣）總價（人民幣）雙t結線y10w-51/13425=1018600186000外橋結線y10w-51/13425=1018600186000表3-4 scada系統(tǒng)的價格比較scada系統(tǒng)數(shù)量價格雙t11750000外橋結線11750000表3-5 斷路器的價格比較 位置(數(shù) 目)元 件斷路器高壓進線側低壓出線側所用電互感器型號110/1200110/1200無110/1200110/1200無方式雙t外橋雙t外橋雙t外橋數(shù)量2

8、28800單價1850018500185001850000總價370003700014800014800000雙t結線方式時斷路器的總價格：；外橋結線方式時斷路器的總價格：；表3-6 高壓隔離開關的價格比較型號數(shù)量單價(人民幣)總價(人民幣)雙t結線gn22-10d/100a-50ka24+1=9175015750外橋結線gn22-10d/100a-50ka273-7 電流互感器的價格比較型號數(shù)量單價(人民幣)總價(人民幣)雙t結線lmk-30s216=3214000448000外橋結線lmk-30s216+2=3414000476000表3-8 電壓互感器的價格比較

9、型號數(shù)量單價(人民幣)總價(人民幣)雙t結線tsjv-30q12=21350027000外橋結線tsjv-30q22=41350054000元件價格的比較結果=185000+4800000+186000+15750+448000+27000+175000 =7411750= 185000+4801000+186000+24500+47600+54000+175000= 7876500價格差故單一的考慮經(jīng)濟性角度出發(fā)考慮，該終端牽引變電所的主接線應該選擇雙t型結線。4 牽引變壓器主接線圖關于本設計中采用的兩種接線方式的簡單分析比較：(1) 雙t結線。如圖附錄a所示，采用此種接線方式的一般是分接式

10、牽引變電所，變電所內設置兩臺三相v,v結線變壓器，固定完全備用，110kv側可不設置電壓互感器，27.5kv側母線上均有電壓互感器，以供測量和繼電保護的需要。這種結線與橋型結線相比，需用的高壓電氣更少，配電裝置結構簡單，線路繼電保護也簡單。饋線側采用了饋線斷路器100%備用的的接線方式。(2) 外橋結線。如圖附錄b所示，采用此種接線的一般是通過式牽引變電所，適合于輸電距離較短，線路故障較少，而變壓器需要經(jīng)常操作的場合。110kv側因有系統(tǒng)穿越功率通過母線，設有機電保護裝置，故110kv側裝有單相式三相電壓互感器，這種接線方式便于變壓器的投入以及切除，而切除一條線路時，需要斷開兩臺變壓器，造成一臺變壓器短時停電，即倒閘操作較前者復雜。27.5kv側采用饋線斷路器100%備用的單母線接線。5 結論根據(jù)計算結果，該牽引變電所的修建時使用雙t結線方式節(jié)省費用，經(jīng)濟效果顯著，使用外橋接線的牽引變電所，高壓元件頻繁操作，會造成壽命縮短，更換頻率高，大大地降低其經(jīng)濟性，從經(jīng)濟性角度考慮，該牽引變電所主接線應該采用雙t型結線。參考文獻1 李彥哲,王果等.電氣化鐵道供電系統(tǒng)與設計m.蘭州:蘭州大學出版社,2006:167