電力牽引供電系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告終端牽引變壓器的主接線(xiàn)

1、電力牽引供電課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)：考 勤（10）守 紀(jì)（10）設(shè)計(jì)過(guò)程（40）設(shè)計(jì)報(bào)告（30）小組答辯（10）總成績(jī)（100）專(zhuān) 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院2014 年 7 月 14 日1 設(shè)計(jì)原始題目1.1 具體題目設(shè)計(jì)一種終端牽引變電所主接線(xiàn)(變電所容量為20mva)，至少給出兩種方案，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。1.2 要完成的內(nèi)容(1) 設(shè)計(jì)出主接線(xiàn)采用雙t型，外橋結(jié)線(xiàn)的終端牽引變電所；(2) 進(jìn)行安裝檢驗(yàn)計(jì)算，對(duì)牽引變壓器配備方式作出合理選擇；(3) 根據(jù)短路計(jì)算，得出短路點(diǎn)沖擊電流，著重點(diǎn)對(duì)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)備選型；(4) 根據(jù)

2、設(shè)備的價(jià)格進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。2 設(shè)計(jì)課題的計(jì)算與分析2.1 計(jì)算的意義(1) 變壓器的容量校驗(yàn)計(jì)算是為了驗(yàn)證已知的牽引變電所容量，最大通過(guò)車(chē)次是饋線(xiàn)側(cè)的有效電流和平均電流，也為進(jìn)一步的的各種損耗計(jì)算做準(zhǔn)備（在本設(shè)計(jì)中不著重計(jì)算），只是對(duì)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(yùn)行規(guī)律，最常見(jiàn)的短路方式為單相接地短路，短路后果最不嚴(yán)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(jìn)行斷路器電流通斷能力選擇時(shí)參考三相接地短路電流。2.2 詳細(xì)計(jì)算(1) 牽引變電所的容量進(jìn)行檢驗(yàn)計(jì)算假設(shè)該終端牽引變電所供電區(qū)段參數(shù)如下：近期年運(yùn)量，牽引定數(shù)g=2150噸，取0.70

3、5，波動(dòng)系數(shù)，儲(chǔ)備系數(shù)，非平行列車(chē)運(yùn)行圖區(qū)間通過(guò)能力。牽引計(jì)算結(jié)果：供電臂1：n=3, 供電臂2：n=3, 對(duì)于三相v,v結(jié)線(xiàn)牽引變壓器： 第一步：計(jì)算列車(chē)對(duì)數(shù) (2-1)第二部：計(jì)算， ， (a) (2-2) (a) (2-3) (a) (2-4) (a) (2-5) (a)第三步：容量計(jì)算 (kva) (2-6)第四步：校核容量計(jì)算對(duì)應(yīng)于的重負(fù)荷供電臂1的最大電流： 查附錄圖c-5,曲線(xiàn) (a) (a)計(jì)算對(duì)應(yīng)的輕負(fù)荷供電臂2的有效電流： (a) (a) (a)三相v,v結(jié)線(xiàn)牽引變壓器最大容量： (a) 校核容量分別為： (2-7)根據(jù)計(jì)算結(jié)果應(yīng)采用完全備用，即mva(2) 關(guān)于短路電流的

4、計(jì)算1) 牽引變電所高壓側(cè)(110kv)發(fā)生三相接地短路：取電力系統(tǒng)基準(zhǔn)容量為500mva, ;內(nèi)阻抗，線(xiàn)路阻抗標(biāo)幺值： 短路點(diǎn)次態(tài)電流標(biāo)幺值：短路點(diǎn)基準(zhǔn)電流： (kva)短路點(diǎn)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(cè)(27.5kv)發(fā)生三相接地短路變壓器電抗標(biāo)幺值：線(xiàn)路上電抗標(biāo)幺值同上，沒(méi)有變化。電壓標(biāo)幺值： 線(xiàn)路和線(xiàn)路的并聯(lián)阻抗標(biāo)幺值：短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流標(biāo)幺值： 短路點(diǎn)處的基準(zhǔn)電流： (ka)短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流有名值： (ka)短路點(diǎn)的沖擊電流： (ka)3) 牽引變電所動(dòng)力用電(10kv)側(cè)發(fā)生三相接地短路短路變壓器的標(biāo)幺值： 短路點(diǎn)

5、的起始次暫態(tài)電流標(biāo)幺值： 短路點(diǎn)處的基準(zhǔn)電流： (ka)短路點(diǎn)的起始次暫態(tài)電流的有名值： (ka)短路點(diǎn)的沖擊電流： (ka)3 根據(jù)計(jì)算結(jié)果并作出總結(jié)3.1 短路電流的計(jì)算結(jié)果分析表3-1 短路點(diǎn)起始暫態(tài)電流和沖擊電流的統(tǒng)計(jì)電壓等級(jí)()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(kāi)關(guān)的通過(guò)能力： 3.2 牽引變電所各元件價(jià)格的統(tǒng)計(jì)分析本設(shè)計(jì)中所涉及的元件市場(chǎng)價(jià)格參考“西門(mén)子西北變壓器銷(xiāo)售網(wǎng)”報(bào)價(jià)，并了解到，變壓器的價(jià)格與型號(hào)是沒(méi)有必然關(guān)系，容量、耐溫等級(jí)，制造工藝和價(jià)格相關(guān)性很大。根據(jù)短路點(diǎn)的沖擊電流查

6、閱資料找到斷路器的型號(hào)，并作出市場(chǎng)價(jià)格估算。(1) 在本設(shè)計(jì)中，牽引變電所的主接線(xiàn)型式采用雙t型結(jié)線(xiàn)，因此在變壓器高、低壓側(cè)線(xiàn)路上采用的斷路器個(gè)數(shù)相同。(2) 本設(shè)計(jì)中注重于牽引變電所修建時(shí)的的費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)比較不涉及運(yùn)行時(shí)的電能損失。(3) 在本設(shè)計(jì)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(jià)格比較，建造過(guò)程中其余用到的材料在兩種結(jié)線(xiàn)方式比較中視為用料相同，價(jià)格相等。(4) 本文涉及到的價(jià)格計(jì)算，均以人民幣(rmb)元作為單位。(5) 各個(gè)部分元件使用數(shù)量及價(jià)格比較詳細(xì)如下： 表3-2 變壓器的價(jià)格比較型號(hào)數(shù)量單價(jià)（人民幣）總價(jià)（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(jià)格比較型號(hào)數(shù)量單價(jià)（人民幣）總價(jià)（人民幣）雙t結(jié)線(xiàn)y10w-51/13425=1018600186000外橋結(jié)線(xiàn)y10w-51/13425=1018600186000表3-4 scada系統(tǒng)的價(jià)格比較scada系統(tǒng)數(shù)量?jī)r(jià)格雙t11750000外橋結(jié)線(xiàn)11750000表3-5 斷路器的價(jià)格比較 位置(數(shù) 目)元 件斷路器高壓進(jìn)線(xiàn)側(cè)低壓出線(xiàn)側(cè)所用電互感器型號(hào)110/1200110/1200無(wú)110/1200110/1200無(wú)方式雙t外橋雙t外橋雙t外橋數(shù)量2

8、28800單價(jià)1850018500185001850000總價(jià)370003700014800014800000雙t結(jié)線(xiàn)方式時(shí)斷路器的總價(jià)格：；外橋結(jié)線(xiàn)方式時(shí)斷路器的總價(jià)格：；表3-6 高壓隔離開(kāi)關(guān)的價(jià)格比較型號(hào)數(shù)量單價(jià)(人民幣)總價(jià)(人民幣)雙t結(jié)線(xiàn)gn22-10d/100a-50ka24+1=9175015750外橋結(jié)線(xiàn)gn22-10d/100a-50ka273-7 電流互感器的價(jià)格比較型號(hào)數(shù)量單價(jià)(人民幣)總價(jià)(人民幣)雙t結(jié)線(xiàn)lmk-30s216=3214000448000外橋結(jié)線(xiàn)lmk-30s216+2=3414000476000表3-8 電壓互感器的價(jià)格比較

9、型號(hào)數(shù)量單價(jià)(人民幣)總價(jià)(人民幣)雙t結(jié)線(xiàn)tsjv-30q12=21350027000外橋結(jié)線(xiàn)tsjv-30q22=41350054000元件價(jià)格的比較結(jié)果=185000+4800000+186000+15750+448000+27000+175000 =7411750= 185000+4801000+186000+24500+47600+54000+175000= 7876500價(jià)格差故單一的考慮經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)考慮，該終端牽引變電所的主接線(xiàn)應(yīng)該選擇雙t型結(jié)線(xiàn)。4 牽引變壓器主接線(xiàn)圖關(guān)于本設(shè)計(jì)中采用的兩種接線(xiàn)方式的簡(jiǎn)單分析比較：(1) 雙t結(jié)線(xiàn)。如圖附錄a所示，采用此種接線(xiàn)方式的一般是分接式

10、牽引變電所，變電所內(nèi)設(shè)置兩臺(tái)三相v,v結(jié)線(xiàn)變壓器，固定完全備用，110kv側(cè)可不設(shè)置電壓互感器，27.5kv側(cè)母線(xiàn)上均有電壓互感器，以供測(cè)量和繼電保護(hù)的需要。這種結(jié)線(xiàn)與橋型結(jié)線(xiàn)相比，需用的高壓電氣更少，配電裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，線(xiàn)路繼電保護(hù)也簡(jiǎn)單。饋線(xiàn)側(cè)采用了饋線(xiàn)斷路器100%備用的的接線(xiàn)方式。(2) 外橋結(jié)線(xiàn)。如圖附錄b所示，采用此種接線(xiàn)的一般是通過(guò)式牽引變電所，適合于輸電距離較短，線(xiàn)路故障較少，而變壓器需要經(jīng)常操作的場(chǎng)合。110kv側(cè)因有系統(tǒng)穿越功率通過(guò)母線(xiàn)，設(shè)有機(jī)電保護(hù)裝置，故110kv側(cè)裝有單相式三相電壓互感器，這種接線(xiàn)方式便于變壓器的投入以及切除，而切除一條線(xiàn)路時(shí)，需要斷開(kāi)兩臺(tái)變壓器，造成一臺(tái)變壓器短時(shí)停電，即倒閘操作較前者復(fù)雜。27.5kv側(cè)采用饋線(xiàn)斷路器100%備用的單母線(xiàn)接線(xiàn)。5 結(jié)論根據(jù)計(jì)算結(jié)果，該牽引變電所的修建時(shí)使用雙t結(jié)線(xiàn)方式節(jié)省費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效果顯著，使用外橋接線(xiàn)的牽引變電所，高壓元件頻繁操作，會(huì)造成壽命縮短，更換頻率高，大大地降低其經(jīng)濟(jì)性，從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，該牽引變電所主接線(xiàn)應(yīng)該采用雙t型結(jié)線(xiàn)。參考文獻(xiàn)1 李彥哲,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,2006:167