牽引變電所畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、牽引變電所供電系統(tǒng)是我們供電專業(yè)所學(xué)的專業(yè)課。此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要包括 牽引變電所供電系統(tǒng)的主電路得設(shè)計(jì)此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要包括牽引變電所供電系統(tǒng) 的主電路的設(shè)計(jì)、牽引變壓器容量的計(jì)算機(jī)選擇、電容補(bǔ)償裝置的選擇、容量計(jì)算 及校核。此次設(shè)計(jì)有以下特點(diǎn)：一：對(duì)于設(shè)計(jì)中所遇到的一些名詞解析的比較詳細(xì)，力求在掌握的基礎(chǔ)上再根 據(jù)自己所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行運(yùn)用。二：調(diào)理清楚，對(duì)于各個(gè)章節(jié)劃分較為詳細(xì)，不至于出現(xiàn)概念混亂。三：對(duì)于設(shè)計(jì)中所附的圖有較深一層的說(shuō)明，力求做到圖與內(nèi)容的一致，為更 簡(jiǎn)單化理解課程內(nèi)容做好了鋪墊。四：遇到所計(jì)算的例題時(shí)，盡量做到精確、合理、有意義，不致例題脫離主題。 此課程的設(shè)計(jì)會(huì)幫助我們對(duì)專

2、業(yè)知識(shí)有更深一步的理解。1電氣主接線的概述牽引變電所的電氣主接線指的是由隔離開(kāi)關(guān)、互感器、避雷器、斷路器、主變壓器、 母線、電力電纜、移相電容器等高壓一次電氣設(shè)備，按工作要求順序連接構(gòu)成的接受 和分配電能的牽引變電所內(nèi)部的電氣主電路。他反應(yīng)了牽引變電所的基本結(jié)構(gòu)和性 能,在運(yùn)行中表明電能的輸送和分配關(guān)系、一次設(shè)備的運(yùn)行方式，是實(shí)際運(yùn)行操作的 依據(jù)。1.1對(duì)主接線的基本要求對(duì)電氣主接線的要求具有：可靠性、靈活性、安全性、經(jīng)濟(jì)性，具體如下： 可靠性：根據(jù)用電負(fù)荷的等級(jí)，保證在各種運(yùn)行方式下提高供電的連續(xù)性，力 求可靠供電。 靈活性：主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單、明顯、沒(méi)有多余的電氣設(shè)備；投入或切除某些設(shè) 備或

3、線路的操作方便。 安全性：保證在進(jìn)行一切操作的切換時(shí)工作人員和設(shè)備的安全，以及能在安全 條件下進(jìn)行維護(hù)檢修工作。 經(jīng)濟(jì)性：應(yīng)使主接線的初投資與運(yùn)行費(fèi)運(yùn)達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理。1.2主接線中對(duì)電氣設(shè)備的簡(jiǎn)介、高壓斷路器QF既能切除正常負(fù)載，又能排除短路故障。主要任務(wù)：1.在正常情況下開(kāi)斷和關(guān)合負(fù)載電流，分、合電路；2. 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，切除故障；3. 配合自動(dòng)重合閘多次關(guān)合或開(kāi)斷電路。、負(fù)荷開(kāi)關(guān)QL只具有簡(jiǎn)單的滅弧裝置，其滅弧能力有限，僅能熄滅斷 開(kāi)負(fù)荷電流即過(guò)負(fù)荷電流產(chǎn)生時(shí)的電弧，而不能熄滅短路時(shí)產(chǎn)生的電流。特點(diǎn)：在斷開(kāi)后有可見(jiàn)的斷開(kāi)點(diǎn)。隔離開(kāi)關(guān)QS 一把耐高壓的刀開(kāi)關(guān)，沒(méi)有特殊的滅弧裝置，一般只

4、用來(lái) 隔離電壓，不能用來(lái)切斷或接通負(fù)荷電流。特點(diǎn)：在分閘狀態(tài)時(shí)有明顯可見(jiàn)的斷口，使運(yùn)行人員能明確區(qū)分電氣是否與電 網(wǎng)斷開(kāi)。用途：1.隔離高壓電壓，將需要檢修的部分與帶電部分可靠地隔離，形成明顯 的斷點(diǎn)，確保操作人員和電氣設(shè)備的安全。2. 在斷口兩端電位接近相等的情況下，倒換母線，改變接線方式。3. 接通或斷開(kāi)小電流電路124、高壓熔斷器FU熔斷器在短路或過(guò)負(fù)荷時(shí)能利用熔絲的熔斷來(lái)斷開(kāi)電路， 但在正常工作時(shí)不能用它來(lái)切斷和接通電路。125電壓互感器TV:在使用中二次側(cè)不允許短路。按結(jié)構(gòu)形式分：?jiǎn)蜗唷⑷?、三芯柱、三相五芯柱?26、電流互感器TA將電路中流過(guò)的大電流變換成小電流，供給測(cè)量?jī)x表和繼

5、 電器的電流線圈，以便用小電流的測(cè)量?jī)x表測(cè)量大電流， 并與一次系統(tǒng)的高電壓隔離, 保證設(shè)備和人身安全。特點(diǎn)：工作時(shí)二次側(cè)決不允許開(kāi)路。127、電容器C:可以抵消感性負(fù)載產(chǎn)生的無(wú)功部分，在牽引變電所中安裝電容器 可以改善功率因數(shù)。128、電抗器L：作用：1限制電容器投入時(shí)的合閘涌流；2降低斷路器分閘時(shí)電弧重燃的可能性；3.防止并聯(lián)補(bǔ)償裝置與電力系統(tǒng)發(fā)生高次諧波；4限制故障時(shí)的短路電流；5.與電容器組成濾波回路，感抗容抗比取 0.120.14 ,主要用來(lái)濾三次諧波。129、避雷器F:用來(lái)限制過(guò)電壓的一種主要保護(hù)電器。主要形式：放電間隙、閥型避雷器、管型避雷器、壓敏避雷器。、抗雷圈：是一個(gè)電抗線圈，

6、電感量為 1mH2電氣主接線基本形式的選擇比較2.1單母線接線 單母線接線在整個(gè)配電裝置中只設(shè)一組母線，將各個(gè)電源的電能匯集后再分配 到各引出線。 單母線接線的優(yōu)點(diǎn)：1.接線簡(jiǎn)單，設(shè)備少，配電裝置費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)性好，并能滿足一定的可靠性；2.每一回路由斷路器切斷負(fù)荷電流和故障電流；3.任意出線可從任何電源回路取得電能，不致因運(yùn)行方式的不同而造成相影響。 單母線接線的缺點(diǎn)：1.母線故障及檢修母線和與母線連接的隔離開(kāi)關(guān)時(shí)要造成 停電；2.檢修任意回路及其斷路器時(shí)，會(huì)使該回路停電，但其他回路不受影響。 為克服單母線接線的缺陷，通常采取的措施有：1.用斷路器或隔離開(kāi)關(guān)將母線分段；2.增加旁路母線及相應(yīng)設(shè)

7、備，使檢修任意進(jìn)出回路的斷路器時(shí)不致停電。*1SL牛2SLV2QF單母線接線圖2.2單母線分段接線 單母線分段接線利用分段開(kāi)關(guān)QF（或QS）,將單母線分為兩段，把電源及出線平均分配 于兩端母線的接線方式。 正常運(yùn)行時(shí)，分段斷路器閉合，兩母線 并列運(yùn)行，當(dāng)一段母線發(fā)生故障時(shí)，分段斷路器QF自動(dòng)斷開(kāi)，使故障段解列，從而保證了另一段 母線仍能正常運(yùn)行，縮小了故障停電范圍。 母線分段數(shù)目越多，母線故障停電范圍越小，但所需斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等設(shè)備也隨之增多，使運(yùn)行變的較為復(fù)雜，因此分段數(shù)不易過(guò)多。單母線分段接線圖2.3單母線帶旁路母線接線 如果有不允許停電的回路，則必須有別的設(shè)施來(lái)代替欲檢修的斷路器，而加

8、設(shè)旁路母線，增加旁路斷路器是最常采取的措施。 在正常運(yùn)行時(shí)，旁路斷路器及兩側(cè)隔離開(kāi)關(guān)都在斷開(kāi)位置，旁路母線不帶電， 各回路旁路開(kāi)關(guān)也都在斷開(kāi)位置。 欲檢修某回路斷路器時(shí)，如L1線路斷路器QF1,則應(yīng)首先合上旁路斷路器 QF2 兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)，然后合旁路斷路器 QF2,使旁路母線帶電。 檢查其沒(méi)有異?，F(xiàn)象，若正常則合 L1線路旁路隔離開(kāi)關(guān)QS3,然后斷開(kāi)QF1, 拉開(kāi)其兩側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，則 QF1可推出檢修，此時(shí)，由旁路斷路器 QF2代替線路斷路 器QF1工作，L1線路可以不中斷供電。 具有旁路母線的接線優(yōu)點(diǎn)：不但解決了斷路器的公共備用和檢修備用，在調(diào)試、更換斷路器及內(nèi)裝式電流互感器，整定繼電保護(hù)時(shí)

9、都可不必停電。'Ll 'k L2lL3 a° L4H|J 'QS3JQF2QS2，II*11W2W1電源側(cè)2.4單母線分段帶旁路母線接線每段工作母線與旁路母線之間用旁路斷路器連接，每一回路用旁路隔離開(kāi)關(guān)與旁路 母線相連。正常運(yùn)行時(shí)，分段斷路器 QFd閉合。兩段母線并列運(yùn)行。旁路斷路器及其 兩側(cè)隔離開(kāi)關(guān)都在斷開(kāi)位置，旁路母線不帶電，各回路旁路隔離開(kāi)關(guān)也都在斷開(kāi)位置, 當(dāng)任意回路斷路器需檢修時(shí)，可用旁路斷路器代替其工作。單母線分段帶旁路母線接線圖t LI Jk L2jl L3 Ji L41'IQS3 JS42.5雙母線接線 雙母線接線具有兩組母線，一組為工

10、作母線，另一組為備用母線，在兩組母線 之間，通過(guò)母線聯(lián)絡(luò)斷路器進(jìn)行連接。每回線路都通過(guò)一臺(tái)斷路器、兩組隔離開(kāi)關(guān)分 別連接到兩組母線上。 雙母線接線的優(yōu)點(diǎn)：1.檢修任意母線時(shí)，不會(huì)中斷供電；2.檢修任一回路的母線隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，只需斷開(kāi)該回路，其他回路倒換至另一組母線繼續(xù)運(yùn)行；3.工作母線在運(yùn)行中發(fā)生故障時(shí)，可將全部回路換接至備用母線，迅速恢復(fù)供電； 4.任一回路斷路 器檢修時(shí)，可用母聯(lián)斷路器代替其工作。5.方便實(shí)驗(yàn)。操作步驟： 斷開(kāi)L2線路斷路器QF1，使線路停電，并斷開(kāi)其兩側(cè)隔離開(kāi)關(guān) QS1、QS3,拆 除QF1上接線； 在拆除QF1的缺口處連接一臨時(shí)跨條； 閉合QS2、QS3; 閉合隔離開(kāi)關(guān)Q

11、S5、QS6； 閉合母聯(lián)斷路器QF.J1-L-AL4jin訂雙母線接線圖2.6橋形接線當(dāng)牽引變電所只有兩回電源進(jìn)線和兩臺(tái)主變壓器時(shí)，常在電源線路間用橫向母線將 他們連接起來(lái)的接線叫橋形接線。橋形接線按中間橫向橋型母線的位置不同而分為內(nèi)橋接線和外橋接線，內(nèi)橋接線的 橋母線連接在靠變壓器側(cè)，而外僑接線連接在靠線路側(cè)。內(nèi)橋接線的特點(diǎn)：適合與線路長(zhǎng)，線路故障率高，變壓器不頻繁操作的場(chǎng)合1SL2SL內(nèi)橋接線圖外僑接線圖2.7簡(jiǎn)單分支接線簡(jiǎn)單分支接線是兩回電源線路從輸電線路 WL1、WL2采用分支連接。簡(jiǎn)單分支接線的特點(diǎn)：需用高壓電器更少，配電裝置結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，線路繼電保護(hù)簡(jiǎn) 單。操作：牽引變電所任一電源進(jìn)

12、線線路故障，則由輸電線路（WL1或WL2）兩側(cè)繼電保護(hù)動(dòng)作，是輸電線路兩端斷路器（QF3與QF5和QF4與QF6）跳閘而斷 開(kāi)。但雙回輸電線路 WL1、WL2上分支連接的變電所的數(shù)目應(yīng)有限制，若分支線數(shù) 過(guò)多，對(duì)可靠性的影響相對(duì)增大，同時(shí)對(duì)輸電線路（ WL1、WL2 ）繼電保護(hù)的整定造 成困難。按電源參數(shù)不同，雙T式主接線通常采用的運(yùn)行方式： 若兩路電源允許在25KV側(cè)并聯(lián)，可采用一路電源供電，另一路電源備用的方 式，正常供電時(shí)，某電源隔離開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，其他開(kāi)關(guān)均閉合，兩臺(tái)主變壓器并列運(yùn)行。 若兩路電源允許在25KV側(cè)并聯(lián)，還可采用兩路電源同時(shí)供電的方式，正常供 電時(shí)，跨條隔離開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，其他均閉合

13、，兩臺(tái)主變壓器分列運(yùn)行。 若兩路電源不允許在25KV側(cè)并聯(lián)，通常采用一路電源供電，另一路電源備用。 正常供電時(shí)，某電源隔離開(kāi)關(guān)（QS2）斷開(kāi)，其他開(kāi)關(guān)均閉合，兩臺(tái)主變壓器并列運(yùn)行。簡(jiǎn)單分支（雙T式）接線圖3牽引變電所主接線的選擇3.1牽引變電所110KV（ 220KV電源側(cè)的電氣主接線 牽引變電所按其在電網(wǎng)中的位置、重要程度和電源引入方式的不同分為：中心 變電所、通過(guò)式變電所、分接式變電所。 牽引變電所的主接線由電源側(cè)、主變壓器、牽引側(cè)三部分組成。 1為使每一臺(tái)變壓器能從任一回路電源獲得電能，這就需要架設(shè)匯流母線，以便將各電源的電能匯集起來(lái)，各用電回路再?gòu)哪妇€上獲得電能，以提高供電的可靠性 和

14、經(jīng)濟(jì)性，對(duì)大型變電所來(lái)說(shuō)，母線型式的主接線是中心牽引變電所 110KV（220KV） 電源側(cè)電氣主接線的核心。2.通過(guò)式牽引變電所電源側(cè)采用橋式接線；3分接式牽引變電所電源側(cè)采用雙T接線。3.2牽引變壓器主接線三相YNd11接線變壓器用于直接供電方式或吸流變壓器供電方式。變壓器高壓側(cè)繞組以星形方式與電力系統(tǒng)的三相相聯(lián)接，低壓側(cè)繞組接成三角形， 其中c端子的一角經(jīng)電流互感器接至接地網(wǎng)和鋼軌，另兩角a.b端子分別徑電流互感器，斷路器和隔離開(kāi)關(guān)引接至牽引母線。3.3牽引側(cè)主接線27.5KV （或55KV）側(cè)饋線的接線方式：1. 饋線斷路器100%備用的接線2. 饋線斷路器50%備用的接線3. 單線區(qū)

15、段饋線斷路器50%備用的接線4. 復(fù)線區(qū)段饋線斷路器50%備用的接線5. 帶旁路母線和旁路斷路器的接線55kV27.5kV側(cè)饋線100%備用接線圖55kV側(cè)饋線100%備用接線圖 復(fù)線鐵路斯科特接線變壓器 AT供電方式饋電線接線：1. AT供電方式饋電線有接觸網(wǎng)（T）和正饋線（F）兩根線， 斷路器和隔離開(kāi)關(guān)均 為雙極；另有中線饋出，不設(shè)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)。2. 當(dāng)牽引變壓器副邊線圈無(wú)中點(diǎn)抽頭時(shí)，在變電所內(nèi)還應(yīng)另設(shè)自耦變壓器，一般將 自耦變壓器設(shè)在饋電線外側(cè)，當(dāng)相鄰變電所越區(qū)供電時(shí)，可作為末端的變壓器使用。 動(dòng)力變壓器及自用電變壓器接線：1動(dòng)力變壓器主要供給非牽引負(fù)荷用電。牽引變電所沿鐵路線設(shè)置，

16、有些地區(qū)電網(wǎng)薄弱不能供給鐵路非牽引負(fù)荷供電。 可在牽引變電所內(nèi)設(shè)置動(dòng)力變壓器， 將27.5KV 電壓降至10KV，以三相供給鐵路或地方其他負(fù)荷。一般動(dòng)力變壓器的容量為 1000- 2000KVA，若地區(qū)需要容量較大，則應(yīng)另外單設(shè) 110KV的動(dòng)力變壓器。2.直接供電方式：牽引側(cè)母線電壓為三相時(shí)，動(dòng)力變壓器一般采用D,d12接線，若牽引側(cè)母線為兩相垂直相差時(shí)，動(dòng)力變壓器可采用逆斯科特接線，將兩相電壓變成三 相電壓供給非牽引負(fù)荷。牽引變電所的自用電主接線與此相似，次邊電壓為三相380/220V，原邊無(wú)斷路器，采用高壓熔斷器。三相時(shí)自用電變壓器采用D,yn接線。兩相變?nèi)鄷r(shí)采用逆斯科特變壓器。 電容

17、補(bǔ)償裝置主接線：電容補(bǔ)償裝置時(shí)為了改善功率因數(shù)及吸收部分高次諧波而設(shè)置的。電容補(bǔ)償裝置由 電容器組和串聯(lián)電抗器組成。單個(gè)電容器的電壓一般為10KV或6.3KV，牽引變電所牽引側(cè)母線電壓為27.5KV，因此，由46個(gè)電容器組串聯(lián)構(gòu)成。電容器組串聯(lián)電抗 器，一方面抑制電容器組投入電網(wǎng)時(shí)所產(chǎn)生的涌流，同時(shí)吸收部分高次諧波；另一方 面對(duì)防止切斷電容器組時(shí)斷路器發(fā)生重燃也有好處。4主接線方案的確定4.1中心牽引變電所中心牽引變電所時(shí)110KV側(cè)采用簡(jiǎn)化的單母線分段帶旁路母線的單線三相中心牽 引變電所的主接線，該變電所一方面要給近區(qū)的牽引負(fù)荷和10KV負(fù)荷供電，另一方面還要通過(guò)110KV高壓母線及若干電源

18、線路饋出給臨近其他牽引變電所和地方 110KV變電所。由于110KV電源進(jìn)線數(shù)目較多，為合理解決 110KV線路斷路器的備用問(wèn)題，減少 投資，110KV側(cè)采用簡(jiǎn)化的單母線分段帶旁路母線的接線，分段斷路器兼作旁路斷路 器，以節(jié)省一臺(tái)高壓斷路器和相應(yīng)的高壓電器。該變電所設(shè)有兩臺(tái)主變壓器，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。由于該變電所負(fù)責(zé)供電的10KV 負(fù)荷容量大于主變壓器額定容量的15%,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，采用變比為110/27.5/10KV 三線圈主變壓器。若上述比值小于 15%，則在110KV側(cè)單獨(dú)設(shè)置110/10KV的三相動(dòng) 力變壓器，以供應(yīng)10KV鐵路信號(hào)專線及地區(qū)其他負(fù)荷。在110KV的每個(gè)分段母線上以

19、及27.5KV牽引負(fù)荷母線上，均設(shè)有供測(cè)量?jī)x表與繼 電保護(hù)用的電壓互感器，以及過(guò)電壓保護(hù)用的閥形避雷器， 為了停電檢修110KV線路 和母線的電壓互感器時(shí)能方便地進(jìn)行安全接地，這些回路中的隔離開(kāi)關(guān)都帶有接地刀 閘，借助于隔離開(kāi)關(guān)本身的機(jī)械聯(lián)鎖裝置，保證在主刀閘從電路中隔斷后，方能操作 閉合接地刀閘。27.5KV側(cè)采用饋線斷路器100%備用的單母線接線。母線上連有一臺(tái)自用電變壓器。 牽引負(fù)荷側(cè)采用手車式斷路器，斷路器檢修時(shí)，將手車從插入式觸頭中拔出以隔斷電 路，而代替隔離開(kāi)關(guān)的作用。因?yàn)槭菃尉€區(qū)段，變電所僅有兩路饋線分別向兩個(gè)供電 分區(qū)送電。K14- 24 輩tftBT 供電主4.2通過(guò)式牽引變

20、電所通過(guò)式牽引變電所110KV側(cè)采用外僑接線的單線三相牽引變電所， 主要向牽引 負(fù)荷和地區(qū)負(fù)荷供電。按保證牽引負(fù)荷供電的需要?jiǎng)t有兩回電源線路。橋形接線 110KV側(cè)因有系統(tǒng)穿越功率通過(guò)母線，110KV線路沒(méi)有繼電保護(hù)裝置，故110KV 側(cè)裝有單項(xiàng)式三相電壓互感器。I® 427接撫的單St三怡奉引変電所4.3分接式牽引變電所分接式牽引變電所是110KV側(cè)采用雙T接線、27.5KV側(cè)采用單母線接線的單 線三相牽引變電所。變電所內(nèi)設(shè)兩臺(tái) YN,d11三相雙繞組變壓器，固定全備用。110KV側(cè)可不設(shè)電壓互感器。因無(wú)特別規(guī)定或必要，電力系統(tǒng)一般不要求在110KV高壓側(cè)計(jì)費(fèi)，以便盡可能節(jié)省設(shè)置高

21、壓儀用互感器。27.5KV側(cè)每相母線上均設(shè)有高壓互感器。以便測(cè)量和繼電保護(hù)的需要。110KV側(cè)采用雙T接線的復(fù)線三相牽引變電所。兩臺(tái) YN,d11三相雙繞組牽引 變壓器，固定全備用。110kv側(cè)安裝電壓互感器，是為滿足高壓側(cè)計(jì)費(fèi)和自動(dòng)裝置 的需要?？紤]到該變電所牽引母線引入高壓室的方便問(wèn)題，在高壓室外設(shè)置了四條 輔助母線。由于想幾個(gè)方向的復(fù)線牽引網(wǎng)供電，饋線回路數(shù)較多，為合理解決饋線 斷路器的備用問(wèn)題，27.5KV側(cè)采用隔離開(kāi)關(guān)分段帶旁路母線的單母線接線。考慮到27.5KV工作母線與饋線配電間隔的配置相對(duì)應(yīng)，以及 27.5KV進(jìn)線與饋線方便，主 母線A1、A2和B1、B2與旁路母線系分相布置，

22、分段主母線在正常情況下并列運(yùn)行，分段隔離開(kāi)關(guān)合閘。主母線上兩個(gè)分段隔離開(kāi)關(guān)的作用是便于隔離開(kāi)關(guān)本身輪流檢修時(shí)隔斷電壓。 每個(gè)分段主母線都設(shè)有單相電壓互感器和避雷器，以便某分段工作母線停電時(shí)，不 影響其它分段母線的工作。該牽引變電所設(shè)兩臺(tái)自用電變壓器，一臺(tái)接于 A、B兩相母線上。另一臺(tái)由單 獨(dú)的10kv地方電源供電，作為自用電備用電源。沒(méi)回饋線的出口處，均裝有抗雷線 圈KL并與閥形避雷器配合使用。以防止接觸網(wǎng)上落雷時(shí)，雷電波襲擊牽引變電所 內(nèi)的設(shè)備。5牽引變壓器容量的計(jì)算和選擇牽引變壓器容量的選擇和計(jì)算分三個(gè)步驟：1按給定的計(jì)算條件求出牽引變壓器供 應(yīng)牽引負(fù)荷所必須的最小容量，即計(jì)算容量；2.按

23、列車緊密運(yùn)行時(shí)供電臂的有效電流與充分利用牽引變壓器的過(guò)負(fù)荷能力，求出所需要的容量，即校核容量；3.根據(jù)校核容量和計(jì)算容量，再考慮其他因素，最后按實(shí)際系列產(chǎn)品的規(guī)格選定牽引變壓器的臺(tái) 數(shù)和容量。牽引變壓器的計(jì)算容量取決于各供電臂的負(fù)荷電流。各供電臂的負(fù)荷電流主要取決 于電力機(jī)車類型、牽引定數(shù)、牽引方式、線路坡道、行車量和線路通過(guò)能力等，條件 決定。在諸多因素中，當(dāng)線路斷面確定后，最關(guān)鍵的是年運(yùn)量。由年運(yùn)量可以計(jì)算出 需要的線路通過(guò)能力，它反映了列車負(fù)荷密度。其次是列車用電量，由它可以算出列 車電流，進(jìn)而算出各供電臂電流。5.1計(jì)算列車數(shù)N的計(jì)算條件牽引變壓器的計(jì)算容量應(yīng)和鐵路運(yùn)輸量的大小及其增長(zhǎng)

24、速度相適應(yīng)。列車密度 一般應(yīng)按運(yùn)量計(jì)算需要的線路通過(guò)能力，并留有一定的儲(chǔ)備能力?？紤]儲(chǔ)備能力是 因?yàn)橛袝r(shí)會(huì)發(fā)生由于線路維修、港口卸貨及自然災(zāi)害等引起的列車密集運(yùn)行情況。 其儲(chǔ)備系數(shù)一般單線采用20%，雙線采用15%。如果近期按調(diào)查運(yùn)量計(jì)算，還需考 慮貨運(yùn)量的波動(dòng)性，波動(dòng)系數(shù)一般采用 20%。遠(yuǎn)期按國(guó)家要求的輸送能力計(jì)算時(shí)， 僅考慮儲(chǔ)備能力。若國(guó)家規(guī)定的需要輸送能力已經(jīng)接近線路輸送能力時(shí)，可按線路輸送能力計(jì)算；若低于線路輸送能力的一半時(shí)，可按 2倍需要輸送能力計(jì)算。這兩種情況下，都不 再考慮波動(dòng)系數(shù)和儲(chǔ)備系數(shù)。因此，在計(jì)算牽引變壓器時(shí)，計(jì)算列車數(shù)N可按不同條件分別計(jì)算：當(dāng)采用近期運(yùn)量計(jì)算時(shí)：h（

25、列/日）當(dāng)需要輸送能力接近線路輸送能力時(shí):r 104N線*(列/日)365G 凈當(dāng)需要輸送能力低于線路輸送能力的一半時(shí):竺加（列/日）365G 凈列車用電量的計(jì)算條件在鐵路運(yùn)輸中，除了滿載的直通貨物列車外，還有零擔(dān)列車、摘掛列車、不滿 載列車和旅客列車。當(dāng)上、下行兩個(gè)方向貨運(yùn)量不一致時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一部分空載列車。 因此牽引變壓器容量必須滿足各類電力牽引列車用電的需要。一般對(duì)于不同類型的 車，都按滿載貨物列車考慮。當(dāng)電力牽引的旅客列車數(shù)比例較大時(shí)，或上（下）行 方向空載車數(shù)比例很大時(shí)，也可分別按實(shí)際的客、貨、空列車的用電量計(jì)算。牽引變壓器校核容量的計(jì)算條件牽引變壓器校核容量的計(jì)算條件，是按其最大容量

26、的需求來(lái)確定的。應(yīng)計(jì)算最 大列車數(shù)Nmax（N非）。具體規(guī)定如下:1重負(fù)荷臂按對(duì)應(yīng)于非平行運(yùn)行圖區(qū)間通過(guò)能力N非的95%列車數(shù)概率積分最大值來(lái)計(jì)算供電臂最大短時(shí)電流，輕負(fù)荷臂取對(duì)應(yīng)N非的供電臂有效電流。2應(yīng)用非平行圖區(qū)間通過(guò)能力N非來(lái)校核。5.2饋線電流的計(jì)算方法饋線電流主要有以下幾種特征值:當(dāng)各列車電饋線瞬時(shí)電流ia :供電臂中各區(qū)間運(yùn)行列車瞬時(shí)電流的向量和流的功率因數(shù)相同時(shí)，即ia “1 i2in(A)饋線平均電流Ip:供電臂在計(jì)算時(shí)間T內(nèi)的平均電流值，即1 TIp 二.0 iadt2饋線均方電流IX :T 2°iadt2I 2饋線瞬時(shí)電流的平方ia的平均值，即X饋線均方根電流l

27、x,即lx饋線平均電流和有效電流單線區(qū)段單邊供電：饋線平均電流：lp =mltN、t-m =-T 即IP60* J”TUA*103（A）=11hPi =n lp（A）Ntg-PiP -nlxlxKx二 Ip m（l2lt2）=Kx 1 p2冷小-1m饋線有效電流:雙線區(qū)段并聯(lián)供電方式的上、下行饋線平均電流:lp上n 2LIn IIPIP二P上l上P下l下y 2Ly2Ln 2L lipn lip-pti下-p上r 丄y 2L-m2L上、下行電流均方電流:ix上（3m上It上 丄m下It下）2 （-m上»上）21.14:上 1 -（丄 m下h下）1.46 下 1444m上 4m 下lX下

28、（3m下It下丄m上lt上）2 ' （3m下It下）21.14:下-1 （- m上lt上）1.46：上 -1444m下4m 上 分開(kāi)供電方式的上、下行饋線平均電流:Ip上二m上It上二上np上It上二np上I上I p下 = m下 1嚇=下門卩下11下=np下I下上、下行電流饋線有效電流：I X上二 K X上 I p上丨x下二K x下I p下 雙線區(qū)段上、下行饋線總平均電流：3Ip =I p上 I p下二npl =1.667N' Ai*10_(A)22上、下行饋線總有效電流：IxIx上Tx下2Ip上Ip下(A)設(shè) 1x1、1x2,則 KtU , 4Ix_Ix 2IpiIp(KVA

29、)1x1、I P1為重負(fù)荷臂有效電流和 平均電流；1x2、IP2為輕負(fù)荷臂有效電流和 平均電流Kt為三相變壓器的溫度系 數(shù)，一般取Kt=0.9;U為牽引變電所牽引側(cè)母線額定電壓，即27.5KV貝KtU(2Ix1 0.65Ix2) KVA由于牽引負(fù)荷在三相變壓器三角側(cè)各項(xiàng)繞組中的 負(fù)荷電流分配不均，在此情況下，按三相負(fù)荷均為最大一相負(fù)荷來(lái)確定三相變壓器 容量，將使變壓器油的溫升低于額定值，即變壓器油的溫升尚有裕量。為考慮這一 過(guò)負(fù)荷能力，引入一個(gè)溫度系數(shù)Kt。5.3最大電流的計(jì)算方法瞬時(shí)最大工作電流Ismax :用于整定繼電保護(hù)裝置。通常按一列列車在供電臂遠(yuǎn) 端起動(dòng)，而在其余區(qū)間都同時(shí)有車用電運(yùn)

30、行計(jì)算。單線取段：Ismax = Iqd E _1)I (A) , Iqd為列車起動(dòng)電流峰值，在雙機(jī)區(qū)段可 取1.5Iqd1.75Iqd作為雙機(jī)起動(dòng)電流；md為供電臂內(nèi)可能出現(xiàn)的最大列車數(shù)，通常 取叫=n。雙線區(qū)段：上、下行饋線瞬時(shí)最大工作電流按分開(kāi)供電時(shí)，重負(fù)荷方向的饋線 瞬時(shí)最大工作電流計(jì)算，計(jì)算方法同單線區(qū)段。最大有效電流Ixmax :用于計(jì)算牽引變壓器的最大容量。按非平行運(yùn)行圖區(qū)間通過(guò)能力的列車數(shù)計(jì)算短時(shí)最大工作電流"max :用于檢驗(yàn)牽引變壓器的過(guò)負(fù)荷能力I cmax二 I(A)5.4牽引變壓器的校核容量一：牽引變壓器進(jìn)行容量校核的目的一方面為了滿足列車緊密運(yùn)行的需要；另

31、一方面為了保證牽引變壓器在充分利用過(guò)負(fù)荷能力的情況下能安全運(yùn)行。二：牽引變壓器校核容量的確定：三相 YN,d11 接線牽引變壓器'max = KtU(2lamax 0.651 bx)(KVA)5.5牽引變壓器的安裝容量1. 牽引變壓器在檢修或發(fā)生故障時(shí)，都需要有備用變壓器投入，以確保電氣化鐵路的正常運(yùn)輸。我國(guó)電氣鐵路牽引變壓器備用方式有：移動(dòng)備用和固定備用兩種移動(dòng)備用：采用移動(dòng)變壓器作為備用的方式。 采用移動(dòng)備用方式的電氣化區(qū)段, 每個(gè)牽引變電所裝設(shè)兩臺(tái)牽引變壓器，正常時(shí)兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行所內(nèi)設(shè)有鐵路專用岔線，備用變壓器安放在移動(dòng)變壓器上，停放于適中位置的牽引變電所內(nèi)或供電段段 部，以便于需

32、要作為備用變壓器投入時(shí)，縮短運(yùn)輸時(shí)間。采用移動(dòng)備用方式的優(yōu)點(diǎn)：牽引變壓器容量較省，可用于沿線無(wú)公路區(qū)段和單 線區(qū)段。缺點(diǎn)：需要修建鐵路專用岔線。移動(dòng)變壓器車輛進(jìn)廠檢修時(shí)，需要把備用 變壓器從車上拆卸吊下來(lái)；車輛修好出廠后，又要把備用變壓器吊上車安裝好。固定備用：采用加大牽引變壓器容量或增加臺(tái)數(shù)作為備用的方式。采用固定備 用方式的電氣化區(qū)段，每個(gè)牽引變電所設(shè)兩臺(tái)牽引變壓器，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用， 每臺(tái)牽引變壓器容量應(yīng)能承擔(dān)全所最大負(fù)荷，滿足鐵路運(yùn)輸?shù)囊?。采用固定備用方式的?yōu)點(diǎn)：其投入快速方便，可確保鐵路正常運(yùn)輸，又可不修 建鐵路專用岔線，牽引變電所選址方便、靈活，場(chǎng)地面積較小，土方量較少，電氣

33、主接線較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：增加了牽引變壓器的安裝容量，變電所內(nèi)設(shè)備檢修業(yè)務(wù)要靠 公路運(yùn)輸，固定備用方式適用于沿線有公路條件的打運(yùn)量區(qū)段。2. 安裝容量的確定：當(dāng)牽引變壓器的計(jì)算容量和校核容量確定以后，選擇兩者中較大者，并按采用 的備用方式、牽引變壓器的系列產(chǎn)品以及有否地區(qū)動(dòng)力負(fù)荷等諸因素，即可確定牽 引變壓器的安裝容量。某雙線區(qū)段采用上、下行并聯(lián)供電方式，變壓器為三相YN,d11接線供電臂1： n=3.2,N=90對(duì)/天，N非=120對(duì)/天；供電臂2: n=4.5,N=80對(duì)/天，N非=110對(duì)/天。供電臂1和2內(nèi)，各列車距饋電點(diǎn)距離和其余資料It上ZA上Et上ZA下Lt下SAhEtg上ZA下= 2

34、.4= 2.4= 2.4= 2.4* 56 =102.2( A)20.1= 2.4* 空=139.4(A)16.7970= 2.4* 7°92.425.2= 2.4* 856135.2( A)15.2T1440Nt 下94*20.1, 1.1440TNY tg 上94*16.7nT2.8*1440N ' tg 下94*15.2= 0.389P上nTm下為tg下N' t上 94* 25.20.3542.8*1440計(jì)算原始資料供電臂12列車全部運(yùn)行時(shí)間區(qū)t(min)上行25.227.5下行20.124.4列車用電運(yùn)行時(shí)間為tg(min)上行16.715.8下行15.21

35、9.6列車在t債tg)內(nèi)的能耗(kVAh)上行970852下行856967求：變壓器采用移動(dòng)備用和固定備用時(shí)的安裝容量解：1:供電臂1、2平均電流的計(jì)算首先計(jì)算供電臂1、2的基參數(shù) 供電臂1:、t上、tg上25.216.7= 1.5120.115.2=1.32送t下a下=t下Zt卜27.5a上 -= 1.74、tg下15.8Zt下24.4a下 -= 1.25供電臂2:A上852=74.4(A)It上-2.4 -2.4*Zt上27.5EA下967= 95.1( A)11下= 2.4 -= 2.4* -Zt下24.4ZA上852：129.4(A)l上-2.4= 2.4* -Ztg上15.8ZA下9

36、671下= 2.4-= 2.4* ：118.4(A)AZtg下19.6N' t77* 27.5m上=1.47T1440N' t下77* 24.4,.30m下41T1440N' tg上77*15.8= 0.266P上nT3.18*1440N' tg 下77*19.6= 0.330P下nT3.18*1440二 tg 下19.6按以上計(jì)算的基本參數(shù)與計(jì)算圖，計(jì)算供電臂1、2的平均電流。則供電臂1、2的Ip為：lp1 =1.667N' A*10 ° =1.667*94* (970 856)*10“ =286.1(A)I p2 =1.667N'

37、A* 10 =1.667* 77* (967852)* 10“ = 233.5(A)2:供電臂1、2有效電流的計(jì)算供電臂1的有效電流Ix1為：1.1a -11.1*1.42-1Kx - 1- 1-1.09丨X1 = Kx丨PJ而m 上 m 下1.65 1.31其中a =為 t/' tg =(25.2 20.1)/(16.7 15.2)=1.42則1x1 =1.09* 286.1 =311.8( A)供電臂2的有效電流*2 =Kxlp2而',1.1a -1,1.1*1.47 -1Kx = 111.10 6A)m 上m下1.47 1.3其中a = » t 八 tg =(2

38、7.5 24.4)/(15.8 - 19.6) =1.47則lX2 二 Kxlp2 =1.106* 233.5 =258.3( A)3:求變壓器的計(jì)算容量由以上計(jì)算，可知1x1 .Ix2,則S=KtU 佝；1 +1X2+4* (3 1 18)(2 5 83)2*2 8 6*2 3 5=1 8 9 9kVA)4:對(duì)應(yīng)于N非的重負(fù)荷供電臂列車用電平均概率為N非送 tg上133*16.7 c#p上g0.55nT 2.8*1440133* 15.20.50 2.8*1440按雙線有上行車或有下行車的概率為N非為tg下P下 二nTp = p上 p下一 p上 * 卩下(0.55 0.5 一 0.55* 0.5 =0.775由p查附錄圖C-5，可得重負(fù)荷臂最大電流 ax為lmax= 453.4(A),其中，I =2.4(、A(上下)/' tg(上下)=2.4*(970 856)/(16.7 15.2) =137.4(A)對(duì)應(yīng)于N非的輕負(fù)荷供電臂的有效電流為N非瓦 t上126* 27.5m上2.41T1440N 非送 t上 126* 24.4c,m 下2.14T1440已知a=1.47Kx =1 W " J1*1'47 化1.07m 上 m下2.4