牽引電機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、牽引電機(jī)課程設(shè)計(jì)1 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兩個(gè)方向供電區(qū)段供電，已知列車正常情況的計(jì)算容量為22000 kVA(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(jì)算為2200 kVA，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 ，。10kV共4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首端，送電線距離30km，主變壓器為SCOTT接線。2 題目分析及解決方案框架確定2.1 牽引變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇三相牽引變壓器的計(jì)算容量是由牽引供電計(jì)算

2、求出的。本變電所考慮為固定備用方式，按故障檢修時(shí)的需要，應(yīng)設(shè)兩臺(tái)牽引用主變壓器，地區(qū)電力負(fù)荷因有一級(jí)負(fù)荷，為保證變壓器檢修時(shí)不致斷電，也應(yīng)設(shè)兩臺(tái)。由已知牽引負(fù)荷量，可知25kV側(cè)的額定電流為SCOTT變壓器計(jì)算容量公式為：當(dāng)時(shí)： 當(dāng)時(shí)： 校核容量公式為：當(dāng)時(shí)： 當(dāng)時(shí)： (k=1.5) 方案A：當(dāng)時(shí)，假設(shè)=0、=當(dāng)時(shí)，假設(shè)=0，=校核容量為取兩者較大的，所以：=安裝容量為： S=29150()10KV側(cè)的額定電流為：同理： = 校核容量為： S=3118.5()安裝容量為： S=6300() 既是最小容量方案B：由已知牽引負(fù)荷量，可知側(cè)的額定電流為： 既是各側(cè)的最大電流。當(dāng)時(shí)，假設(shè)=0、=當(dāng)時(shí)，

3、假設(shè)=0，=校核容量取兩者較大的，所以：=安裝容量為：應(yīng)該為；但考慮到變壓器長期過負(fù)荷減小使用壽命，所以這里安裝容量取根據(jù)原始資料和各種負(fù)荷對(duì)供電可靠性要求，主變壓器容量與臺(tái)數(shù)的選擇，可能有以下兩種方案：方案一：2×29150kVA牽引變壓器，一次側(cè)同時(shí)接于110 kV母線，采用直接供電方式。方案二：2×29150kVA牽引變壓器2×6300kVA地區(qū)變壓器，一次側(cè)同時(shí)接于110 kV母線，采用AT供電方式。(110千伏變壓器最小容量為6300kVA)2.2 方案主接線的擬定按110 kV 進(jìn)線和終端變電所的地位，考慮變壓器數(shù)量，以及各種電壓等級(jí)饋線數(shù)目、可靠供電

4、的需要程度選擇結(jié)線方式。方案一：兩臺(tái)牽引變壓器，一次側(cè)同時(shí)接于110 kV母線，采用復(fù)線直接牽引供電方式如圖1。方案二：兩臺(tái)牽引變壓器和兩臺(tái)地區(qū)變壓器，一次側(cè)同時(shí)接于110 kV母線，(110kV變壓器最小容量為6300kVA)，采用復(fù)線AT牽引供電方式如圖2 。3 設(shè)計(jì)過程3.1 電源側(cè)主接線高壓側(cè)采用線路變壓器組的單元接線形式，正常是一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。兩回110kV電源進(jìn)線各掛有一組電容式電壓互感器1TV、2TV。二次側(cè)為對(duì)稱的兩相55kV，故每相使用斷路器、隔離開關(guān)均為雙擊聯(lián)用的。兩臺(tái)自用變壓器分別接于兩臺(tái)變壓器的二次側(cè)，采用二相三相的SCOTT反變換獲得三相電源。3.2 牽引側(cè)主接線

5、27.5 kV側(cè)饋線的接線方式按饋線斷路器備用方式不同可分為三種接線方式，饋線斷路器100%備用的接線，饋線斷路器50%備用方式，帶旁路母線和旁路斷路器的接線。這里兩種方案均采用第二種接線方式，其連接方式：直接供電方式如圖3；AT供電方式如圖4。4 設(shè)計(jì)方案分析和確定4.1 年運(yùn)量和供電距離的分析由題意知：25kV回路(1路備)：兩方向年貨運(yùn)量與供電距離分別為= 30×50Mt·km，= 40×30Mt·km， = 120kWh/10kt·km。10kV共4回路(2路備)。故兩方向上的年電量消耗為：=T=1576800=T=1261440所以，

6、每公里上的年消耗電量為：=52560，=31536因?yàn)橹苯庸╇姺绞胶虯T供電方式均適應(yīng)于兩供電壁不平衡的情況，所以兩種方案均符合要求。4.2 變壓器與配電裝置的一次投資和和折舊維修因?yàn)閮煞N方案均采用的是容量相等的主變壓器，方案二有多用了兩臺(tái)地方電力變壓器，所以在一次投資方面方案一投資多一點(diǎn)。4.3 供電方式的優(yōu)缺點(diǎn)直接供電方式結(jié)構(gòu)最簡單、維護(hù)管理最少、造價(jià)最低等優(yōu)點(diǎn)，但是防干擾性較差，如果能和BT供電方式相結(jié)合，則效果可大為改善。AT供電方式無需進(jìn)步牽引網(wǎng)的絕緣程度即可將供電電壓進(jìn)步一倍。在相同的牽引負(fù)荷條件下，接觸懸掛和正饋線中的電流大致可減少一半。AT供電方法牽引網(wǎng)單位阻抗約為BT供電方法

7、牽引網(wǎng)單位阻抗的1/4左右。從而提高了牽引網(wǎng)的供電能力，大大減小了牽引網(wǎng)的電壓損失和電能損失。牽引變電所的間距可增大到90-100KM，不但變電所數(shù)量可以減少，而且相應(yīng)得外部高壓輸電線數(shù)量也可以減少，還有利于選擇既便利運(yùn)營管理又縮短外部高壓輸電線長度的變電所地位。由于AT供電方法無需在AT處將接觸懸掛履行電分段，故當(dāng)牽引重載列車運(yùn)行的高速度、大電流電力機(jī)車通過AT處時(shí)，受電弓上不存在發(fā)生強(qiáng)烈電弧，能滿足高速、重載列車運(yùn)輸?shù)捻氁?。同時(shí)，AT供電方法對(duì)附近通訊線的綜合防護(hù)后果要優(yōu)于直接供電供電方法。但AT供電方式構(gòu)造比較復(fù)雜。在開閉所、分區(qū)所、AT所以及主變壓器副邊中點(diǎn)不接地的牽引變電所都設(shè)置自藕

8、變壓器等。牽引網(wǎng)中除了接觸懸掛和正饋線之外，還有維護(hù)線PW、橫向聯(lián)接線、幫助聯(lián)接、橫向聯(lián)接、放電器等，所以，AT供電方法的工程投資要大于直接供電方式，相應(yīng)的施工、維修和運(yùn)行也比直供方式的工程投資大。方案確定：綜上所述，方案一較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，占地面積較少。故推薦方案方案一。5 總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)要求采用斯科特變壓器供電方式下給復(fù)線區(qū)段供電臂供電。110kV進(jìn)線側(cè)采用通過式外橋接線，兩變壓器到接觸網(wǎng)采用母線分段式接線形式并采用50%備用。在確定接線形式后對(duì)變壓器的容量進(jìn)行了計(jì)算，包括計(jì)算容量、校核容量，并最終確定變壓器的容量選擇。最后對(duì)其他主要電氣設(shè)備做了粗略校驗(yàn)選擇,并進(jìn)行方案比較。通過近兩周的課程設(shè)

9、計(jì)，不但使我對(duì)以前所學(xué)過的專業(yè)課知識(shí)有了一次很好的復(fù)習(xí)，而且使我更加深刻的認(rèn)識(shí)到了課程設(shè)計(jì)在我們大學(xué)學(xué)習(xí)中的重要性。通過這次實(shí)踐，我了解了牽引供電系統(tǒng)的用途及工作原理，熟悉了電氣化鐵道供電系統(tǒng)牽引變電所的設(shè)計(jì)步驟，鍛煉了工程設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。參考文獻(xiàn)1 鐵道部電氣化局電氣化勘測設(shè)計(jì)院,電氣化鐵路設(shè)計(jì)手冊(cè)-牽引供電系統(tǒng).北京:中國鐵道出版社,1987.2 賀威俊,簡克良.電氣化鐵道供變電工程.北京:鐵道出版社,1983.3 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,2006.4 賀威俊,簡克良.電氣化鐵道共變電工程M.北京:鐵道出版社,1983.5 劉國亭. 電力工程CADM.北京:中國水利水電出版