電力牽引供電系統(tǒng)課程設(shè)計

1、電力牽引供電系統(tǒng)課程設(shè)計指導教師評語平時(30)修改(40)報告(30)總成績專業(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2012年7月20日1設(shè)計原始資料1.1具體題目某牽引變電所丙采用直接供電方式向復線區(qū)段供電，牽引變壓器類型為110/27.5kV，三相V-v接線，兩供電臂電流歸算到 27.5kV側(cè)電流如表1所示:供電臂供社臂長端子平均電流A冇效電流塊折路電流A穿越電流A乙400L2803208402004+JP180280680180試計算牽引變壓器的容量，設(shè)計牽引電氣主接線及斷路器的選擇。2題目分析及解決方案在設(shè)計過程中，先按給定的計算條件求出牽

2、引變壓器供應牽引負荷所必須的最 小容量，然后按列車緊密運行時供電臂的有效電流與充分利用牽引變壓器過負荷能 力，求出所需要的容量，稱為校核容量。這是為確保牽引變壓器安全運行所必須的 容量。最后計算容量和校核容量，再考慮其他因素（如備用方式等），然后按實際 系列產(chǎn)品的規(guī)格選定牽引的臺數(shù)和容量，稱為安裝容量或設(shè)計容量。3設(shè)計電氣主接線一方面從電源系統(tǒng)接收電能，另一方面又通過饋電線路將電能分配 出去。電氣主接線的電源回路和用電回路之間采用什么方式連接，以保證工作可 靠、靈活是十分重要的問題。牽引變電所（包括開閉所、分區(qū)所）的電氣主結(jié)線是 指由隔離開關(guān)、互感器、避雷器、斷路器、主變壓器、母線、電力電纜、

3、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。牽引變電所的電氣主結(jié)線分為三個部分來分別設(shè)計：110kV電源側(cè)的電氣主接線、牽引側(cè)的主接線、三相 V-v直接供電方式變壓器接線1。3.1牽引變電所饋線側(cè)主接線設(shè)計由于27.5kV饋線斷路器的跳閘次數(shù)較多，為了提高供電的可靠性，按饋線斷 路器備用方式不同，牽引變電所 27.5kV側(cè)饋線的接線方式一般有下列三種：3.1.1帶旁路母線和旁路斷路器的接線一般每2至4條饋線設(shè)一旁路斷路器。通過旁路母線，旁路斷路器可代替任一 饋線斷路器工作。這種接線方式適用于每相牽引母線饋線數(shù)目較多的場合，以減少 備用斷

4、路器的數(shù)量1 o3.1.2饋線斷路器100%備用的接線這種接線當工作斷路器需檢修時，此種接線用于單線區(qū)段，牽引母線不同的場 合。即由備用斷路器代替。斷路器的轉(zhuǎn)換操作方便，供電可靠性高，但一次投資較 大。由于牽引變壓器類型為三相 V-v，而且此牽引變電所向兩個相鄰區(qū)間的復線 供電，為提高供電的可靠性，保障斷路器轉(zhuǎn)換的操作方便，牽引變電所27.5kV側(cè)饋線斷路器采用100%備用的接線1 o3.1.3饋線斷路器50%備用的接線這種接線每兩條饋線設(shè)一臺備用斷路器，通過隔離開關(guān)的轉(zhuǎn)換，備用斷路器可 代替其中任一臺斷路器工作。當每相母線的饋出線數(shù)目較多時，一般很少采用此種 法方法1 o3.2牽引變電所11

5、0kV側(cè)主接線設(shè)計根據(jù)實際運行要求，三相 V-v牽引變電所裝設(shè)兩回電源進線和兩臺變壓器， 因有系統(tǒng)功率穿越，屬通過式變電所。因此選取結(jié)構(gòu)比較簡單且經(jīng)濟性能高的橋式 接線1。內(nèi)橋接線，特點是連接在靠近變壓器側(cè)，適用于線路長，線路故障高， 而變壓器不需要頻繁操作的場合，這種接線形式可以很方便地切換或投入線路。外 橋接線，與內(nèi)橋形接線相比，外橋接線靠近線路側(cè)，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，這種接線方便于變壓器的投入以及切除。 為了配合三相V-v牽引變電所在出現(xiàn)變壓器故障時備用變壓器的自動投入，選擇 采用外橋接線便于備用變壓器的投入以及故障變壓器的切除。3.3三相V-

6、v直供方式變壓器接線當采用直接供電方式時，三相 V-v結(jié)線牽引變壓器，一臺運行，另一臺固定 備用2。變壓器低壓側(cè)兩個繞組接成正“ V或反“ V ”原邊繞組接成固定的V結(jié)線。低壓側(cè)兩次邊繞組，各取一端聯(lián)至27.5kV的a相和b相母線上，它們的公共端接至接地網(wǎng)和鋼軌。其主接線如圖1所示。1 1ji *1 1J、1I1r至41 11,、至剖#1或!叫it廠7* nI7*線161b圖6三相V-v變壓器直接供電方式主接線4牽引變壓器容量計算4.1三相V-v接線牽引變壓器繞組的有效電流三相V-v結(jié)線變壓器是由兩臺單相變壓器安裝于同一油箱內(nèi)組成的，每臺變壓器供給所轄供電臂負荷。所以其繞組有效電流v I即為供

7、電臂的有效電流111v I I = (1) 22v I I = (2)式中，11、21分別為供電左a?右臂B的饋線有 效電流；1v I、2v I分別為三相V-v結(jié)線變壓器繞組的有效電流。根據(jù)題意，A 3201v =I，A 2802v =I。4.2計算三相V-v接線牽引變壓器的計算容量三相V-v接線牽引變壓器供兩個供電臂時，其計算容量為1:1v 1UI S = (3 2v 2UI S = (4kVA (88003205. 271v 仁？ =UI S kV A (77002805. 272v 2=? =UI S4.3計算三相V-v接線牽引變壓器的校核容量三相V-v接線中兩臺牽引變壓器的最大容量分別

8、為1:1m ax 1m ax UI S = (5 2max 2max UI S = (6 kV A (231008405. 271m ax 1m ax =? =UI SkV A (187006805. 272m ax 2m ax =? =UI S在最大容量的基礎(chǔ)之上，再考慮牽引變壓器的過負荷能力后所確定的容量，就 可以得到校核容量1，即S S S 2m a x 1m a x +=校(7式中，K為牽引變壓器過負荷倍數(shù)，取 K=1.5，貝U可得kVA (67. 278665.11870023100=+=校S 4.4確定三相V-v接線牽引變壓器的安裝容量及型號選擇將三相V-v接線的變壓器的計算容量和

9、校核容量進行比較，并結(jié)合采用固定備 用方式和系列產(chǎn)品,選用三相V-v變壓器的安裝容量為2X30000kV A ?通過查詢可 選擇SF1-31500/110型號的三相雙繞組變壓器？5主要電氣設(shè)備的選擇5.1斷路器的選擇目前一般使用的斷路器類型有：高壓斷路器、油斷路器、壓縮空氣斷路器、真 空斷路器、SF6斷路器。5.1.1高壓斷路器的選擇27.5kV側(cè)的最大短路電流為1052A，工作電壓為27.5kV，根據(jù)GB/T11022 高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備公用的技術(shù)要求，選擇 ZN85-40.5/1250-31.5型號的 咼壓斷路器。5.1.2其他斷路器的選擇要根據(jù)使用場合和用途選擇斷路器類型，少油斷路器

10、屬于通用產(chǎn)品，如果沒有 特殊要求，一般選少油斷路器；真空斷路器分合閘時間短、允許動作次數(shù)多，一般 頻繁操作和對動作時間有特殊要求的場合使用；SF6斷路器絕緣性能好，一般用于高壓系統(tǒng)中2。電力牽引供電系統(tǒng)課程設(shè)計報告 5.2隔離開關(guān)的選擇 與高壓斷路器計算相似， 無需校驗斷流容量或開斷短路電流。27.5kV側(cè)的最大短路 電流為1052A，工作電壓為27.5kV，根據(jù)IEC60129交流隔離開關(guān)與接地開關(guān)的技 術(shù)要求，選擇 GW440.5/1250型號的高壓交流隔離開關(guān)。5.3互感器的選擇 電壓互感器的一次 繞組是與高壓電路并聯(lián)的，在使用中二次側(cè)不允許短路。電壓互感器的一、二次側(cè)均必須裝設(shè)熔斷器，

11、以防發(fā)生短路燒毀互感器或影響一次電路的正常運行。電壓互感器的二次側(cè)有一端必須接地，以防止電壓互感器的一、二次繞組絕緣擊穿時，一次側(cè)的高電壓竄入二次側(cè)，危及人身和設(shè)備安全。電流互感器一次線圈串聯(lián)在一次主回路中，在工作時二次側(cè)絕對不許開路。電流互感器一般均做成單相，電流互感器在使用時，為防止電流互感器的一、二次繞組絕緣擊穿時，一次側(cè)的高電壓竄入二次側(cè)，危及人身和設(shè)備的安全。電流互感器的二次側(cè)有一端必須接地。6繪制電氣主接線圖該牽引變電所主接線方案如附錄所示。因有系統(tǒng)功 率穿越，牽引變電所屬通過式變 電所，110kV側(cè)采用外橋接線的單線三相牽引變 電所，主要向牽引負荷和地區(qū)負荷供電。7設(shè)計評價通過設(shè)計可以看出，直接供電方式復線區(qū)段供電采用三相 V-v接線時，為了滿足三 相V-v兩臺變壓器的需要 則需要有兩回電源線路。橋形接線110kV側(cè)因有系統(tǒng)穿越功率 通過母線，110kV線路設(shè)有繼電保護裝置，故110kV側(cè)裝有單相