電力牽引供電系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、電力牽引供電系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 專 業(yè)：電氣工程及其自動化班 級：姓 名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：蘭州交通大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院2012 年 7月 20日1 設(shè)計(jì)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(fù)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： 試計(jì)算牽引變壓器的容量, 設(shè)計(jì)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(jì)過程中，先按給定的計(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，然后按列車緊密運(yùn)行時供電臂的有效電流與充分利用牽引變壓器過負(fù)荷能力，求出所需要的容量，稱為校核容量。這是為確保牽

2、引變壓器安全運(yùn)行所必須的容量。最后計(jì)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(shí)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(jì)容量。3 設(shè)計(jì)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、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(jì)：110kV 電源側(cè)

3、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(jì)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：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，以減少備用斷路器的數(shù)量1。這種接線當(dāng)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

4、電所向兩個相鄰區(qū)間的復(fù)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。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(dāng)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。3.2 牽引變電所110kV 側(cè)主接線設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行要求，三相V-v 牽引變電所裝設(shè)兩回電源進(jìn)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(jì)性能高的橋式接線1。內(nèi)橋接線，特點(diǎn)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

5、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-v 直供方式變壓器接線當(dāng)采用直接供電方式時，三相V-v 結(jié)線牽引變壓器，一臺運(yùn)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。

6、b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(jì)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(fù)荷。所以其繞組有效電流v I 即為供電臂的有效電流111v I I = （1） 22v I I = （2） 式中，1I 、2I 分別為供電左右臂的饋線有效電流；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(jì)算三相V-v 接線牽引變壓器的計(jì)算容量三相V-v 接線牽引變壓器供兩個供電臂時，其計(jì)算容量為1：1v

7、1UI S = (3 2v 2UI S = (4kVA (88003205. 271v 1=UI SkV A (77002805. 272v 2=UI S 4.3 計(jì)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為1：1m ax 1m ax UI S = (5 2max 2max UI S = (6kV A (231008405. 271m ax 1m ax =UI S kV 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(fù)荷能力后所確定的容量，就可以得到校核容量1，即KS S S 2m a x 1m a x += 將三相V-v 接線的變壓器的計(jì)算容量和校核容量進(jìn)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2×30000kV 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。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型號的高壓斷路器。要根據(jù)使用場合