牽引電機課程設計

1、牽引電機課程設計1 題目某牽引變電所位于大型編組站內，向兩條復線電氣化鐵路干線的兩個方向供電區(qū)段供電，已知列車正常情況的計算容量為22000 kVA(三相變壓器)，并以10kV電壓給車站電力照明機務段等地區(qū)負荷供電，容量計算為2200 kVA，各電壓側饋出數(shù)目及負荷情況如下：25kV回路(1路備)：兩方向年貨運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 牽引變壓器臺數(shù)和容量的選擇三相牽引變壓器的計算容量是由牽引供電計算

2、求出的。本變電所考慮為固定備用方式，按故障檢修時的需要，應設兩臺牽引用主變壓器，地區(qū)電力負荷因有一級負荷，為保證變壓器檢修時不致斷電，也應設兩臺。由已知牽引負荷量，可知25kV側的額定電流為SCOTT變壓器計算容量公式為：當時： 當時： 校核容量公式為：當時： 當時： (k=1.5) 方案A：當時，假設=0、=當時，假設=0，=校核容量為取兩者較大的，所以：=安裝容量為： S=29150()10KV側的額定電流為：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：由已知牽引負荷量，可知側的額定電流為： 既是各側的最大電流。當時，假設=0、=當時，

3、假設=0，=校核容量取兩者較大的，所以：=安裝容量為：應該為；但考慮到變壓器長期過負荷減小使用壽命，所以這里安裝容量取根據原始資料和各種負荷對供電可靠性要求，主變壓器容量與臺數(shù)的選擇，可能有以下兩種方案：方案一：2×29150kVA牽引變壓器，一次側同時接于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，一次側同時接于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，以及各種電壓等級饋線數(shù)目、可靠供電

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

5、27.5 kV側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 設計方案分析和確定4.1 年運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因為直接供電方式和AT供電方式均適應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為兩種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地方電力變壓器，所以在一次投資方面方案一投資多一點。4.3 供電方式的優(yōu)缺點直接供電方式結構最簡單、維護管理最少、造價最低等優(yōu)點，但是防干擾性較差，如果能和BT供電方式相結合，則效果可大為改善。AT供電方式無需進步牽引網的絕緣程度即可將供電電壓進步一倍。在相同的牽引負荷條件下，接觸懸掛和正饋線中的電流大致可減少一半。AT供電方法牽引網單位阻抗約為BT供電方法

7、牽引網單位阻抗的1/4左右。從而提高了牽引網的供電能力，大大減小了牽引網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，故當牽引重載列車運行的高速度、大電流電力機車通過AT處時，受電弓上不存在發(fā)生強烈電弧，能滿足高速、重載列車運輸?shù)捻氁?。同時，AT供電方法對附近通訊線的綜合防護后果要優(yōu)于直接供電供電方法。但AT供電方式構造比較復雜。在開閉所、分區(qū)所、AT所以及主變壓器副邊中點不接地的牽引變電所都設置自藕

8、變壓器等。牽引網中除了接觸懸掛和正饋線之外，還有維護線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，相應的施工、維修和運行也比直供方式的工程投資大。方案確定：綜上所述，方案一較經濟實惠，占地面積較少。故推薦方案方案一。5 總結本次課程設計要求采用斯科特變壓器供電方式下給復線區(qū)段供電臂供電。110kV進線側采用通過式外橋接線，兩變壓器到接觸網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變壓器的容量進行了計算，包括計算容量、校核容量，并最終確定變壓器的容量選擇。最后對其他主要電氣設備做了粗略校驗選擇,并進行方案比較。通過近兩周的課程設

9、計，不但使我對以前所學過的專業(yè)課知識有了一次很好的復習，而且使我更加深刻的認識到了課程設計在我們大學學習中的重要性。通過這次實踐，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)牽引變電所的設計步驟，鍛煉了工程設計實踐能力，培養(yǎng)了自己獨立設計能力。參考文獻1 鐵道部電氣化局電氣化勘測設計院,電氣化鐵路設計手冊-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)與設計M.蘭州:蘭州大學出版社,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