電氣化鐵道供電系統(tǒng)設計課程設計報告

1、電氣化鐵道供電系統(tǒng)與設計課程設計報告一、題目某牽引變電所丁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,單相V-V接線，兩供電臂電流歸算到27.5kV側電流如下表1所示表1牽引變電所丁電流參數(shù)表牽引變電所供電臂長度km端子平均電流A啟效電流A短路電流A穿越電流A丁20.4a15222981916222.2157238968188、分析及解決方案單相V-v接線的牽引變壓器是將兩臺單相變壓器以V的方式聯(lián)于三相電力系統(tǒng)，每一個牽引變電所都可以實現(xiàn)由三相系統(tǒng)的兩相線電壓供電。兩臺變壓器的次邊繞組，各取一端聯(lián)至牽引變電所的兩相母線上。而它們的另一端那么以聯(lián)成公共端的方式接至鋼軌引

2、回的回流線。這時，兩臂電壓的相位差為60,電流不對稱度有所減少。這種接線即通常所說的600接線。同時，由于左、右兩供電臂對軌道的電壓相位不同，在這兩個相鄰的接觸網(wǎng)區(qū)段間必須采用分相絕緣構造。另外，由于牽引變壓器次邊繞組電流等于供電臂電流，因此供電臂長期允許電流就等于牽引變壓器次邊的額定電流，牽引變壓器的容量得到了充分利用。在正常運行時，牽引側保持三相，可供給牽引變電所自用電和地區(qū)三相負載。主接線較簡單，設備較少，投資較省。對電力系統(tǒng)的負序影響比單相接線小。對接觸網(wǎng)的供電可實現(xiàn)雙邊供電。在設計過程中，通過求解變壓器的計算容量、校核容量以及安裝容量來選取變壓器的型號。然后再變壓器型號的根底之上，選

3、取室外110kV側母線，室外27.5kV側母線以及室外10kV側母線的型號?？紤]到V-v接線中裝有兩臺變壓器的特點，在確定220kV側主接線時我們采用橋形接線。按照向復線區(qū)段供電的要求，其牽引側母線的饋線數(shù)目較多，為了保障操作的靈活性和供電的可靠性，我們選用饋線斷路器100%備用接線，這種接線也便于故障斷路器的檢修。按照選取的變壓器的容量以及22kV側的和牽引側的主接線，可以做出設計牽引變電所的電氣主接線。原理電路如圖1所示。三、實施設計牽引變電所的電氣主接線分為三個局部來分別設計：110kV側的主接線、牽引側的主接線、單相V-v直接供電方式變壓器接線。圖1單相V-v接線牽引變電所牽引變電所1

4、10kV側主接線設計單相V-v牽引變電所要求有兩回電源進線和兩臺變壓器。圖2為外橋接線，圖3為橋接線，外橋接線連接在靠近線路側，具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。橋用于線路故障較多，同時變壓器不需要頻繁操作的場合。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，選擇采用橋接線便于備用變壓器的投入以及故障變壓器的切除。牽引變電所饋線側主接線設計由于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側饋線的接線方式一般有以下三種：1饋線斷路器100吠用的接

5、線牽引母線不同如圖4所示。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。即由備用斷路器代替。斷路器的轉換操作方便，供電可靠性高，但一次投資較大。2饋線斷路器50%備用的接線如圖5所示。這種接線每兩條饋線設 備用斷路器可代替其中任一臺斷路器工作 般很少采用此種法方法。臺備用斷路器，通過隔離開關的轉換, 當每相母線的饋出線數(shù)目較多時，-圖2外橋接線圖3橋接線3帶旁路母線和旁路斷路器的接線如圖6所示。一般每2至4條饋線設一旁路斷路器。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)量圖4饋線斷路器100%備用考慮到牽引變

6、壓器類型為三相V-v,且此牽引變電所為兩個相鄰區(qū)間的復線供電，為了提高供電的可靠性，保障斷路器轉換的操作方便，牽引變電所27.5kV側饋線斷路器采用100%備用的接線。圖5饋線斷路器50%備用圖6帶有旁路母線和旁路斷路器的接線單相V-v直供方式變壓器接線單相V-v接線變壓器是由兩臺單相變壓器構成，高壓側兩個繞組接在電力系統(tǒng)的兩個線電壓上。因為是采用直接供電方式，低壓側兩個繞組接成V形，兩臺變壓器的次邊繞組，各取一端聯(lián)至27.5kV的a相和b相母線上。而它們的另一端那么聯(lián)成公共端的方式接至地網(wǎng)和鋼軌或鋼軌引回的回流線。為保證供電的可靠性及經(jīng)濟性，采用變壓器移動備用的方式。其主接線如圖7所示。為了

7、便于移動變壓器的接入，低壓變壓器的接入，低壓側單獨設有斷路器和隔離開關，移動變壓器高壓側臨時連接。圖7直接供電方式下單相V-v變壓器主接線牽引變壓器容量計算1單相V-v接線牽引變壓器繞組的有效電流單相V-v接線牽引變壓器是由兩臺單相牽引變壓器聯(lián)接而成，每臺變壓器供給所管轄供電臂的負荷。所以其繞組有效電流Ivx即為饋線有效電流，故IVX11X1II-IVX2IX1229A,Ivx2238A式中，Ivx為繞組電流有效值。根據(jù)題意，Ivxi2計算單相V-V接線牽引變壓器的計算容量單相V-v接線牽引變壓器是由兩臺單相牽引變壓器聯(lián)接而成，其兩臺變壓器計算容量分別為2SaUIvxaUIxA卜SbUIvxb

8、UIXBJSAUIVXA27.52296297.5kVASbUIvxb27.52386545kVAS計SASB6297.5654512842.5kVA3變壓器校核容量單相V-v結線牽引變壓器的最大容量為SabmaxUIamaxASbbmaxUIbmax式中，Ibmax為供電臂b的最大電流。SabmaxUIamax27.581922522.5kVASbbmaxUIbmax27.596826620kVA在最大容量的根底之上，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，即SmaxK4式中，K為牽引變壓器過負荷倍數(shù)，取K=1.5。那么可得Sa交SabmaxK22522.51.515

9、015kVA$彼交SbbmaxK266201.517746.7kVAS校Sa交S腋1501517746.732761.7kVA(4)確定單相V-v接線牽引變壓器的安裝容量及型號選擇將單相V-v接線的變壓器的計算容量和校核容量進展比擬，并結合采用固定備用方式和系列產(chǎn)品，選用單相V-V變壓器的安裝容量為2X40000kVAo由變壓器允許過電荷50%可知：固定備用方式下Sbmax24000080000kVA由SbmaxSabmaxSbbmaxmax49142.5kVA,應選用的安裝容量是適宜的。電氣主接線如附錄一所示。斷路器的型號選擇1高壓側斷路器在主變壓器應配有斷路器和互感器進展配合保護與倒閘操作

10、，那么高壓110kV側選擇LW-110型戶外高壓六氟化硫斷路器，該型斷路器為戶外三相交流50Hz高壓輸變電設備，可以用于切合額定電流、故障電流及轉換線路，從而實現(xiàn)對輸變電系統(tǒng)的保護、控制及操作。該斷路器是以SF6氣體作為滅弧和絕緣介質(zhì)配一臺氣動操作機構，由壓縮空氣進展分閘，彈簧力進展合閘。其主要技術參數(shù)如下表2所示。2低壓側斷路器對于低壓27.5kV側，選擇ZN42-27.5/1250系列真空斷路器，加強絕緣型電流互感器置于車架上安裝，配手動推進機構，安裝于27.5kV電氣化鐵道專用開關柜中，其主要技術參數(shù)如下表3所示。表2LW-110型戶外高壓六氟化硫斷路器主要技術參數(shù)額定電壓110kV額定

11、電流3150A額定短路開斷電流40kA額定短路關合電流100kA額定短時耐受電流40kA額定短路持續(xù)時間4s額定峰值耐受電流100kA近區(qū)故障開斷電流75%、90%額定短路開斷電流表3ZN42-27.5系列真空斷路器主要技術參數(shù)額定電壓27.5kV最高運行電壓31.4kV額定頻率50Hz額定電流1250A額定短路開斷電流25kA額定短路關合電流63kA額定短時耐受電流25kA額定峰值耐受電流63kA隔離開關型號選擇1高壓側隔離開關高壓側的隔離開關分為接地式與防污式隔離開關，以110kV為標準，選擇GW4-110(D)/1250和GW4-110(W)/1250兩種類型隔離開關，其主要技術指標如下

12、表4所示。表4GW22-126(D)(W)/1250型隔離開關主要技術參數(shù)額定電壓110kV最高運行電壓126kV額定電流1250A額定熱穩(wěn)定時間3s額定動穩(wěn)定電流20kA1min工頻耐壓95kV雷電沖擊耐壓259kV爬電距離2750mm2低壓側隔離開關低壓側的隔離開關只需防污式，無需接地式，以27.5kV為標準，選擇GW4-27.5(W)/1250O適用于頻率為50Hz,額定電壓為27.5kV,額定電流為1250A的鐵道電氣化線路中，作為有電壓無負荷時分合電路用，也供鐵道自動閉塞信事情裝置時使用。并可單級使用。隔離開關配用CS11、CS14型手力操動機構，并與CJ2、CJ5CJ6CJ11免維

13、護系列電動操動機構組合，特別適合電力系統(tǒng)和電氣化鐵路領域?qū)h距離分、合的需要。四、心得體會這次課程設計是我們在校期間的一次重要設計，是我們走向工作崗位前重要的一步。從最初的選題到分析計算、整理結果，每一個過程都考驗了我們對專業(yè)知識的掌握程度，以及分析問題、搜集信息的各種能力。通過這次課程設計，我了解了牽引變壓器的用途及工作原理，熟悉了牽引變電所的設計步驟，鍛煉了工程設計實踐能力，培養(yǎng)了自己的獨立設計能力，更加詳細的了解了負序電流對電力系統(tǒng)的影響以及我們該怎樣減少負序電流的影響。此次課程設計是對我專業(yè)知識和專業(yè)根底的一次實際檢驗和穩(wěn)固，同時也是走向工作崗位前的一次熱身。但這次課程設計中暴露出來的問題還是很多的，專業(yè)根底知識不夠扎實用到時才去翻書，檢索信息資料的能力尚有欠缺等等，所以我們會在這次課設之后努力去彌補自己已經(jīng)暴露出來的問題，爭取做一名合格的電氣人，在走向工作崗位后，充分顯示出交大人治學嚴謹、