电力牵引供电系统课程设计报告0001.docx

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电力牵引供电系统课程设计报告0001

电力牵引供电系统课程设计报告

电力牵引供电系统课程设计

评语：

考勤

（10）

守纪

（10）

设计过程

（40）

设计报告

（30）

小组答辩

（10）

总成绩

（100）

专业：

电气工程及其自动化

班级：

xxxxxxxxxxx

姓名：

xxxxxxxxx

学号：

xxxxxxxx

指导教师：

xxxxxxxxxx

2.3详细计算2

3.1110kV进线侧母线的选择2

3.2电压互感器的选择3

4.1牵引变电所110kV侧主接线3

4.2牵引变电所馈线侧主接线3

4.3牵引变电所直供方式下的接线3

1设计原始题目

1.1具体题目

某牵引变电所丙采用直接供电方式向复线区段供电,牵引变压器类型为110/27.5kV,三相V-v接线,两供电臂电流归算到27.5kV侧电流如下表所示。

牵引变电所

供电臂长度km

端子

平均电流A

有效电流A

短路电流A

穿越电流A

丙

21.0

α

235

315

917

200

23.5

β

180

262

1050

214

1.2要完成的内容

根据已知题目,由已知的数据,确定变压器的安装容量,备用方式选为固定备用。

选定变压器后,为该型号的变压器选择相关设备以及各种设备的接线形式。

2设计课题的计算与分析

2.1计算的意义

牵引变压器是牵引供电系统的重要设备,其容量的大小关系到能否完成国家交给的运输任务和运营成本。

从安全运行和经济方面来看,容量过小会使牵引变压器长期过载,将造成其寿命缩短,甚至烧损;反之,如果容量过大,将使变压器长期不能满载运行,从而造成其容量浪费,损耗增加,使运营费用增大。

因此,变压器的容量计算是极其必要的,要根据实际运营情况进行仔细运算,从而确定安装容量。

2.2三相V-v结线的牵引变压器的接线图

三相V-v结线变压器的连接如下图2.1所示。

图2.1三相V-v接线牵引变电所

2.3详细计算

2.3.1计算容量的计算

三相V-v接线变压器的计算容量公式为:

（2-1）

:

由此可得计算容量分别为:

2.3.2校核容量的计算

三相V-v接线牵引变压器的最大负荷容量计算公式为:

（2-2）

:

由此可得最大负荷容量为分别为:

考虑到牵引变压器允许过负荷50%,所以,其校核容量公式为:

（2-3）

由此可得校核容量分别如下:

2.3.3安装容量的确定

通过计算容量与校核容量的计算的比较,选择其中的较大者作为最后的安装容量。

通过比较可知最大值为19250kVA,所以在固定备用形式下,选择变压器的容量为

kVA作为最后的安装容量,选择型号为SFS9-20000/110的变压器,该型号变压器的容量为20000kVA,电压组合为

kVA,连接组为

。

3母线及仪用设备的选择

3.1110kV进线侧母线的选择

母线的最大长期工作电流可按变压器过载的1.3倍考虑,则:

由附录中表1,查得LGJ-50型号母线允许载流量为160A（基准环境温度为25℃,允许温度为70℃）,符合式子

其中

—表示通过导线的最大持续电流,

—表示对于额定环境温度的允许电流,

—表示温度修正系数。

考虑冗余,110kV进线侧的母线选用截面积为35

的LGJ—35。

3.2电压互感器的选择

电压互感器一次侧并联在电力回路中,二次侧额定电压通常为100V（或

V）,由于负载阻抗很大,相当于空载运行。

使用中二次侧不允许短路,为安全起见,二次绕组应该接地。

选型的两个重要参量为误差和准确度,两者均与功率因数

有关。

依照以上所述,进行电压互感器选型,如选择型号为JSQXF—110ZH—110kV、JDZX9—27.5kV的电压互感器。

两者的相关参数见附录中的表2。

4牵引变电所主接线

4.1牵引变电所110kV侧主接线

牵引供电系统为一级负荷,需要两路独立电源进线。

有题目中所给出的穿越电流可知,系统中有功率穿越,属于通过式变电所,并考虑到经济运行,本次采用桥型接线,考虑到变压器故障率较低,并且采用了固定备用形式,所以,变电所110kV侧主接线采用利于线路故障维修及检修的内桥形式。

内桥接线图见下图4.1所示。

4.2牵引变电所馈线侧主接线

馈线侧断路器的接线分为100%和50%两种备用形式。

其中,100%备用形式3主要用于单线区段,牵引母线不同相的场合,其转换方便,可靠性高,但一次投资较大,而50%备用主要适用于单线区段,牵引母线同相的场合和复线区段,每相母线只有两条馈线的场合,牵引母线用两台隔离开关分段可以便于两段母线轮流检修。

本次设计,适用于复线区段,采用50%备用,并采用隔离开关分段。

馈线侧断路器采用50%备用的接线形式如下图4.2所示。

图4.1内桥型接线图图4.2馈线侧50%接线图

4.3牵引变电所直供方式下的接线

单相V-v接线变压器有其固有的缺点,即需要在变电所内需设置第三台同样的单相牵引变压器做备用,使变电所主接线复杂,刀闸操作和备用自投装置麻烦,而三相V-v接线的变压器可以克服上述缺点。

三相V-v接线变压器用于直供方式的接线图如下图4.3所示。

图4.3三相V-v接线用于直供方式的接线图

5小结

本次变电所丙的设计,是在已知有效电流和短路电流的基础上进行相关运算,从而确定变压器的安装容量,进而进行其参量分析,可以选择相应的母线、仪用设备,本次设计,选择110kV进线侧母线型号以及电压互感器的型号,与所选变压器进行配合使用。

在设备选型完成的基础上进行运行特点分析,确定变电所的一次侧、馈线侧接线形式,从而确定并绘制主接线图。

此次设计完成了牵引变压器容量计算、设备选型以及主接线的分析与绘制,但仍存在所选设备类型较少,对系统运行的分析不够细致等问题。

参考文献

[1]李彦哲,王果,张蕊萍等.电气化铁道供电系统与设计[M].兰州:

兰州大学出版社,2006.196-211

[2]贺威俊,简克良.电气化铁道供电工程[M].北京:

铁道出版社,1983.21-78

附录一牵引变电所的主接线图

下图为用于复线区段的110kV/27.5kV三相V-v接线牵引变电所的主接线图。

附录二母线及电压互感器的型号参数列表

表1LGJ钢芯铝绞线的持续载流量

标称截面积

导体工作温度（℃）

70℃

80℃

90℃

载流量（A）

10

66

78

87

16

85

100

115

25

110

130

150

35

135

160

180

50

160

190

220

70

195

230

265

95

230

270

300

120

260

300

335

150

325

395

455

表2电压互感器主要技术参数

型号

额定电压（kV）

额定频率（f）

准确

级组合

最高运行电压（kV）

雷电冲击耐受电压（kV）

二次负载（VA）

JSQXF-110ZH-110kV

27.5

50

0.2（0.5）/3P（3P）

40.5

200

100

JDZX9-27.5

27.5

50

0.2（0.5）/3P（3P）

40.5

200

100

由以上列表可知,两者的基本参数相同,两者的区别在于JSQXF-110ZH-110kV为三相电压互感器,用于高压侧,可靠性高,而JDZX9-27.5为单相电压互感器,既有单绕组型,也有双绕组型,用于低压侧,可靠性略低于JSQXF-110ZH-110kV。