牵引供电系统课程设计第十题完整版.docx

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牵引供电系统课程设计第十题完整版

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：

电气1004

姓名：

王英帅

学号：

201009341

指导教师：

于晓英

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2013年7月12日

目录

1设计原始题目1

1.1具体题目1

1.2要完成的内容1

2设计课题的计算与分析1

2.1计算的意义1

2.2牵引变压器容量计算1

3设计过程3

3.1牵引变电所主接线设计3

3.2相关设备的选型5

4小结5

参考文献6

附录7

1设计原始题目

1.1具体题目

某牵引变电所丁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，单相V-v接线，两供电臂电流归算到27.5kV侧电流如下表1所示，设计出牵引变电所主接线图及相关设备的选型。

表1两供电臂电流归算到27.5kV侧电流

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

丁

19.4

142

219

809

152

23.2

167

248

978

198

1.2要完成的内容

在设计过程中，通过求解变压器的计算容量、校核容量以及安装容量来选取变压器的型号。

考虑到V-v接线中装有两台变压器的特点，在确定110kV侧主接线时我们采用桥形接线。

按照向复线区段供电的要求，其牵引侧母线的馈线数目较多，为了保障操作的灵活性和供电的可靠性，我们选用馈线断路器100%备用接线，这种接线也便于故障断路器的检修。

按照选取的变压器的容量以及110kV侧的和牵引侧的主接线，可以做出设计牵引变电所的电气主接线如附录所示。

2设计课题的计算与分析

2.1计算的意义

通过求解变压器的计算容量、校核容量以及安装容量来选取变压器的型号。

按照选取的变压器的容量以及110kV侧和牵引侧的主接线，可以做出设计牵引变电所的电气主接线，进而再根据《电气化铁道施工手册》进而完成对相关设备的选型。

2.2牵引变压器容量计算

（1）单相V-v接线牵引变压器绕组的有效电流

单相V-v接线牵引变压器是由两台单相牵引变压器连接而成，每台变压器供给所管辖供电臂的负荷。

所以其绕组有效电流

即为馈线有效电流，故

（A）

（1）

由公式

（1）得，

，

。

（2）计算单相V-v接线牵引变压器的计算容量

单相V-v接线牵引变压器是由两台单相牵引变压器连接而成，，其两台变压器计算容量公式分别为

（kVA）

（2）

由公式

（2）得

（3）变压器校核容量

单相V-v结线牵引变压器的最大容量为

（kVA）

（3）

由公式（3）得

（kVA）

（4）

在最大容量的基础之上，再考虑牵引变压器的过负荷能力后所确定的容量，就可以得到校核容量，即

式中，K为牵引变压器过负荷倍数，取K=1.5。

则由公式（4）可得

（4）确定单相V-v接线牵引变压器的安装容量及型号选择

将单相V-v接线的变压器的计算容量和校核容量进行比较，并结合采用移动备用方式和系列产品，选用单相V-v变压器的安装容量为2×20000kVA。

由变压器允许过负荷50%可知，所选取变压器的最大容量为

已知

故选用的安装容量是合适的。

考虑到在采用移动备用方式的情况下，当两台并联运行的牵引变压器一台发生故障停电后，为了使另一台单独运行而不影响铁路正常运输，安装容量选用

变压器。

因为

因此选择16000/110型号的变压器。

3设计过程

3.1牵引变电所主接线设计

（1）牵引变电所110kV侧主接线设计

单相V-v牵引变电所要求有两回电源进线和两台变压器，所以我们选取结构比较简单且经济性能高的桥式接线。

桥式接线中内桥接线连接在靠近变压器侧，其适合于线路长，线路故障高，而变压器不需要频繁操作的场合，这种接线形式可以很方便地切换或投入线路。

然而更符合本课程设计的则是外桥型接线方式，外桥接线连接在靠近线路侧，其适合于输电距离较短，线路故障较少，而变压器需要经常操作的场合，这种接线方便于变压器的投入以及切除。

为了配合单相V-v牵引变电所在出现变压器故障时备用变压器的自动投入，外桥接线便于备用变压器的投入以及故障变压器的切除，本次对于变电所主接线的整体设计使用外桥形接线可以在提高经济性的前提下，满足对变电所的整体性能的要求，相对于其他的接线方式，这种更加简便，运作起来更加灵活，投资更少，用这种接线方式是很合情合理。

（2）牵引变电所馈线侧主接线设计

馈线断路器采用100%备用的接线方式，如图1所示。

这种接线当工作断路器需检修时，由备用断路器代替。

考虑到牵引变压器类型为单相V-v，且此牵引变电所为两个相邻区间的复线供电，为了提高供电的可靠性，保障断路器转换的操作方便，牵引变电所27.5kV侧馈线断路器采用100%备用的接线，这种接线方式虽然一次性投资较大，但是可靠性较高，应用起来较为灵活，对于本次课程设计来说，使用这种接线方式的情况下，在可靠性满足的情况下，增大投资可以在运行过程中得到很好的补偿。

图1馈线断路器100%备用

（3）单相V-v直供方式变压器接线

单相V-v接线变压器是由两台单相变压器构成，高压侧两个绕组接在电力系统的两个线电压上。

因为是采用直接供电方式，低压侧两个绕组接成V形，两台变压器的次边绕组，各取一端联至27.5kV的a相和b相母线上。

而它们的另一端则联成公共端的方式接至地网和钢轨或钢轨引回的回流线。

为保证供电的可靠性及经济性，采用变压器移动备用的方式。

其主接线如图2所示。

为了便于移动变压器的接入，低压变压器的接入，低压侧单独设有断路器和隔离开关，移动变压器高压侧临时连接。

图2直接供电方式下单相V-V变压器主接线

3.2相关设备的选型

（1）高压断路器的选择

对于开断电路中负荷电流和短路电流的高压断路器，首先应按使用地点和负荷种类及特点选择断路器的类型和型号、即户内或户外式，以及灭弧介质的种类。

断路器的额定电压，应不低于电网的工作电压。

目前牵引变电所中装有的高压断路器有少油断路器，六氟化硫断路器和真空断路器。

由于六氟化硫断路器具有开断能力强，允许连续开断次数较多的优点，因此在牵引变电所的一次侧较常用。

而牵引侧常采用真空断路器。

在设计中，可选SFMT-110型落地罐式和ZN-27.5型断路器。

（2）隔离开关的选择

隔离开关是一种无专门灭弧装置的高压开关，在分闸状态下具有明显的断口，易于确认是否断电。

在牵引变电所中，隔离开关主要用于设备检修与分段时的电气隔离以及配合断路器进行倒闸操作，以使有关设备按需要在运行，备用及检修三种状态间的转换。

在设计中，查《电气化铁道施工手册》可选GW4-110DW和GW4-27.5DT型隔离开关。

（3）电流互感器的选择

牵引变电所常用的电流互感器按其安装方式可分为单独安装的和设备附属两大类，单独安装式电流互感器其结构多为油浸式，设备附属式电流互感器其结构多为浇注绝缘式。

由于油浸式互感器具有结构结单，散热快，传导均匀，易修复，价格与其他形式绝缘的干式互感器相比较低等优点。

所以牵引变电所中常用油浸式互感器。

在设计中，查《电气化铁道施工手册》可选LCWB6-110型和LCWD1-35型电流互感器。

（4）电压互感器的选择

变电所中装用的电压互感器有电磁感应式和电容（分压）式两种类型，电磁感应式电压互感器，实质上相当于一台容量很小，内阻抗压降可忽略的空载降压变压器。

目前27.5kV及以上的电磁式电压互感器大都为普通或串级油浸式结构，电容式互感器是一种利用电容分压进行测量的成套设备。

在设计中，查《电气化铁道施工手册》可选YDR-110型和JDJ2-27.5型两种电压互感器。

4小结

我在本次课程设计中设计了单相V-v接线的牵引变电所，其中包括牵引变电所110kV侧主接线设计，牵引变电所馈线侧主接线设计，以及对变压器及相关设备的选型，这样我更清楚了牵引变电所的整体构造，也是针对我们专业知识，专业学习的检验。

培养了自己独立设计能力，以及遇到问题解决问题的能力，使我受益匪浅。

参考文献

[1]李彦哲,王果,张蕊萍,胡彦奎.电气化铁道供电系统与设计[M].兰州：

兰州大学出版社,2006.

[2]谢洪和,杨建国,刘杰,邱文成.电气化铁道施工手册-牵引变电所.北京：

中国铁道出版社,1995.

[3]贺威俊,简克良.电气化铁道供变电工程.北京:

铁道出版社,1983.

附录

牵引变电所的电气主接线