牵引供电课程设计

目录

1 选题背景 (1)

2 方案论证 (1)

2.1 变压器容量和台数选择 (1)

2.2 主接线方案拟定 (1)

3 过程论述 (3)

3.1 电压不对称系数计算 (3)

3.2 变压器与配电装置的一次投资与折旧维修费 (6)

3.3 各方案的电能损耗 (7)

4 设计体会 (9)

参考文献 (11)

1 选题背景

题目：某牵引变电所位于大型编组站内，向两条复线电气化铁路干线的三个方向馈电区段供电，已知列车正常情况的计算容量为12000kV A（三相变压器），并以10kV电压给车站电力照明机务段等地区负荷供电，容量计算为3850kV A。各电压侧馈出线数目及负荷情况如下：

25kV回路（1路备）：两方向年货运量与供电距离分别为Q1L1=33×60Mt.Km;

Q2L2=31×25Mt.Km，K R=0.2，△q=100KWh/Kt.Km。

10kV回路（2路备）：供电电源由系统区域变电所以双回路110KV输送线供电。

本变电所是终端变，送电线距离10kM。

主变压器为三相接线，要求：画出变电所得电气主接线。（包括变压器容量计算；各种方案主接线的比较；主设备的选择；）

由题意知，本牵引变电所担负着重要的牵引负荷供电任务（一级负荷）、馈线数目多、影响范围广，应保证安全可靠持续性的供电。10千伏地区负荷主要为编组站自动化驼峰、信号自动闭塞、照明及其自动装置等一部分为一级负荷、其他包括机务段在内的自用电和地区三相负载等均为二级负荷，也应满足有足够安全可靠供电的要求。本变电所为终端变电所，一次侧无通过功率。

2 方案论证

2.1 变压器容量和台数选择

三相牵引变压器的计算容量是由牵引供电计算求出的。本变电所考虑为固定备用方式，按故障检修时的需要，应设两台牵引用主变压器，地区电力负荷因有一级负荷，为保证变压器检修时不致断电，也应设两台。

因没有校核容量，只考虑计算容量来选择变压器，牵引变压器计算容量为12000kV A,故选择容量为12500kV A的变压器，而地区变压器选择6300kV A变压器。

根据原始资料和各种负荷对供电可靠性要求，主变压器容量与台数的选择，可能有以下两种方案：

方案A:2×12500kV A牵引变压器+2×6300kV A地区变压器，一次侧同时接于110kV母线，（110千伏变压器最小容量为6300kV A）。

方案B:2×16000kV A的三绕组变压器，因10千伏侧地区负荷与总容量比值超过15%，

采用电压为110／25／10.5kV A，结线为

0//

Y∆∆两台三绕组变压器同时为牵引负荷与地区电力负荷供电。各绕组容量比为100:100:50。

2.2 主接线方案拟定

按110kV进线和终端变电所的地位，考虑变压器数量，以及各种电压级馈线数目、可靠供电的需要程度选择结线方式。

（1）对于上述方案A，因有四台变压器，考虑110kV母线检修不致全部停电，采用

单母线用断路器分段的结线方式，如图2-1，每段母线连接一台牵引变压器和地区变压器。由于牵引馈线断路器数量多，且检修频繁，牵引负荷母线采用带旁路母线放入单母线分段（隔离开关分段）结线方式，10kV地区负荷母线同样采用断路器分段的单母线结线系统。自用电变压器分别接于10kV两段母线上（两台）。

（2）对于方案B，共用两台三绕组主变压器、两回路110kV进线，线路太长，但应有线路继电保护设备，故以采用节省断路器数量的内桥结线较为经济合理，如图2-2。牵引负荷母线结线和10千伏母线结线与方案A的结线相同。

图2-1方案A主接线图2-2 方案B主接线110kV

3B 6300kVA

1B

1000kVA

4B

6300kVA

2B

1000kVA

10kV 25kV

110kV

1B

2B

2*16000kVA

10kV25kV

3 过程论述

3.1 电压不对称系数计算

发生地因地区负荷占比例较大，且有部分为一级负荷，应保证必要的电压质量，主要应检验电压不对称系数。然后进行两种方案的经济比较。

由已知牵引负荷容量，25kV 侧额定电流2e

I 及每馈电区电流2a

I

、2c

I

，见图3-1，分别

为（其中电流不对称引入的系数k=0.655）：

（3-1）

（3-2）

（3-3）

图3-1 三角形绕组中电流分配

图3-2 每项牵引负荷电流与电压向量图

A

43.2625

.273125002=⨯=

e I 8

.0cos 2=ϕA

89.171655.0222===e c a I I I A

B

C

ca

I 2∙

bc

I 2∙

ab

I 2∙

c I 2∙

a I 2∙

ca

U 2∙

cb

U 2∙

c

I 2∙

ab

U 2∙

ab

I 2∙

a

I 2∙

bc

U 2∙

bc

I 2∙

ca

I 2∙

两馈电区电流在△形绕组中分配后，每相绕组电流为

（3-4）

（3-5）

（3-6）

电流与电压的相量关系如图3-2其中以2a b

U 为基准相。

10千伏电压侧为三相对称负荷，设9.0cos 3

=ϕ则其额定电流3e I 和△形绕组中每相电流分为：

（3-7）

（3-8）

同理

（3-9）

（3-10）

110kV 高压绕组中的电流，不计励磁电流时，即为负荷电流归算到高压侧的值。 对于方案A 仅考虑牵引负荷

（3-11）

（3-12）

（3-13）

对于方案B ，应为牵引负荷宇地区负荷电流相量和，其值为

A 59.15131

32)

8.17(222︒

-=++=j c a ab e

I I I A 59.15131

32184

222︒

=--=j a c bc e

I I I A 2.573

1

311

.83222︒

=+-=j c a ca e

I I I A

69.2115

.10338503=⨯=

e I A

2.1223

2

.4)

30(333︒

︒

==+j j e

ab e

e

I I ϕ A

2.1222

.2443︒

=j bc e

I A

2.1222

.1243︒

=j ca e

I A

62.6531

.259.151)

8.17()

8.17(12

21︒

︒

--==

=

j j ab a e

e

K I I A

62.65184

1221︒

==j bc

b e

K I I A

76.241

.8312

21︒

==j ca

c e

K I I