铁道牵引供电课程设计

电力牵引供电系统课程设计

专 业：电气工程及其自动化 班 级： 电气091 姓 名： 王。。。。 学 号： 。。。。。。。 指导教师： 。。。。。

。。。。。。。大学自动化与电气工程学院

2012 年 7月 20日

指导教师评语

平时（30）

报告（30）

修改（40）

总成绩

1 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10000kV 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3750kV 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Mt.km 603211⨯=L Q ; Mt.km 253022⨯=L Q ，2.0R =K ，kWh/kt.km

100=∆q 。 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。 本变电所是通过式中间变电所，送电线距离15km 。

主变压器为三相接线，要求：画出变电所的电气主接线（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）。

2 选题背景

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。

3.容量的计算

对于牵引变电所B 已知x1I =320A ，x2I =290A ，amax I =410A ，bmax I =360A ，

p1I =0.9x1I 。

计算容量： 22

t x1

x2p1p242S K U I I I I =++计 =19862kVA （） 最大容量： b m a x S t a m a x x 2(20.65)

K U I I =+ 0.927.5(2410

0.65

=⨯⨯⨯

+⨯ =24960 kVA （） 由公式 S 校 =bmax S K =24960

1.5

=16640 ()kVA

10kV 地区负荷容量 S 地区=3750 kVA （）

本变电所考虑为固定备用方式，按故障检修的需要，应设两台牵引主变压器，

地区电力负荷因有一级负荷，为保证变电器检修时不致断电，也应设两台。

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：

方案一 2×10000千伏安牵引变电器＋2×6300千伏安地区变压器，一次侧同时接于110千伏母线（110千伏变压器最小容量为6300千伏安）；

方案二 2×16000千伏安的三绕组变压器，因10千伏侧地区负荷于总容量比值超过15%，采用电压为110／27.5／10.5千伏，接线为Y 0∕△∕△的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。

3.1各方案主接线的拟定

按110千伏进线和终端变电所的地位，考虑变压器的数量，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。

对于上述方案一，因由四台变压器，考虑110千伏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1(a)所示，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的单母线分段（隔离开关分段）接线方式，10千伏地区负荷母线同样采用断路器分段的单母线结线系统。自用变压器分别接于10千伏两段母线上（两台）。

110kV

3B

6300kVA

10kVA

25kVA

1B 10000VA

2B 6300kVA

4B

10000VA

10kVA

25kVA

1B

2B

2X16000kVA

图(a)方案一主接线 图(b)方案二主接线

图1各方案主结线图

对于方案二，共用两台三绕组主变压器、两回路110千伏进线，线路不太长，但应有线路继电保护设备，故以才用节省断路器数量的内桥较为经济合理,如图 1 (b)所示。牵引负荷母线结线和10千伏母线结线与方案一的结线相同。

4 过程论述

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。

4.1 电压不对称系数的计算

对于方案一，其电流值为： 1a I ∙

=52.7(17.8)

j e

- ()A ，1b I ∙

==52.7

(184)j e

()A ，

1c I ∙

=19.9(83.1)j e

()A

对于方案二，其电流值为：'

1a I ∙==71.3(11.9)

j e

- ()A ，'

1b I ∙==64.7(199.3)j e

()A ，

'

1c I ∙==37.0(103.6)j e

()A

根据已知牵引负荷容量及参数：

三绕组16000 KV A 变压器 '

M 106P ∆=kW ，d1%10.5U =

双绕组10000 KV A 变压器 M 63P ∆=kW ， d2%10.5U =

且按计算公式 )(2102

321Ω⨯⨯∆=e e M S U P R （e U 110 kV =）

)(100%2

1Ω⨯=e

e d S U U X

分别求得高压绕组的电阻及电抗

三绕组变压器 '1 2.51R =Ω，'179.4X =Ω 双绕组变压器 1 3.81R =Ω，1127.1X =Ω

又由公式 •111()U I R jX ∙∆=+ 11E U

U ∙∙∙

=-∆ 24011a 1b

1c 1103

j U U U U e ∙∙∙

∙

====⋅

kV （）

正序分量 2

1a (1)1a 1b 1c 1()3E E a E a E ∙

∙∙∙=++kV （）

负序分量 2

1a (2)1a 1b 1c 1()3

E E a E a E ∙

∙∙∙=++kV （）

电压（势）不对称系数 1a (2)

1u 1a(1)

100%E K E =

⨯ 将各方案计算结果列如表1所示: