铁道供电课程设计

电气化铁道供电系统与设计课程设计报告

班级：电气084

学号：200809323

姓名：张仁杰

指导教师：任丽苗

评语：

2011年7 月18日

1 题目

某牵引变电所乙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YN,d11接线，两供电臂电流归算到27.5kV侧电流如下表1所示。

表1 计算原始资料

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

乙

18.3 α217 295 818 148

13.3 β144 218 637 144

2 题目分析及解决方案框架确定

分析题目提供的资料可知，该牵引变电所要负担向区段安全可靠的供电任务，因此采用直接供电方式向复线区段供电的方式，可减轻对邻近通信线路的干扰影响，大大降低牵引网中的电压损失，扩大牵引变电所间隔，减少牵引变电所的数目。

该牵引变电所的设计过程如下:

(1)设该变电所为通过式牵引变电所，则110kV牵引侧的接线设计为内桥接线形式。

(2)在牵引变电所的主变压器采用YN,d11接线形式，在两台牵引变压器并联运行的情况下，当一台停电时，供电不会中断，运行可靠方便。能很好地适应山区单线电气化铁路牵引负荷不均衡的特点。

(3)牵引变电所馈线侧采用复线区段馈线断路器50%备用，且无馈线备用的接线方式，这种接线方便于工作，当工作断路器需要检修时，可有各自的备用断路器来代替其工作，断路器的转换操作比较方便，供电可靠性高。

3 设计过程

三相YN,d11结线牵引变压器的高压侧通过引入线按规定次序接到110kV三相电力系统的高压输电线上；变压器低压侧的一角c与轨道、接地网连接，变压器另两个角a和b分别接到27.5kV的a相和b相母线上。由两相牵引母线分别向两侧对应的供电臂供电，两臂电压的相位差为60°，也是60°结线。由于左、

右两供电臂对轨道的电压相位不同，因此，在这两个相邻的接触网区段间采用了分相绝缘器。

采用三相YN,d11接线牵引变压器的缺点：牵引变压器容量不能得到充分利用，只能达到额定容量的75.6%，引入温度系数也只能达到84%，与采用单相接线牵引变压器的牵引变电所相比，主接线要复杂一些，用的设备工程投资也较多，维护检修工作量及相应的费用也有所增加。

这种牵引变电所中装设两台三相YN,d11结线牵引变压器，可以两台并联运行；也可以一台运行，另一台固定备用。由图1可知，变压器副边绕组ac 为左供电臂提供电压，变压器副边绕组bc 为右侧供电臂提供电压。又根据变压器连接组标号，变压器副边绕组ac 、bc 分别与原边绕组A 、C 同相。此时，牵引变压器的高压侧的A 端子连接到电力系统的A 相；变压器的B 端子连接到电力系统的B 相；变压器的C 端子连接到电力系统的C 相。原边绕组A 、B 、C 三相分别与电力系统的A 、B 、C 三相一致。

图1 三相YN,d11结线牵引变压器原理电路图

3.1牵引变电所110kV 侧主接线设计

此设计中着重考虑满足供电的可靠性和运行操作中的安全、灵活及便利，而利用分段开关将电源及出线平均分配于两段母线，在正常运行时，分段断路器闭合。两段母线并列运行，当一段母线发生故障时，分段断路器Q Fd 自动断开，使

A

A

B B C

C

a

b

c 左供电臂

右供电臂

a

I b

I

故障段解列，从而可以保证另一段母线能够正常工作，缩小了故障停电范围，因此采用如图2所示内桥接线。

依据该牵引变电所负荷等级，要求两路电源进线，因有系统功率穿越，属通过式变电所，110kV侧采用图2所示的内桥接线。由于外桥接线适合于输电距离较短，线路故障会较少，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及切除，而切除一条线路时，需要同时断开两台变压器，造成一台变压器的短时停电，所以若考虑经济运行也可采用图3所示的外桥接线。

L1L2

电源侧

QS4QS5

QS1QS2

QF1QF2

QF

QS3

T1T2L1

电源侧

QS1

QS3

QF

T1

L2

QS2

QF2 QF1

T2

图2 内桥接线图3 外桥接线

3.2 牵引变电所27.5kV馈线侧主接线设计

由于27.5kV(或55kV)馈线断路器的跳闸次数较多，为了提高供电的可靠性，按馈线断路器备用方式不同，牵引变电所27.5kV 侧馈线的接线方式一般有下列三种：

3.2.1 馈线断路器100%备用的接线

如图4所示。这种接线当工作断路器需检修时，即由备用断路器代替。断路器的转换操作方便，供电可靠性高，但一次投资较大。

3.2.2 馈线断路器50%备用的接线

如图5所示。此种接线用于单线区段，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。这种接线每两条馈线设一台备用断路器，通过隔离开关的转换，备用断路器可代替其中任一台断路器工作。牵引母线用两台隔离开关分段是为了便于两段母线轮流检修。

图4 馈线断路器100%备用的接线

图5馈线断路器50%备用的接线

在此设计中由于牵引变电所设在小站，且馈电线只供区间时采用，当每相母线的馈出线数目较多时（如牵引变电所设在枢纽地区或大的区段站处），我们可以采用第三种接线方式。

a b

送左臂下行

送右臂上行 送左臂上行

送右臂上行

a b

左臂上行

左臂下行 右臂上行 右臂下行