牵引供电变电所设计.doc

电力牵引你供电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： 电气10-1 姓 名： 学 号： 指导教师： 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题目11.1牵引变压器初步选型11.2牵引变电所主接线设计22主要电气设备的选择22.1断路器的选择22.2隔离开关的选择23设计过程23.1牵引变压器容量计算23.2牵引变压器功率损耗计算33.3牵引变压器在短时最大负荷下的电压损失43.4牵引变电所馈线侧主接线设计44总结55参考文献5附录 牵引变电所A主接线图61题目供变电工程课程设计指导书的牵引变电所A。包含有A、B两牵引变电所的供电系统如图1所示。图1 牵引供电系统简图表1设计基本数据项目A牵引变电所左臂负荷全日有效值(A)350右臂负荷全日有效值(A)300左臂短时最大负荷(A)440右臂短时最大负荷(A)390牵引负荷功率因数0.85（感性）牵引变压器接线型式YN,d11牵引变压器110kV接线型式桥型接线左供电臂27.5kV馈线数目2右供电臂27.5kV馈线数目210kV地区负荷馈线数目2回路工作，1回路备用预计中期牵引负荷增长40%电力系统1、2均为火电厂。其中，电力系统容量分别为250MVA和200MVA。选取基准容量为200MVA，在最大运行方式下，电力系统1、2的综合电抗标幺值分别为0.13和0.15；在最小运行方式下，电力系统的综合标幺值分别为0.15和0.17。对每个牵引变电所而言，110kV线路为一主一备。图1中，、长度为25km、40km、20km.线路平均正序电抗为0.4/km,平均零序电抗为1.2/km。1.1牵引变压器初步选型 根据题目中给出的已知值，确定出备用方式，计算出变压器的计算容量和校核容量。在计算容量与校核容量的基础上，考虑备用方式确定出变压器的型号。由变压器的允许过负荷来判断所选备用方式下安装容量是否合适。计算出牵引变压器功率损耗及全年电能损耗，在短时最大负荷情况下的电压损失和不平衡度，根据这些数据来改善供电，减少能耗。1.2牵引变电所主接线设计通过式牵引变电所有两回电源进线和两台主变压器时，常在电源线路间用横向母线将它们连接起来，即构成桥形接线。根据中间横向母线的位置不同而分为内桥接线和外桥接线两种，前者的桥接母线连接在靠近变压器侧，而后者则连接在靠线路侧，外桥接线适用于变压器故障较少的场所，而变压器又需要频繁的操作，故在此选外桥接线。在变电所A中采用三相YN，d11牵引变压器，当采用直接供电方式时，原边绕组接成Y接线，低压侧两边绕组，各取一端联至27.5kV的a相和b相母线上，它们的公共端接至接地网和钢轨，三相双绕组YN，d11接线牵引变电所如下图2。图2三相双绕组YN，d11接线牵引变电所2主要电气设备的选择2.1断路器的选择目前一般使用的断路器类型有：高压断路器、油断路器、压缩空气断路器、真空断路器、SF6断路器。高压断路器的选择：27.5kV侧的最大短路电流为1052A，工作电压为27.5kV根据GB/T11022高压开关设备和控制设备公用的技术要求，选择ZN85-40.5/1250-31.5型号的高压断路器。其他断路器的选择要根据使用场合和用途选择断路器类型，少油断路器属于通用产品，如果没有特殊要求，一般选少油断路器；真空断路器分合闸时间短、允许动作次数多，一般频繁操作和对动作时间有特殊要求的场合使用；SF6断路器绝缘性能好，一般用于高压系统中。2.2隔离开关的选择与高压断路器计算相似，无需校验断流容量或开断短路电流。27.5kV侧的最大短路电流为1052A，工作电压为27.5kV，根据IEC60129交流隔离开关与接地开关的技术要求，选择GW440.5/1250型号的高压交流隔离开关。3设计过程3.1牵引变压器容量计算牵引变电所的主变压器采用接线形式，主变压器正常负荷计算见下式 (2.1) 将=350A，=300A 代入式2.1中可以求得 (kVA) 紧密运行状态下的主变压器计算容量为 (2.2) 将=440A, =390A 代入式Error! Reference source not found.中可以求得(kVA)为了满足铁路运输的不断发展，牵引变压器要留有一定余量，预计中期牵引负荷增长为40%。 (2.3)将所得S代入式2-3中可以求得 =31011.75(kVA)于是根据所得容量，查询附录，可选择型三相双绕组牵引变压器，三相变压器的过负荷倍数为1.5，所以可得该变压器的校核容量为 (kVA) 这样，根据上面计算出的计算容量和校核容量，选择两者中的较大者，并按采用的固定备用方式，牵引变压器安装容量为231.5MVA。3.2牵引变压器功率损耗计算 牵引供电系统的电能损失是电气化铁道的一项重要的运营指标，具有很重要的经济意义。不同的牵引变压器接线型式使牵引供电系统的电能损失不同，经过相应的计算，以求得最好的供电方案。已知=310A，=280A，根据公式 (2.4)可以得到： 全年实际负载电能损失为 (kWh/年) (2.5)可求得：=13.4551(kWh/年)全年实际空载电能损失为(kWh/年) (2.6)可求得：=33.7260(kWh/年)全年牵引变压器的实际总电能损失为(kWh/年) (2.7)可求得：=47.1811(kWh/年)通过计算，我们发现可以采取限制供电臂的长度、实行牵引变压器的经济运行、装设并联电容补偿装置等方法来减少牵引供电系统电能损失。3.3牵引变压器在短时最大负荷下的电压损失归算到27.5kv侧三相YN，d11牵引变压器的电抗值为 引前相和滞后相最大电压损失： (2.8) 数值代入2.8可得： 则电压损失为：V3.4牵引变电所馈线侧主接线设计馈线断路器100%备用的接线，如图3所示。此种接线用于单线区段，牵引母线不同相的场合，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，但这种接线只是当牵引变电所设在小站，馈电线只供区间时采用，并且一次投资较大。图3馈线断路器100%备用接线馈线断路器50%备用的接线如图4所示。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。图4馈线断路器50%备用接线本设计采用100完全备用，当一套设备发生故障，经过正确的倒闸操作顺序，另一设备启用，以提高供电的可靠性。4总结单线三相牵引变电所A的110kv侧采用外桥接线，主要向牵引负荷和地区负荷供电，按保证牵引负荷供电的需要则有两会电源线路。桥形接线110kv侧因有系统穿越功率通过母线，110kv线路设有继电保护装置，故110kv侧装有单相式三相电压互感器。27.5kv侧采用馈线断路器100%备用的单母线接线。参考文献1 李彦哲,胡彦奎