110KV牵引变电所的一次设备部分设计

兰州交通大学毕业设计（论文）I摘要牵引变电所一次设备的设计是铁路供电设计的重要组成部分。其内容包括主接线形式的选择，短路电流的计算，设备的选择与校验计算等多方面设计内容。本文的主要设计内容包括1根据负荷情况确定变压器的容量。2根据实际工程要求与国家设计规范的要求选择主接线形式。3选择了系统中具有典型性的两个短路点，计算他们的短路电流。4根据所得到的短路电流计算结果选择、校验设备。5绘制变电所主接线图、平面俯视图、侧面剖视图。本文组织如下第一章，简要叙述了我国电气化铁道供电的基本情况，说明了电力牵引事业在我国建设的重要意义。第二章，详细介绍了与牵电所设计相关的理论与基础知识。其内容主要包括牵引变电所概述，主接线的各种接线形式与设计要求，短路电流计算方法，设备选择与校验方法，平面布置的设计要求等。第三章,兰州110KV牵引变电所一次设备的具体设计。关键词牵引变电所；电气主接线；变压器容量兰州交通大学毕业设计（论文）IIABSTRACTDESIGNTHEFIRSTPARTEQUIPMENTOFTHETRACTIONSUBSTATIONISONEOFTHEIMPORTANTPARTSOFDESIGNRAILWAYELECTRICPOWERSUPPLYITSCONTENTINCLUDESELECTTHEFORMATOFTHEMAINCONNECTION,COUNTTHESHORTCIRCUITCURRENT,SELECTANDTUNINGOFTHEEQUIPMENTANDSOONTHEMAINDESIGNINGOFTHISDISSERTATIONINCLUDES1BASESONTHELOADDETERMINETHECAPACITYOFTHETRANSFORMER2BASESONTHEPRACTICEOFTHEPRACTICEOFTHEPROJECTANDTHENATIONDESIGNNORMATIVEREQUESTSELECTTHEFORMATOFTHEMAINCONNECTION3SELECTTWOTYPICALSHORTCIRCUITCURRENTSELECTANDTUNINGTHEEQUIPMENT4BASESONTHERESULTOFTHESHORTCIRCUITCURRENTSELECTANDTUNINGTHEEQUIPMENT5PROTRACTTHREEBLUEPRINTOFTHEDISTRIBUTESTATIONTHEDISSERTATIONISORGANIZEDASFOLLOWSSECTION1RECITETHEELECTRIFICATIONRAILWAYINOURCOUNTRYNARRATETHEMAGNITUDEMEANINGOFTHEELECTRICTRACTIONAFFAIRTOOURCOUNTRYCONSTRUCTSECTION2INTRODUCETHETHEORYANDBASICKNOWLEDGEABOUTTHEDESIGNINGTRACTIONSUBSTATIONPARTICULARLYITSCONTENTINCLUDESUMMARIZEOFTHETRACTIONSUBSTATION,THEFORMATANDDESIGNREQUESTOFTHEBASICCIRCUIT,THECOUNTMETHODOFTHESHORTCIRCUITCURRENT,THEMETHODOFTHESELECTANDTUNINGOFTHEEQUIPMENT,DISPOSALOFTHEEQUIPMENTANDSOONSECTION3CONCRETEDESIGNOFTHEHUHEHAOTE110KVTRACTIONSUBSTATIONKEYWORDSTRACTIONSUBSTATION,BASICCIRCUIT,CALCULATIONOFSHORTCIRCUIT,ELECTRICEQUIPMENT,DISPOSALDESIG兰州交通大学毕业设计（论文）III目录摘要IABSTRACTII目录III1绪论12牵引变电所概论221牵引变电所设计概述222牵引变电所的分类2221牵引变电所按牵引网电流性质的分类2222交流牵引变电所按频率和牵引网相数的分类2223工频单相交流牵引变电所按主变压器结构种类和接线方式的分类223牵引变电所的设计原则324牵引网与接触网33电气主接线方案的确定431电气主接线概述432电气主接线的基本形式4321单母线接线4322桥形接线533牵引变电所主接线7331三相YN,D11接线变压器7332单相V,V接线变压器7333斯科特接线变压器834牵引侧主接线8341275KV或55KV侧馈线的接线方式8342复线铁路斯科特接线变压器AT供电方式馈电线接线10343动力变压器及自用电变压器接线1135主接线方案11351主接线方案的拟定11352主接线方案的确定114高压电器设备的选择1241电器选择的一般原则12411按正常工作条件选择高压电器设备13兰州交通大学毕业设计（论文）IV412按短路时故障情况进行效验1342高压断路器的选择13421110KV侧断路器的选择1342210KV侧断路器的选择1343隔离开关的选择13431110KV侧隔离开关的选择1443210KV侧隔离开关的选择1444电压母线的选择1545各主要电气设备选择结果一览表155变压器容量的确定1551牵引变电所容量和负荷计算1552计算条件1653牵引变压器的计算容量17结论20致谢21参考文献22兰州交通大学毕业设计（论文）1绪论电力工业是国民经济的一个重要组成部分，它为工业、农业、交通运输和城市提供能源。由于电能易于控制、输配简单经济且便于转变成其他形式的能量（机械能、光能、热能、化学能等），电能已广泛应用到社会生产的各个领域和社会生活的各个方面。在我国电气化铁道也是由电力系统供电，安全、可靠、经济、合理地为电气化铁道供配电是实现铁路运输安全、可靠的重要保证和基础。1电气化铁道供电系统由一次供电系统和牵引供电系统组成。1一次供电系统2牵引供电系统电力部门管辖的电力系统与铁路部门管辖的牵引供电系统是在牵引变电所高压进线的门形架处分界。2电力牵引供电系统的主要特点我国电力牵引供电系统的主要特点有以下几方面1电力机车是单相移动性随机负荷，是一种负序源。2非线性整流器机车，成为一种谐波源，并从电力系统和牵引供电系统获取无功。3供电方式及设备种类多样化，有直接供电方式、带回流线的直接供电方式、串联吸流变压器4牵引供电系统和电力机车在电气上是个连续的整体，易于实现自动化和信息化管理。3对电气化铁道供电系统的基本要求1保证向电气化铁路安全、可靠、不间断地供电；2提高供电质量，保证必需的电压水平；3提高功率因数，减少电能损失，降低工程投资和运营费用；4尽量减小单相牵引负荷在电力系统引起负序电流、负序电压和高次谐波影响；5尽量减小对邻近的通信线路的干扰影响。我的毕业设计内容是110KV牵引变电所的一次设备设计，它是电气化铁道供电系统中的重要组成部分，设计内容主要包括牵引变电所容量的设计，主接线的设计，短路计算，一次设备的选择，以及牵引变电所的平面布置等几个方面。兰州交通大学毕业设计（论文）22牵引变电所概论21牵引变电所设计概述牵引变电所是电气化铁道供电系统的重要组成部分，它的作用是将110KV或220KV三相交流高压电变换为275或55KV，然后以275或55KV的电压等级向牵引网供电。22牵引变电所的分类221牵引变电所按牵引网电流性质的分类1直流牵引变电所直流牵引变电所可分为回转变流机组、电动发电机组、离子变流器水银整流器和半导体整流器等类型。2交流牵引变电所由于把变流或整流装置已经转移到电力机车上，故和直流牵引变电所相比，交流牵引变电所的结构比较简单。222交流牵引变电所按频率和牵引网相数的分类1工频单相交流牵引变电所我国铁路干线的电气化，采用工频50HZ单相交流制，接触网额定电压为25KV（某些国家也有采用工频60HZ，以及额定电压为50KV的情况）。这是国际公认的优越的电流制。这种电流制在电力机车上将交流电降压后应用整流装置整流来供应直流牵引电动机。牵引变电所的主变压器主要用来降压、分相，所内没有变流以及变频装置。2低频交流牵引变电所1低频单相交流牵引变电所欧美不少国家采用25HZ单相交流制，接触网额定电压为11或25KV。低频单相交流制的出现，与力图提高牵引网电压以降低接触网中的有色金属用量有关。2低频三相交流牵引变电所有的国家曾采用25HZ三相交流制，接触网额定电压为37KV。此时不需变相装置，并可始终保持牵引网处于三相对称运行状态，但要架设三相接触网，结构复杂。兰州交通大学毕业设计（论文）223工频单相交流牵引变电所按主变压器结构种类和接线方式的分类有单相结线又称简单单相结线，或纯单相结线；单相V,V结线；三相V,V结线；三相YN,D11结线和三相不等容量YN,D11结线；三相YN,DLL,DLL十字交叉结线；斯科特结线；YN,阻抗匹配平衡结线；非阻抗匹配YN，平衡结线，YN，平衡结线等。我国台湾省电气化铁道采用的还有列布兰结线。23牵引变电所的设计原则1在采用集中供电方式（每个牵引变电所单独完成所辖供电臂供电任务）的牵引变电所中通常设置两台变压器。2变压器事故或检修时，集中供电方式一般采用移动（或固定）备用变压器，采用移动备用变压器时，牵引变电所应设置专用岔线，对无条件设置专用岔线的个别变电所，则采用固定备用变压器。3牵引变电所由电力系统供电。由于电气化铁道为一级负荷，因此必须要求电力系统可靠地向牵引变电所供电。4变压器的接线方式，目前多采用的有三相Y/LL接线、单相V/V接线、单相接线以及三相两相斯科达接线等四种。5牵引变电所的馈线数目一般按如下原则考虑单线区段采用两回；复线区段采用4回；牵引变电所所在车站股道超过6股时，应考虑设单独馈电线；在枢纽站（或区段站）的到发场以及电力机车机务段和折返段应设置单独馈电线；对支线一般也应设单独馈电线。6为了改善牵引供电系统的供电质量，减少牵引负荷对电力系统的影响和对通信线路的影响，在牵引变电所中根据需要可设置串联和并联电容补偿装置。7牵引变电所之间的距离，单线区段一般为5060KM，复线区段和单线双机牵引区段一般为4050KM。8牵引变电所场地的确定，除根据供电要求合理分布外，还应考虑如下因素1场地条件，包括场地土方量小，高压进线和牵引侧馈线电线走廊畅通，岔线引入方便、节省用地等。变电所场地的标高应高于百年洪水位，并躲开地质不良地段。2考虑运营管理人员的生活条件。因此有条件时，应尽量设在大站。3尽量躲开污秽地区、高海拔地区，远离机场、雷达站、广播电台、电视台等弱电设备地区。兰州交通大学毕业设计（论文）424牵引网与接触网牵引供电回路的构成为牵引变电所、馈电线、接触导线、电力机车、钢轨与大地、回流线。在这个闭合系统中通常将馈电线、接触导线、钢轨与大地回流线统称为牵引网。3电气主接线方案的确定31电气主接线概述牵引变电所（包括开闭所、分区所）的电气主接线是指有隔离开关、互感器、避雷器、断路器、主变压器、母线、电力电缆、移相电容器等高压一次电设备，按工作要求顺序连接构成的接受和分配电能的牵引变电所内部的电器主电路。它反映了牵引变电所的基本结构和性能，在运行中表明电能的输送和分配关系、一次设备的运行方式，是实际运行操作的依据。电器主接线图通常画成单线图的形式（单线图是表示三相交流电气装置中一相连接顺序的图）。在个别情况下，当三相电路中设备显得不对称时，则部分的用三线图表示。主接线的确定对牵引变电所电气设备的选择、配电装置的布置以及运行的可靠性和经济性有很密切的关系。所以主接线是牵引变电所电气设计中一个很主要的问题。32电气主接线的基本形式321单母线接线图31单母线接线图兰州交通大学毕业设计（论文）如图31所示，整个配电装置中只设一组母线。将各个电源的电能汇集后再分配到各引出线。连到母线上的电源回路与出线回路的分布应使通过母线各断面上的电流最小。单母线接线的优点接线简单、设备少、配电装置费用低、经济性好并能满足一定的可靠性；每一回路由断路器切断符合电流和故障电流。检修断路器时，可用两侧隔离开关使断路器与电压隔离，保证检修人员的安全。单母线接线的缺陷是母线故障及检修母线和与母线连接的隔离开关时要造成停电。为了克服单母线接线的缺陷，通常采用以下措施1用断路器或隔离开关将母线分段。2增加旁路母线及相应设备，使检修任一进出回路的断路器时不致停电。322桥形接线当牵引变电所只有两回路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，即构成桥形接线如图32所示。桥式接线要比分段单母线接线简化，它减少了断路器的数量，四回电路只采用三台断路器，配电装置结构也较简A内桥接线（B）外桥接线图32接线图兰州交通大学毕业设计（论文）6桥形接线按中间横向桥接母线的位置不同而分为内桥接线（如图222A）和外桥接线（如图32B）两种。前者的桥接母线连接在靠变压器侧，而后者则连接在考线路侧。桥形接线正常运行时，三台断路器均处于关闭状态。根据接线形式的特点，内桥接线适合于线路长，线路故障率高，而变压器不需频繁操作的场合，这种接线形式可以很方便的切换或投入线路，而切除某台变压器时，则需同时断开与之相连的两台断路器造成一条出线的短时停电。图32B中外桥接线的特点与内桥接线相反，外侨接线适合与输电距离较短，线路故障较少，而变压器需要经常操作的场合。如图32B中变压器T1切除时只需断开QF1，拉开QS3。而切除L1线路时，要断开QF1及QF然后断开隔离开关QS1，使L1退出运行。如需恢复T1运行，要重新闭合QF1及QF。为避免变压器侧断路器检修时，形成一台变压器长期停电。可在变压器内侧接一跨条如图32B中虚线图33牵引变电所接线图对于图33所示的牵引变电所，其两回电源线路是从输线路WL1,WL2采用分支连接（又称T型连接）的方式获得。此时，牵引变电所的进线线路会较短；同时，又由于此处牵引变电所两回电源线路不是以构成环形电网的方式接入电力系统的，因此牵引变电所高压母线无穿越功率通过。这种情况下，上述桥形接线的桥路断路器没有任何作用，但考虑运行的灵活性，可在两电源线路间保留带有隔离开关的跨条，形成如图33的简单接线或称双线T型接线。按电源参数不同，双T式主接线通常采用下列几种运行方式1若两路电源允许在25KV侧并联，可采用一路电源（如WL1）供电，另一路电源（如WL2）备用的运行方式。兰州交通大学毕业设计（论文）2若两路电源允许在25KV侧并联，还可采用两路电源同时供电的运行方式。正常供电时，跨条隔离开关断开，其它开关均闭合，两台主变压器分列运行。3若两路电源不允许在25KV侧并联，通常采用一路电源（如WL1）供电，另一路电源（如WL2）备用的运行方式。4若两路电源不允许在25KV侧并联，也可采用两路电源同时供电的运行方式。正常供电时，跨条隔离开关断开，其它开关均闭合，两台变压器分列运行，其倒换电源的操作顺序同25若两路电源允许在110KV侧用隔离开关并联，双T主线可采用两路电源同时供电，此时跨条隔离开关断开，两台主变压器分列运行。33牵引变电所主接线牵引变电所按其在电网中的位置、重要程度和电源引入方式的不同可分为中心变电所，它有4路以上进线并有系统功率穿越；通过式变电所，它有两路进线并有系统功率穿越；分接式变电所，它有两路进线，无系统功率穿越。所谓系统功率穿越是指该变电所的母线上有其它变电所的负荷电流通过。331三相YN,D11接线变压器三相YN,D11接线变压器用于直接供电方式或溪流变压器供电方式中。变压器高压侧绕组以星形方式与电力系统的三相相连接。变压器低压侧绕组结成三角形，其中C端子的一角经电流互感器接致接地网和钢轨（溪流变压器供电方式时接回流线）另两角（变压器AB端子）分别经电流互感器、断路器和隔离开关引接至牵引母线。332单相V,V接线变压器单相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。当采用直接供电方式时，低压侧两个绕组接成V形，两变压器的次边绕组，各取一端连至275KV的A相和B相母线上。而他们的另一端则以连成公共端的方式接至接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231所示。为便于移动变压器的接入，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。兰州交通大学毕业设计（论文）8图33单相V,V接线变压器主接线图333斯科特接线变压器斯科特接线变压器是一种平衡变压器，它将电力系统的三相电压变成相差90度的两相电压。高压侧绕组接成T形，接至电力系统的三个相上，低压侧两相绕组设断路器和隔离开关，接至母线上。34牵引侧主接线341275KV或55KV侧馈线的接线方式由于275KV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275KV（或55KV）侧馈线的接线方式一般有下列三种1馈线断路器100备用的接线兰州交通大学毕业设计（论文）图34馈线断路器100备用的接线如图34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，但一次投资较大。2馈线断路器50备有的接线图35馈线断路器50备有的接线如图35此种接线由于单线区段，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时为了便于两段母线轮流检修。3带旁路母线和旁路断路器的接线兰州交通大学毕业设计（论文）10图36带旁路母线和旁路断路器的接线如图36所示,一般每24条馈线设一旁路断路器。通过旁路母线，旁路断路器可代替任一馈线断路器工。这种接线方式适应于没想牵引母线数目较多的场合，以减少备用断路器的数量。342复线铁路斯科特接线变压器AT供电方式馈电线接线AT供电方式馈电线由电线网（T）和正馈线（F）两根线，断路器和隔离开关均为双级；另有中线馈出，不设断路器和隔离开关。当牵引变压器（斯科特接线变压器）副边线圈无中点抽头时，在变电所内还应另设自耦变压器。如图244所示。图37复线铁路斯科特接线变压器AT供电方式馈电线接线兰州交通大学毕业设计（论文）343动力变压器及自用电变压器接线直接供电方式，牵引侧母线为三相时，动力变压器一般采用D,D12接线，若牵引侧母线为两相垂直相差时，动力变压器可采用逆斯科特接线。将两相电压变成三相电压供给非牵引负荷，其主接线如图245所示。图38动力变压器及自用电变压器接线35主接线方案351主接线方案的拟定对本变电所原始材料进行分析，结合对电气主接线的可靠性、灵活性及经济性等基本要求，综合考虑。在满足技术、经济政策的前提下，力争使其技术先进，供电可靠，经济合理的主接线方案。此主接线还应具有足够的灵活性，能适应各种运行方式的变化，且在检修、事故等特殊状态下操作方便、调度灵活、检修安全、扩建发展方便。故拟定的方案如下1方案A110KV侧采用双母线接线，275KV侧采用馈线断路器100备用的单母线接线。2方案B110KV侧采用双T接线，275KV侧同方案A。352主接线方案的确定两种方案相比较，都能保证供电的可靠性，但是方案B所用的高压电器更少，配电装置更简单，线路继电保护也简单，结合经济建设的需要，在满足要求的前提下，尽可能节约设备的投资。故应选方案B。兰州交通大学毕业设计（论文）12主接线图如下图39主接线图正常运行时，一路电源供电，另一路电源备用，两台主变压器一台正常运行，一台备用。4高压电器设备的选择41电器选择的一般原则工业企业的供电系统是由各种电器设备按照一定的主接线关系组成，为确保其安全可靠、经济合理地运行，必须正确合理地选择各种电器设备。在选择电器设备时，既要考虑安全可靠留有适当余地，又要考虑到经济和安装地点的客观情况，如气候条件（风、雨、雪和湿度等）和环境情况（灰尘和有害气体）。兰州交通大学毕业设计（论文）411按正常工作条件选择高压电器设备为了保证在正常运行情况下各种电器设备能可靠工作，必须考虑电器设备的额定电压和额定电流。412按短路时故障情况进行效验为保证电器设备在短路时，不会因短路电流流过而遭损坏，应对所选的电器设备进行短路的动稳定性、热稳定性和断路电流进行效验。42高压断路器的选择选择断路器时应满足以下基本要求1在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。2在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。3应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。4应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。421110KV侧断路器的选择1该回路为110KV电压等级，故可选用六氟化硫断路器。2断路器安装在户外，故选户外式断路器。3回路额定电压UE110KV的断路器，且断路器的额定电流不得小于通过断路器的最大持续电流1054A。4为方便运行管理及维护，选取110KVSF6断路器为同一型号产品，选为OFPTB110断路器42210KV侧断路器的选择1该回路为10KV电压等级，故可选用真空断路器。2该断路器安装在户内，故选用户内式断路器。3回路额定电压为10KV，因此必须选择额定电压UE10KV的断路器，且其额定电流不小于流过断路器的最大持续电流11507A。43隔离开关的选择选择隔离开关时应满足以下基本要求1隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。兰州交通大学毕业设计（论文）142隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。3隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。4隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。5隔离开关的结构简单，动作要可靠。6带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。431110KV侧隔离开关的选择1为保证电气设备和母线检修安全，选择隔离开关带接地刀闸。2该隔离开关安装在户外，故选择户外式。3该回路额定电压为110KV，因此所选的隔离开关额定电压UE110KV，且隔离开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流1054A、初选GW4110D型单接地高压隔离开关其主4校验所选的隔离开关1动稳定校验动稳定电流等于极限通过电流峰值即IDW55KA流过该断。器的短路冲击电流ISH483KAS即IDWISH（55KA483KA）动稳定要求满足。2该隔离开关配用CS6型手动式杠杆操作机构。43210KV侧隔离开关的选择1为保证电气设备和母线检修安全，隔离开关选择不带接地刀闸。2隔离开关安装在户内，故选用户内式。3该回路的额定电压为10KV所选隔离开关的额定电压UE10KV，额定电流大于流过隔离开关的最大持续电流11507A。初选GN1910型隔离开关，其主要技术数据如下型号额定电压（KV）额定电流（A）允许热效应（KA2S）动稳态电流（KA）GN19101012503200100兰州交通大学毕业设计（论文）44电压母线的选择本变电所10KV的最终回路较多，因此10KV母线应选硬导体为宜。故所选LGJ150型钢芯铝绞线满足热稳定要求，则同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ70，故不进行电晕校验。选择户外式绝缘子可以增长沿面放电距离，并能在雨天阻断水流，以保证绝缘子在恶劣的气候环境中可靠的工作。穿墙套管用于母线在屋内穿过墙壁和天花板以及从屋内向屋外穿墙时使用，635KV为瓷绝缘，60220KV为油浸纸绝缘电容式。45各主要电气设备选择结果一览表电压等级电气设备10KV110KV高压断路器SN910OFPTB110隔离开关GN1910GW4110D电流互感器LMC10电压互感器TSJW10绝缘子ZSW10/500母线LGJ150主变压器SFPSLZ920000/1105变压器容量的确定51牵引变电所容量和负荷计算牵引变电所容量计算和选择，就是指牵引变压器容量的计算和选择。一般分为三个步骤进行。按给定计算条件求出牵引变压器供应牵引负荷所必须的最小容量，为计算容量。按列车紧密运行时供电臂的有效电流与充分利用牵引变压器的过负荷能力，求出所需要的容量。这是为确保牵引变压器安全运行所必须的容量。根据计算容量和校核容量，再考虑其它因素（如备用方式等），最后按实际系列产品的规格选定牵引变压器的台数和容量，称为安装容量或设计容量。牵引变压器是牵引供电系统的重要设备，其容量大小关系到能否完成国家交给的运输任务和运营成本。从安全运行和经济方面来看，容量过小会使牵引变压器长期过兰州交通大学毕业设计（论文）16载，将造成其寿命缩短，甚至烧毁；反之，容量过大将使牵引变压器长期不能满载运行，从而造成其容量浪费，损耗增加，使运营费用增大。因此，在进行牵引变压器容量计算时，正确的确定计算条件，以便合理的选择牵引变压器的额定容量是十分重要的。52计算条件牵引变压器的计算容量取决于各供电臂的负荷电流。各供电臂的负荷电流主要取决于电力机车类型、牵引定数、牵引方式、线路坡道、行车量和线路通过能力等，即主要由牵引计算结果，行车量及线路通过能力等条件决定。在诸多因素中，当线路断面确定后，最关键的是年运量。由年运量可以算出需要的线路通过能力，它反应了列车负荷密度。其次是列车用电量，它可以算出列车电流,进而算出各供电臂电流。一、计算列车N的计算条件牵引变压器容量应和铁路运输量的大小及其增长速度相适应。列车密度一般应按运量计算需要的线路通过能力，并留有一定的储备能力。考虑储备能力是因为有时会发生由于线路维修，港口卸货及自然灾害等引起的列车密集运行情况。其储备系数一般单线采用20，双线采用15。如果近期按调查运量计算，还考虑货运量的波动性，波动系数一般采用20。远期按国家要求的输送能力计算时，仅考虑储备能力。若国家规定的需要输送能力已经接近线路输送能力时，可按线路输送能力计算；若低于线路输送能力的一半时，可按2倍需要输送能力计算。这两种情况下，都不再考虑波动系数和储备系数。因此，在计算牵引变压器容量时，计算列车数N可按不同条件分别计算如下当采用近期运量计算时N（列/日）式中，为线路货运年运量，或GK3651042需要输送能力（10T/年）；G为列车牵引重量（吨/列）；K为波动系数，取12；K41为储备系数，单线取12，双线取115；为货物列车净载重系数，即货车净载重2净与货车总重之比；365为全年的日数（日/年）。当需要输送能力接近线路输送能力时N（列/日）,式中为线路输送能G365104线力（10T/年）。4当需要输送能力低于线路输送能力一半时N（列/日）二、列车用电量的24计算条件兰州交通大学毕业设计（论文）在铁路运输中，除了满载的直通货物列车重车外，还有零担列车、摘挂列车、不满载列车和旅客列车。当上下行两个方向货运量不一致时，会出现一部分空载列车。因此，牵引变压器容量必须满足各类电力牵引列车用电的需要。一般对于不同类型的车，都按满载货物列车考虑。当电力牵引的旅客列车数比较大时，或上下行方向空载车数比例很大时，也可分别按实际的客、货、空列车的用电量计算。三、牵引变压器校核容量的计算条件牵引变压器校核容量的确定计算条件，是按其最大容量的需要来确定的。应计算最大列车数N（N）。具体有下列规定MAX非（一）重负荷臂按对于非平行运行图区间通过能力N或按线路输送能力的95非列车数概率积分最大值来计算供电臂最大短时电流（简称最大电流），轻负荷臂取对应N或线路输送能力的供电臂有效电流。非（二）应用非平行运行图区间通过能力N来校核。非在电气化工程设计中，牵引变压器容量计算所需的年运量，电力机车类型、牵引定数、牵引方式、线路坡道、追踪间隔时分等，在国家下达的设计任务书中都有规定。因此，具体计算时，要以设计任务书为依据。53牵引变压器的计算容量牵引变压器容量应能满足负荷的需要。不同接线方式的变压器，其负荷电流计算除了按前述计算条件外，都应将负荷电流变换成变压器绕组的有效电流，然后用绕组有效电流计算变压器的容量。对于三相变压器，由于在低压侧三角形接线绕组中的三相电流是不均匀的，故有重负荷相与轻负荷相之分。为此，应以重负荷绕组中的有效电流计算其容量。不同结线型式牵引变压器的绕组有效电流计算牵引变压器绕组有效电流，首先要明确供电臂负荷电流在不同结线型式牵引变压器绕组中的分配关系。这样就可用供电臂有效电流和平均电流求得牵引变压器的绕组有效电流。一三相YN,D11结线牵引变压器重负荷绕组的有效电流设供电臂A的有效电流大于供电臂B的有效电流，即II，则重负荷绕组CA的AXB有效电流I可按下式计算XIACAX31PBABXAII242兰州交通大学毕业设计（论文）18式中为绕组CA中的瞬时相量电流,、分为供电臂A与B的瞬时相量电流。CAIAIB故绕组有效电流为IACAX31PAXII242式中，I、I、I、I分别为供电臂A、B的有效电流与平均电流。AXBPB二单相结线牵引变压器绕组的有效电流单相结线牵引变压器供给一个供电臂时，绕组有效电流I为XIIAX式中，I为馈线有效电流。X单相结线牵引变压器供给两个供电臂时，绕组有效电流I为XIAX21212PXII式中，I、I为供电臂1、2的馈线有效电流；I、I为供电臂1、2的馈线平1X22均电流。（三）V，V结线牵引变压器绕组的有效电流V，V结线牵引变压器是由两台单相牵引变压器联接而成，每台变压器供给所辖供电臂的负荷。所以其绕组有效电流I即为馈线有效电流，故VXIIIA1式中，I为V结线绕组有效电流。X（四）斯科特变压器的绕组有效电流斯科特结线变压器两副边绕组是相互独立的，故副边绕组有效电流为IIAIIATX1MX2式中I、I分别为T座、M座绕组有效电流；I、I为对应于T座与M座的TXM1X供电臂1、2的有效电流。二、牵引变压器计算容量的确定明确了各种结线型式的牵引变压器绕组有效电流的计算，则牵引变压器的计算容量就可很方便地求出。（一）三相YN,D11结线牵引变压器的计算容量设I、I供电臂1为重负荷，供电臂2为轻负荷，则计算容量为1X2SKUKVAT21214PXII兰州交通大学毕业设计（论文）式中，I、I为重负荷臂有效电流和平均电流A；I、I为轻负荷臂有效电流1XP2X2P和平均电流A；K为三相变压器的温度系数，一般取K09；U为牵引变电所牵