牵引变电所110kv侧主接线设计

评语电气化铁道供电系统与设计课程设计报告班级电气084班学号姓名指导教师2011年12月30日目录1题目12题目分析及解决方案框架确定121分析负荷及原始资料122牵引变压器台数和容量的选择123方案的主接线的拟定13设计过程231技术经济2（1）电压不对称度系数的计算2（2）变压器与配电装置的一次投资与折旧维修费5（3）方案的年电能损耗532牵引变电所110KV侧主接线设计633牵引变电所馈线侧主接线设计7（1）馈线断路器100备用的接线7（2）馈线断路器50备用的接线7（3）带旁路母线和旁路断路器的接线834变压器的主接线图835绘制牵引变电所的电气主结线图104设计方案分析11参考文献111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四个方向供电区段供电，已知列车正常情况的计算容量为15000KVA（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1200KVA，各电压侧馈出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MTKM，MTKM，100KWH/10KTKM。10KV共450321LQ25402LQQ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。本变电所位于电气化铁路的终端，送电线距离25KM，主变压器为三相V，V接线。2题目分析及解决方案框架确定21分析负荷及原始资料由上述资料可知，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，应保证安全可靠的供电。10KV地区负荷主要为编组站自动化驼峰、信号自动闭塞、照明及其它自动装置等一部分为一级负荷、其他包括机务段在内均为二级负荷，应有足够可靠性的要求。本变电所为终端分接式变电所，一次侧无通过功率。22牵引变压器台数和容量的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。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，有以下方案方案215000KVA三相V，V接线牵引变压器26300KVA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6300KVA）。23方案的主接线的拟定按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。对于上述方案，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）。3B6300KVA1B16000KVA4B6300KVA2B16000KVA10KV25KV110KV图1方案主接线图3设计过程31技术经济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。然后进行方案的技术经济。（1）电压不对称度系数的计算三相V，V接线牵引变压器的电流分析，三相V，V接线牵引变压器原理电路图和相量关系分别如图2所示，原、副边电流关系如下（忽略空载电流）AIKCAICA21IBCBCIK1CAIBC式中,为每台单相牵引变压器的变压比。K452710NU应用余弦定理，可得1T和2T副边V接线顶点出现电流相量和为CICOS22ABCABII（2）式中,为与的夹角。1TBA2BCAX2X1A1X2A2X1A1TRIAIBICUBCUCA2TUBCUBUAUCUCAUABUBCICAIBCUCAICAIBCACCAB图2V，V接线牵引变电所原理电路图和相量关系三相V,V结线牵引变压器电流不对称度系数，由式（1）可得1AI3BIAC23122BCABCCAIKIKIBCICAEJ90K2AI31BA2CI311222BCABCCAIII（3）IBCICAEJ150EJ（270）K2KCABCABII200I31ABIC31122BCABCAIKI式中，为与IBCICA的夹角；当ICAIBC，60时，电流不对称度系数为A2100100IK120312CABCIKCABCI2（4）令NICA/IBC，代入上式可得100IN12（5）当ICAIBC时，则CAB100IKN121（6）当两供电臂负荷电流相等（以I表示）、功率因素也相等时，120,II，3原边电流也有对应的关系。V,V结线牵引变电所侧负序电压计算电压等效电路图3，已知参数为三相V，V接线牵引变压器，每台额定容量为16000KVA、额定电压为110/275KV,短路电压百分值为105，两供电臂牵引负荷电流（有效电流）分别为IX1257A,1DUIX2155A大、中型变压器包括牵引变压器RTXT，RT可忽略，忽略XS，求275KV牵引侧的负序电压与电压不对称度系数ABCEEEXSXSXSXTXT图3V,V结线牵引变电所侧负序电压计算电压等效电路图275KV侧绕组的电抗为496TX165270102EKSU（7）牵引负荷电流的正序分量绝对值（257155）/238A1I321XI3（8）牵引负荷电流的负序分量绝对值129A2I15272573131212XXII（9）牵引侧负序电压V2UTXI2964108（10）V1TE12375396425（11）048012UK（12）牵引变电所安装两台三相V，V从上述可知，在保证电压质量方面，方案的值在允许范围以内。通常的情况是，牵引负荷电流愈大，接近或超过牵引变压器U时，负序电压现象愈严重。牵引变压器牵引负荷较轻时，负序电压一般可与忽略。牵引变电所两供电臂牵引负荷不平衡的情形，对负序电压存在量的影响相对较小。（2）变压器与配电装置的一次投资与折旧维修费方案21500026300KVA变压器四台，多增加110KV断路器四组，按SW3110少油断路器计算，共需（以万元计）2802504（11192095）2748万元（13）（每组断路器包括断路器及机构1台、电流互感器1台，及两侧隔离开关2台，分别为11万元、19万元和2095万元）（3）方案的年电能损耗方案采用2SF1QY16000110型和2SF76300110型三相变压器，其参数为三相V,V牵引变压器KW，KW；地区变压器9160P091DP15KW，55KW，25，105。CPMIU三相V，V接线变压器，当两台三相V，V牵引变压器采用固定热备用时全年实际电能损失为04380438423964（104KWH/年）DA21EXDIP29157（14）5915（104KWH/年）0087626287（15）42396459151015464（104KWH/年）TA0（16）式中，分别为对应的供电臂的有效电流，为每台变压器275KV侧绕组1XI2EI2额定电流，291A。E576地区负荷4500小时，COS09，用插入法得，（地区负荷）2750小时。MAXTD地区变压器的年能量损耗分别由式D21DCJCMJESANPKQNPKQ2876030512750631051423228936106907333584（104KWH/年）（17）由于三相牵引变压器的容量得到了充分利用。三相V,V结线牵引变电所不但保持了单相V,V结线牵引变电所的主要优点，而且完全克服了单相V,V结线牵引变电所的缺点。最可取的是解决了单相V,V结线牵引变电所不便于采用固定备用及其自动投入的问题。综上技术经济全面表明，在保证同样可靠性的前提下，方案对地区负荷供电电压质量较好，故推荐方案。32牵引变电所110KV侧主接线设计依据该牵引变电所负荷等级，要求两路电源进线，因无系统功率穿越，属终端分接式变电所变电所，110KV侧采用图4所示的单母线分段接线。若考虑经济运行也可采用图5所示的外桥接线。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，因此采用单母线分段接线。QFDQS3L2QS2L1QF2QF1图4单母线分段接线图5外桥接线33牵引变电所馈线侧主接线设计由于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备用的接线如图6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。A相母线B相母线送左臂上行送左臂下行送右臂上行送右臂下行图6馈线断路器100备用接线（2）馈线断路器50备用的接线如图7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。本题中所采用的就是这种接线方式。A相母线B相母线左臂上行左臂下行右臂上行右臂下行图7馈线断路器50备用接线（3）带旁路母线和旁路断路器的接线如图8所示。一般每2至4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作。这种接线方式适用于每相牵引母线馈线数目较多的场合，以减少备用断路器的数量。图8带旁路母线和旁路断路器的接线34变压器的主接线图牵引变电所中装设两台三相V,V结线牵引变压器，一台运行，一台固定备用。三相V,V结线牵引变压器是近年来新研制的产品，它是将两台容量相等或不相等的单相变压器器身安装于同一油箱内组成的。原理电路如图9所示。原边绕组接成固定的V结线，V的顶点A2与X1连接点为C相，A1、X2分别为A相、B相。副边绕组四个端子全都引出在油箱外部，根据牵引供电的要求，既可接成正“V”，也可接成反“V”。接成正“V”时，与连接为C相，即正“V”的顶点；、分2A1X1A2X别为A相、B相。接成反“V”时，与连接为C相，即反“V”的顶点；、2分别为A相、B相。在牵引变电所中安装时，三相V,V结线牵引变压器原边2A、C、B三相分别接入电力系统中的三相；副边C相与轨道、接地网连接，A相、B相分别接到牵引侧两相母线上，然后分别向对应的供电臂牵引网供电，也是接60线。采用直接供电方式时，三相V，V变压器原边绕组接成固定的V结线，低压侧两个绕组接成正“V”或反“V”，可参见图9。低压侧两次边绕组，各取一端联至275KV的A相和B相母线上，它们的公共端接至接地网和钢轨。其主接线如图10所示。1TA2BCAX2X1A1X2A2X1A1TRIAIBIC2TBA2BCAX2X1A1X2X1A1IAIBIC2TTRAACB1TA2（A）三相V,V二次侧（B）三相V,V二次侧绕组以正“V”方式联结绕组以反“V”方式联结图9三相V,V接线牵引变电所275KV至钢轨或回流线至钢轨或回流线ABCABC图10变压器的接线图35绘制牵引变电所的电气主结线图该牵引变电所主接线方案如图11所示。为保证供电可靠性，牵引变压器采用固定备用方式。至钢轨或回流线至钢轨或回流线NABC10KVA1B1A2B2275KV110KV110KV图11牵引变电所主接线4设计方案分析此次课程设计是我们从大学毕业走向未来工作岗位的重要一步。从最初的选题，到计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。通过这次实践，我了解了牵引变压器的用途及工作原理，熟悉了牵引变电所的设计步骤，锻炼了工程设计实践能力，培养了自己的独立设计能力。此次课程设计是对我专业知识和专业基础的一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。通过这次课程设计我收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的绘图能力，懂得了许多经验公式的获得是前人不懈努力的结果。同时，仍有很多课题需要后辈去努力完善。但是课程设计也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合专业知识的能力，对材料的不了解，等等