牵引供电系统课程设计

1、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 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 设计原始题目11.1 具体题目11.2 要完成的内容12 设计课题的计算与分析12.1 计算的意义12.2 详细计算2（1）年运量和供电距离的分析3（2）供电方式的优缺点3（3）电源侧主接线4（4）牵引变压器主接线4（5）牵引侧主接线53 小结5参考文献6附录一复线AT牵引供电方式71 设计原始题目1.1 具体题目某牵引变电所位于大型编组

2、站内，向两条复线电气化铁路干线的两个方向供电区段供电，已知列车正常情况的计算容量为27000 kVA(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2700 kVA，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Mt·km，Mt·km，120kWh/10kt·km。10kV共4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首端，送电线距离30km，主变压器为SCOTT接线。1.2 要完成的内容在保证电气化铁道供电安全可靠和供电设备得到最经济的利用的

3、情况下，通过对已有的计算公式进行了分析，选择合适的110kV侧和馈线侧主接线形式，并选择变压器的备用方式，绘制牵引变电所的电气主接线。2 设计课题的计算与分析2.1 计算的意义在保证电气化铁道供电安全可靠的同时，也要求供电设备最经济的利用，因此选择合适容量的变压器是很有现实意义的。本文在这方面对已有的计算公式进行了分析，并提出了一个较为准确的变电所有效电流公式，说明在某些情况下机组的选择必须进一步考虑实际的运行情况。牵引变电所是电气化铁路牵引供电系统的核心部分，它的主要任务是将电力系统输送来的三相高压电变化成适合电力机车使用的电能。而电气主接线反映牵引变电所设施的主要电气设备以及这些设备的规格

4、、型号、技术参数以及连接方式。通过电气主接线可以了解牵引变电所设施的规模大小、设备情况。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，应有足够的可靠性。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的问题。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，使运营成本增大。因此，在进行牵引变压器容量计算时，正确

5、地确定计算条件，以合理地选定牵引变压器的额定容量是十分重要的。2.2 详细计算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。由已知牵引负荷量，可知25kV侧的额定电流为：(A) 即各侧的最大电流。SCOTT变压器计算容量公式为：当时，(kVA)（2.1）当时 (kVA) （2.2）校核容量公式为：当时，(kVA)（2.3）当时，(kVA) （2.4）(kVA)(k=1.5) （2.5）方案A：当时，假设=0、=(kVA)(kVA)（2.6）当时，假设=0，

6、=(kVA) （2.7）校核容量为取两者较大的，所以：(kVA)(kVA)=31550/1.5=20767(kVA) （2.8）安装容量为：=31500(kVA)10KV侧的额定电流为：同理：= (kVA)（2.9）校核容量为：S=3118.5(kVA)安装容量为：S=6300 (kVA)(最小容量)方案B：由已知牵引负荷量，可知kVA侧的额定电流为：(A) 既是各侧的最大电流。当时，假设=0、=(kVA)(kVA)（2.10）当时，假设=0，=(kVA)校核容量取两者较大的，所以：(kVA)(kVA)=(kVA)安装容量为：应该为(kVA)；但考虑到变压器长期过负荷减小使用寿命，所以这里安装

7、容量取(kVA)根据原始资料和各种负荷对供电可靠性要求，采用以下方案：2×31500kVA牵引变压器+2×6300kVA地区变压器，一次侧同时接于110 kV母线，采用AT供电方式。(110千伏变压器最小容量为6300kVA)（1）年运量和供电距离的分析由题意知：25kV回路(1路备)：两方向年货运量与供电距离分别为= 30×50Mt·km，= 40×30Mt·km， = 120kWh/10kt·km。10kV共4回路(2路备)。故两方向上的年电量消耗为：=T=1576800MW=T=1261440MW所以，每公里上的年消耗

8、电量为：=52560MW，=31536MW因为AT供电方式适应于两供电臂不平衡的情况，所以方案符合要求。（2）供电方式的优缺点AT供电方式无需进步牵引网的绝缘程度即可将供电电压进步一倍。在相同的牵引负荷条件下，接触悬挂和正馈线中的电流大致可减少一半。AT供电方法牵引网单位阻抗约为BT供电方法牵引网单位阻抗的1/4左右。从而提高了牵引网的供电能力，大大减小了牵引网的电压损失和电能损失。由于AT供电方法无需在AT处将接触悬挂履行电分段，故当牵引重载运行的高速度、大电流电力机车通过AT处时，受电弓上不存在发生强烈电弧，能满足高速、重载列车运输的须要。同时，AT供电方法对附近通讯线的综合防护后果要优于

9、直接供电方法。但AT供电方式构造比较复杂。在开闭所、分区所、AT所以及主变压器副边中点不接地的牵引变电所都设置自耦变压器等。牵引网中除了接触悬挂和正馈线之外，还有维护线PW、横向联接线、帮助联接、横向联接、放电器等，所以，AT供电方法的工程投资要大于直接供电方式，相应的施工、维修和运行也比直供方式的工程投资大。（3）电源侧主接线当牵引变电所只有两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变压器侧，而后者则连接在靠线路侧。高压侧采用线路变压器组的单元接线形式，正常是一台工作，一台

10、备用。两台自用变压器分别接于两台变压器的二次侧，采用二相三相的SCOTT反变换获得三相电源。（4）牵引变压器主接线在该变电所中采用SCOTT牵引变压器，在电气主线图中它们的公共端接至接地网和钢轨；SCOTT变压器主接线如图1。27.5kv至钢轨或回 流 线 至钢轨或回流线 图1 直接供电方式下SCOTT变压器主结线（5）牵引侧主接线27.5 kV侧馈线的接线方式按馈线断路器备用方式不同可分为三种接线方式，馈线断路器100%备用的接线，馈线断路器50%备用方式，带旁路母线和旁路断路器的接线。AT供电方案采用的接线方式如图2。a相母线b相母线图2 复线区段SCOTT变压器AT供电方式馈电线主接线3

11、 小结本次课程设计中有变压器容量、技术指标、短路电流等的计算及设备的选型和校验。通过查阅有关资料，了解到斯科特接线牵引变电所是一种特殊的变电所。这种变电所的主接线复杂，设备较多，工程投资很大，同时这种变电所的维护和检修的工作量也是比较大的。但是这种牵引变电所有一个很好的优点，那就是这种接线方式可以使变压器的容量得到充分的利用。为了充分证明斯科特接线牵引变电所的这种优点，我在设计过程中尽量做到多查阅资料，认真计算每一个公式，尽量做到所得的结果符合设计规范的要求。参考文献1 铁道部电气化局电气化勘测设计院.电气化铁路设计手册-牵引供电系统.北京:中国铁道出版社,1987.2 贺威俊 简克良.电气化铁道供变电工程.北京:铁道出版社,1983.3 李彦哲,胡彦奎,王果等.电气化铁道