牵引供电课程设计

目录1 选题背景 (1)2 方案论证 (1)2.1 变压器容量和台数选择 (1)2.2 主接线方案拟定 (1)3 过程论述 (3)3.1 电压不对称系数计算 (3)3.2 变压器与配电装置的一次投资与折旧维修费 (6)3.3 各方案的电能损耗 (7)4 设计体会 (9)参考文献 (11)1 选题背景题目：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三个方向馈电区段供电，已知列车正常情况的计算容量为12000kV A（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3850kV A。

各电压侧馈出线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Q1L1=33×60Mt.Km;Q2L2=31×25Mt.Km，K R=0.2，△q=100KWh/Kt.Km。

10kV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。

本变电所是终端变，送电线距离10kM。

主变压器为三相接线，要求：画出变电所得电气主接线。

（包括变压器容量计算；各种方案主接线的比较；主设备的选择；）由题意知，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，应保证安全可靠持续性的供电。

10千伏地区负荷主要为编组站自动化驼峰、信号自动闭塞、照明及其自动装置等一部分为一级负荷、其他包括机务段在内的自用电和地区三相负载等均为二级负荷，也应满足有足够安全可靠供电的要求。

本变电所为终端变电所，一次侧无通过功率。

2 方案论证2.1 变压器容量和台数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。

因没有校核容量，只考虑计算容量来选择变压器，牵引变压器计算容量为12000kV A,故选择容量为12500kV A的变压器，而地区变压器选择6300kV A变压器。

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，可能有以下两种方案：方案A:2×12500kV A牵引变压器+2×6300kV A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6300kV A）。

方案B:2×16000kV A的三绕组变压器，因10千伏侧地区负荷与总容量比值超过15%，采用电压为110／25／10.5kV A，结线为0//Y∆∆两台三绕组变压器同时为牵引负荷与地区电力负荷供电。

各绕组容量比为100:100:50。

2.2 主接线方案拟定按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。

（1）对于上述方案A，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2-1，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）。

（2）对于方案B，共用两台三绕组主变压器、两回路110kV进线，线路太长，但应有线路继电保护设备，故以采用节省断路器数量的内桥结线较为经济合理，如图2-2。

牵引负荷母线结线和10千伏母线结线与方案A的结线相同。

图2-1方案A主接线图2-2 方案B主接线110kV3B 6300kVA1B1000kVA4B6300kVA2B1000kVA10kV 25kV110kV1B2B2*16000kVA10kV25kV3 过程论述3.1 电压不对称系数计算发生地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。

然后进行两种方案的经济比较。

由已知牵引负荷容量，25kV 侧额定电流2eI 及每馈电区电流2aI、2cI，见图3-1，分别为（其中电流不对称引入的系数k=0.655）：（3-1）（3-2）（3-3）图3-1 三角形绕组中电流分配图3-2 每项牵引负荷电流与电压向量图A43.2625.273125002=⨯=e I 8.0cos 2=ϕA89.171655.0222===e c a I I I ABCcaI 2∙bcI 2∙abI 2∙c I 2∙a I 2∙caU 2∙cbU 2∙cI 2∙abU 2∙abI 2∙aI 2∙bcU 2∙bcI 2∙caI 2∙两馈电区电流在△形绕组中分配后，每相绕组电流为（3-4）（3-5）（3-6）电流与电压的相量关系如图3-2其中以2a bU 为基准相。

10千伏电压侧为三相对称负荷，设9.0cos 3=ϕ则其额定电流3e I 和△形绕组中每相电流分为：（3-7）（3-8）同理（3-9）（3-10）110kV 高压绕组中的电流，不计励磁电流时，即为负荷电流归算到高压侧的值。

对于方案A 仅考虑牵引负荷（3-11）（3-12）（3-13）对于方案B ，应为牵引负荷宇地区负荷电流相量和，其值为A 59.1513132)8.17(222︒-=++=j c a ab eI I I A 59.1513132184222︒=--=j a c bc eI I I A 2.5731311.83222︒=+-=j c a ca eI I I A69.2115.10338503=⨯=e I A2.12232.4)30(333︒︒==+j j eab eeI I ϕ A2.1222.2443︒=j bc eI A2.1222.1243︒=j ca eI A62.6531.259.151)8.17()8.17(1221︒︒--===j j ab a eeK I I A62.651841221︒==j bcb eK I I A76.241.831221︒==j cac eK I I（3-14）（3-15）（3-16）其中电压变换系数高压110千伏绕组中的阻抗压降，已知参数为：三绕组16000千伏安变压器 M P ∆=106kW ，1d U %=10.5；双绕组12500千伏安变压器M P ∆=63kW ，dU%=10.5。

按式(3-17)和(3-18)分别求得高压绕组的电阻及电抗为（3-17）（3-18）三绕组变压器 R=2.51Ω 1X=79.47Ω 双绕组变压器R=3.81Ω1X=127.1Ω高压各相绕组阻抗压降，由各相阻抗压降三角形可知： 对于三绕组变压器（3-19）（3-20）（3-21）对于双绕组变压器（3-22）11.9231121371.3j a b a b aI I I e K K ︒-'=+= 199.3231121364.7j b c b c bI I I e K K ︒'=+= 103.6231121337.0j c a c a cI I I e K K ︒'=+= 54.225311012==K 05.65.10311013==K 2312102Me eP U R S ∆⋅⋅=Ω⋅21%100d eeU U X S =⋅ΩkV 66.5)(3.76111︒='+''='∆j a a e X j R I U kV14.5)(5.287111︒='+''='∆j b b e X j R I U kV94.2)(8.191111︒='+''='∆j c c e X j R I U kV70.6)(5.70111︒=+=∆j a a e jX R I U)(311121)2(1c b a a E E E E αα++=（3-23）（3-24）高压110kV 绕组感应电势E 及不对称系数1uK ，按下式计算（3-25）（3-26）（3-27）正序分量负序分量电压（势）不对称系数将各方案计算结果如表3-1所示。

表3-1 各主接线方案技术参数计算结果方案单位（kV ）百分值1a E1b E1c E()11a E()12a EuKA )89.5(6.61︒-j e︒5.2360.58j e︒2.1180.62j e)73.3(5.60︒-j e)8.68(54.2︒-j e002.4B)06.5(4.62︒-j e︒4.2362.60j e︒4.1170.62j e)75.3(7.61︒-j e)2.69(57.1︒-j e0054.2从上述比较可知，在保证电压质量方面，方案A 和方案B 的u K 1值在允许范围以内。

3.2 变压器与配电装置的一次投资与折旧维修费方案A ：2×12500+2×6300kV A 变压器四台，多增加110kV 断路器四组，按SW3-110少油断路器计算，共需（以万元计）2×80+2×50+4×（11+1.9+2×0.95）=274.8万元kV 70.6)(3.272111︒=+=∆j b b e jX R I U kV 53.2)(4.171111︒=+=∆j c c e jX R I U aa a U U E ∆-=11kV 031101︒∠=aU bb b U U E ∆-=11kV 24031101︒∠=b U cc c U U E ∆-=11kV 12031101︒∠=cU )(311211)1(1c b a a E E E E αα++=00)1(1)2(11100⨯=a a u E E K（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、1.9万元和2×0.95万元）方案B ：2×16000kV A 三绕组变压器2台，另增加变压器前面和跨条隔离开关（110kV ）4组共需（以万元计）2×96+4×0.95=195.8万元A 方案110kV 配电间隔数增加，其占地费不计，每年折旧维修费，按取一次投资的8%计算则：方案A ：pa C =274.8×0.08=21.98（万元) 方案B ：pb C =195.8×0.08=15.66（万元） 3.3 各方案的电能损耗a ）方案A 采用2×SF1-QY-12500／110型和2×S7-6300／110型三相变压器，其参数为： 牵引变压器 c P ∆=12.5千瓦，m P ∆=63千瓦，000I =1.3，0d U =10.5； 地区变压器 c P ∆=11.6千瓦，m P ∆=41千瓦，0I =1.1，0dU =10.5。