铁道牵引供电课程设计

电力牵引供电系统课程设计专 业：电气工程及其自动化 班 级： 电气091 姓 名： 王。

学 号： 。

指导教师： 。

大学自动化与电气工程学院2012 年 7月 20日指导教师评语平时（30）报告（30）修改（40）总成绩1 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10000kV 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3750kV 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Mt.km 603211⨯=L Q ; Mt.km 253022⨯=L Q ，2.0R =K ，kWh/kt.km100=∆q 。

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。

本变电所是通过式中间变电所，送电线距离15km 。

主变压器为三相接线，要求：画出变电所的电气主接线（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）。

2 选题背景由题意知，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。

3.容量的计算对于牵引变电所B 已知x1I =320A ，x2I =290A ，amax I =410A ，bmax I =360A ，p1I =0.9x1I 。

计算容量： 22t x1x2p1p242S K U I I I I =++计 =19862kVA （） 最大容量： b m a x S t a m a x x 2(20.65)K U I I =+ 0.927.5(24100.65=⨯⨯⨯+⨯ =24960 kVA （） 由公式 S 校 =bmax S K =249601.5=16640 ()kVA10kV 地区负荷容量 S 地区=3750 kVA （）本变电所考虑为固定备用方式，按故障检修的需要，应设两台牵引主变压器，地区电力负荷因有一级负荷，为保证变电器检修时不致断电，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，可能有以下两种方案：方案一 2×10000千伏安牵引变电器＋2×6300千伏安地区变压器，一次侧同时接于110千伏母线（110千伏变压器最小容量为6300千伏安）；方案二 2×16000千伏安的三绕组变压器，因10千伏侧地区负荷于总容量比值超过15%，采用电压为110／27.5／10.5千伏，接线为Y 0∕△∕△的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。

3.1各方案主接线的拟定按110千伏进线和终端变电所的地位，考虑变压器的数量，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。

对于上述方案一，因由四台变压器，考虑110千伏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(a)所示，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的单母线分段（隔离开关分段）接线方式，10千伏地区负荷母线同样采用断路器分段的单母线结线系统。

自用变压器分别接于10千伏两段母线上（两台）。

110kV3B6300kVA10kVA25kVA1B 10000VA2B 6300kVA4B10000VA10kVA25kVA1B2B2X16000kVA图(a)方案一主接线 图(b)方案二主接线图1各方案主结线图对于方案二，共用两台三绕组主变压器、两回路110千伏进线，线路不太长，但应有线路继电保护设备，故以才用节省断路器数量的内桥较为经济合理,如图 1 (b)所示。

牵引负荷母线结线和10千伏母线结线与方案一的结线相同。

4 过程论述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。

4.1 电压不对称系数的计算对于方案一，其电流值为： 1a I ∙=52.7(17.8)j e- ()A ，1b I ∙==52.7(184)j e()A ，1c I ∙=19.9(83.1)j e()A对于方案二，其电流值为：'1a I ∙==71.3(11.9)j e- ()A ，'1b I ∙==64.7(199.3)j e()A ，'1c I ∙==37.0(103.6)j e()A根据已知牵引负荷容量及参数：三绕组16000 KV A 变压器 'M 106P ∆=kW ，d1%10.5U =双绕组10000 KV A 变压器 M 63P ∆=kW ， d2%10.5U =且按计算公式 )(2102321Ω⨯⨯∆=e e M S U P R （e U 110 kV =）)(100%21Ω⨯=ee d S U U X分别求得高压绕组的电阻及电抗三绕组变压器 '1 2.51R =Ω，'179.4X =Ω 双绕组变压器 1 3.81R =Ω，1127.1X =Ω又由公式 •111()U I R jX ∙∆=+ 11E UU ∙∙∙=-∆ 24011a 1b1c 1103j U U U U e ∙∙∙∙====⋅kV （）正序分量 21a (1)1a 1b 1c 1()3E E a E a E ∙∙∙∙=++kV （）负序分量 21a (2)1a 1b 1c 1()3E E a E a E ∙∙∙∙=++kV （）电压（势）不对称系数 1a (2)1u 1a(1)100%E K E =⨯ 将各方案计算结果列如表1所示:表1 各主接线方案技术参数计算结果方案 单位（kV ）百分值1a E ∙1b E ∙1c E ∙()1a 1E ∙()1a 2E ∙1u K一 ()5.8961.6j e -236.558.0j e118.262.0j e()3.7360.5j e-()68.82.54j e -4.2% 二()5.0662.4j e-236.460.2j e117.462.0j e()3.7561.7j e - ()69.21.57j e -2.54% 从上述比较可知，在保证电压质量方面，方案一和方案二的1u K 值在允许范围以内。

且方案二的不对称度相对方案一更小，故从技术方面比较，方案二优于方案一。

则按此条件应首选方案二。

4.2 经济方面比较(1) 变压器与配电装置的一次投资与折旧维修费 一次投资费用方案一 2×10000+2×6300千伏安变压器共4台，多增加110千伏断路器4组，按SW 3-110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)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。

方案二 2×16000千伏安三绕组变压器2台，另增加变压器前面和跨条隔离开头（110千伏）4组，共需2×96+4×0.95=195.8(万元) 方案一110千伏配电间隔数增加，其占地费用不予计算。

每年折旧维修费，按取一次投资的8%计，则方案一 p a C 274.80.0821=⨯= (万元)方案二 p b C 195.80.0815=⨯= (万元)(2) 各方案的年电能损耗费（主变压器正常工作采用两台并联运行方式）为： 方案一 ea C =eQ C +ed C 14.77=(万元)方案二 eb C 10985490.121=⨯=(万元)(3) 各方案运行费用：为年折旧维修费与年电能损耗费之和方案一 a p a e a C C C =+21.9814.7736=+=(万元/年) 方案二 b p b e bC C C =+15.6613.1828=+=(万元/年) (4) 经济比较表，以方案二为基数，则方案一净增数如表2所示：表2 各主接线方案经济比较表方案项目方案一多出方案二一次投资（万元）年运行费（万元）274.8195.879-=36.7528.847.91-=由上述结果可知方案二较于方案一更经济，经济性更好。

故从经济方面比较则应首选方案二。

5 结论与体会通过对变电站功能的分析，牵引变电所电源侧的主接线采用外桥式接线、牵引变压器选择三相d11YN,、馈线断路器%100备用的单母线接线。

通过变压器配置数量以及容量的不用拟定了两种方案，通过技术和经济比较择满足技术要求且较经济的方案，通过校验所选设备可满足题目的要求。

参考文献[1] 李彦哲,胡彦奎,王果等.电气化铁道供电系统与设计.兰州:兰州大学出版社,2006.[2] 陈海军.电力牵引供变电技术.北京:中国铁道出版社,2008.[3] 贺威俊高仕斌.电力牵引供变电技术.成都:西南交通大学出版社,2008.附录主接线图三相YN ,d11牵引变压器电气主接线至钢轨或回流线至钢轨或回流线27.5kVCba Cba。