1、電力牽引供電系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)：考 勤（10）守 紀(jì)（10）設(shè)計(jì)過(guò)程（40）設(shè)計(jì)報(bào)告（30）小組答辯（10）總成績(jī)（100） 專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)： 電氣 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師：蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院2013年7月 12日目 錄1 設(shè)計(jì)原始題目11.1 具體題目11.2 要完成的內(nèi)容12 設(shè)計(jì)課題的計(jì)算與分析12.1 計(jì)算的意義12.2 詳細(xì)計(jì)算2（1）年運(yùn)量和供電距離的分析3（2）供電方式的優(yōu)缺點(diǎn)3（3）電源側(cè)主接線4（4）牽引變壓器主接線4（5）牽引側(cè)主接線53 小結(jié)5參考文獻(xiàn)6附錄一復(fù)線AT牽引供電方式71 設(shè)計(jì)原始題目1.1 具體題目某牽引變電所位于大型編組

2、站內(nèi)，向兩條復(fù)線電氣化鐵路干線的兩個(gè)方向供電區(qū)段供電，已知列車正常情況的計(jì)算容量為27000 kVA(三相變壓器)，并以10kV電壓給車站電力照明機(jī)務(wù)段等地區(qū)負(fù)荷供電，容量計(jì)算為2700 kVA，各電壓側(cè)饋出數(shù)目及負(fù)荷情況如下：25kV回路(1路備)：兩方向年貨運(yùn)量與供電距離分別為Mt·km，Mt·km，120kWh/10kt·km。10kV共4回路(2路備)。供電電源由系統(tǒng)區(qū)域變電所以雙回路110kV輸送線供電。本變電所位于電氣化鐵路的首端，送電線距離30km，主變壓器為SCOTT接線。1.2 要完成的內(nèi)容在保證電氣化鐵道供電安全可靠和供電設(shè)備得到最經(jīng)濟(jì)的利用的

3、情況下，通過(guò)對(duì)已有的計(jì)算公式進(jìn)行了分析，選擇合適的110kV側(cè)和饋線側(cè)主接線形式，并選擇變壓器的備用方式，繪制牽引變電所的電氣主接線。2 設(shè)計(jì)課題的計(jì)算與分析2.1 計(jì)算的意義在保證電氣化鐵道供電安全可靠的同時(shí)，也要求供電設(shè)備最經(jīng)濟(jì)的利用，因此選擇合適容量的變壓器是很有現(xiàn)實(shí)意義的。本文在這方面對(duì)已有的計(jì)算公式進(jìn)行了分析，并提出了一個(gè)較為準(zhǔn)確的變電所有效電流公式，說(shuō)明在某些情況下機(jī)組的選擇必須進(jìn)一步考慮實(shí)際的運(yùn)行情況。牽引變電所是電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的核心部分，它的主要任務(wù)是將電力系統(tǒng)輸送來(lái)的三相高壓電變化成適合電力機(jī)車使用的電能。而電氣主接線反映牽引變電所設(shè)施的主要電氣設(shè)備以及這些設(shè)備的規(guī)格

4、、型號(hào)、技術(shù)參數(shù)以及連接方式。通過(guò)電氣主接線可以了解牽引變電所設(shè)施的規(guī)模大小、設(shè)備情況。由上述資料可知，本牽引變電所擔(dān)負(fù)著重要的牽引負(fù)荷供電任務(wù)（一級(jí)負(fù)荷），饋線數(shù)目多、影響范圍廣，應(yīng)保證安全可靠的供電。10KV地區(qū)負(fù)荷主要為編組站自動(dòng)化駝峰、信號(hào)自動(dòng)閉塞、照明及其它自動(dòng)裝置等，應(yīng)有足夠的可靠性。牽引變壓器是牽引供電系統(tǒng)的重要設(shè)備，其容量大小關(guān)系到能否完成國(guó)家交給的運(yùn)輸任務(wù)的問(wèn)題。從安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)方面來(lái)看，容量過(guò)小會(huì)使?fàn)恳儔浩鏖L(zhǎng)期過(guò)載，將造成其壽命縮短，甚至燒毀；反之，容量過(guò)大將使?fàn)恳儔浩鏖L(zhǎng)期不能滿載運(yùn)行，從而造成其容量浪費(fèi)，損耗增加，使運(yùn)營(yíng)成本增大。因此，在進(jìn)行牽引變壓器容量計(jì)算時(shí)，正確

5、地確定計(jì)算條件，以合理地選定牽引變壓器的額定容量是十分重要的。2.2 詳細(xì)計(jì)算三相牽引變壓器的計(jì)算容量是由牽引供電計(jì)算求出的。本變電所考慮為固定備用方式，按故障檢修時(shí)的需要，應(yīng)設(shè)兩臺(tái)牽引用主變壓器，地區(qū)電力負(fù)荷因有一級(jí)負(fù)荷，為保證變壓器檢修時(shí)不致斷電，也應(yīng)設(shè)兩臺(tái)。由已知牽引負(fù)荷量，可知25kV側(cè)的額定電流為：(A) 即各側(cè)的最大電流。SCOTT變壓器計(jì)算容量公式為：當(dāng)時(shí)，(kVA)（2.1）當(dāng)時(shí) (kVA) （2.2）校核容量公式為：當(dāng)時(shí)，(kVA)（2.3）當(dāng)時(shí)，(kVA) （2.4）(kVA)(k=1.5) （2.5）方案A：當(dāng)時(shí)，假設(shè)=0、=(kVA)(kVA)（2.6）當(dāng)時(shí)，假設(shè)=0，

6、=(kVA) （2.7）校核容量為取兩者較大的，所以：(kVA)(kVA)=31550/1.5=20767(kVA) （2.8）安裝容量為：=31500(kVA)10KV側(cè)的額定電流為：同理：= (kVA)（2.9）校核容量為：S=3118.5(kVA)安裝容量為：S=6300 (kVA)(最小容量)方案B：由已知牽引負(fù)荷量，可知kVA側(cè)的額定電流為：(A) 既是各側(cè)的最大電流。當(dāng)時(shí)，假設(shè)=0、=(kVA)(kVA)（2.10）當(dāng)時(shí)，假設(shè)=0，=(kVA)校核容量取兩者較大的，所以：(kVA)(kVA)=(kVA)安裝容量為：應(yīng)該為(kVA)；但考慮到變壓器長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷減小使用壽命，所以這里安裝

7、容量取(kVA)根據(jù)原始資料和各種負(fù)荷對(duì)供電可靠性要求，采用以下方案：2×31500kVA牽引變壓器+2×6300kVA地區(qū)變壓器，一次側(cè)同時(shí)接于110 kV母線，采用AT供電方式。(110千伏變壓器最小容量為6300kVA)（1）年運(yùn)量和供電距離的分析由題意知：25kV回路(1路備)：兩方向年貨運(yùn)量與供電距離分別為= 30×50Mt·km，= 40×30Mt·km， = 120kWh/10kt·km。10kV共4回路(2路備)。故兩方向上的年電量消耗為：=T=1576800MW=T=1261440MW所以，每公里上的年消耗

8、電量為：=52560MW，=31536MW因?yàn)锳T供電方式適應(yīng)于兩供電臂不平衡的情況，所以方案符合要求。（2）供電方式的優(yōu)缺點(diǎn)AT供電方式無(wú)需進(jìn)步牽引網(wǎng)的絕緣程度即可將供電電壓進(jìn)步一倍。在相同的牽引負(fù)荷條件下，接觸懸掛和正饋線中的電流大致可減少一半。AT供電方法牽引網(wǎng)單位阻抗約為BT供電方法牽引網(wǎng)單位阻抗的1/4左右。從而提高了牽引網(wǎng)的供電能力，大大減小了牽引網(wǎng)的電壓損失和電能損失。由于AT供電方法無(wú)需在AT處將接觸懸掛履行電分段，故當(dāng)牽引重載運(yùn)行的高速度、大電流電力機(jī)車通過(guò)AT處時(shí)，受電弓上不存在發(fā)生強(qiáng)烈電弧，能滿足高速、重載列車運(yùn)輸?shù)捻氁Ｍ瑫r(shí)，AT供電方法對(duì)附近通訊線的綜合防護(hù)后果要優(yōu)于

9、直接供電方法。但AT供電方式構(gòu)造比較復(fù)雜。在開(kāi)閉所、分區(qū)所、AT所以及主變壓器副邊中點(diǎn)不接地的牽引變電所都設(shè)置自耦變壓器等。牽引網(wǎng)中除了接觸懸掛和正饋線之外，還有維護(hù)線PW、橫向聯(lián)接線、幫助聯(lián)接、橫向聯(lián)接、放電器等，所以，AT供電方法的工程投資要大于直接供電方式，相應(yīng)的施工、維修和運(yùn)行也比直供方式的工程投資大。（3）電源側(cè)主接線當(dāng)牽引變電所只有兩電源進(jìn)線和兩臺(tái)主變壓器時(shí)，常在電源線路間用橫向母線將它們連接起來(lái)，即構(gòu)成橋形接線。根據(jù)中間橫向母線的位置不同而分為內(nèi)橋接線和外橋接線兩種，前者的橋接母線連接在靠變壓器側(cè)，而后者則連接在靠線路側(cè)。高壓側(cè)采用線路變壓器組的單元接線形式，正常是一臺(tái)工作，一臺(tái)

10、備用。兩臺(tái)自用變壓器分別接于兩臺(tái)變壓器的二次側(cè)，采用二相三相的SCOTT反變換獲得三相電源。（4）牽引變壓器主接線在該變電所中采用SCOTT牽引變壓器，在電氣主線圖中它們的公共端接至接地網(wǎng)和鋼軌；SCOTT變壓器主接線如圖1。27.5kv至鋼軌或回 流 線 至鋼軌或回流線 圖1 直接供電方式下SCOTT變壓器主結(jié)線（5）牽引側(cè)主接線27.5 kV側(cè)饋線的接線方式按饋線斷路器備用方式不同可分為三種接線方式，饋線斷路器100%備用的接線，饋線斷路器50%備用方式，帶旁路母線和旁路斷路器的接線。AT供電方案采用的接線方式如圖2。a相母線b相母線圖2 復(fù)線區(qū)段SCOTT變壓器AT供電方式饋電線主接線3

11、 小結(jié)本次課程設(shè)計(jì)中有變壓器容量、技術(shù)指標(biāo)、短路電流等的計(jì)算及設(shè)備的選型和校驗(yàn)。通過(guò)查閱有關(guān)資料，了解到斯科特接線牽引變電所是一種特殊的變電所。這種變電所的主接線復(fù)雜，設(shè)備較多，工程投資很大，同時(shí)這種變電所的維護(hù)和檢修的工作量也是比較大的。但是這種牽引變電所有一個(gè)很好的優(yōu)點(diǎn)，那就是這種接線方式可以使變壓器的容量得到充分的利用。為了充分證明斯科特接線牽引變電所的這種優(yōu)點(diǎn)，我在設(shè)計(jì)過(guò)程中盡量做到多查閱資料，認(rèn)真計(jì)算每一個(gè)公式，盡量做到所得的結(jié)果符合設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。參考文獻(xiàn)1 鐵道部電氣化局電氣化勘測(cè)設(shè)計(jì)院.電氣化鐵路設(shè)計(jì)手冊(cè)-牽引供電系統(tǒng).北京:中國(guó)鐵道出版社,1987.2 賀威俊 簡(jiǎn)克良.電氣化鐵道供變電工程.北京:鐵道出版社,1983.3 李彥哲,胡彥奎,王果等.電氣化鐵道