第4章++牵引变压器容量计算

1、第四章第四章 牵引变压器牵引变压器容量计算容量计算4.1 概述概述变压器容量计算一般分为三个步骤：变压器容量计算一般分为三个步骤：1 1、根据铁道部任务书中规定的年运量大小和行车、根据铁道部任务书中规定的年运量大小和行车组织的要求确定组织的要求确定计算容量计算容量，这是为供应牵引负荷，这是为供应牵引负荷所必须的容量。所必须的容量。2 2、根据列车紧密运行时供电臂的有效电流和充分、根据列车紧密运行时供电臂的有效电流和充分利用牵引变压器的过载能力，计算利用牵引变压器的过载能力，计算校核容量校核容量，这，这是为确保变压器安全运行所必须的容量。是为确保变压器安全运行所必须的容量。3 3、根据计算容量和

2、校核容量，再考虑其他因素、根据计算容量和校核容量，再考虑其他因素（如备用方式等），并按实际变压器系列产品的（如备用方式等），并按实际变压器系列产品的规格选定变压器的数量和容量称为规格选定变压器的数量和容量称为安装容量安装容量。一、一、计算列车数计算列车数N的计算条件的计算条件近期近期按调查按调查运量运量计算，考虑计算，考虑波动性波动性和和储备能力储备能力远期远期按国家要求的按国家要求的输送能力输送能力计算，考虑计算，考虑储备能力储备能力国家规定的需要输送能力接近线路输送能力时，按国家规定的需要输送能力接近线路输送能力时，按线线路输送能力路输送能力计算；若低于线路输送能力的一半时，可计算；若低于

3、线路输送能力的一半时，可按按2 2倍需要输送能力倍需要输送能力计算。均不考虑波动和储备系数计算。均不考虑波动和储备系数计算条件计算条件当采用近期运量计算时：当采用近期运量计算时：当需要输送能力接近线路输送能力时：当需要输送能力接近线路输送能力时： 当需要输送能力低于线路输送能力的一半时：当需要输送能力低于线路输送能力的一半时：)(365104列列/ /日日净净线线GN净净GN3651024)(36510421列/日列/日净净GKKN波动系数波动系数储备系数系数储备系数系数线路货物年运量线路货物年运量列车牵引重量列车牵引重量货车净载重与货货车净载重与货车总重之比车总重之比线路输送能力线路输送能力

4、K K2 2单线单线1.21.2，复线，复线1.151.15。K K1 1取取1.21.2二、二、列车用电量的计算条件列车用电量的计算条件 对于不同类型的列车，都按满载货物列车考虑。对于不同类型的列车，都按满载货物列车考虑。 当电力牵引的旅客列车数比例较大时，或上、下当电力牵引的旅客列车数比例较大时，或上、下行方向空载车数比例很大时，也可分别按实际的客、行方向空载车数比例很大时，也可分别按实际的客、货、空列车的用电量计算。货、空列车的用电量计算。三、三、牵引变压器校核容量的计算条件牵引变压器校核容量的计算条件按其最大容量的需要来确定，应计算最大列车数：按其最大容量的需要来确定，应计算最大列车数

5、：Nmax(N非非)。 计算容量取决于供电臂的日负荷电流曲线，计算容量取决于供电臂的日负荷电流曲线，该曲线与列车电流大小和列车密度有关。该曲线与列车电流大小和列车密度有关。计算容量的确定计算容量的确定计算容量计算容量：正常运行时供应牵引负荷所必须的容量：正常运行时供应牵引负荷所必须的容量按正常运行时的按正常运行时的全日平均有效电流全日平均有效电流来计算变压器的来计算变压器的计算容量计算容量。牵引变电所容量的计算需要如下原始资料：牵引变电所容量的计算需要如下原始资料：通过区段的通过区段的每日列车对数每日列车对数；列车通过牵引变电所列车通过牵引变电所两边供电分区的走行时分两边供电分区的走行时分、给

6、给电走行时分电走行时分和和能耗能耗；线路资料，如线路资料，如供电分区长度，区间数供电分区长度，区间数，信号系统等。，信号系统等。校核容量的确定校核容量的确定校核容量：校核容量：根据列车紧密运行时根据列车紧密运行时供电臂的有效电流供电臂的有效电流和充分利用牵引变压器的过载能力和充分利用牵引变压器的过载能力，为确保变压器，为确保变压器安全运行所必须的容量。安全运行所必须的容量。紧密运行：紧密运行：线路行车中不可避免的短时间高峰运输线路行车中不可避免的短时间高峰运输紧密运行时行车量，紧密运行时行车量，单线按每区段都有一列列车计单线按每区段都有一列列车计算，复线上下行算，复线上下行都都按每隔按每隔8分

7、钟连发列车计算分钟连发列车计算。这。这时，时，在供电分区同时运行的列车数在供电分区同时运行的列车数，等于计算出来，等于计算出来的列车数中的的列车数中的最大列车数最大列车数。 牵引变压器选择（安装容量的确定）牵引变压器选择（安装容量的确定）牵引变电所变压器容量计算是为了确定变压器的牵引变电所变压器容量计算是为了确定变压器的安装容量和台数。安装容量和台数。安装容量：安装容量：根据计算容量和校核容量，在考虑其根据计算容量和校核容量，在考虑其他因素（如备用方式等），并按实际变压器系列他因素（如备用方式等），并按实际变压器系列产品的规格选定变压器的数量和容量。产品的规格选定变压器的数量和容量。 正常运行

8、和紧密运行是相对而言的，一般按全日平均有效电流正常运行和紧密运行是相对而言的，一般按全日平均有效电流选择变压器。选择变压器。1.三相三相YN,d11牵引变电所牵引变电所计算容量取决于重负荷绕组的有效电流。计算容量取决于重负荷绕组的有效电流。所以变压器计算容量所以变压器计算容量(按正常运行考虑按正常运行考虑)65.02(31243122)(轻轻重重轻轻轻轻重重重重IIIIIIITr94. 03)(ttTrKKUIS计计4.2 正常运行时牵引变压器容量计算正常运行时牵引变压器容量计算2. 单相单相V/V变压器变压器 V接线牵引变电所每台变压器的容量决定于接线牵引变电所每台变压器的容量决定于对应的馈

9、线电流对应的馈线电流 。1122SUISUI 3. 单相变压器单相变压器按馈线有效电流（全日平均）按馈线有效电流（全日平均） 计算计算I SU I 若由两臂合成到馈线，则若由两臂合成到馈线，则12Fiii均方根值均方根值22212122IIII I例：已知例：已知I IR R=180A=180A，I IL L=200A=200A，K KF F=1.35=1.35，求单相变，求单相变压器计算容量。压器计算容量。22112122SUIII I 变压器计算容量（按正常运行考虑）变压器计算容量（按正常运行考虑）当当 时时TMII 4. Scott变压器变压器TMII 当当 时时2TSUI TI T座有

10、效电流座有效电流 MI M座有效电流座有效电流22scott3MTSUII 紧密运行：紧密运行：线路行车中不可避免的短时间高峰运输。线路行车中不可避免的短时间高峰运输。馈线电流计算方法：馈线电流计算方法： 以紧密运行时全天运行密度以紧密运行时全天运行密度N 代替以上公式中的代替以上公式中的N即可。即可。N 确定：确定：复线：上、下行均按复线：上、下行均按10min(或或8min)为间隔连发为间隔连发 即每天即每天144对列车或每天对列车或每天180对列车对列车81440101440NN或4.3 紧密运行时牵引变压器容量计算紧密运行时牵引变压器容量计算单线：经验公式：单线：经验公式：由此可得馈线

11、电流，进而可得变电所容量由此可得馈线电流，进而可得变电所容量00001440iiiiNtttt 按每区间均有一列车计算一对车在第i个区间上、下行净走行时分停车会让时间，一般取7分钟4.4 牵引变压器的校核容量牵引变压器的校核容量对牵引变压器进行容量校核，要达到两个方面的目的：对牵引变压器进行容量校核，要达到两个方面的目的：1.为了满足列车紧密运行的需要为了满足列车紧密运行的需要2.为了保证牵引变压器在充分利用过负荷能力的情况下为了保证牵引变压器在充分利用过负荷能力的情况下能安全运行。能安全运行。4.4.1 牵引变压器校核容量的确定牵引变压器校核容量的确定1.不同结线型式牵引变压器最大容量的计算

12、不同结线型式牵引变压器最大容量的计算三相三相YN,d11结线牵引变压器结线牵引变压器batIIUKS65. 02max,max重负荷臂最大电流重负荷臂最大电流轻负荷臂有效电流轻负荷臂有效电流22max42tSKUII II重重重重 轻轻轻轻单相单相V/V变压器最大负荷变压器最大负荷max.max2aUIS单相变压器最大负荷单相变压器最大负荷)(max.maxbaIIUSScott变压器变压器max.2max.2maxmax.max.max.maxmax.max.32TMMTTMTIIUSIIUISII2.2.校核容量的确定校核容量的确定 在最大的容量在最大的容量S Smaxmax的基础上，再考

13、虑牵引变压器的的基础上，再考虑牵引变压器的过负荷能力后所确定的容量，就是校核容量过负荷能力后所确定的容量，就是校核容量(S(S校校) )KSSmax校 牵引变压器的过负荷能力三相牵引变压器的过负荷能力三相YN,d11YN,d11、单相和、单相和ScottScott变压器分别为变压器分别为150%150%、175%175%、200%200%。 K:K:牵引变压器的过负荷系数牵引变压器的过负荷系数小结小结变压器容量计算的步骤变压器容量计算的步骤计算容量的确定计算容量的确定校核容量的确定校核容量的确定安装容量的确定安装容量的确定备用方式备用方式 牵引变压器容量计算是为了确定变压器的牵引变压器容量计算

14、是为了确定变压器的安装安装容量和台数容量和台数。一般分为两个步骤：一般分为两个步骤： 首先按给定计算条件算出变压器为供应牵引负首先按给定计算条件算出变压器为供应牵引负荷所需的容量，称为荷所需的容量，称为计算容量计算容量； 然后，考虑其它因素然后，考虑其它因素( (如备用方式、变压器实如备用方式、变压器实际规格等际规格等) )选出的容量为选出的容量为安装容量或设计容量安装容量或设计容量。4.4.2 牵引变压器容量选择牵引变压器容量选择牵引变电所变压器的选择原则：牵引变电所变压器的选择原则：1.应考虑近期，远期运量应考虑近期，远期运量2.满足正常运行和紧密运行满足正常运行和紧密运行(过载过载30%

15、，持续，持续2小时小时)3.对于并列运行变电所，当一台主变退出工作时，对于并列运行变电所，当一台主变退出工作时，另一台主变应能维持正常运行另一台主变应能维持正常运行2小时以上。小时以上。计算：计算：（1）变电所）变电所S正常正常，S紧密紧密（2）变电所容量）变电所容量=maxS正常正常，S紧密紧密/1.3 考虑过载考虑过载30%。（3）对于并列运行变电所，需校验单台变压）对于并列运行变电所，需校验单台变压器能否满足正常运行器能否满足正常运行(连续连续4小时小时)。 牵引变压器在检修或发生故障时，都需有备用变压器投牵引变压器在检修或发生故障时，都需有备用变压器投入，以确保正常的铁路运输。入，以确

16、保正常的铁路运输。1.移动备用移动备用 采用移动变压器作为备用的方式，称为移动备用。采用移动变压器作为备用的方式，称为移动备用。 采用移动备用方式的电气化区段，每个牵引变电所装设采用移动备用方式的电气化区段，每个牵引变电所装设两台牵引变压器，两台牵引变压器，正常时两台并联运行正常时两台并联运行。所内设有铁路专所内设有铁路专用岔线用岔线。备用变压器安放在移动变压器车上，停放于适中。备用变压器安放在移动变压器车上，停放于适中位置的牵引变电所内或供电段段部，以便于需要作为备用位置的牵引变电所内或供电段段部，以便于需要作为备用变压器投入时，缩短运输时间。变压器投入时，缩短运输时间。 移动备用方式可用于

17、移动备用方式可用于沿线无公路区段和单线区段沿线无公路区段和单线区段。4.5 备用方式备用方式2.固定备用固定备用 采用加大牵引变压器容量和增加台数作为备用的方采用加大牵引变压器容量和增加台数作为备用的方式，称为固定备用。采用固定备用的电气化区段，每式，称为固定备用。采用固定备用的电气化区段，每个牵引变电所装设两台牵引变压器，个牵引变电所装设两台牵引变压器，一台运行，一台一台运行，一台备用备用。每台牵引变压器容量应能。每台牵引变压器容量应能承担全所最大负荷承担全所最大负荷，满足铁路正常运输的要求。满足铁路正常运输的要求。 采用固定备用方式的采用固定备用方式的优点优点是：其投入快速方便，是：其投入

18、快速方便，可确保铁路正常运输，又可不修建铁路专用岔线，牵可确保铁路正常运输，又可不修建铁路专用岔线，牵引变电所选址方便、灵活，电气主接线较简单。引变电所选址方便、灵活，电气主接线较简单。 其其缺点缺点是：增加了牵引变压器的安装容量，变电是：增加了牵引变压器的安装容量，变电所内设备检修业务要靠公路运输。因此，固定备用方所内设备检修业务要靠公路运输。因此，固定备用方式适用于式适用于沿线有公路条件的大运量区段沿线有公路条件的大运量区段。 目前，我国牵引变电所大都采用固定备用方式。目前，我国牵引变电所大都采用固定备用方式。单线区段，三相牵引变压器容量计算单线区段，三相牵引变压器容量计算例例1：供电臂供

19、电臂A：供电臂供电臂BN=28对车对车/日日 Nmax=42对车对车/日日111724kVA28.3min3gAtn 222115kVA29.3min3gAtn 解：解：列车给电平均电流列车给电平均电流1116060 1724771532528.3gAIAt U 2226060 21157718125 29.3gAIAt U 馈线平均电流、馈线有效电流馈线平均电流、馈线有效电流单线馈线单线馈线2aInpI 2212aakpIInp 12ngigiittNpnT 每个分区的上行或下行带电概每个分区的上行或下行带电概率率上行和下行馈线的带电概率上行和下行馈线的带电概率1()2ngigiiNttpn

20、pT aIp I 2/1aakpnIIp ggtpT2gNtPT2gzNtpnTaIp I 2/1aakpnIIp 供电臂供电臂A112828.30.5501440(42)(0.825)gNtpT 111(0.825)0.551538 (126)4aIp IA 21(0.825)1.050.55/ 38411360.55(126)(177)(0.825)aIA aIp I 2/1aakpnIIp 供电臂供电臂B22829.30.57014(42)(0.85540)p 222(0.855)(10.5718110355)bIp IA 22(0.855)1.050.57/ 310311650.5(1

21、55)(215)(0.85 )75bIA 求重绕组有效电流求重绕组有效电流22max11221423III II 22max14 1652 84 1031361273IA 1136(177)aIA 2165(215)bIA max(m22ax)215126 1551771681423AI 1(12846)aIA 2103(155)bIA 紧密运行时紧密运行时求变压器计算容量、校核容量求变压器计算容量、校核容量3max33 27.5 127 0.99430tSU IkkVA 计算容量计算容量3maxmax(max)33 27.5 168 0.9 1.39595tSU IkKkVA 校核容量校核容

22、量以紧密运行时为条件，考虑过载能力，可选两台以紧密运行时为条件，考虑过载能力，可选两台10000kVA的三相变压器，一台运行，一台备用。的三相变压器，一台运行，一台备用。确定变压器的安装容量确定变压器的安装容量例例2：某单线区段，近期年运量某单线区段，近期年运量 ，牵引，牵引定数额定数额 ， ，波动系数，波动系数K1取取1.2，储备系数储备系数K2取取1.2，非平行列车运行图区间，非平行列车运行图区间通过能力通过能力N非非=42对对/日。日。牵引计算结果：牵引计算结果：供电臂供电臂1：供电臂供电臂2：求：三相牵引变电所主变压器采用固定备用求：三相牵引变电所主变压器采用固定备用时的安装容量。时的

23、安装容量。年万吨1700/吨2100G705. 0净min3 .29,2115, 311gthKVAAnmin3 .28,1724, 322gthKVAAn解：解：1.计算列车对数计算列车对数N：2.计算计算 、带电平均电流带电平均电流全日平均电流全日平均电流每区间全日带电概率每区间全日带电概率日对23日列3 .45705. 021003651017002 . 12 . 1365104净421/GKKN1FI1FI AtUAIgg2 .1733 .292521156060111 AITtNIggF812 .17360243 .2923111156. 0602433 .292311TntNpg馈线电流有效系数馈线电流有效系数馈线电流有效值馈线电流有效值737. 1156. 03156. 005. 11121121nppKKF AIKIFFF14181737. 1111同理可得供电臂同理可得供电臂2的馈线电流有效值的馈线电流有效值759. 112222nppKKF AIKIFFF116222 AtUAIgg2 .14660222 AITtNIggF66222151. 022TntNpg3.计算变压器计算容量计算变压器计算容量4.计算变压器校核容量计