牵引供电课设

-.z.自动化与电气工程学院电气化铁道供电系统与设计目录TOC\o"1-2"\h\u33241概述-1-31221.1设计原始资料-1-268792牵引变压器容量计算-1-34572.1主变压器接线形式和备用方式-2-206532.2牵引变压器的计算容量-2-42872.3单台主变压器初步选型-2-83732.4牵引变压器过负荷能力校验-2-311023牵引变压器运行技术指标计算-2-106463.1牵引变压器的功率损耗及全年电能损耗计算-3-114343.2牵引变压器在短时最大负荷工况下的电压损失计算-3-249024牵引变电所电压不平衡度计算-3-251134.1计算电网最小运行方式下的负序电抗-4-151304.2计算牵引变电所在严密运行时注入110电网的负序电流-4-141684.3构造归算到110的等值负序网络-4-81414.4牵引变电所110母线电压不平衡度计算及校验-4-138405主接线选择-5-37996短路电流计算-5-211196.1变电所短路计算示意图及计算数据-5-316116.2线路电抗计算-6-191646.3110侧短路电流计算-7-192446.427.5侧短路电流计算-7-221657开关设备选型及稳定性校验-7-184927.1断路器的选型及校验-8-196627.2隔离开关的选型及校验-9-130488电压、电流互感器选型及校验-9-254818.1110侧电压互感器选型及校验-10-114158.2110侧电流互感器选型及校验-10-300459总结与体会-10-21157附录-11-27056参考文献-15-1概述1.1设计原始资料图1.1牵引供电系统示意图图1.1牵引变电所中的两台牵引变压器为一台工作，另一台备用。电力系统1、2均为火电厂,其中电力系统1、2容量分别为250MVA和200MVA。选取基准容量为200MVA。在最大运行方式下，电力系统1、2的综合电抗标么值分别为0.13和0.15；在最小运行方式下，电力系统1、2的综合电抗标么值分别为0.15和0.17。对每个牵引变电所而言，110kV线路为一主一备。图1.1中，、、长度为25km、40km、20km.线路平均正序电抗为0.4,平均零序电抗为1.2。表1.1根本设计数据工程A牵引变电所左臂负荷全日有效值(A)350右臂负荷全日有效值(A)330左臂短时最大负荷(A)440右臂短时最大负荷(A)[注]390牵引负荷功率因数0.85〔感性〕10kV地区负荷容量(kVA)2*100010kV地区负荷功率因数0.80〔感性〕牵引变压器接线形式YN,d11牵引变压器110kV接线型式桥型接线左供电臂27.5kV馈线数目2右供电臂27.5kV馈线数目210kV地区负荷馈线数2回路工作，1回路备用注1)供电臂短时最大负荷即为线路处于严密运行状态下的供电臂负荷。2牵引变压器容量计算2.1牵引变压器的计算容量正常负荷的主变压器的计算容量牵引变电所的主变压器采用YN,d11接线形式，主变压器的正常负荷计算如下,〔2.1〕式中，—重负荷臂有效电流〔取350A〕；—轻负荷臂有效电流〔取300A〕；—牵引变电所牵引侧母线额定电压〔取27.5kV〕。严密运行状态下的主变压器的计算容量(2.2)式中，—重负荷臂最大电流〔取440A〕；—轻负荷臂最大电流〔取300A〕。2.3单台主变压器初步选型根据所得容量，按较大容量选择变压器型号,查询附录表一，可选YN,d11三相双绕组变压器。2.4牵引变压器过负荷能力校验(2.3)式中，一般取=1.5,经校验所选变压器满足要求。3牵引变压器运行技术指标计算3.1牵引变压器的功率损耗及全年电能损耗计算3.1.1牵引变压器功率损耗计算根据变压器的等值电路得：=()(3.1)(kVA)(3.2)全年电能损耗计算(3.3)式中，为每台变压器额定短路损耗；为台变压器的额定空载损耗。即3.2牵引变压器在短时最大负荷工况下的电压损失计算归算到27.5kV侧〔〕〔〕(3.4)式中，—变压器短路电压百分值；—变压器额定电压；—变压器额定容量。电压损失计算(3.5)(kV)式中，、—变压器归算到次边的电阻值和电抗值；—功率因数〔由表1.1知取0.85且为感性〕；—该臂负荷最大值。4牵引变电所电压不平衡度计算电气化铁道牵引负荷的特点是单相工频，当三相电力系统向它供电时，它将在电力系统中引起负序电流，而负序电流会造成变压器的附加电能损失，并在变压器铁芯磁路中造成附加发热，所以通过对不平衡度的计算，来确定采取有效的措施，缩小这些影响，这是牵引供电系统设计的重要一环。在设计中，通常按牵引变电所正常运行和严密运行两种情况分别计算电压不平衡度。4.1计算电网最小运行方式下的负序电抗(4.1)()式中，选取与牵引变电所相关电力系统最大电抗标幺值。在最小运行方式下系统1的综合电抗标么值,，。4.2计算牵引变电所在严密运行时注入110电网的负序电流〔A〕(4.2)4.3构造归算到110kV的等值负序网络对于三相双绕组牵引变压器，供电系统等值负序网络如图4.1所示。图4.1归算到110，牵引变压器、供电系统等值负序网络图4.1中，计算方法见式4.1。〔〕(4.3)4.4牵引变电所110母线电压不平衡度计算及校验相负序电压计算按式4.4进展，(4.4)()110侧母线电压不平衡度计算及校验按式4.5进展:(4.5)故满足要求。对于三相双绕组牵引变压器〔见图4.1〕，10kV母线电压不平衡度计算及校验按式〔4.6〕进展(4.6)故满足要求。5主接线选择本设计采用外桥型接线方式作为牵引变电所A的主接线。桥型接线能满足牵引变电所的可靠性，具有一定得运行灵活性，使用电气少，建造费用低，在构造上便于开展为单母线或具有旁路母线的单母线结线。具有很高的经济实用性，并能到达可靠性要求。本设计采用100%完全备用，当一套设备发生故障，经过正确的倒闸操作顺序，另一设备启用，以提高供电可靠性。针对本设计所选方案绘制牵引变电所主接线图见附图。6短路电流计算为了进展所选电气设备的动稳定，热稳定校验，必须进展相应的短路计算。短路计算时电网电源容量按有限大容量考虑；计算短路电流要考虑周期分量衰减时，在三相短路的瞬时过程中不同时刻短路电流周期分量的有效值的计算。6.1变电所短路计算示意图及计算数据为简化短路计算，电网电源容量按无限大考虑。计算中取系统最大运行方式下综合电抗。图6.1牵引变压器的变电所短路示意图表6.1冲击系数电压等级110kV27.5kV10kV1.801.701.55表6.2继电保护时间配合计算点d1d2d31.501.000.501.561.060.566.2线路电抗计算因为系统在最大运行方式下计算，所以选取系统1沿线路L3向电网供电,又因为系统在正常运行和三相短路时只有正序分量，无零序分量，故L3的电抗标么值为6.3110侧短路电流计算设计中在110kV侧牵引变压器的选择型号为。短路电流标么值基准电流短路电流短路电流最大有效值()冲击电流6.427.5侧短路电流计算变压器电抗标么值短路电流标么值基准电流次暂态短路电流短路电流最大有效值冲击电流表6.3计算结果汇总表电压等级110kV27.5kV(kA)6.096.855(kA)10.2110.8437设备选型及稳定性校验根据以上计算结果，进展110，27.5侧断路器以及隔离开关的选型和动稳定、热稳定校验。表7.1开关电器的选择与校验选择工程校验工程额定电压额定电流开断电流动稳定热稳定断路器隔离开关——负荷开关熔断器————其中，—分别为开关电器的额定电压，额定电流和额定开断电流；—分别为开关电器工作点的线路额定电压，最大负荷电流三相短路电流稳态值；，，—分别为开关电器的动稳定电流峰值，热稳定电流及试验时间；—假想时间，；—继电保护整定时间；—断路器动作时间；—考虑短路电流非周期分量热影响的等效时间。8电压、电流互感器选型及校验电流、电压互感器选择与校验参见表8.1。表8.1电流、电压互感器选择与校验选择校验电压电流热稳定动稳定电流互感器电压互感器————表中，－电流互感器热稳定倍数；－电流互感器动稳定倍数；－分别为二次侧每相负荷〔仪器、仪表〕容量及电压互感器每相额定容量；－工作点线路额定电压。8.1电压互感器的选择=1\*GB3①给重合闸提供必要信号，一条线路两侧重合闸的方式要么是检无压，要么是检同期，线路PT可以为重合闸提供电压信号。=2\*GB3②现在局部线路PT时用的电容式电压互感器，可以为载波通信提供信号通道。=3\*GB3③目前对一些特殊的供电用户线路提供计量电压。=4\*GB3④将系统高电压转变为标准的低电压〔100V〕,为仪表、保护提供必要的电压。=5\*GB3⑤与测量仪表相配合，测量线路的相电压与线电压；与继电保护装置相配合，对系统及设备进展过电压、单相接地保护。=6\*GB3⑥隔离一次设备与二次设备，保护人身和设备的平安。8.2电流互感器选型电流互感器的选择一般有如下原则需要遵循：应满足一次回路的额定电压、最大负荷电流及短路时的动、热稳定电流的要求；应满足二次回路测量、自动装置的准确度要求和保护装置10％误差的要求；应满足保护装置对暂态特性要求〔如500kV保护〕。用于变压器差动时，各侧电流互感器的铁芯宜采用一样的铁芯型式。各互感器的特性应一样。以防止区外故障时，各互感器特性不一致产生差流，造成误动。9总结与体会通过此次课程设计，不仅增强了我对所学专业知识的深入理解，提高了我对相关软件的应用能力，更让让我意识到实践与理论相结合的重要性。通过这次实践，我了解了牵引供电系统的用途及工作原理，熟悉了电气化铁道供电系统牵引变电所的设计步骤，锻炼了工程