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1、电力牵引供电系统课程设计指导教师评语平时（30）修改（40）报告（30）总成绩专 业：电气工程及其自动化班 级： 电气091姓 名：学 号：指导教师：兰州交通大学自动化与电气工程学院年 月 日1题目：牵引变电所电气主接线的设计1.1 选题背景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12000kVA （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3850kVA。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=330Mt.Km; Q2L2=31X
2、25Mt.Km , Kr=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。本变电所是终端变电所，送电线距离 10kM。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；各种方案主接线的技术经济性比较。）1.2 题目分析这类牵引变电所的电源线路，按保证牵引符合供电的需求一般有两回，主要 向牵引负荷和地区负荷供电，桥型结线的中间牵引变电所还有穿越功率通过母线， 并向邻近牵引变电所或地区变电所供电。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
3、 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 12000kVA,故选择容量为12500kVA的变压器，而地区变压器选择6300kVA变压器。根
4、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:2X12500kVA牵引变压器+2X6300kVA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6300kVA）。方案B:2X16000kVA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110/25/10.5kVA,结线为K/ /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主接线设计3.1 电气主接线基本要求电气主接线应满足可靠性、经济性和灵活性三项基本要求：(1)灵活性：主接线的灵活性主要表现在正常
5、运行或故障情况下都能迅速改变 接线方式。满足调度正常操作灵活的要求，满足输电线路、变压器、开关设备停电 检修或设备更换方便灵活的要求，满足接线过渡的灵活性，满足处理事故的灵活性 等。(2)可靠性：根据变电所的性质和在系统中的地位和作用不同，对变电所的主 接线可靠性提出不同的要求。主接线的可靠性是接线方式和一次、二次设备可靠 性的综合。对主接线可以作定量计算，但需要各种设备的可靠性指标、各级线路、 母线故障率等原始数据。通常采用定性分析来比较各种接线的可靠性。(3)经济性：经济性是在满足接线可靠性、灵活性要求的前提下，尽可能地减 少与接线方式有关的投资。3.2 电气主接线设计依据(1)变电所的分
6、期和最终建设规模：变电所根据十几年电力系统发展规划进行 设计。一般装设两台主变压器；当技术经济比较合理时，330500kV枢纽变电所也可装设34台主变压器；终端或分支变电所如只有一个电源时，可只装设一台 主变压器。(2)变电所在电力系统中的地位和作用：电力系统中的变电所有系统枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所三种类型。一般系统枢纽变电所汇集多个大电 源，进行系统功率交换和以中压供电，电压为 330500kV;地区重要变电所，电 压为220330kV; 一般变电所多为终端和分支变电所，电压为 110kV,但也有 220kV。(3)负荷大小和重要性：对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何
7、一 个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。对于二级负荷一般要有两个 独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。(4)系统备用容量大小：装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台事故断 开，其余主变压器的容量应保证该所70%的全部负荷，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证一级和二级负荷。系统备用容量的大小将会影响运行方式的变 化。例如：检修母线或断路器时，是否允许线路、变压器停运；故障时允许切除 的线路、变压器的数量等。设计主接线时应充分考虑这个因素。4主接线的拟定按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
8、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
9、相同。图2-1方案A主接线25kV110kV10kV25kV图2-2方案B主接线5技术经济性比较5.1 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。各方案计算结 果如表3-1所小。表3-1各主接线方案技术参数计算结果单位（kV ）百分值力菜E&1aE&bE&c吟a1酰2KuA61.6ej(5.89)58.0ej236562.0ej118.260.5ej(3.73)2.54ej(68.8)4.2 00B62.4ej( 5.06)60.2ej236.462.0ej117.461.7ej( 375 )
10、1.57ej( 69.2)2.5400从上述比较可知，在保证电压质量方面，方案 A和方案B的K1u值在允许范 围以内。5.2 变压器与配电装置的一次投资与折旧维修费方案A: 2X12500+2X6300kVA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）2X80+2 50+4X11+1.9+2 冰95）=274.8（%元）其中，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20.95万元。方案B: 2X16000kVA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）
11、2X96+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: Cpa =274.8 0.08=21.98 （万元）方案 B: CDb =195.8 0.08=15.66 （万元） p5.3 各方案的电能损耗(1)方案A采用2XSF1-QY-12500/110型和2XS7-6300/110型三相变压器,其参数为：牵引变压器：Pc=12.5 千瓦，Pm =63 千瓦，I0%=1.3,Ud00=10.5;地区变压器：PC=11.6千瓦，Pm =41 千瓦，I0%=1.1,Ud%=10.5。按已知条件，可求牵引负荷的最大功
12、率损耗时间为:1.2 (3300 60 3100 25) 1003000nc3000( 11/q12500 0.8由于地区负荷*=4500小时，cos =0.9,用插入法得：d （地区负荷）=2750(h)Aq和Ad分别:125001Aq 2 (12.5 0.1 1.3) 8760 1002(63 0.1 10.512500)10031X230003Ie2牵引变压器和地区变压器的年能量损耗代入数据得：AQ 446760 241985.6 688745.6(kw h)牵引用电按每度0.16元计，则年电能损耗费：Ceq=688745.6 0.16=11.04 万元）6300163003850 2A
13、d 2 (11.5 0.1 1.1 ) 8760 -(41 0.1 10.5 ) ()275010021006300经计算可得：Ad 322893.6 52200.7 375094.3(kw h)工业用电按每度0.10元计则每年能损耗电费：Ced =375094.3 0.10+3.75(万元)（2）方案B采用2XSFS7-16000/110型三项三绕组变压器，其参数为：各绕 组容量比 100: 100: 50; PC=28kW, I0%=1.1, Pm=106kW,各绕组短路电压 Ud1%=10.5, Ud2%=6.5, Ud3%=0。则年电能损耗为：A 2 (28C, 160000.1 1.
14、1 -100)8760 -106 2S2S2S2(S2 1S22Se Se3 3)1-0.1 （10.5代入数值，得：S291 S 1006.5,聋0)A 1098549 （kW h）综合用户取平均电价为0.12元/度，则年电能损耗费为:Cab =1098549 0.12=13.18 （万元）年运行费用为年折旧维修费与年电能损耗费之和。方案A:Ca =Cpa + Cea=21.98+14.77=36.75 (万元 / 年)Cb =Cpb + Ceb=15.66+13.18=28.84（万元/年）经济比较表以方案B为基数，则方案A增数为如表3-2所示:表3-2经济比较表项目A多出力杀B一次投资（
15、力兀）274.8-195.8=79036.75-28.84=7.910由技术经济全面比较表明，在保证同样可靠性的前提下，方案B对地区负荷供电电压质量较好，且投资和年运营费用都较低，又节省占地面积，故推荐方案B6总结经过这次课程设计，我学到很多平常忽略的东西，同时也温习了很多必要的 知识。部分知识已经变得生疏，此时才明白平时对知识积累和温习的重要性。这 次的课程设计的知识仅从书本上学是远远不够的，多次在图书馆、电子阅览室等 地多方面查询资料，经过不懈努力终于完成了课程设计，完成了方案A和方案B主接线图的设计见图6-1和图6-2。另外，经过这次设计，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多课本上
16、所没学到过的知识，培养了我独立思考问题的能力以及处理问题的能力。通过 这次课程设计使我懂得了理论联系实际的重要性，只有把所学的理论知识与实践 相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力。这毕竟第一次 做的，可以说得是困难重重，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以 前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一 定把以前所学过的知识重新温故，为将来面对工作时能够更快地进入状态打下良 好的基础。牵引变电所电气主接线的设计图6-1方案A主接线图110kV110kVLD1 .1 prn! LI1Lr_LT左&U.J个4 I,.d,;Su-1B1A2B2t.r1 中全110kV110kVSFS7-16000/11027.5kV川福SF wsr_Lar_Lj; K.，7，YY w .qI 66 占-一书.tD-fr零1J同HP参考文献牵引变电所电气主接线的设计1 李彦哲 , 胡彦奎 . 电气化轨道供电系统与设计M. 兰州：兰州大学出版社，2004.2 贺威俊 , 高仕斌 . 电力牵引供变电技术M. 成都：西南交通大学出版社，2002.3 铁道部电气化工程局电气化勘测设计院. 电气化铁道设计手册：牵引供电系统S.