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1、 电气化铁道供电系统与设计课程设计报告班 级： 电气081班 学 号： 200809043 姓 名： 指导教师： 评语： 2011 年 12 月 30 日一、 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四个方向供电区段供电，已知列车正常情况的计算容量为10000kVA（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3750kVA，各电压侧馈出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，。10kV共12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。本变电所位于电气化铁路的中间，送电线距离15
2、km，主变压器为三相接线。二、 题目分析及解决方案框架确定由上述资料可知，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、照明及其它自动装置等一部分为一级负荷、其他包括机务段在内均为二级负荷，应有足够可靠性的要求。本变电所为终端变电所，一次侧无通过功率。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。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
3、台数的选择，可能有以下两种方案：方案A:210000千伏安牵引变压器+26300 kVA地区变压器，一次侧同时接于110 kV母线，（110千伏变压器最小容量为6300 kVA）。方案B:215000千伏安的三绕组变压器，因10千伏侧地区负荷与总容量比值超过15%，采用电压为11027.510.5 kVA，结线为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。 三、设计过程 3.1牵引变电所110kV侧主接线设计按110 kV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选择结线方式。110kV3B6300kVA1B10
4、000kVA4B6300kVA2B1000kVA10kV25kV 图1(a)方案一主接线 图1(b)方案二主接线 （1）对于上述方案A，因有四台变压器，考虑110 kV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），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，10 kV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10 kV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110 kV进线，线路太长，但是应有线路继电保护设备，故以采用
5、节省断路器数量的内桥结线较为经济合理，如图1（b）。牵引负荷母线结线和10千伏母线结线与方案（A）的结线相同。3.2 牵引变压器计算（1）牵引变压器不对称系数的计算（a）由已知牵引负荷容量，25kV侧额定电流及每馈电区电流、，见图2（a），分别为： （1） （2） （因电流不对称引入的系数k=0.655） 图2(a)形绕组中电流分配两馈电区电流在形绕组中分配后，每相绕组电流为 （3） （4） （5）电流与电压的相量关系如图2（b）其中以为基准相。 图2（b）每相牵引负荷电流与电压向量图10千伏电压侧为三相对称负荷，设cos=0.9则其额定电流和形绕组中每相电流分别为： （6） （7） （8）
6、（9）110kV高压绕组中的电流，不计励磁电流时，即为负荷电流归算到高压侧的值。对于方案（A）仅考虑牵引负荷 (10) （11） （12)对于方案（B），应为牵引负荷与地区负荷电流相量和，其值为： （13） （14） （15）其中电压变换系数 。b）高压110千伏绕组中的阻抗压降，已知参数为：三绕组16000千伏安变压器 双绕组10000千伏安变压器 按式(16)和(17)分别求得高压绕组的电阻及电抗为： （16） （17）三绕组变压器 双绕组变压器 高压各相绕组阻抗压降，由各相阻抗压降三角形可知：对于三绕组变压器， （18） （19） （20）对于双绕组变压器， （21） （22） （23）
7、(c）高压110 kV绕组感应电势（E）及不对称系数，按下式计算: 其中： （24） （25） （26）正序分量 ： 负序分量 ： 电压（势）不对称系数 ： 将各方案计算结果如表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A4.2%B2.54%从上述比较可知，在保证电压质量方面，方案（A）和方案（B）的值在允许范围以内。（2）变压器与配电装置的一次投资与折旧维修费方案A：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） (27) （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.
8、95万元）方案B：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） (28)（3）方案A与方案B的年电能损耗计算及比较(a)方案A采用型和型三相变压器，其参数为：牵引变压器 地区变压器 按已知条件，可求牵引负荷的最大功率损耗时间为： (29)地区负荷小时，用插入法得，（地区负荷）=2750小时。牵引变压器和地区变压器的年能量损耗和分别由式 求得（取无功经济当量=0.1）： 其中 各值已在前面求出； (30)(b）方案B采用2SFS7-16000110型三项三绕组变压器，其参数为：各绕组容量比100：100：50；，各绕组短路电压，。则依下式：可求得年电能损耗为
9、已知，则代入上述各值后，得： (31)3.3绘制电气主结线图方案A和方案B的主接线图如附录所示。四、 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比较从表1比较可知，在保证电压质量方面，方案一和方案二的值在允许范围以内。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)方案一 210000+26300千伏安变压器共4台，多增加110千伏断路器4组，按SW3-110少油断路器计算，共需（以万元计）280+250+4（1
10、1+1.9+20.95）=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20.95万元）方案二 216000千伏安三绕组变压器2台，另增加变压器前面和跨条隔离开头（110千伏）4组，共需296+40.95=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 (万元)方案二 (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 =+（万元） 方案二 （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 （万元/年)方案二 （万元/年)(4)经济比较表，以方案二为基数，则方案一净增数如下表（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多出一次投资（万元）0年运行费（万元）0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。
