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1、-电气化铁道供电系统与设计课程设计报告一、题目*牵引变电所丁采用直接供电方式向复线区段供电，牵引变压器类型为110/27.5kV，单相V-V接线，两供电臂电流归算到27.5kV侧电流如下表1所示。表1牵引变电所丁电流参数表牵引变电所供电臂长度km端子平均电流A有效电流A短路电流A穿越电流A丁20.415222981916222.2157238968188二、分析及解决方案单相V-v接线的牵引变压器是将两台单相变压器以V的方式联于三相电力系统，每一个牵引变电所都可以实现由三相系统的两相线电压供电。两台变压器的次边绕组，各取一端联至牵引变电所的两相母线上。而它们的另一端则以联成公共端的方式接至钢轨
2、引回的回流线。这时，两臂电压的相位差为60，电流不对称度有所减少。这种接线即通常所说的60接线。同时，由于左、右两供电臂对轨道的电压相位不同，在这两个相邻的接触网区段间必须采用分相绝缘构造。另外，由于牵引变压器次边绕组电流等于供电臂电流，因此供电臂长期允许电流就等于牵引变压器次边的额定电流，牵引变压器的容量得到了充分利用。在正常运行时，牵引侧保持三相，可供给牵引变电所自用电和地区三相负载。主接线较简单，设备较少，投资较省。对电力系统的负序影响比单相接线小。对接触网的供电可实现双边供电。在设计过程中，通过求解变压器的计算容量、校核容量以及安装容量来选取变压器的型号。然后再变压器型号的根底之上，选
3、取室外110kV侧母线，室外27.5kV侧母线以及室外10kV侧母线的型号。考虑到V-v接线中装有两台变压器的特点，在确定220kV侧主接线时我们采用桥形接线。按照向复线区段供电的要求，其牵引侧母线的馈线数目较多，为了保障操作的灵活性和供电的可靠性，我们选用馈线断路器100%备用接线，这种接线也便于故障断路器的检修。按照选取的变压器的容量以及22kV侧的和牵引侧的主接线，可以做出设计牵引变电所的电气主接线。原理电路如图所示。三、实施设计 牵引变电所的电气主接线分为三个局部来分别设计：110kV侧的主接线、牵引侧的主接线、单相V-v直接供电方式变压器接线。图1 单相V-v接线牵引变电所3.1牵引
4、变电所110kV侧主接线设计单相V-v牵引变电所要求有两回电源进线和两台变压器。图2为外桥接线，图3为桥接线，外桥接线连接在靠近线路侧，其适合于输电距离较短，线路故障较少，而变压器需要经常操作的场合，这种接线方便于变压器的投入以及切除。桥用于线路故障较多，同时变压器不需要频繁操作的场合。为了配合三相V-v牵引变电所在出现变压器故障时备用变压器的自动投入，选择采用桥接线便于备用变压器的投入以及故障变压器的切除。3.2牵引变电所馈线侧主接线设计由于27.5kV馈线断路器的跳闸次数较多，为了提高供电的可靠性，按馈线断路器备用方式不同，牵引变电所27.5kV 侧馈线的接线方式一般有以下三种：1馈线断路
5、器100%备用的接线牵引母线不同如图4所示。这种接线当工作断路器需检修时，此种接线用于单线区段。即由备用断路器代替。断路器的转换操作方便，供电可靠性高，但一次投资较大。2馈线断路器50%备用的接线如图5所示。这种接线每两条馈线设一台备用断路器，通过隔离开关的转换，备用断路器可代替其中任一台断路器工作。当每相母线的馈出线数目较多时，一般很少采用此种法方法。 图2 外桥接线 图3 桥接线3带旁路母线和旁路断路器的接线如图6所示。一般每2至4条馈线设一旁路断路器。通过旁路母线，旁路断路器可代替任一馈线断路器工作。这种接线方式适用于每相牵引母线馈线数目较多的场合，以减少备用断路器的数量。图4 馈线断路
6、器100%备用考虑到牵引变压器类型为三相V-v，且此牵引变电所为两个相邻区间的复线供电，为了提高供电的可靠性，保障断路器转换的操作方便，牵引变电所27.5kV 侧馈线断路器采用100%备用的接线。图5 馈线断路器50%备用图6 带有旁路母线和旁路断路器的接线3.3单相V-v直供方式变压器接线单相V-v接线变压器是由两台单相变压器构成，高压侧两个绕组接在电力系统的两个线电压上。因为是采用直接供电方式，低压侧两个绕组接成V形，两台变压器的次边绕组，各取一端联至27.5kV的a相和b相母线上。而它们的另一端则联成公共端的方式接至地网和钢轨或钢轨引回的回流线。为保证供电的可靠性及经济性，采用变压器移动
7、备用的方式。其主接线如图7所示。为了便于移动变压器的接入，低压变压器的接入，低压侧单独设有断路器和隔离开关，移动变压器高压侧临时连接。图7 直接供电方式下单相V-v变压器主接线3.4 牵引变压器容量计算1单相V-v接线牵引变压器绕组的有效电流单相V-v接线牵引变压器是由两台单相牵引变压器联接而成，每台变压器供给所管辖供电臂的负荷。所以其绕组有效电流即为馈线有效电流，故(1)式中，为绕组电流有效值。根据题意，,。2计算单相V-v接线牵引变压器的计算容量单相V-v接线牵引变压器是由两台单相牵引变压器联接而成，其两台变压器计算容量分别为 2kVAkVAkVA3变压器校核容量单相V-v结线牵引变压器的
8、最大容量为(3)式中，为供电臂b的最大电流。kVAkVA在最大容量的根底之上，再考虑牵引变压器的过负荷能力后所确定的容量，就可以得到校核容量，即4式中，K为牵引变压器过负荷倍数，取K=1.5。则可得kVAkVAkVA(4) 确定单相V-v接线牵引变压器的安装容量及型号选择将单相V-v接线的变压器的计算容量和校核容量进展比拟，并结合采用固定备用方式和系列产品，选用单相V-V变压器的安装容量为240000kVA。由变压器允许过电荷50%可知：固定备用方式下kVA由kVA,应选用的安装容量是适宜的。 电气主接线如附录一所示。3.5 断路器的型号选择1 高压侧断路器在主变压器应配有断路器和互感器进展配
9、合保护与倒闸操作，则高压110kV侧选择LW-110型户外高压六氟化硫断路器，该型断路器为户外三相交流50Hz高压输变电设备,可以用于切合额定电流、故障电流及转换线路,从而实现对输变电系统的保护、控制及操作。该断路器是以SF6气体作为灭弧和绝缘介质,配一台气动操作机构,由压缩空气进展分闸,弹簧力进展合闸。其主要技术参数如下表2所示。2 低压侧断路器对于低压27.5kV侧，选择ZN42-27.5/1250系列真空断路器，加强绝缘型电流互感器置于车架上安装，配手动推进机构，安装于27.5kV电气化铁道专用开关柜中，其主要技术参数如下表3所示。表2 LW-110型户外高压六氟化硫断路器主要技术参数额
10、定电压110kV额定电流3150A额定短路开断电流40kA额定短路关合电流100kA额定短时耐受电流40kA额定短路持续时间4s额定峰值耐受电流100kA近区故障开断电流75%、90%额定短路开断电流表3 ZN42-27.5系列真空断路器主要技术参数额定电压27.5kV最高运行电压31.4kV额定频率50Hz额定电流1250A额定短路开断电流25kA额定短路关合电流63kA额定短时耐受电流25kA额定峰值耐受电流63kA3.6 隔离开关型号选择1高压侧隔离开关高压侧的隔离开关分为接地式与防污式隔离开关，以110kV为标准，选择GW4-110(D)/1250和GW4-110(W)/1250两种类
11、型隔离开关，其主要技术指标如下表4所示。表4 GW22-126(D)(W)/1250型隔离开关主要技术参数额定电压110kV最高运行电压126kV额定电流1250A额定热稳定时间3s额定动稳定电流20kA1min工频耐压95kV雷电冲击耐压259kV爬电距离2750mm2低压侧隔离开关低压侧的隔离开关只需防污式，无需接地式，以27.5kV为标准，选择GW4-27.5(W)/1250。适用于频率为50Hz，额定电压为27.5kV，额定电流为1250A的铁道电气化线路中，作为有电压无负荷时分合电路用，也供铁道自动闭塞信事情装置时使用。并可单级使用。隔离开关配用CS11、CS14型手力操动机构，并与
12、CJ2、CJ5、CJ6、CJ11免维护系列电动操动机构组合，特别适合电力系统和电气化铁路领域对远距离分、合的需要。四、心得体会这次课程设计是我们在校期间的一次重要设计，是我们走向工作岗位前重要的一步。从最初的选题到分析计算、整理结果，每一个过程都考验了我们对专业知识的掌握程度，以及分析问题、搜集信息的各种能力。通过这次课程设计，我了解了牵引变压器的用途及工作原理，熟悉了牵引变电所的设计步骤，锻炼了工程设计实践能力，培养了自己的独立设计能力，更加详细的了解了负序电流对电力系统的影响以及我们该怎样减少负序电流的影响。此次课程设计是对我专业知识和专业根底的一次实际检验和稳固，同时也是走向工作岗位前的
13、一次热身。但这次课程设计中暴露出来的问题还是很多的，专业根底知识不够扎实用到时才去翻书，检索信息资料的能力尚有欠缺等等，所以我们会在这次课设之后努力去弥补自己已经暴露出来的问题，争取做一名合格的电气人，在走向工作岗位后，充分显示出交大人治学严谨、工作认真的作风，这此课程设计虽然完毕，但我们的学习还在进展，我们会努力充实自己，在剩余不多的大学时光里，我们将奋力前行，为创造美好的未来而扬帆远航。参考文献1 铁道部电气化局电气化勘测，电气化铁路设计手册-牵引供电系统.：中国铁道，1987.2 贺威俊，简克良.电气化铁道供变电工程.:铁道,1983.3 彦哲，王果，蕊萍，胡彦奎.电气化铁道供电系统与设计M.：大学出版 社，2006.附录一 牵引变压器主接线图. z
