牽引供電課設

-.z.自動化與電氣工程學院電氣化鐵道供電系統(tǒng)與設計目錄TOC\o"1-2"\h\u33241概述-1-31221.1設計原始資料-1-268792牽引變壓器容量計算-1-34572.1主變壓器接線形式和備用方式-2-206532.2牽引變壓器的計算容量-2-42872.3單臺主變壓器初步選型-2-83732.4牽引變壓器過負荷能力校驗-2-311023牽引變壓器運行技術指標計算-2-106463.1牽引變壓器的功率損耗及全年電能損耗計算-3-114343.2牽引變壓器在短時最大負荷工況下的電壓損失計算-3-249024牽引變電所電壓不平衡度計算-3-251134.1計算電網(wǎng)最小運行方式下的負序電抗-4-151304.2計算牽引變電所在嚴密運行時注入110電網(wǎng)的負序電流-4-141684.3構造歸算到110的等值負序網(wǎng)絡-4-81414.4牽引變電所110母線電壓不平衡度計算及校驗-4-138405主接線選擇-5-37996短路電流計算-5-211196.1變電所短路計算示意圖及計算數(shù)據(jù)-5-316116.2線路電抗計算-6-191646.3110側(cè)短路電流計算-7-192446.427.5側(cè)短路電流計算-7-221657開關設備選型及穩(wěn)定性校驗-7-184927.1斷路器的選型及校驗-8-196627.2隔離開關的選型及校驗-9-130488電壓、電流互感器選型及校驗-9-254818.1110側(cè)電壓互感器選型及校驗-10-114158.2110側(cè)電流互感器選型及校驗-10-300459總結(jié)與體會-10-21157附錄-11-27056參考文獻-15-1概述1.1設計原始資料圖1.1牽引供電系統(tǒng)示意圖圖1.1牽引變電所中的兩臺牽引變壓器為一臺工作，另一臺備用。電力系統(tǒng)1、2均為火電廠,其中電力系統(tǒng)1、2容量分別為250MVA和200MVA。選取基準容量為200MVA。在最大運行方式下，電力系統(tǒng)1、2的綜合電抗標么值分別為0.13和0.15；在最小運行方式下，電力系統(tǒng)1、2的綜合電抗標么值分別為0.15和0.17。對每個牽引變電所而言，110kV線路為一主一備。圖1.1中，、、長度為25km、40km、20km.線路平均正序電抗為0.4,平均零序電抗為1.2。表1.1根本設計數(shù)據(jù)工程A牽引變電所左臂負荷全日有效值(A)350右臂負荷全日有效值(A)330左臂短時最大負荷(A)440右臂短時最大負荷(A)[注]390牽引負荷功率因數(shù)0.85〔感性〕10kV地區(qū)負荷容量(kVA)2*100010kV地區(qū)負荷功率因數(shù)0.80〔感性〕牽引變壓器接線形式Y(jié)N,d11牽引變壓器110kV接線型式橋型接線左供電臂27.5kV饋線數(shù)目2右供電臂27.5kV饋線數(shù)目210kV地區(qū)負荷饋線數(shù)2回路工作，1回路備用注1)供電臂短時最大負荷即為線路處于嚴密運行狀態(tài)下的供電臂負荷。2牽引變壓器容量計算2.1牽引變壓器的計算容量正常負荷的主變壓器的計算容量牽引變電所的主變壓器采用YN,d11接線形式，主變壓器的正常負荷計算如下,〔2.1〕式中，—重負荷臂有效電流〔取350A〕；—輕負荷臂有效電流〔取300A〕；—牽引變電所牽引側(cè)母線額定電壓〔取27.5kV〕。嚴密運行狀態(tài)下的主變壓器的計算容量(2.2)式中，—重負荷臂最大電流〔取440A〕；—輕負荷臂最大電流〔取300A〕。2.3單臺主變壓器初步選型根據(jù)所得容量，按較大容量選擇變壓器型號,查詢附錄表一，可選YN,d11三相雙繞組變壓器。2.4牽引變壓器過負荷能力校驗(2.3)式中，一般取=1.5,經(jīng)校驗所選變壓器滿足要求。3牽引變壓器運行技術指標計算3.1牽引變壓器的功率損耗及全年電能損耗計算3.1.1牽引變壓器功率損耗計算根據(jù)變壓器的等值電路得：=()(3.1)(kVA)(3.2)全年電能損耗計算(3.3)式中，為每臺變壓器額定短路損耗；為臺變壓器的額定空載損耗。即3.2牽引變壓器在短時最大負荷工況下的電壓損失計算歸算到27.5kV側(cè)〔〕〔〕(3.4)式中，—變壓器短路電壓百分值；—變壓器額定電壓；—變壓器額定容量。電壓損失計算(3.5)(kV)式中，、—變壓器歸算到次邊的電阻值和電抗值；—功率因數(shù)〔由表1.1知取0.85且為感性〕；—該臂負荷最大值。4牽引變電所電壓不平衡度計算電氣化鐵道牽引負荷的特點是單相工頻，當三相電力系統(tǒng)向它供電時，它將在電力系統(tǒng)中引起負序電流，而負序電流會造成變壓器的附加電能損失，并在變壓器鐵芯磁路中造成附加發(fā)熱，所以通過對不平衡度的計算，來確定采取有效的措施，縮小這些影響，這是牽引供電系統(tǒng)設計的重要一環(huán)。在設計中，通常按牽引變電所正常運行和嚴密運行兩種情況分別計算電壓不平衡度。4.1計算電網(wǎng)最小運行方式下的負序電抗(4.1)()式中，選取與牽引變電所相關電力系統(tǒng)最大電抗標幺值。在最小運行方式下系統(tǒng)1的綜合電抗標么值,，。4.2計算牽引變電所在嚴密運行時注入110電網(wǎng)的負序電流〔A〕(4.2)4.3構造歸算到110kV的等值負序網(wǎng)絡對于三相雙繞組牽引變壓器，供電系統(tǒng)等值負序網(wǎng)絡如圖4.1所示。圖4.1歸算到110，牽引變壓器、供電系統(tǒng)等值負序網(wǎng)絡圖4.1中，計算方法見式4.1?！病?4.3)4.4牽引變電所110母線電壓不平衡度計算及校驗相負序電壓計算按式4.4進展，(4.4)()110側(cè)母線電壓不平衡度計算及校驗按式4.5進展:(4.5)故滿足要求。對于三相雙繞組牽引變壓器〔見圖4.1〕，10kV母線電壓不平衡度計算及校驗按式〔4.6〕進展(4.6)故滿足要求。5主接線選擇本設計采用外橋型接線方式作為牽引變電所A的主接線。橋型接線能滿足牽引變電所的可靠性，具有一定得運行靈活性，使用電氣少，建造費用低，在構造上便于開展為單母線或具有旁路母線的單母線結(jié)線。具有很高的經(jīng)濟實用性，并能到達可靠性要求。本設計采用100%完全備用，當一套設備發(fā)生故障，經(jīng)過正確的倒閘操作順序，另一設備啟用，以提高供電可靠性。針對本設計所選方案繪制牽引變電所主接線圖見附圖。6短路電流計算為了進展所選電氣設備的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定校驗，必須進展相應的短路計算。短路計算時電網(wǎng)電源容量按有限大容量考慮；計算短路電流要考慮周期分量衰減時，在三相短路的瞬時過程中不同時刻短路電流周期分量的有效值的計算。6.1變電所短路計算示意圖及計算數(shù)據(jù)為簡化短路計算，電網(wǎng)電源容量按無限大考慮。計算中取系統(tǒng)最大運行方式下綜合電抗。圖6.1牽引變壓器的變電所短路示意圖表6.1沖擊系數(shù)電壓等級110kV27.5kV10kV1.801.701.55表6.2繼電保護時間配合計算點d1d2d31.501.000.501.561.060.566.2線路電抗計算因為系統(tǒng)在最大運行方式下計算，所以選取系統(tǒng)1沿線路L3向電網(wǎng)供電,又因為系統(tǒng)在正常運行和三相短路時只有正序分量，無零序分量，故L3的電抗標么值為6.3110側(cè)短路電流計算設計中在110kV側(cè)牽引變壓器的選擇型號為。短路電流標么值基準電流短路電流短路電流最大有效值()沖擊電流6.427.5側(cè)短路電流計算變壓器電抗標么值短路電流標么值基準電流次暫態(tài)短路電流短路電流最大有效值沖擊電流表6.3計算結(jié)果匯總表電壓等級110kV27.5kV(kA)6.096.855(kA)10.2110.8437設備選型及穩(wěn)定性校驗根據(jù)以上計算結(jié)果，進展110，27.5側(cè)斷路器以及隔離開關的選型和動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗。表7.1開關電器的選擇與校驗選擇工程校驗工程額定電壓額定電流開斷電流動穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷路器隔離開關——負荷開關熔斷器————其中，—分別為開關電器的額定電壓，額定電流和額定開斷電流；—分別為開關電器工作點的線路額定電壓，最大負荷電流三相短路電流穩(wěn)態(tài)值；，，—分別為開關電器的動穩(wěn)定電流峰值，熱穩(wěn)定電流及試驗時間；—假想時間，；—繼電保護整定時間；—斷路器動作時間；—考慮短路電流非周期分量熱影響的等效時間。8電壓、電流互感器選型及校驗電流、電壓互感器選擇與校驗參見表8.1。表8.1電流、電壓互感器選擇與校驗選擇校驗電壓電流熱穩(wěn)定動穩(wěn)定電流互感器電壓互感器————表中，－電流互感器熱穩(wěn)定倍數(shù)；－電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)；－分別為二次側(cè)每相負荷〔儀器、儀表〕容量及電壓互感器每相額定容量；－工作點線路額定電壓。8.1電壓互感器的選擇=1\*GB3①給重合閘提供必要信號，一條線路兩側(cè)重合閘的方式要么是檢無壓，要么是檢同期，線路PT可以為重合閘提供電壓信號。=2\*GB3②現(xiàn)在局部線路PT時用的電容式電壓互感器，可以為載波通信提供信號通道。=3\*GB3③目前對一些特殊的供電用戶線路提供計量電壓。=4\*GB3④將系統(tǒng)高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)闃藴实牡碗妷骸?00V〕,為儀表、保護提供必要的電壓。=5\*GB3⑤與測量儀表相配合，測量線路的相電壓與線電壓；與繼電保護裝置相配合，對系統(tǒng)及設備進展過電壓、單相接地保護。=6\*GB3⑥隔離一次設備與二次設備，保護人身和設備的平安。8.2電流互感器選型電流互感器的選擇一般有如下原則需要遵循：應滿足一次回路的額定電壓、最大負荷電流及短路時的動、熱穩(wěn)定電流的要求；應滿足二次回路測量、自動裝置的準確度要求和保護裝置10％誤差的要求；應滿足保護裝置對暫態(tài)特性要求〔如500kV保護〕。用于變壓器差動時，各側(cè)電流互感器的鐵芯宜采用一樣的鐵芯型式。各互感器的特性應一樣。以防止區(qū)外故障時，各互感器特性不一致產(chǎn)生差流，造成誤動。9總結(jié)與體會通過此次課程設計，不僅增強了我對所學專業(yè)知識的深入理解，提高了我對相關軟件的應用能力，更讓讓我意識到實踐與理論相結(jié)合的重要性。通過這次實踐，我了解了牽引供電系統(tǒng)的用途及工作原理，熟悉了電氣化鐵道供電系統(tǒng)牽引變電所的設計步驟，鍛煉了工程