牽引供電課設(shè)

-.z.自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院電氣化鐵道供電系統(tǒng)與設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u33241概述-1-31221.1設(shè)計(jì)原始資料-1-268792牽引變壓器容量計(jì)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(jì)算容量-2-42872.3單臺(tái)主變壓器初步選型-2-83732.4牽引變壓器過負(fù)荷能力校驗(yàn)-2-311023牽引變壓器運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)計(jì)算-2-106463.1牽引變壓器的功率損耗及全年電能損耗計(jì)算-3-114343.2牽引變壓器在短時(shí)最大負(fù)荷工況下的電壓損失計(jì)算-3-249024牽引變電所電壓不平衡度計(jì)算-3-251134.1計(jì)算電網(wǎng)最小運(yùn)行方式下的負(fù)序電抗-4-151304.2計(jì)算牽引變電所在嚴(yán)密運(yùn)行時(shí)注入110電網(wǎng)的負(fù)序電流-4-141684.3構(gòu)造歸算到110的等值負(fù)序網(wǎng)絡(luò)-4-81414.4牽引變電所110母線電壓不平衡度計(jì)算及校驗(yàn)-4-138405主接線選擇-5-37996短路電流計(jì)算-5-211196.1變電所短路計(jì)算示意圖及計(jì)算數(shù)據(jù)-5-316116.2線路電抗計(jì)算-6-191646.3110側(cè)短路電流計(jì)算-7-192446.427.5側(cè)短路電流計(jì)算-7-221657開關(guān)設(shè)備選型及穩(wěn)定性校驗(yàn)-7-184927.1斷路器的選型及校驗(yàn)-8-196627.2隔離開關(guān)的選型及校驗(yàn)-9-130488電壓、電流互感器選型及校驗(yàn)-9-254818.1110側(cè)電壓互感器選型及校驗(yàn)-10-114158.2110側(cè)電流互感器選型及校驗(yàn)-10-300459總結(jié)與體會(huì)-10-21157附錄-11-27056參考文獻(xiàn)-15-1概述1.1設(shè)計(jì)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(tái)牽引變壓器為一臺(tái)工作，另一臺(tái)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(zhǔn)容量為200MVA。在最大運(yùn)行方式下，電力系統(tǒng)1、2的綜合電抗標(biāo)么值分別為0.13和0.15；在最小運(yùn)行方式下，電力系統(tǒng)1、2的綜合電抗標(biāo)么值分別為0.15和0.17。對(duì)每個(gè)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(shè)計(jì)數(shù)據(jù)工程A牽引變電所左臂負(fù)荷全日有效值(A)350右臂負(fù)荷全日有效值(A)330左臂短時(shí)最大負(fù)荷(A)440右臂短時(shí)最大負(fù)荷(A)[注]390牽引負(fù)荷功率因數(shù)0.85〔感性〕10kV地區(qū)負(fù)荷容量(kVA)2*100010kV地區(qū)負(fù)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(fù)荷饋線數(shù)2回路工作，1回路備用注1)供電臂短時(shí)最大負(fù)荷即為線路處于嚴(yán)密運(yùn)行狀態(tài)下的供電臂負(fù)荷。2牽引變壓器容量計(jì)算2.1牽引變壓器的計(jì)算容量正常負(fù)荷的主變壓器的計(jì)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(fù)荷計(jì)算如下,〔2.1〕式中，—重負(fù)荷臂有效電流〔取350A〕；—輕負(fù)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(yán)密運(yùn)行狀態(tài)下的主變壓器的計(jì)算容量(2.2)式中，—重負(fù)荷臂最大電流〔取440A〕；—輕負(fù)荷臂最大電流〔取300A〕。2.3單臺(tái)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(hào),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(fù)荷能力校驗(yàn)(2.3)式中，一般取=1.5,經(jīng)校驗(yàn)所選變壓器滿足要求。3牽引變壓器運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)計(jì)算3.1牽引變壓器的功率損耗及全年電能損耗計(jì)算3.1.1牽引變壓器功率損耗計(jì)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(jì)算(3.3)式中，為每臺(tái)變壓器額定短路損耗；為臺(tái)變壓器的額定空載損耗。即3.2牽引變壓器在短時(shí)最大負(fù)荷工況下的電壓損失計(jì)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(jì)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(fù)荷最大值。4牽引變電所電壓不平衡度計(jì)算電氣化鐵道牽引負(fù)荷的特點(diǎn)是單相工頻，當(dāng)三相電力系統(tǒng)向它供電時(shí)，它將在電力系統(tǒng)中引起負(fù)序電流，而負(fù)序電流會(huì)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(duì)不平衡度的計(jì)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(shè)計(jì)的重要一環(huán)。在設(shè)計(jì)中，通常按牽引變電所正常運(yùn)行和嚴(yán)密運(yùn)行兩種情況分別計(jì)算電壓不平衡度。4.1計(jì)算電網(wǎng)最小運(yùn)行方式下的負(fù)序電抗(4.1)()式中，選取與牽引變電所相關(guān)電力系統(tǒng)最大電抗標(biāo)幺值。在最小運(yùn)行方式下系統(tǒng)1的綜合電抗標(biāo)么值,，。4.2計(jì)算牽引變電所在嚴(yán)密運(yùn)行時(shí)注入110電網(wǎng)的負(fù)序電流〔A〕(4.2)4.3構(gòu)造歸算到110kV的等值負(fù)序網(wǎng)絡(luò)對(duì)于三相雙繞組牽引變壓器，供電系統(tǒng)等值負(fù)序網(wǎng)絡(luò)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(fù)序網(wǎng)絡(luò)圖4.1中，計(jì)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(jì)算及校驗(yàn)相負(fù)序電壓計(jì)算按式4.4進(jìn)展，(4.4)()110側(cè)母線電壓不平衡度計(jì)算及校驗(yàn)按式4.5進(jìn)展:(4.5)故滿足要求。對(duì)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(jì)算及校驗(yàn)按式〔4.6〕進(jìn)展(4.6)故滿足要求。5主接線選擇本設(shè)計(jì)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(yùn)行靈活性，使用電氣少，建造費(fèi)用低，在構(gòu)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(jì)實(shí)用性，并能到達(dá)可靠性要求。本設(shè)計(jì)采用100%完全備用，當(dāng)一套設(shè)備發(fā)生故障，經(jīng)過正確的倒閘操作順序，另一設(shè)備啟用，以提高供電可靠性。針對(duì)本設(shè)計(jì)所選方案繪制牽引變電所主接線圖見附圖。6短路電流計(jì)算為了進(jìn)展所選電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定校驗(yàn)，必須進(jìn)展相應(yīng)的短路計(jì)算。短路計(jì)算時(shí)電網(wǎng)電源容量按有限大容量考慮；計(jì)算短路電流要考慮周期分量衰減時(shí)，在三相短路的瞬時(shí)過程中不同時(shí)刻短路電流周期分量的有效值的計(jì)算。6.1變電所短路計(jì)算示意圖及計(jì)算數(shù)據(jù)為簡(jiǎn)化短路計(jì)算，電網(wǎng)電源容量按無限大考慮。計(jì)算中取系統(tǒng)最大運(yùn)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(jí)110kV27.5kV10kV1.801.701.55表6.2繼電保護(hù)時(shí)間配合計(jì)算點(diǎn)d1d2d31.501.000.501.561.060.566.2線路電抗計(jì)算因?yàn)橄到y(tǒng)在最大運(yùn)行方式下計(jì)算，所以選取系統(tǒng)1沿線路L3向電網(wǎng)供電,又因?yàn)橄到y(tǒng)在正常運(yùn)行和三相短路時(shí)只有正序分量，無零序分量，故L3的電抗標(biāo)么值為6.3110側(cè)短路電流計(jì)算設(shè)計(jì)中在110kV側(cè)牽引變壓器的選擇型號(hào)為。短路電流標(biāo)么值基準(zhǔn)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(jì)算變壓器電抗標(biāo)么值短路電流標(biāo)么值基準(zhǔn)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(jì)算結(jié)果匯總表電壓等級(jí)110kV27.5kV(kA)6.096.855(kA)10.2110.8437設(shè)備選型及穩(wěn)定性校驗(yàn)根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，進(jìn)展110，27.5側(cè)斷路器以及隔離開關(guān)的選型和動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。表7.1開關(guān)電器的選擇與校驗(yàn)選擇工程校驗(yàn)工程額定電壓額定電流開斷電流動(dòng)穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷路器隔離開關(guān)——負(fù)荷開關(guān)熔斷器————其中，—分別為開關(guān)電器的額定電壓，額定電流和額定開斷電流；—分別為開關(guān)電器工作點(diǎn)的線路額定電壓，最大負(fù)荷電流三相短路電流穩(wěn)態(tài)值；，，—分別為開關(guān)電器的動(dòng)穩(wěn)定電流峰值，熱穩(wěn)定電流及試驗(yàn)時(shí)間；—假想時(shí)間，；—繼電保護(hù)整定時(shí)間；—斷路器動(dòng)作時(shí)間；—考慮短路電流非周期分量熱影響的等效時(shí)間。8電壓、電流互感器選型及校驗(yàn)電流、電壓互感器選擇與校驗(yàn)參見表8.1。表8.1電流、電壓互感器選擇與校驗(yàn)選擇校驗(yàn)電壓電流熱穩(wěn)定動(dòng)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(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)；－分別為二次側(cè)每相負(fù)荷〔儀器、儀表〕容量及電壓互感器每相額定容量；－工作點(diǎn)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(hào)，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(hào)。=2\*GB3②現(xiàn)在局部線路PT時(shí)用的電容式電壓互感器，可以為載波通信提供信號(hào)通道。=3\*GB3③目前對(duì)一些特殊的供電用戶線路提供計(jì)量電壓。=4\*GB3④將系統(tǒng)高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的低電壓〔100V〕,為儀表、保護(hù)提供必要的電壓。=5\*GB3⑤與測(cè)量?jī)x表相配合，測(cè)量線路的相電壓與線電壓；與繼電保護(hù)裝置相配合，對(duì)系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)展過電壓、單相接地保護(hù)。=6\*GB3⑥隔離一次設(shè)備與二次設(shè)備，保護(hù)人身和設(shè)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(yīng)滿足一次回路的額定電壓、最大負(fù)荷電流及短路時(shí)的動(dòng)、熱穩(wěn)定電流的要求；應(yīng)滿足二次回路測(cè)量、自動(dòng)裝置的準(zhǔn)確度要求和保護(hù)裝置10％誤差的要求；應(yīng)滿足保護(hù)裝置對(duì)暫態(tài)特性要求〔如500kV保護(hù)〕。用于變壓器差動(dòng)時(shí)，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(yīng)一樣。以防止區(qū)外故障時(shí)，各互感器特性不一致產(chǎn)生差流，造成誤動(dòng)。9總結(jié)與體會(huì)通過此次課程設(shè)計(jì)，不僅增強(qiáng)了我對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的深入理解，提高了我對(duì)相關(guān)軟件的應(yīng)用能力，更讓讓我意識(shí)到實(shí)踐與理論相結(jié)合的重要性。通過這次實(shí)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(shè)計(jì)步驟，鍛煉了工程