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1、电力牵引供电系统课程设计指导教师评语报告（30）总成绩修改（40）平时（30）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=3360Mt.Km;Q2L2=3
2、125Mt.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性的供电。10
3、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。根据原始资料和各种负荷对供电
4、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:212500kVA牵引变压器+26300kVA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:216000kVA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1102510.5kVA，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。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运行或故障情况下都能迅速改变接线方式。满足调度正常
5、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
6、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
7、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
8、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的结线相同。图2-1 方案A主接线图2-2 方案B主接线5 技术经济性比较5.1电压不对称
9、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所示。表3-1 各主接线方案技术参数计算结果方案单位（kV）百分值AB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。5.2 变压器与配电装置的一次投资与折旧维修费方案A：212500+26300kVA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）280+250+4(11+1.9+20.95)=274.8(万元) 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
10、开关2台，分别为11万元、1.9万元和20.95万元。方案B：216000kVA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）296+40.95=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：=274.80.08=21.98（万元)方案B：=195.80.08=15.66（万元）5.3 各方案的电能损耗(1) 方案A采用2SF1-QY-12500110型和2S7-6300110型三相变压器，其参数为：牵引变压器：=12.5千瓦，=63千瓦，=1.3，=10.5；地区变压器：=11.6千瓦，=
11、41千瓦，=1.1，=10.5。按已知条件，可求牵引负荷的最大功率损耗时间为：由于地区负荷=4500小时，=0.9，用插入法得：（地区负荷）=2750(h)牵引变压器和地区变压器的年能量损耗和分别：代入数据得：牵引用电按每度0.16元计，则年电能损耗费： =688745.60.16=11.02(万元）经计算可得：工业用电按每度0.10元计则每年能损耗电费:=375094.30.10+3.75(万元）(2) 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；=28kW，=1.1，=106kW，各绕组短路电压=10.5，=6.5，=0。则年电能
12、损耗为：代入数值，得: 综合用户取平均电价为0.12元/度，则年电能损耗费为：=10985490.12=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：=+=21.98+14.77=36.75（万元/年）方案B：=+=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 方案项目方案A多出方案B一次投资（万元）274.8-195.8=790年运行费（万元）36.75-28.84=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
13、占地面积，故推荐方案B。6 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。图6-1 方案A主接线图图6-2 方案B主接线图参 考 文 献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.