牽引變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)

1、電力牽引供電系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評語報(bào)告（30）總成績修改（40）平時(shí)（30）專 業(yè)：電氣工程及其自動化班 級： 電氣091 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 蘭州交通大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院 年 月 日1 題目：牽引變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)1.1 選題背景某牽引變電所位于大型編組站內(nèi)，向兩條復(fù)線電氣化鐵路干線的三個(gè)方向饋電區(qū)段供電，已知列車正常情況的計(jì)算容量為12000kVA（三相變壓器），并以10kV電壓給車站電力照明機(jī)務(wù)段等地區(qū)負(fù)荷供電，容量計(jì)算為3850kVA。各電壓側(cè)饋出線數(shù)目及負(fù)荷情況如下：25kV回路（1路備）：兩方向年貨運(yùn)量與供電距離分別為Q1L1=33×60Mt.Km;

2、Q2L2=31×25Mt.Km，KR=0.2，q=100KWh/Kt.Km 。10kV回路（2路備）：供電電源由系統(tǒng)區(qū)域變電所以雙回路110KV輸送線供電。本變電所是終端變電所，送電線距離10kM。主變壓器為三相接線，要求：畫出變電所的電氣主接線。（包括變壓器容量計(jì)算；各種方案主接線的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較。）1.2 題目分析這類牽引變電所的電源線路，按保證牽引符合供電的需求一般有兩回，主要向牽引負(fù)荷和地區(qū)負(fù)荷供電，橋型結(jié)線的中間牽引變電所還有穿越功率通過母線，并向鄰近牽引變電所或地區(qū)變電所供電。由題意知，本牽引變電所擔(dān)負(fù)著重要的牽引負(fù)荷供電任務(wù)（一級負(fù)荷）、饋線數(shù)目多、影響范圍廣，應(yīng)保證安

3、全可靠持續(xù)性的供電。10千伏地區(qū)負(fù)荷主要為編組站自動化駝峰、信號自動閉塞、照明及其自動裝置等一部分為一級負(fù)荷、其他包括機(jī)務(wù)段在內(nèi)的自用電和地區(qū)三相負(fù)載等均為二級負(fù)荷，也應(yīng)滿足有足夠安全可靠供電的要求。本變電所為終端變電所，一次側(cè)無通過功率。2 方案論證三相牽引變壓器的計(jì)算容量是由牽引供電計(jì)算求出的。本變電所考慮為固定備用方式，按故障檢修時(shí)的需要，應(yīng)設(shè)兩臺牽引用主變壓器，地區(qū)電力負(fù)荷因有一級負(fù)荷，為保證變壓器檢修時(shí)不致斷電，也應(yīng)設(shè)兩臺。因沒有校核容量，只考慮計(jì)算容量來選擇變壓器，牽引變壓器計(jì)算容量為12000kVA,故選擇容量為12500kVA的變壓器，而地區(qū)變壓器選擇6300kVA變壓器。根據(jù)

4、原始資料和各種負(fù)荷對供電可靠性要求，主變壓器容量與臺數(shù)的選擇，可能有以下兩種方案：方案A:2×12500kVA牽引變壓器+2×6300kVA地區(qū)變壓器，一次側(cè)同時(shí)接于110kV母線，（110千伏變壓器最小容量為6300kVA）。方案B:2×16000kVA的三繞組變壓器，因10千伏側(cè)地區(qū)負(fù)荷與總?cè)萘勘戎党^15%，采用電壓為1102510.5kVA，結(jié)線為兩臺三繞組變壓器同時(shí)為牽引負(fù)荷與地區(qū)電力負(fù)荷供電。各繞組容量比為100:100:50。3 主接線設(shè)計(jì)3.1 電氣主接線基本要求電氣主接線應(yīng)滿足可靠性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性三項(xiàng)基本要求：(1) 靈活性：主接線的靈活性主要

5、表現(xiàn)在正常運(yùn)行或故障情況下都能迅速改變接線方式。滿足調(diào)度正常操作靈活的要求,滿足輸電線路、變壓器、開關(guān)設(shè)備停電檢修或設(shè)備更換方便靈活的要求,滿足接線過渡的靈活性,滿足處理事故的靈活性等。(2) 可靠性：根據(jù)變電所的性質(zhì)和在系統(tǒng)中的地位和作用不同，對變電所的主接線可靠性提出不同的要求。主接線的可靠性是接線方式和一次、二次設(shè)備可靠性的綜合。對主接線可以作定量計(jì)算，但需要各種設(shè)備的可靠性指標(biāo)、各級線路、母線故障率等原始數(shù)據(jù)。通常采用定性分析來比較各種接線的可靠性。(3) 經(jīng)濟(jì)性：經(jīng)濟(jì)性是在滿足接線可靠性、靈活性要求的前提下，盡可能地減少與接線方式有關(guān)的投資。3.2 電氣主接線設(shè)計(jì)依據(jù) (1) 變電所

6、的分期和最終建設(shè)規(guī)模：變電所根據(jù)十幾年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般裝設(shè)兩臺主變壓器；當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，330500kV樞紐變電所也可裝設(shè)34臺主變壓器；終端或分支變電所如只有一個(gè)電源時(shí)，可只裝設(shè)一臺主變壓器。(2) 變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用：電力系統(tǒng)中的變電所有系統(tǒng)樞紐變電所、地區(qū)重要變電所和一般變電所三種類型。一般系統(tǒng)樞紐變電所匯集多個(gè)大電源，進(jìn)行系統(tǒng)功率交換和以中壓供電，電壓為330500kV；地區(qū)重要變電所，電壓為220330kV；一般變電所多為終端和分支變電所，電壓為110kV，但也有220kV。(3) 負(fù)荷大小和重要性：對于一級負(fù)荷必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源

7、失去后，能保證對全部一級負(fù)荷不間斷供電。對于二級負(fù)荷一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證全部或大部分二級負(fù)荷的供電。(4) 系統(tǒng)備用容量大小：裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，其中一臺事故斷開，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所70%的全部負(fù)荷，在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證一級和二級負(fù)荷。系統(tǒng)備用容量的大小將會影響運(yùn)行方式的變化。例如：檢修母線或斷路器時(shí)，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；故障時(shí)允許切除的線路、變壓器的數(shù)量等。設(shè)計(jì)主接線時(shí)應(yīng)充分考慮這個(gè)因素。4 主接線的擬定按110kV進(jìn)線和終端變電所的地位，考慮變壓器數(shù)量，以及各種電壓級饋線數(shù)目、可靠供電的需要程度選擇結(jié)線方式。

8、(1) 對于上述方案A，因有四臺變壓器，考慮110kV母線檢修不致全部停電，采用單母線用斷路器分段的結(jié)線方式，如圖2-1，每段母線連接一臺牽引變壓器和地區(qū)變壓器。由于牽引饋線斷路器數(shù)量多，且檢修頻繁，牽引負(fù)荷母線采用帶旁路母線放入單母線分段（隔離開關(guān)分段）結(jié)線方式，10kV地區(qū)負(fù)荷母線同樣采用斷路器分段的單母線結(jié)線系統(tǒng)。自用電變壓器分別接于10kV兩段母線上（兩臺）。(2) 對于方案B，共用兩臺三繞組主變壓器、兩回路110kV進(jìn)線，線路太長，但應(yīng)有線路繼電保護(hù)設(shè)備，故以采用節(jié)省斷路器數(shù)量的內(nèi)橋結(jié)線較為經(jīng)濟(jì)合理，如圖2-2。牽引負(fù)荷母線結(jié)線和10千伏母線結(jié)線與方案A的結(jié)線相同。圖2-1 方案A主

9、接線圖2-2 方案B主接線5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較5.1電壓不對稱系數(shù)計(jì)算發(fā)生地因地區(qū)負(fù)荷占比例較大，且有部分為一級負(fù)荷，應(yīng)保證必要的電壓質(zhì)量，主要應(yīng)檢驗(yàn)電壓不對稱系數(shù)。然后進(jìn)行兩種方案的經(jīng)濟(jì)比較。各方案計(jì)算結(jié)果如表3-1所示。表3-1 各主接線方案技術(shù)參數(shù)計(jì)算結(jié)果方案單位（kV）百分值A(chǔ)B從上述比較可知，在保證電壓質(zhì)量方面，方案A和方案B的值在允許范圍以內(nèi)。5.2 變壓器與配電裝置的一次投資與折舊維修費(fèi)方案A：2×12500+2×6300kVA變壓器四臺，多增加110kV斷路器四組，按SW3-110少油斷路器計(jì)算，共需（以萬元計(jì)）2×80+2×50+4

10、15;(11+1.9+2×0.95)=274.8(萬元) 其中，每組斷路器包括斷路器及機(jī)構(gòu)1臺、電流互感器1臺，及兩側(cè)隔離開關(guān)2臺，分別為11萬元、1.9萬元和2×0.95萬元。方案B：2×16000kVA三繞組變壓器2臺，另增加變壓器前面和跨條隔離開關(guān)（110kV）4組共需（以萬元計(jì)）2×96+4×0.95=195.8(萬元)A方案110kV配電間隔數(shù)增加，其占地費(fèi)不計(jì)，每年折舊維修費(fèi)，按取一次投資的8%計(jì)算則：方案A：=274.8×0.08=21.98（萬元)方案B：=195.8×0.08=15.66（萬元）5.3 各方

11、案的電能損耗(1) 方案A采用2×SF1-QY-12500110型和2×S7-6300110型三相變壓器，其參數(shù)為：牽引變壓器：=12.5千瓦，=63千瓦，=1.3，=10.5；地區(qū)變壓器：=11.6千瓦，=41千瓦，=1.1，=10.5。按已知條件，可求牽引負(fù)荷的最大功率損耗時(shí)間為：由于地區(qū)負(fù)荷=4500小時(shí)，=0.9，用插入法得：（地區(qū)負(fù)荷）=2750(h)牽引變壓器和地區(qū)變壓器的年能量損耗和分別：代入數(shù)據(jù)得：牽引用電按每度0.16元計(jì)，則年電能損耗費(fèi)： =688745.60.16=11.02(萬元）經(jīng)計(jì)算可得：工業(yè)用電按每度0.10元計(jì)則每年能損耗電費(fèi):=375094

12、.30.10+3.75(萬元）(2) 方案B 采用2×SFS7-16000110型三項(xiàng)三繞組變壓器，其參數(shù)為：各繞組容量比100：100：50；=28kW，=1.1，=106kW，各繞組短路電壓=10.5，=6.5，=0。則年電能損耗為：代入數(shù)值，得: 綜合用戶取平均電價(jià)為0.12元/度，則年電能損耗費(fèi)為：=10985490.12=13.18（萬元）年運(yùn)行費(fèi)用為年折舊維修費(fèi)與年電能損耗費(fèi)之和。方案A：=+=21.98+14.77=36.75（萬元/年）方案B：=+=15.66+13.18=28.84(萬元/年）經(jīng)濟(jì)比較表以方案B為基數(shù)，則方案A增數(shù)為如表3-2所示：表3-2 經(jīng)濟(jì)比較

13、表 方案項(xiàng)目方案A多出方案B一次投資（萬元）274.8-195.8=790年運(yùn)行費(fèi)（萬元）36.75-28.84=7.910由技術(shù)經(jīng)濟(jì)全面比較表明，在保證同樣可靠性的前提下，方案B對地區(qū)負(fù)荷供電電壓質(zhì)量較好，且投資和年運(yùn)營費(fèi)用都較低，又節(jié)省占地面積，故推薦方案B。6 總結(jié)經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到很多平常忽略的東西，同時(shí)也溫習(xí)了很多必要的知識。部分知識已經(jīng)變得生疏，此時(shí)才明白平時(shí)對知識積累和溫習(xí)的重要性。這次的課程設(shè)計(jì)的知識僅從書本上學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，多次在圖書館、電子閱覽室等地多方面查詢資料，經(jīng)過不懈努力終于完成了課程設(shè)計(jì)，完成了方案A和方案B主接線圖的設(shè)計(jì)見圖6-1和圖6-2。另外，經(jīng)過這次設(shè)計(jì)，不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多課本上所沒學(xué)到過的知識，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考問題的能力以及處理問題的能力。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實(shí)際動手能力。這畢竟第一次做的，可以說得是困難重重，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻