雙線區(qū)段牽引變壓器安裝容量核算

雙線區(qū)段牽引變壓器安裝容量核算

摘要：巴新鐵路獨(dú)石站鐵道供電系統(tǒng)雙線區(qū)段采用上、下行并聯(lián)供電方式，變壓器三相YN,d11接線。

通過已知數(shù)據(jù)計(jì)算牽引變壓器的計(jì)算容量和校核容量，以及考慮其備用方式，確定牽引變壓器的安裝容量，并驗(yàn)證在選用的移動(dòng)備用或固定備用方式下的安裝容量是否合適。

一、工程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

巴新鐵路獨(dú)石站雙線區(qū)段采用上、下行并聯(lián)供電方式，變壓器三相YN,d11接線。

供電臂1：n=，N=94對(duì)/天，N非=133對(duì)/天；

供電臂2：n=，N=77對(duì)/天，N非=126對(duì)/天；

供電臂1和供電臂2內(nèi)，各列車距饋電點(diǎn)距離和其余資料，如圖1-1和表1-1所示。

圖3-1計(jì)算圖

表3-1計(jì)算原始資料

供電臂12

列車全部運(yùn)行時(shí)間上行

下行

列車用電運(yùn)行時(shí)間上行

下行

列車在內(nèi)的能耗上行970852

下行856967

設(shè)計(jì)此變壓器采用移動(dòng)備用和固定備用時(shí)的安裝容量，并驗(yàn)證在選用的移動(dòng)備用或固定備用方式下的安裝容量是否合適。

二、設(shè)計(jì)依據(jù)

根據(jù)課程設(shè)計(jì)大綱及有關(guān)規(guī)程規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。

《鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范》TB10009-98

《鐵路電力牽引供電自耦變壓器方式技術(shù)規(guī)范》TB10111-94

《鐵路電力牽引供電遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》TB10117-98

三、設(shè)計(jì)步驟

牽引變壓器的安裝容量

牽引變壓器的安裝容量，是在計(jì)算容量與校核容量的基礎(chǔ)上，再考慮備用方式，最后按其系列產(chǎn)品確定的牽引變壓器臺(tái)數(shù)與容量。為了確定牽引變壓器的安裝容量，除了其計(jì)算容量與校核容量外，主要考慮因素是其備用方式。

牽引變壓器在檢修或發(fā)生故障時(shí)，都需要有備用變壓器投入，以確保電氣化鐵路的正常運(yùn)輸。在大運(yùn)量的雙線區(qū)段，牽引變壓器一旦出現(xiàn)故障，應(yīng)盡快投入備用變壓器，顯得比單線區(qū)段要求更高。備用變壓器投入的快慢，將影響到恢復(fù)正常供電的時(shí)間，并且與采用的備用方式有關(guān)。備用方式的選擇，必須從時(shí)間的電氣化鐵路線路、運(yùn)量、牽引變電所的規(guī)模、地址、供電方式及外部條件等因素，綜合考慮比較后確定，我國(guó)電氣鐵路牽引變壓器備用方式有移動(dòng)備用和固定備用兩種。

計(jì)算步驟

牽引變電所容量計(jì)算和選擇，一般分三個(gè)步驟進(jìn)行。

按給定的計(jì)算條件求出牽引變壓器供應(yīng)牽引負(fù)荷所必須的最小容量，稱為計(jì)算容量。

按列車緊密運(yùn)行時(shí)供電臂的有效電流與充分利用牽引變壓器的過負(fù)荷能力，求出所需要的容量，稱為校核容量。這是為確保牽引變壓器安全運(yùn)行所必須的容量。

根據(jù)計(jì)算容量和校核容量，在考慮其他因素，最后按實(shí)際系列產(chǎn)品的規(guī)格選定牽引變壓器的臺(tái)數(shù)和容量，稱為安裝容量或設(shè)計(jì)容量。

計(jì)算方法

牽引變壓器的計(jì)算容量取決于各供電臂的負(fù)荷電流。各供電臂的負(fù)荷電流主要取決于電力機(jī)車類型、牽引定數(shù)、牽引方式、線路坡道、行車量和線路通過能力等，即主要由牽引計(jì)算結(jié)果、行車量及線路通過能力等條件決定。在諸多因素中，當(dāng)線路斷面確定后，最關(guān)鍵的是年運(yùn)量。由年運(yùn)量可以算出需要的線路通過能力，它反應(yīng)了列車負(fù)荷密度。其次是列車用電量，由它可以算出列車電流，進(jìn)而算出各供電臂電流。

供電臂基參數(shù)的計(jì)算

雙線區(qū)段上行供電臂列車平均電流

式中，為列車在供電臂內(nèi)上行方向的全部運(yùn)行時(shí)間；為列車在內(nèi)的能耗。

雙線區(qū)段上行供電臂列車用電平均電流

將式中的運(yùn)行時(shí)間改為用電時(shí)間，可得：

列車電流間斷系數(shù)

列車電流間斷系數(shù)該值可按雙線區(qū)段的上行進(jìn)行計(jì)算。

供電臂同時(shí)存在的平均列車數(shù)m，即

其中，N為供電臂的列車對(duì)數(shù)；T為全日時(shí)間，即1440min。

供電臂內(nèi)n個(gè)區(qū)間的列車用電平均概率p，即

雙線區(qū)段供電臂平均電流Ip

供電臂平均電流Ip是指供電臂在計(jì)算時(shí)間T內(nèi)的平均電流值。

并聯(lián)供電方式的上、下行饋線電流如圖2-1所示。

圖2-1并聯(lián)供電計(jì)算圖示

上、下行饋線平均電流為

上、下行饋線均方電流為

上、下行饋線有效電流為IX上、IX下，由上式計(jì)算結(jié)果開方即得。

計(jì)算雙線區(qū)段上、下行饋線總電流

雙線區(qū)段上、下行饋線總平均電流為

上、下行饋線總有效電流為

可采用簡(jiǎn)化公式，即

式中

上、下行饋線總有效電流也可簡(jiǎn)化為:

式中的n、p都為雙線上、下行總的追蹤間隔數(shù)和列車用電平均概率。

三相YN,d11結(jié)線牽引變壓器計(jì)算容量的確定

牽引變壓器容量應(yīng)能滿足負(fù)荷的需要。不同接線方式的變壓器，其負(fù)荷電流計(jì)算除了按前述計(jì)算條件外，都應(yīng)將負(fù)荷電流變換成變壓器繞組的有效電流，然后用繞組有效電流計(jì)算變壓器的容量。對(duì)于三相變壓器，由于在低壓側(cè)三角形接線繞組中的三相電流是不均勻的，故有重負(fù)荷相與輕負(fù)荷相之分。為此，應(yīng)以重負(fù)荷繞組中的有效電流計(jì)算其容量。

三相YN,d11結(jié)線牽引變壓器的計(jì)算容量：

設(shè)IX1、IX2，則計(jì)算容量為

式中，IX1、Ip1為重負(fù)荷臂有效電流和平均電流；IX2、Ip2為輕負(fù)荷臂有效電流和平均電流；Kt為三相變壓器的溫度系數(shù)，一般取Kt=；U為牽引變壓器牽引側(cè)母線額定電壓，即。

牽引變壓器校核容量的確定

對(duì)牽引變壓器進(jìn)行容量校核，要達(dá)到兩方面的目的：一方面是為了滿足列車緊密運(yùn)行的需要；另一方面是為了保證牽引變壓器在充分利用過負(fù)荷能力的情況下能安全運(yùn)行。

變壓器具有過負(fù)荷能力是指在保證變壓器正常壽命的前提下，可以帶超過額定值的負(fù)荷運(yùn)行一段時(shí)間。

三相YN，d11結(jié)線牽引變壓器的最大容量：

在最大容量的基礎(chǔ)上，在考慮牽引變壓器的過負(fù)荷能力后所確定的容量，就是校核容量。即

式中，K為牽引變壓器過負(fù)荷倍數(shù)，取K=

四、結(jié)論與分析

由計(jì)算結(jié)果知，Sbmax=29020kVA，故選用的移動(dòng)備用或固定備用方式下的安裝容量是合適的。

但考慮到本體涉及的是大運(yùn)量的雙線區(qū)段。在采用移動(dòng)備用方式的情況下，當(dāng)兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的牽引變壓器一臺(tái)發(fā)生故障停電后，為了使另一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行而不影響鐵路正常運(yùn)輸，安裝容量選用2×16000kVA變壓器。因?yàn)?6000kVA×=20800kVA>18998kVA。

參考文獻(xiàn)

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