牽引供電課程設(shè)計(jì)--七種牽引變壓器的分析比較

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.選題背景1</b></p><p><b>　　1.1題目1</b></p><p><b>　　1.2目的1</b></p><p><b>　　2.方案論證1

2、</b></p><p>　　2.1變壓器分類1</p><p><b>　　2.2方法1</b></p><p><b>　　3.設(shè)計(jì)論述2</b></p><p>　　3.1單相結(jié)線變壓器2</p><p>　　3.2單相（三相）V，v結(jié)線變壓器2&

3、lt;/p><p>　　3.3三相YN，d11結(jié)線組變壓器3</p><p>　　3.4斯科特結(jié)線變壓器4</p><p>　　3.5 YN結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器4</p><p>　　3.6 YN結(jié)線平衡變壓器5</p><p>　　3.7非阻抗匹配YN結(jié)線平衡變壓器6</p><p>

4、<b>　　4.結(jié)果分析6</b></p><p>　　4.1七種變壓器的優(yōu)缺點(diǎn)6</p><p>　　4.2變壓器的適用范圍8</p><p><b>　　5、總結(jié)9</b></p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)9</b></p><p&g

5、t;<b>　　1.選題背景</b></p><p>　　我國牽引變壓器制造業(yè)伴隨國家電氣化鐵路建設(shè)走過了40年的風(fēng)風(fēng)雨雨的歷程，特別是改革開放以來，隨著我國鐵路電氣化建設(shè)視野的迅猛發(fā)展，牽引變壓器無論是設(shè)計(jì)理論，產(chǎn)品品種容量,電壓等級，制造手段和產(chǎn)品質(zhì)量等諸多方面都取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步。伴隨國家加快鐵路建設(shè)，預(yù)計(jì)電氣化鐵路建設(shè)將以每年1400公里的建設(shè)速度進(jìn)入高速的鼎盛時(shí)期，牽引變壓器制造

6、業(yè)也將在其發(fā)展史上翻開光輝燦爛新的一頁。</p><p><b>　　1.1題目</b></p><p>　　七種牽引變壓器的分析比較</p><p><b>　　1.2目的</b></p><p>　　通過對七種牽引變壓器的分析比較，選擇適合我國電氣化鐵路的變壓器。</p><

7、p><b>　　2.方案論證</b></p><p><b>　　2.1變壓器分類</b></p><p>　　變壓器是利用電磁感應(yīng)原理，從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞電能或傳輸信號的一種電器，是電能傳遞或作為信號傳輸?shù)闹匾?。按照變壓器結(jié)構(gòu)種類和接線方式分為：單相結(jié)線變壓器、單相（三相）V，v結(jié)線變壓器 、三相YN，d11雙繞組變壓器、斯科

8、特結(jié)線變壓器、YN結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器、YN結(jié)線平衡變壓器、非阻抗匹配YN結(jié)線平衡變壓器。</p><p><b>　　2.2方法</b></p><p>　　通過對七種變壓器的優(yōu)缺點(diǎn)比較，以表格的形式清晰的得出最適合我國國情的電氣化牽引變壓器。</p><p><b>　　3.設(shè)計(jì)論述</b></p>&

9、lt;p>　　3.1單相結(jié)線變壓器</p><p>　　單相結(jié)線變壓器如圖3-1所示，原邊跨接于三相電力系統(tǒng)中的兩相，副邊一端與牽引側(cè)母線連接，另一端與軌道及接地網(wǎng)連接。牽引變壓器的容量利用率高，但其在電力系統(tǒng)中單相牽引負(fù)荷產(chǎn)生的負(fù)序電流較大，對接觸網(wǎng)的供電不能實(shí)現(xiàn)雙邊供電。所以，這種結(jié)線只適用于電力系統(tǒng)容量較大，電力網(wǎng)比較發(fā)達(dá)，三相負(fù)荷用電能夠可靠的由地方電網(wǎng)得到供應(yīng)的場合。另外，單相牽引變壓器要按全絕緣

10、設(shè)計(jì)制造。。</p><p>　　圖3-1單相結(jié)線牽引變電所</p><p>　　3.2單相（三相）V，v結(jié)線變壓器</p><p>　　單相V，v結(jié)線變壓器如圖3-2所示，將兩臺單相變壓器以V的方式聯(lián)于三相電力系統(tǒng)，每一個(gè)牽引變電所都可以實(shí)現(xiàn)由三相系統(tǒng)的兩相線電壓供電。兩變壓器次邊繞組，各取一端聯(lián)至牽引變電所兩相母線上，而它們的另一端則以聯(lián)成公共端的方式接至鋼軌引

11、回的回流線。這時(shí)，兩臂電壓相位差60度接線，電流的不對稱度有所減少。這種接線即通常所說的60度接線。三相原理（如圖3-3）：將兩臺容量相等或不相等的單相變壓器器身安裝于同一油箱內(nèi)。原邊繞組接成固定的V結(jié)線，V的頂點(diǎn)（A2與X1連接點(diǎn)）為C相，A1，X2分別為A相，B相。副邊繞組四個(gè)端子全都引出在油箱外部，根據(jù)牽引供電的要求，既可接成正“V”，也可接成反“V”。</p><p>　　圖 3-2 單相V，v結(jié)線變壓器

12、 圖3-3 三相V，v結(jié)線變壓器 </p><p>　　3.3三相YN，d11結(jié)線組變壓器</p><p>　　三相YN，d11結(jié)線牽引變壓器（如圖3-4所示）的高壓側(cè)通過引入線按規(guī)定次序接到110kV或220kV，三相電力系統(tǒng)的高壓輸電線上；變壓器低壓側(cè)的一角c與軌道接地網(wǎng)連接，變壓器另兩個(gè)角a和b分別接到27.5kV的a相和b相母線上。由兩相牽引母線分別

13、向兩側(cè)對應(yīng)的供電臂供電，兩臂電壓的相位差為60度，也是60度接線。由于左右兩供電臂對軌道的電壓相位不同，因此，在這兩個(gè)相鄰的接觸網(wǎng)區(qū)段間采用了分相絕緣器。</p><p>　　這種牽引變電所中裝設(shè)兩臺三相YN，d11結(jié)線牽引變壓器，可以兩臺并聯(lián)運(yùn)行，也可以一臺運(yùn)行，另一臺固定備用。</p><p>　　圖 3-4 三相YN，d11接線牽引變壓器原理圖</p><p>

14、;　　3.4斯科特結(jié)線變壓器</p><p>　　斯科特結(jié)線變壓器（原理電路圖如圖3-5所示）實(shí)際上也是由兩臺單相變壓器按規(guī)定連接而成。一臺單相變壓器的原邊繞組兩端引出，分別接到三相電力系統(tǒng)的兩相，稱為M座變壓器；另一臺單相變壓器的原邊繞組一端引出，接到三相電力系統(tǒng)的另一相，另一端到M座變壓器原邊繞組的中點(diǎn)O，稱為T座變壓器。這種結(jié)線形式把對稱三相電壓變換成對稱兩相電壓，用兩相中的一相供應(yīng)一邊供電臂，另一相供應(yīng)另

15、一邊供電臂。M座變壓器原邊繞組匝數(shù)，兩端分別接入電力系統(tǒng)的B，C相；副邊繞組匝數(shù)，向左邊供電臂供電。T座變壓器原邊繞組匝數(shù)，一端接在M座變壓器原邊繞組的中點(diǎn)O，另一端接到接到電力系統(tǒng)的A相；副邊繞組匝數(shù)，向右邊供電臂供電。T座和M座副邊匝數(shù)相同，原邊匝數(shù)不同。實(shí)際中，通常把兩臺單相變壓器繞組裝配在一個(gè)鐵芯上，安裝在一個(gè)油箱內(nèi)。</p><p>　　圖 3-5 斯科特變壓器原理電路圖</p><

16、p>　　3.5 YN結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器</p><p>　　YN結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器如圖3-6所示，可以兩臺并聯(lián)運(yùn)行；也可以一臺運(yùn)行，另一臺固定備用。副邊繞組三角形結(jié)線結(jié)構(gòu)即在非接地相增設(shè)兩個(gè)外移繞組。內(nèi)三角形接線的一角c與軌道接地網(wǎng)連接。兩端分別接到牽引側(cè)兩相母線上。由兩相牽引母線分別向兩側(cè)對應(yīng)的供電臂牽引網(wǎng)供電。</p><p>　　圖3-6 YN結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器繞組

17、接線和電壓向量圖</p><p>　　3.6 YN結(jié)線平衡變壓器</p><p>　　根據(jù)平衡變壓器（如圖3-7所示）的工作原理，要求：① 原邊接三相對稱電源電壓時(shí)，副邊二相輸出端口空載電壓對稱（即大小相等，相位差為90度）；② 副邊二相輸出端口帶相同負(fù)載時(shí)，原邊三相電流對稱。YN結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器，雖然滿足了上述需要和要求，但是平衡繞組與a（或b，c）繞組的匝數(shù)比和阻抗匹配系數(shù)都是固

18、定值。一般來說，繞組匝數(shù)的配合比較容易，而無論從設(shè)計(jì)上還是制造工藝上來講，要得到預(yù)先確定的某一阻抗匹配系數(shù)都是相當(dāng)困難的。YN結(jié)線阻抗匹配平衡變壓器的要求，在設(shè)計(jì)上和制造工藝上的難度是不言而喻的。</p><p>　　阻抗系數(shù)匹配可以在一定范圍內(nèi)任意選取，因而使變壓器的設(shè)計(jì)和制造更加方便。阻抗匹配系數(shù)取值的靈活性對繞組布置具有重要意義。從輸出電壓，線材利用率等方面考慮，阻抗匹配系數(shù)在1~1.732范圍取值較合適。

19、</p><p>　　圖 3-7 YN結(jié)線變壓器繞組接線和電勢向量圖</p><p>　　3.7非阻抗匹配YN結(jié)線平衡變壓器</p><p>　　在前面所述的YN 結(jié)線平衡變壓器中，不需要專門進(jìn)行阻抗匹配，按結(jié)構(gòu)對稱性布置繞組，就可以使該變壓器達(dá)到平衡。這是YN結(jié)線平衡變壓器的特點(diǎn)。由于它不需要專門進(jìn)行阻抗匹配，所以稱為非阻抗匹配YN結(jié)線平衡變壓器。</p&g

20、t;<p><b>　　4.結(jié)果分析</b></p><p>　　4.1七種變壓器的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p><b>　　表 4-1</b></p><p>　　4.2變壓器的適用范圍</p><p>　?。?）單相結(jié)線變壓器適用于電力系統(tǒng)容量較大，電力網(wǎng)比較發(fā)達(dá)，三相負(fù)荷用電能夠可靠的

21、由地方電網(wǎng)得 到供應(yīng)的場合。</p><p>　?。?）三相YN，d11雙繞組變壓器適用于山區(qū)單線電氣化鐵路牽引負(fù)載不平衡的場所。</p><p>　　（3）YN結(jié)線阻抗匹配牽引變壓器適用于：牽引變電所自用電和站區(qū)三相電力。。</p><p><b>　　5、總結(jié)</b></p><p>　　為期十余天的牽引供變電課程設(shè)

22、計(jì)就要結(jié)束了，在這次課程設(shè)計(jì)中我們小組3人經(jīng)過數(shù)日的努力終于完成預(yù)定任務(wù)。經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，我們學(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。因?yàn)槠綍r(shí)不常深究的緣故，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，小組一行3人多次在圖書館、電子閱覽室等地多方面查詢資料，經(jīng)過大家的不懈努力終于完成了課程設(shè)計(jì)。</p><p>　　經(jīng)過這次設(shè)計(jì)，我們不

23、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，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動手能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，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，掌握得不夠牢固

24、，通過這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故，為下次的課程設(shè)計(jì)做好充分的準(zhǔn)備，也為將來面對工作時(shí)能夠更快地進(jìn)入狀態(tài)打下良好的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李彥哲.電氣化鐵道供電系統(tǒng)與設(shè)計(jì).蘭州：蘭州大學(xué)出版社，2006.9</p><p>　　[2] 譚秀炳，劉向陽.交流電