城市軌道交通單端供電系統(tǒng)(共21頁)

1、城市(chngsh)軌道交通單端供電系統(tǒng) 學 院：電氣(dinq)學院 專 業(yè)：電氣工程及其自動化 指導(zhdo)教師：王致杰 班 級：BG1102 姓 名： 學 號 設計時間：2014.12小組(xioz)成員及分工： 組 長： 文獻檢索：文檔編輯(binj)：目錄(ml)一緒論(xln)二城市(chngsh)軌道交通供電系統(tǒng)城市軌道交通供電系統(tǒng)的發(fā)展城市軌道交通供電系統(tǒng)的構(gòu)成城市軌道交通供電系統(tǒng)的基本原理三計算負荷計算短路計算四器件選擇五小結(jié)緒論(xln)隨著我們國民經(jīng)濟迅速發(fā)展和城市交通量的增長，城市軌道交通作為一種新的交通運輸工具在我國運用越來越廣泛。未來數(shù)年將是軌道交通發(fā)展的黃金時

2、期。而對軌道交通系統(tǒng)(xtng)供電的研究，國內(nèi)正處于初步摸索階段。城市軌道交通供電系統(tǒng)是城市鐵路運輸?shù)闹匾M成部分，其可靠，安全是城市軌道交通系統(tǒng)運行的保證。對供電系統(tǒng)進行設計，優(yōu)化設計方案，提高設計效率，節(jié)省工程投資，減少運營成本，是供電系統(tǒng)的一種高效的設計方案，是供電系統(tǒng)理論和實踐(shjin)相結(jié)合的發(fā)展方向。我國越來越多的城市修建城市軌道交通，城市軌道交通供電系統(tǒng)顯示必要性與重要性。國外城市軌道交通由于發(fā)展歷程較長，各方面研究相對較為成熟，電力牽引用于軌道交通系統(tǒng)已有100多年的歷史，隨著經(jīng)濟和科學技術(shù)的不斷發(fā)展，用于軌道交通的電力牽引方式有許多不同的制式出現(xiàn)。這里所說的制式是指供電

3、系統(tǒng)向電動車輛或電力機車供電所采用的電流和電壓制式，如直流制或交流制、電壓等級、交流制中的頻率(工頻或低頻)以及交流制中是單相或三相等。牽引對列車也有要求，大致分為三種，啟動加速性能。要求啟動加速力大而且平穩(wěn)，即恒定的大的啟動力矩，便于列車快速平穩(wěn)啟動。動力設備容最利用。對列車的主要動力設備牽引電動機的基本性能要求為：列車輕載時，運行速度可以高一些，而列車重載時運行速度可以低一些。這樣無論列車重載或輕載都可以達到牽引電動機容量的充分利用，因為列車的牽引力運行速度的乘積為其功率容量，這時近于常數(shù)調(diào)速性能，列車運輸，特別是旅客運輸，要求有不同的運行速度，即調(diào)速。在調(diào)述過程中既要達到變速，還要盡可能

4、經(jīng)濟、=要有太大的能量損耗，同時還希望容易實現(xiàn)調(diào)速。城市(chngsh)軌道交通供電系統(tǒng)城市(chngsh)軌道交通供電系統(tǒng)的發(fā)展我國的地鐵(dti)建于1965年，目前，我國已經(jīng)建成地鐵的城市有北京，天津，上海，廣州，香港等。從20世紀50年代，我國開始籌建地鐵，規(guī)劃了北京地鐵網(wǎng)絡。當時的地鐵系統(tǒng)注重人防功能。20世紀80年代至90年代，我國開始在上海，北京，天津城市建設地鐵。進入20世紀90年代，我國開始進入地鐵建設高潮階段。城市軌道交通供電系統(tǒng)的構(gòu)成 城市軌道交通供電系統(tǒng)負責提供車輛和供電設備的動力電源，一般包括兩大部分，一部分為高壓供電系統(tǒng)，即城市電網(wǎng)；另一部分為城市軌道交通內(nèi)部供電系

5、統(tǒng)，城市軌道交通作為城市電網(wǎng)的一個用戶，一般都直接從城市電網(wǎng)取得電能，無需單獨建立電廠。城市電網(wǎng)對軌道交通供電的供電方式有三種；集中供電，分散供電以及混合供電。城市軌道交通內(nèi)部供電系統(tǒng)由牽引供電系統(tǒng)和照明供電系統(tǒng)構(gòu)成。牽引供電系統(tǒng)中的牽引變電所將三相高壓電流變成是和電動車輛應用的低壓直流電。饋電線再講牽引變電所的直流電送到接觸網(wǎng)，電動車輛通過其受流器與接觸網(wǎng)的直接接觸而獲得電能。動力照明系統(tǒng)提供車站和區(qū)間各類照明，扶梯，風機，水泵動力機械設備電源和通信，信號，自動化等設備電源，它由降壓變電所和動力照明配電線路組成。城市軌道交通供電系統(tǒng)組成如圖由圖中可以看出，城市電網(wǎng)對城市軌道交通主變電所供電，

6、主變電所將高壓電變成低壓電傳送給牽引變電所，在通過整流器件整流成低壓直流電通過饋線輸送給軌道列車。我們(w men)此次課程設計主要對主變電所到牽引變電所這一塊進行研究分析。城市(chngsh)軌道交通供電系統(tǒng)的基本原理本次(bn c)課設是對5號線的單端供電進行研究，本組成員通過實地考察和查閱資料得知5號線列車直流牽引電壓為1500v，額定總功率為5000kw。我們參考了1號線上海體育館站的牽引系統(tǒng)，繪制出5號線牽引供電系統(tǒng)圖。從圖上我們(w men)可以看到從變電所傳輸?shù)?10kv電壓由兩條母線傳送(chun sn)給牽引變電所。分別每條母線都經(jīng)過115kv/33kv變壓器，將110kv高

7、壓電變成30kv左右(zuyu)的中壓電，再將30kv中壓電分流給牽引變壓器，分別每條母線分給4個，1個主線路，3個備用。30kv中壓分流后經(jīng)由33kv/10kv變壓器轉(zhuǎn)化為10kv低壓通過分流輸送給11個站，最后通過站間變壓整流器將10kv電壓降壓整流成1500v直流牽引電供列車使用。下圖是接線圖為了使設計的圖投入實際應用，我們還設計了設備布置圖，用于在實際施工(sh gng)中方便布置器件。根據(jù)(gnj)城市軌道交通的系統(tǒng)圖，接線圖和設備布置圖，我們可以完整的將5號線軌道交通供電系統(tǒng)模擬出來并且(bngqi)投入到實際運用中。計算(j sun)城市軌道交通列車牽引電壓單端通常為1500v直

8、流電，牽引變電所消耗總的功率大約為5000kw。負荷計算由實際可得變壓器的功率因數(shù) QUOTE ，總線路損耗為5%，要求額定總功率為5000KW，則實際用功率5250KW，為防止緊急超載用電，每個主線用3000KW，則定總變電所功率為6000KW（可承受5000kw），主變側(cè)電壓為110KV，分為兩個主線供電，主變電所變壓器用115/33KV。115/33kv變壓器一次測： QUOTE ，其中 QUOTE ，二次側(cè)電流115/33kv二次側(cè)電流分流成五路，一路接地保護，另四路接牽變分流后電流即33/10kv牽變一次側(cè)分路(fn l)后功率二次側(cè)分配到每個站臺，分別(fnbi)每個母線給六個站臺

9、供電，再由站間變壓器10/1.2kv將10kv電壓(diny)降壓再經(jīng)整流二四項整流成直流短路(dunl)計算由于短路中三相短路最為嚴重，破壞性最強，則只計算三相短路，用歐姆(u m)法計算三相短路電流，斷路器電壓是短路電壓的1.5倍，此電壓為短路電壓，主變壓器，牽引(qinyn)變壓器，站間變壓器均外殼接地，即單相接地，由于是高壓電路， QUOTE ，則 QUOTE 忽略不計，則 QUOTE - 短路計算點平均額定電壓，比同級電壓高5% QUOTE - 短路電路阻抗 QUOTE - 短路電路電阻 QUOTE - 短路電路阻抗根據(jù)國家電網(wǎng)專用技術(shù)規(guī)范標準，可得 = 1 * GB3 變壓器115

10、/33KV的短路阻抗為10.5， = 2 * GB3 變壓器33/10KV短路阻抗為17.5， = 3 * GB3 變壓器10/1.2KV短路阻抗為6.5 = 1 * GB3 變壓器一次側(cè) 斷路器 = 1 * GB3 ： QUOTE 則斷路器 = 1 * GB3 的型號為：KW200/7，空氣戶外型額定電壓200KV，額定電流7KA隔離(gl)開關 = 1 * GB3 的型號(xngho)為：GW200/7，戶外式隔離(gl)開關額定電壓200KV，額定電流7KA接地開關 = 1 * GB3 的型號為：JN200/7，戶內(nèi)式接地開關額定電壓200KV，額定電流7KA = 1 * GB3 變壓器

11、二次側(cè)分路前斷路器 = 2 * GB3 ： QUOTE 則斷路器 = 2 * GB3 的型號為：ZN50/2，戶內(nèi)真空型額定電壓為50KV，額定電流為2KA = 1 * GB3 變壓器二次側(cè)分路后即 = 2 * GB3 變一次側(cè)斷路器 = 3 * GB3 ： QUOTE 則斷路器 = 3 * GB3 的型號為：ZN50/2，戶內(nèi)真空型額定電壓為50KV，額定電流為2KA = 2 * GB3 變壓器二次側(cè)斷路器 = 4 * GB3 ： QUOTE 則斷路器 = 4 * GB3 的型號為：LN20/0.5，戶內(nèi)SF6型額定電壓20KV，額定電流500A接地開關 = 2 * GB3 的型號為：JN2

12、0/0.5，戶內(nèi)式接地開關額定電壓20KV，額定電流500A = 2 * GB3 變壓器二次側(cè)分流后即站間變壓器一次側(cè)斷路器 = 5 * GB3 的型號(xngho)為：LN20/1，戶內(nèi)SF6型額定( dng)電壓20KV，額定電流1KA接地(jid)開關 = 3 * GB3 的型號為：JN20/1，戶內(nèi)式接地開關額定電壓20KV，額定電流1KA器件選擇斷路器1.1斷路器介紹斷路器（英文名稱：circuit-breaker，circuit breaker）是指能夠關合、承載和開斷正?；芈窏l件下的電流并能關合、在規(guī)定的時間內(nèi)承載和開斷異?；芈窏l件下的電流的開關裝置。斷路器可用來分配電能，不頻繁

13、地啟動異步電動機，對電源線路及電動機等實行保護，當它們發(fā)生嚴重的過載或者短路及欠壓等故障時能自動切斷電路，其功能相當于熔斷器式開關與過欠熱繼電器等的組合。而且在分斷故障電流后一般不需要變更零部件。目前，已獲得了廣泛的應用。 斷路器按其使用范圍分為高壓斷路器，和低壓斷路器，高低壓界線劃分比較模糊，一般將3kV以上的稱為高壓電器。在現(xiàn)代社會，無論是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、國防、文教衛(wèi)生、金融、商業(yè)、旅游服務和人民生活等領域都離不開電。電的產(chǎn)生、輸送、使用中，配電是一個極其重要的環(huán)節(jié)。配電系統(tǒng)包括變壓器和各種高低壓電器設備，低壓斷路器則是一種使用量大面廣的電器。1.2斷路器選擇QF1，QF2用于保護城

14、市電網(wǎng)至115/33kv變壓器處線路為斷路器 = 1 * GB3 型KW200/7，空氣戶外型額定( dng)電壓200KV，額定電流7KA選擇空氣(kngq)斷路器的理由：SF6斷路器怕水，不宜用于戶外(h wi)，真空斷路器不能承受110KV高壓。QF3，QF4用于保護115/33kv變壓器二次側(cè)分流段線路為斷路器 = 2 * GB3 型ZN50/2，戶內(nèi)真空型額定電壓為50KV，額定電流為2KAQF5，QF6，QF7，QF8用于保護33/10kv變壓器一次側(cè)線路為斷路器 = 3 * GB3 型 ZN50/2，戶內(nèi)真空型額定電壓為50KV，額定電流為2KAQF12，QF13用于保護33/1

15、0kv變壓器二次側(cè)至分流段線路為斷路器 = 4 * GB3 型LN20/0.5，戶內(nèi)SF6型額定電壓20KV，額定電流500AQF14，QF15，QF16，QF17，QF18，QF19，QF20，QF21，QF22，QF23，QF24，QF25，QF26用于保護各站間變壓器為斷路器 = 5 * GB3 型LN20/1，戶內(nèi)SF6型額定電壓20KV，額定電流1KA開關2.1開關介紹開關的詞語解釋為開啟和關閉。它還是指一個可以使電路開路、使HYPERLINK /view/10897.htm t _blank 電流中斷或使其流到其他電路的電子元件。最常見的開關是讓人操作的機電設備，其中有一個或數(shù)個電

16、子接點。接點的“閉合”（closed）表示電子接點導通，允許電流流過；開關的“開路”（open）表示電子接點不導通形成開路，不允許電流流過。最簡單的HYPERLINK /view/126104.htm t _blank 開關有二片名叫“觸點”的金屬，二觸點接觸時使HYPERLINK /view/10897.htm t _blank 電流形成回路，二觸點不接觸時電流開路。選用接點金屬時需考慮其對抗腐蝕的程度，因為大多數(shù)金屬氧化后會形成絕緣的氧化物，使接點無法正常工作。選用接點金屬也需考慮其電導率、硬度、機械強度、成本及是否有毒等因素。有時會在接點上電鍍抗腐蝕金屬。一般會鍍在接點的接觸面，以避免因

17、氧化物而影響其性能。有時接觸面也會使用非金屬的導電材料，如導電塑膠。開關中除了接點之外，也會有可動件使接點導通或不導通，開關可依可動件的不同為分為杠桿開關（Toggle switch）、按鍵開關、船型開關（Rocker switch）等，而可動件也可以是其他型式的機械連桿。2.2開關選擇QS1，QS2為隔離開關 = 1 * GB3 可通斷城市電網(wǎng)對軌道交通輸電GW200/7，戶外式隔離開關(kigun)額定電壓200KV，額定電流7KA變壓器外殼(wi k)接地，即單相接地，QS3，QS4為接地(jid)開關 = 1 * GB3 ，用于保護主變壓器115/33kv型號為JN200/7，戶內(nèi)式接

18、地開關額定電壓200KV，額定電流7KAQS5，QS6為接地開關 = 2 * GB3 ，用于保護牽引變壓器33/10kv型號為JN20/0.5，戶內(nèi)式接地開關額定電壓20KV，額定電流500AQS7,QS8，QS9，QS10，QS11，QS12，QS13，QS14，QS15，QS16，QS17，QS18，QS19為接地開關 = 3 * GB3 ，用于保護站間變壓器型號為JN20/1，戶內(nèi)式接地開關額定電壓20KV，額定電流1KA電纜3.1電纜介紹電纜(electric cable)通常是由幾根或幾組導線（每組至少兩根）圍繞一根中心絞合而成，其形狀類似繩索，同時外層覆蓋高度絕緣層。通常是由幾根或

19、幾組導線（每組至少兩根）絞合而成的類似繩索的電纜,每組導線之間相互絕緣,并常圍繞著一根中心扭成，整個外面包有高度絕緣的覆蓋層。電纜具有內(nèi)通電，外絕緣的特征。電線電纜的型號組成與順序如下：1:類別、用途2:導體3:絕緣4:內(nèi)護層5:結(jié)構(gòu)特征6:外護層或派生-7:使用特征1-5項和第7項用拼音字母表示，高分子材料用英文名的第一位字母表示，每項可以是1-2個字母；第6項是1-3個數(shù)字。常用代碼用途代碼不標為電力電纜，K-(控制纜)，P-(信號纜)；導體材料代碼不標為銅（也可以標為CU），L-(鋁)；內(nèi)護層代碼(di m)Q-(鉛包)，L-(鋁包)，H-(橡套)，V-(聚氯乙烯(j l y x)護套)

20、,內(nèi)護套一般(ybn)不標識；外護層代碼V-(聚氯乙烯)，Y-(聚乙烯電力電纜)；派生代碼D-(不滴流)，P-(干絕緣)；特殊產(chǎn)品代碼TH-(濕熱帶)，TA-(干熱帶)，ZR-(阻燃)，NH-(耐火)，WDZ-(低煙無鹵、企業(yè)標準)。3.2電纜選擇115/33kv 一次側(cè)選擇CYZQ型號電纜，電壓等級110750，允許最高工作溫度8085115/33kv二次側(cè)（33kv/10kv一次側(cè)）選擇ZLL型號電纜，電壓等級135，允許最高工作溫度8033kv/10kv二次側(cè)選擇ZZL型號電纜，電壓等級135，允許最高工作溫度80整流器至接觸網(wǎng)選擇VLV型號電纜，電壓等級110，允許最高工作溫度65整流

21、器4.1整流器介紹整流器（英文：rectifier）是把交流電轉(zhuǎn)換成直流電的裝置，可用于供電裝置及偵測無線電HYPERLINK /view/54338.htm t _blank 信號等。整流器可以由真空管，引燃管，固態(tài)矽半導體二極管，汞弧等制成。相反，一套把直流電轉(zhuǎn)換成交流電的裝置，則稱為“逆變器” （inverter）。整流器是一個整流裝置，簡單的說就是將交流（AC）轉(zhuǎn)化為直流（DC）的裝置。它有兩個主要功能：第一，將交流電（AC）變成直流電(DC)，經(jīng)濾波后供給負載，或者供給逆變器；第二，給蓄電池提供充電電壓。因此，它同時又起到一個充電器的作用。整流器的主要應用是把交流電源轉(zhuǎn)為直流電源。

22、由于所有的電子設備都需要使用直流，但電力公司的供電是交流，因此除非使用電池，否則所有電子設備的電源供應器內(nèi)部都少不了整流器。至于把直流電源的電壓進行轉(zhuǎn)換則復雜得多。 直流-直流轉(zhuǎn)換的一種方法是首先將電源轉(zhuǎn)換為交流（使用一種稱為反用換流器的設備），然后使用變壓器改變該交流電壓，最后再整流回直流電源。整流器還用在調(diào)幅(AM)無線電信號的檢波。 信號在檢波前可能會先經(jīng)增幅(把信號的振幅放大)，如果未經(jīng)增幅，則必須使用非常低電壓降的二極管。 使用整流器作解調(diào)時必須小心地搭配電容器和負載電阻。 電容太小則高頻成分傳出過多，太大則將抑制訊號。整流裝置(zhungzh)也用于提供電焊時所需固定極性的電壓。

23、這種電路的輸出電流有時需要控制(kngzh)，此時會以可控硅(一種(y zhn)晶閘管)替換橋式整流中的二極管，并以相位控制觸發(fā)的方式調(diào)整其電壓輸出。晶閘管也用于各級鐵路機車系統(tǒng)中，以實現(xiàn)牽引馬達的微調(diào)。 可關斷晶閘管(GTO)則可用于從直流電源產(chǎn)生交流，例如在 列車上使用此方式提供三相牽引馬達所需的電源。4.2整流器選擇 目前城市軌道交通系統(tǒng)中運用的整流器大致分為兩種十二項脈波整流器和二十四相脈波整流器，此次課程設計我們選用的是二十四相脈波整流器，其交流與直流電壓比為1:1.424脈波整流機組的主電路原理圖如圖3-1所示。整流機組主要有兩臺12脈波軸向雙分裂式牽引整流變壓器和四組全波整流橋組成。每臺變壓器閥側(cè)二套繞組分別接成d接法和y接法，其線電壓天然形成30的相差。兩臺變壓器的網(wǎng)側(cè)采用延邊三角形接法，分別移相7.5