城市轨道交通供电系统设计

1 设计原始资料 1.1具体题目 （1）变电站所在高度 70M。 （2）最高年平均气温 19 摄氏度，月平均气温 27 摄氏度。 （3）110kV 变电站，向该地区 35kV 电压等级供电。110kV 以双回路与 35km 外的系统相连。系统最大方式的容量为 2900 MVA，相应的系统电抗为 0.518；系统最小的方式为 2100 MVA，相应的系统电抗为 0.584。系统最大负荷 利用小时数为 TM=5660h。 （4）35kV 电压级，架空线 6 回，3 回输送功率 12MVA；3 回输送功率 8MVA。 1.2要完成的内容 本次设计的重点是确定该变电所电气一次主接线的几种建设方案，然后在几 种方案中从考虑运行的可靠性，灵活性以及投资的经济性等进行综合比较，确定 出最佳的变电所电气主接线方案；并对主要设备进行选择校验，绘制电气主接线 图，本站设备选择优先采用具有目前先进技术的设备。 2设计内容的分析 2.1设计规程 地铁设计规范 （GB50517-2003）中规定： 14.2.4 主变压器的数量与容量宜根据近、远期负荷计算确定、分期实施，并 在一台主变压器退出运行时其他变压器能负担供电范围内的一、二级负荷。 14.2.13 主变电所宜采用有载调压主变压器。 2.2本设计的主接线形式 2.2.1主接线的设计原则 主变电所中的一次设备按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线， 它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各变电所。它表明各种一次设备的数量 和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。所以电气主接线是主 变电所电气部分的主体，对变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重 要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大 影响。对于主接线设计的设计应该满足可靠性，灵活性和经济性的基本要求。 2.2.2主接线的形式 高压侧的主接线形式：线路变压器组接线，内桥形接线，外桥形接线。 110kV 侧的主接线的设计 110kV 侧是以双回路与系统相连。由电力工程电气一次设计手册第二章 第二节中的规定可知：35110kV 线路为两回以下时，宜采用桥形，线路变压器 组线路分支接线。故 110kV 侧采用桥形的连接方式。目前国内城网无穿越功率， 不采用外桥接线形式。 35kV 侧的主接线的设计 35kV 侧出线回路数为 6 回。由电力工程电气一次设计手册第二章第二 节中的规定可知：当 3563kV 配电装置出线回路数为 48 回，采用单母分段连 接，当连接的电源较多，负荷较大时也可采用双母线接线。故 35kV 可采用单母 分段连接也可采用双母线连接。 主接线方案的比较选择 方案 1：110kV 侧采用内桥形的连接方式，35kV 侧采用单母分段连接。 110kV 侧采用内桥形的连接方式，便于变压器的正常投切和故障切除，35kV 采 用单母分段连线，对重要用户可从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障， 分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断，所以此方案同时兼顾了 可靠性，灵活性，经济性的要求。 方案 2：110kV 侧采用内桥形的连接方式，35kV 侧采用双母线连接。虽供电 更可靠，调度更灵活，但与方案 1 相比较，设备增多，配电装置布置复杂，投资 和占地面增大，而且，当母线故障或检修时，隔离开关作为操作电器使用，容易 误操作。 由以上可知，在本设计中采用第一种接线，即 110kV 侧采用内桥形的连接方 式，35kV 侧采用单母分段连接方式。 3主要设备的选择 3.1互感器的选择 3.1.1 主变压器的确定主变压器的确定 当不受运输条件限制时，在 330kV 及以下的发电厂和变电所，均应采用三 相变压器。社会日新月异，在今天科技已十分进步，变压器的制造、运输等等已 不成问题，故有以上规程可知，此变电所的主变应采用三相有载调压变压器。 最大综合计算负荷的计算可按照公式： 求得。式中 m i.max maxt i=1 P S= K1+a% cos ：为同时系数，出线回数较少时，可取 0.90.95，出线回数较多时，取 t K 0.850.9；线损，取 5%。a% =0.9(12+12+12+8+8+8)(1+0.05)=56.7MVA m i.max maxt i=1 i P S= K1+a% cos 装有两台及以上主变压器的变电所中，当其中一台主变压器停运时，其余主 变压器的容量一般应满足 60%的全部最大综合计算负荷。即 城市轨道交通供电系统课程设计报告 3 （n-1） Nmax S0.6S 由上可知，此变电站单台主变压器的容量 60%=56.760%=34MVA N S max S 所以应选容量为 50 MVA 的主变压器，变压器型号为 SFSZ750000/110 型。 3.1.2 电流互感器的选择电流互感器的选择 110KV 侧电流互感器的选择 一次回路电压： g 110kV N UU 二次回路电流： mgmax 4 50000 3 II349.91A ( 3 110) 根据以上两项，初选型电流互感器，其参数如下表 3-1 所示：110 4 LCWB 5 型号额定电压 （kV） 电流比准确级次组合热稳定电流 （kA） 动稳定电流 （kA） 4 LCWB -110 110600/5 123 0.5/ B / B / B 75135 表 3-1 型电流互感器的技术参数110 4 LCWB 动稳定效验： shmdw i2 I K mdwsh 2 I K2600 150127.28kA i3.98kA 满足动稳定要求 热稳定效验： 2 kmt QI K 22 22 mtk I K= 600 75= 2025(kA) S Q = 0.11(kA) S 满足热稳定要求 综上所述，所选型电流互感器满足要求。 4 LCWB -110 35kV 侧主变压器侧电流互感器的选择 一次回路电压： Ng UU = 35kV 二次回路电流： mgmax 4 50000 3 II1099.71A ( 3 35) 根据以上两项，初选型电流互感器，其参数如下表 2-8 所示：LDB-35 5 型号额定电压 （kV） 电流比准确级次组合热稳定电 流（kA） 动稳定电 流(kA） LDB-35352000/50.5/10P/10P3075 表 3-2 型电流互感器的技术参数LDB-35 动稳定效验： shmdw i2 I K mdwsh 2 I K22000 2.5 30212.13kA i4.49kA 满足动稳定要求 热稳定效验： 2 kmt QI K 22 22 mtk I K2000 303600(kA) S Q0.914(kA) S 满足热稳定要求 综上所述，所选户外独立式电流互感器满足要求。LDB-35 35kV 母联电流互感器的选择:选用型电流互感器。LDB-35 3.1.3 电压互感器的选择 电压互感器的选择结果如下表 3-3 所示： 额定电压（kV）安装地点型号 一次线圈二次线圈辅助线圈 准确级次 110kVJDCF-110(WB) 3/1103/1 . 0 0.10.5 35kV 母线JDJJ2-35 3/353/1 . 0 3/1 . 00.5 表 3-3 电压互感器的选择结果 城市轨道交通供电系统课程设计报告 5 3.2微机保护装置的选择 考虑到综合自动化系统适应无人值班要求，对危机设备保护的选择要求做到 可靠性，选择性，灵敏性，速动性兼顾，统一协调；还应考虑可扩展性和可维护 性，微机中不应使用掉电后不能自恢复的逆变电源；微机保护用电流互感器应尽 可能地接成 Y 型，相位补偿和电流不畅可用软件实现，无需采用相位补偿接线； 微机保护的设计应保证在网络系统或通信故障时，仍能独立的正常工作；所有微 机保护装置与其他数字设备之间的通信规则应统一；考虑无人值班需要，不应过 多设置复位按钮，切换开关等现地控制设备。 4主接线图的绘制 主变电所主接线图如图 4.1 所示。 图 4.1 主变电所主接线图 5总结 通过这次课程设计，我从对变电站的生疏，到了解，再到深入研究，感觉有 不少的收获：1.巩固了以前学的专业知识，并在以前的基础上理解的更加透彻， 掌握的更加熟练；2.锻炼了自己的实际应用能力，将课本上学到的理论知识和实 际生产联系了起来；3.增强了自己独立解决问题的能力。虽然，在这个过程中我 也曾遇到了不少困难，但是，在老师和同学们的热情帮助和我自己的不懈努力下， 所有的难题都被我逐个解决，我也从中获得了胜利的喜悦。这也让我明白了一个 道理:前途是光明的，道路是曲折的，只有靠自己顽强拼搏的精神和坚持不懈的 努力才能够到达成功的彼岸。正所谓：天下无难事，只要肯攀登。只要有锲而不 舍的精神，就没有办不到的事！ 参考文献 1地铁设计规范 GB 50157-2003.北京：