城市轨道交通课程设计.doc

城市轨道交通供电系统课程设计报告城市轨道交通供电系统课程设计报告评语：考 勤（10）守 纪（10）设计过程（40）设计报告（30）小组答辩（10）总成绩（100）专 业：电气工程及其自动化班 级： 电气1001 姓 名： 李铁 学 号： 201009045 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院2013 年7月 12日 1设计资料(1) 车流密度：平时N=20对/h，高峰N=30对/h；(2) 列车编组：6节/列；(3) 列车自重：G=331.6t；(4) 列车平均运行速度：V=35km/h；(5) 牵引网额定电压：Uc=1.5kV；(6) 牵引网单位阻抗：r=0.0331/km；(7) 列车单位能耗： A=0.07kWh/tkm；(8) 运营时间：18h/day；(9) 走行轨单位阻抗：r0=0.013/km；(10) 电价：a=0.69元/度。1.1题目某原始资料如表1所示：表1某地铁一号线线路区间长度站名(简称)西朗A坑口B花地湾C芳村D黄沙E长寿路F陈家祠G西门口H公元前I农讲所J烈士陵园K东山口L杨箕M体育西路N体育中心O广州东站P站距(kM)1.571 0.928 1.321 1.38 0.951 1.135 0.932 0.872 1.177 1.019 1.165 1.316 1.423 0.961 1.874试结合所学知识，对该地铁牵引变电所进行布点，并进行牵引供电计算。1.2需完成的内容牵引变电所的布点在城市轨道交通中占着相当重要的成分，良好的布点，可以在取得良好的经济效益。在此课程设计中，首先对牵引变电所进行布点，满足中间某牵引变电所退出运行时可进行大双边供电。然后根据题目已知条件，对牵引变电所布点完成后，进行牵引供电计算，确保布点的合理性。2设计内容的分析首先，根据GB 50157-2003地铁设计规范:14.2.3牵引变电所的数量、容量及其在线路上的分布应在总和考虑的基础上由计算确定。然后查阅相关资料得知，地铁中牵引变电所，根据车站间的距离，每23个车站设置一个较好。同时，牵引变电所布点一般有两种方法：(1)以线路中间车站设牵引变电所为布点基点：首先考虑牵引变电所与车站相结合。研究线路中站间距最大的两个相邻车站。当站间距足够长，可将此两个车站暂时设置牵引变电所，计算牵引网双边供电最大电压损失，如果计算值控制在允许范围内，则确定在此两个车站设置牵引变电所。以此为牵引变电所布置的基本点，向线路两端扩展，尽可能地集合车站设置。此方法适用于各车站的站间距相差较大的线路。(2)以线路末端车站设牵引变电所为布点基点：当线路末端牵引变电所退出时，由相邻的牵引变电所实施单边供电，此时牵引网电压损失会比较大；或将线路末端牵引网上下行并联运行，以减少牵引网回路电阻，改善牵引网电压质量。首先考虑线路末端牵引变电所与车站相结合。根据牵引网最大电压损失允许值，确定线路末端牵引变电所及相邻牵引变电所的位置以此向线路中央靠拢，完成全部牵引变电所的布点。此方法适用于各车站的站间距相差较小的线路。而我此次设计所采用的就是第二种方案。2.1设计规程根据表1所给的站间距，我们从线路末端选起。我查阅资料，每23站布置一个牵引变电所，且距离大多不超过4km。其中广州东站到体育中心的车站间距最大，所以我们在广州东站P和体育西路N分别布置一个牵引变电所。然后在东山口L处设置一个，再在公园前I设置一个。其次长寿路F设置一个，芳村D设置一个，最后一个布置在西朗A。综合上述，此方案设置了七个牵引变电所，分别为A站、D站、F站、I站、L站、N站、P站（全都与车站合建）。3牵引供电的计算牵引变电所的布点设计完成，剩下的就是每个布点中牵引变电所供电的计算。而我查阅大量资料，发现城市轨道交通正线的牵引供电系统再设计和运营中，均采用双边供电模式，因为双边供电比单边供电的优点是很明显的。无论是电压损失、功率损耗和杂散电流等方面双边供电都要比单边供电小34倍，无疑对运营是非常有利的。北京地铁1号线单边供电是在当时的技术条件下迫不得已而采取的一项临时措施。所以本次计算我采用的是双边供电时的计算方法。3.1平时时的牵引计算即当车流密度N=20对/h时的情况(1)列车平均电流I的计算=541.61(A)(2)区间平均列车数m=(3)区间走行时间(s)=239.76(s)=302.30(s)=345.70(s)=281.73(s)=291.6(s)(4)牵引变电所馈线平均电流=590.35(A)=360.71(A)=454.68(A)=519.95(A)=423.81(A)=438.70(A)(5)牵引变电所馈线有效电流=1.15=1044458.98(A2)=555342.78(A2)=742746.03(A2)=883308.03(A2)=679237.05(A2)=709628.33(A2)所以我们可以得出=1021.99(A)=745.21(A)=861.83(A)=939.84(A)=824.16(A)=842.39(A)(6)1h牵引用电量W=3546.79(kW.h)=2164.29(kW.h)=2728.80(kW.h)=3120.62(kW.h)=2543.11(kW.h)=2632.24(kW.h)(7)因为这里的W为1h牵引用电量，故W的数值也就等于牵引变电所功率数=3546.79(kW)=2164.29(kW)=2728.80(kW)=3120.62(kW)=2543.11(kW) =2632.24(kW)(8)牵引变电所容量(kVA)3901.47(kVA)2380.72(kVA)3001.68(kVA)3432.68(kVA)2797.42(kVA)2895.46(kVA)(9)牵引网平均电压损失=18.15(V)=8.12(V)=11.76(V)=14.66(V)=10.49(V)=11.10(V)(10)牵引网最大平均电压损失=27.23(V)=12.18(V)=17.64(V)=21.99(V)=15.74(V)=16.65(V)3.2高峰时的牵引计算即当车流密度N=20对/h时的情况(1)列车平均电流I的计算=541.61(A)(2)区间平均列车数m=(3)区间走行时间=392.91(s)=239.76(s)=302.30(s)=345.70(s)=281.73(s)=291.6(s)(4)牵引变电所馈线平均电流=885.53(A)=541.07(A)=682.16(A)=779.92(A)=635.85(A)=658.06(A)(5)牵引变电所馈线有效电流=1.15=1827916.02(A2)=930616.25(A2)=1269530.92(A2);=1527710.64(A2)=1153897.10(A2)=1208822.50(A2)所以可以得出=1352.00(A)=964.68(A)=1126.73(A)=1236.01(A)=1074.20(A)=1099.46(A)(6)1h牵引用电量W=5320.19(kW.h)=3246.44(kW.h)=4093.20(kW.h)=4680.93(kW.h)=3814.67(kW.h)=3948.36(kW.h)(7)牵引变电所功率数=5320.19(kW)=3246.44(kW)=4093.20(kW)=4680.93(kW)=3814.67(kW)=3948.36(kW)(8)牵引变电所容量(kVA)5852.21(kVA)3571.08(kVA)4502.52(kVA)5149.02(kVA)=4196.14(kVA)4343.20(kVA)(9)牵引网平均电压损失=24.37(V)=10.88(V)=15.75(V)=19.64(V)=14.05(V)=14.87(V)(10)牵引网最大平均电压损失=36.48(V)=16.32(V)=23.63(V)=29.46(V)=21.09(V)=22.31(V)4总结根据国标给定的标准，牵引变电所的数量容量以及在线路上的布点全部与计算有关，而计算的关键是电压损失的允许值。而最近所有的地铁建设全部都采取的双边供电，足以展现出双边供电的优点，所以牵引计算都以双边供电计算。而在此设计中采用了以线路末端车站设牵引变电所为布点基点，考虑了牵引变电所尽量与车站合建的原则，设计中全部牵引变电所都与车站合建。参考文献1 于松伟.城市轨道交通供电系统设计原理与应用M.西南交通大学出版社.2008.06:380-4