城市轨道交通供电系统设计报告.doc

城市轨道交通供电系统设计报告 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xxxxx 姓 名： xxxxxx 学 号： xxxxxxxxx 指导教师： xxxxxx 兰州交通大学自动化与电气工程学院2013 年7月 12日 1设计原始资料1.1具体题目设计一个降压变电所主接线，要求画出主接线图，主要设备的选择并进行分析。1.2要完成的内容画出降压变电所的主接线。其主接线形式与降压变电所的位置、中压网络构成形式及运行方式、服务对象有关。降压变电所主接线由交流中压开关设备、配电变压器、交流低压开关设备等几部分组成。在有牵引变电所的车站，降压变电所和牵引变电所尽量合建。本课设的相关设计就是降压变电所的主接线设计。2设计内容的分析2.1设计规程城市轨道交通作为城市电网的特殊用户，一般用电范围多在10km30km之间。究竟采用何种方式，应通过计算确定需要负荷之后，根据城市轨道交通路网规划、城市电网构成特点、工程实际情况综合分析确定。城市轨道交通系统的外部电源方案，根据城市电网构成的不同特点，可采用集中式、分散式、混合式等不同形式。对于城市轨道交通供电系统而言，供电系统一般采用集中供电，应引入两个独立的电源以保证供电可靠性和供电质量。2.2降压变电所的主接线形式2.2.1 主接线的设计原则变电所的电气主接线是指由变压器、断路器、电流互感器、电压互感器、母线、负荷开关、隔离开关等电气连接导线所组成的接受分配以及改变电能形式的电路。它反映了变电所的基本结构和功能，能表明电能的输送和分配关系及电能的形式变化情况，是变电所的主体部分。在设计中变电所的电气主接线的选择，对变电所的设备配置、设备选择、继电保护、自动装置和控制装置方式都有重大的影响。从而主接线应满足安全、可靠、经济、接线简单、运行灵活的要求。2.2.2 主接线形式中压主接线一般为分段单母线，根据系统运行需要，可设或不设母线分段开关；跟随式降压变电所一般用线路-变压器组接线。单台配电变压器正常负载率宜在70%左右，并应满足本降压变电所一、二级低压负荷的用电要求。如图1和图2分别为分段单母线设母线分段开关和分段单母线不设母线分段开关的示意图。图1 分段单母线设母线分段开关示意图图2 分段单母线不设母线分段开关示意图分段单母线设母线分段开关的优点：正常运行时，两段母线并联运行，电源回路和统一负荷的馈电回路交错接在不同的母线上，当母线检修时，停电范围缩小一半。中压网络运行方式较为灵活。而分段单母线不设母线分段开关中，虽取消了母线分段开关，可以节省供电系统投资，但中压网络的运行方式缺乏灵活性。故较少使用。据两者的对比，故本设计采用分段单母线接线（设母线分段开关）的形式。 0.4kv配电系统直接面向车站、区间的低压用户，从用电设备负荷分类来讲，一、二级负荷占绝大多数，对低压电源的可靠性要求高。主变电所、电源开闭所、中压网络等输变电环节采取了一系列的措施以提高供电系统的可靠性，在0.4kv配电系统这一环节采用分段单母线接线，设母线分段开关。两段低压母线上的负荷应尽量均衡分配，与配电变压器安装容量相匹配。且采用低压集中补偿，0.4kV低压母线设电力电容器组，电容器通过无功功率补偿控制器进行分组循环投切。如图3为低压主接线示意图。图3低压主接线示意图3主要设备的选择3.1中压开关设备中压开关：进线、联络、馈出线以及分段开关可采用真空断路器，利于继电保护设置和运行方式的灵活性。中压隔离手车：起到了母线转换的作用。电压互感器：主要为测量提供电压信号，为连锁提供电压信号。电流互感器：主要为测量提供电流信号，为连锁提供电流信号。微机综合测控保护装置：集保护、控制、连锁、测量为一体的综合装置，配有与变电所综合自动化连接的通信接口，是变电所自动化系统的基础设备。3.2配电变压器降压变电所在两段母线上各设一台配电变压器，其接线组别采用D,Yn11的中性点直接接地方式，可实现三相四线制供电。可以提高单相短路电流值，确保低压单相接地保护装置动作灵敏度，并可以限制三次谐波含量。配电母线为单母线自动开关分段，动力变压器低压侧通过自动开关与每段母线连接，动力与照明的一、二级负荷应由两路低压电源供电，且前者应为专用电缆。3.3低压开关设备进线开关：对于低容量的配电变压器，为节省投资，可以选用塑壳断路器。而大多数情况下进线开关选用框架断路器，切除故障电流后更换断路器要慎重，因为配电变压器停电对车站、区间或车辆段、控制中心大楼等用电有一定影响，要求进线开关能在切除故障后能完好地再合闸。不论何种形式的断路器，都应具备保护、控制、自身故障报警功能。分段开关：同进线开关。馈出开关：一般选用塑壳式断路器。当个别低压负荷较大时，可选用框架式断路器。应具备保护、控制、自身故障报警功能。电容自动补偿装置：动态地自动投切电容器组，满足补偿后的功率因数的同时，防止出现过补偿。PLC装置：PLC装置具有强大的逻辑控制功能。电流互感器及仪表灯设备。3.4互感器 互感器是电压、电流变换设备，将高电压、大电流变成低电压和小电流，将一次系统的电压电流信息准确地传送到二次侧相关设备。作为一次电路与二次电路之间的中间元件，既可以避免一次电路的高电压直接引入仪表、继电保护设备等二次设备，又可以避免二次电路的故障影响一次电路，提高了两方面工作的安全性和可靠性，特别是保障了人身安全。互感器的使用使二次仪表、继电器等的电流电压规格统一，有利于大规模标准化、小型化生产，并降低了二次设备的绝缘要求。4主接线图的绘制本设计中降压变电所中压侧及低压侧均采用单母线分段的形式，其中两路电源正常时，两配电变压器TM1和TM2分别承担本变电所的一、二级负荷的正常用电。当一个进线电源失电退出运行后，另一台配电变压器则承担本变电所全部一、二级负荷的全部用电。此时作为备用的电源供电时间较少，既能满足供电可靠性要求，也减少了投资。作为校验，导线和电缆通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。其产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。图4降压变电所主接线图如上图标注：QF1、QF2、QF3、QF4、QF5、QF6为断路器，DL1、DL2、DL3、DL4为隔离开关。TM1、TM2为配电变压器。5总结目前环网接线方式，越来越受到重视，并且已在很多城市和地区积极推广应用。同时，35kV也逐渐成为城市中压网络的电压级，并且已成为地铁中压网络的标准电压级。另外，20kV环网设备已逐步走向国产化。在这种形势下，我国城市轨道交通领域，在供电系统中压网络方面，应拓宽思路，认真研究，积极探讨采用20kV牵引动力照明混合网络的工程实施，尤其是对那些新建城市轨道交通的城市。相信通过不懈的努力，一定可以