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1、个人资料整理仅限学习使用 城市轨道交通供电系统课程设计 专业： 电气工程及其自动化 班级：电气 093 姓名：冯强强 学号：200909217 指导教师： 王秀华 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2018 年 7 月 20 日 指导教师评语 平时报告修改总成绩 个人资料整理仅限学习使用 1 设计原始资料 1.1 具体题目 设计一个牵引降压混合变电所主接线，画出主接线图，并进行分析。 1.2 要完成的内容 画出牵引降压混合变电所的主接线。牵引变电所的主接线由交流中压开关 设备、牵引整流机组、直流开关设备等几部分组成；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
2、。主接线应满足 可靠性、灵活性和经济性的基本要求，所以在牵引变电所和降压变电所能合建 时尽量合建。本课设的相关设计就是两者合建时最合理的主接线的设计。 2 设计分析 2.1 外部电源选择 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。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。但通常采用混合式供电方式，即以集中式供电为主，个别地 段引进城市电网电源作为集中式供电的补充，使供电系统更加完善和可靠。 2.2.1 设置方案 1 一次侧采用内桥式接线、二次侧采用单母线分段
3、的总降压变电所主接线图 如图 1 所示 个人资料整理仅限学习使用 图 1 内桥型接线图 2.2.1 设置方案 2 一次侧采用外桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图 如图 2 所示 图 2 外桥形接线图 2.2 牵引变电所接线形式 目前，国内城市轨道交通供电系统牵引变电所主接线大多采用如下形式： 每座牵引变电所设2 台整流机组，均接于同一段母线上；每套整流机组分别通 过断路器与 35kV 母线连接；直流1500V 母线为单母线接线；每座牵引变电所 内馈出 4 回直流电源分别接至牵引网上下行，与相邻牵引变电所构成双边供电； 个人资料整理仅限学习使用 直流进线开关选用直流断路器或者电
4、动隔离开关；直流负极开关选用手动隔离 开关或者电动隔离开关；直流馈线开关选用直流断路器。 2.3 整流机组接线形式 牵引整流机组接入35kV 母线一般有两种方案：一是两套牵引整流机组进 线合并，二是两套牵引整流机组进线独立。其中方案二：正常运行时，两套牵 引整流机组同时投入；故障状态下，当其中一套牵引整流机组退出运行时，另 一套牵引整流机组在其允许过负荷情况下可继续运行，否则由相邻牵引所实现 对牵引网的越区支援供电，管理和操作较复杂；并且套牵引整流机组设备及保 护配置相互独立，故障易判断。两套牵引整流机组分别通过一台35kV 断路器， 并接在同一段 35kV 母线上。 图 3 整流机组接线图
5、3 主接线图绘制 3.1 电源侧主接线 当牵引变电所只有两回电源进线和两台主变压器时，常在电源线路间用横 向母线将它们连接起来，即构成桥形接线。根据中间横向母线的位置不同而分 为内桥接线和外桥接线两种，前者的桥接母线连接在靠变压器侧，而后者则连 接在靠线路侧。内桥接线适用于线路故障较多的场所，外桥接线适用于变压器 故障较多的场所，而变压器又不需要频繁的操作，故在此选内桥接线如图4 所 示。 个人资料整理仅限学习使用 图 4 内桥接线图 3.2 直流侧主接线 直流侧主接线按照母线形式有单母线系统，双母线两种主要形式，因设备 配置及运行方式的差异，可以演变出多种形式。常用的有以下四种： (1 A
6、型单母线系统，进线为直流断路器，设置纵向电动隔离开关； (2 B 型单母线系统，进线为电动隔离开关，设置纵向电动隔离开关； (3 C型双母线系统，进线为直流断路器，不设置纵向电动隔离开关； (4 D 型双母线系统，进线为直流断路器，设置纵向电动隔离开关。 A 型单母线系统由于隔离开关的电气特性，使纵向电动隔离开关的操作限 制条件较多，操作判断时间较长，正常双边供电转为大双边供电时间也较长。 但其无论是在牵引整流机组、直流进线、直流母线、直流馈线开关故障或检修 推出时，均能实现不影响直流牵引供电系统运行的要求，系统运行的可靠性高， 造价较低。故本课设采用的直流侧主接线是A 型单母线系统。 3.3
7、 牵引变压器主接线 在变电所中采用三相YN,d11 牵引变压器，当采用直接供电方式时，原边 绕组接成 Y 接线，低压侧两边绕组，各取一端联至27.5kV 的 a相和 b 相母线上， 他们的公共端接至接地网和钢轨。三相双绕组YN,d11 接线牵引变电所如下图5 所示。 个人资料整理仅限学习使用 A A B B C C a b c 左供电臂右供电臂 aIbI 图 5牵引变电所接线图 3.4 中压侧主接线 中压主接线一般为分段单母线，根据系统运行要求，可设或不设母线分段 开关。跟随式降压变电所一般采用线路-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
8、的用电要求。 分段单母线接线 设母线分段开关）：降压变电所中压电源侧为分段单母线， 设母线分段开关，母线分段开关可手动和自动操作，降压变电所在两端母线上 各设一台配电变压器，而不设母线分段开关的分段单母线接线与其完全一样。 对于线路 -变压器组接线中压部分包括中压负荷开关、熔断器等主要设备。 3.5 低压侧主接线 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。 图
9、 6 低压侧主接线图 4 设计评价 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 个人资料整理仅限学习使用 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，加上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。 参考文献 1 南昌地铁 1号线供电系统投标文件G.中铁二院工程集团有限责任公司.成都 ,2009. 2 杭州地铁1号线初步设计文件R. 中铁二院工程集团有限责任公司.杭州 ,2008. 3GB 50157-2003 地铁设计规范 S. 北京 :中国计划出版社,2003. 4 深圳地铁 3号线初步设计文件R. 中铁二院工程集团有限责任公司.深圳 ,2006. 5 南昌地铁 1号线供电系统投标文件G.中铁二院工程集团有限责任公司.成都 ,2009.