车辆电气设备双端供电系统设计报告.docx
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车辆电气设备双端供电系统设计报告
目录
1设计原始资料4
1.1具体题目4
1.2要完成的内容4
2设计分析5
2.1外部电源选择6
2.2牵引变电所接线形式6
2.3整流机组接线形式7
3主接线图绘制8
3.1电源侧主接线8
3.2中压侧主接线9
3.3低压侧主接线9
4.1变压器形式的选择10
4.2变压器的冷却方式11
5.1电缆芯数选择13
5.2电力电缆截面选择13
5.2.1按照载流量选择13
5.2.2按经济电流选择截面14
6设备的功能和型式14
6.1高压开关设备14
6.2中压开关设备15
6.3断路器类型15
1、电压阶级分类16
2、用途上分类17
半屋外变电所17
7.1主变电所18
7.2牵引变电所19
7.3牵引变电所布点的基本要求20
7.3.1满足直流牵引供电系统运行方式的要求20
8.1.2满足牵引网电压损失允许值得要求20
7.4布点的设计方案21
7.5布点的实现过程21
8.1负荷计算23
9供电系统图、接线图、设备布置图的设计24
9.1供电系统图的设计24
9.2接线图的设计25
9.3设备布置图的设计27
10个人小结28
参考文献29
序言
城市轨道交通供电系统是将电能从电力系统传送给电力机车的电力装置的总称。
城市轨道交通供电系统,担负着运行所需的一切电能的供应与传输,是城市轨道交通安全可靠运行的重要保证。
城市轨道交通的用电负荷按其功能不同可分为两大用电群体。
一是电动客车运行所需要的牵引负荷,二是车站、区间、车辆段、控制中心等其他建筑物所需要的动力照明用电,诸如:
通风机、空调、自动扶梯、电梯、水泵、照明、AFC系统、FAS、BAS、通信系统、信号系统等。
在上述用电群体中,有不同电压等级直流负荷、不同电压等级交流负荷;有固定负荷、有时刻在变化的运动负荷。
每种用电设备都有自己的用电要求和技术标准,而且这种要求和标准又相差甚远。
城市轨道交通供电系统就是要满足这些不同用户对电能的不同需求,以使其发挥各自的功能与作用。
保证电动客车畅行,安全、可靠、迅捷、舒适地运送乘客,是供电系统的根本目的。
城市供电系统正文由供电电源、各级电压的电力网络组成的系统,是为现代城市提供能源的基础设施之一。
城市供电系统规划是城市总体规划的组成部分。
规划任务城市供电系统规划的主要任务有:
①确定城
电力牵引供电系统,电力牵引供电系统正文电气化铁路向电力机车供给牵引用电能的系统。
主要由牵引变电所和接触网组成。
牵引变电所将电力系统通过高压输电线送来的电能加以降压和变流后输送给接触网,以供给沿线路行驶的电力机车。
有供电系统阻抗,定义从公共连接点看进去的供电系统的阻抗称为供电系统阻抗。
相关条目科学科技工程电力电力工程。
供电系统谐波,概述供电系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解,除了得到与电网基波频率相同的分量,还得到一系列大于电网基波频率的分量,这部分电量称为谐波。
相关谐波频率与基波频率的比值(n=fn)。
星形连接,星形连接正文将三相电源或负载中每相的末端接在一起形成一个中性点,并再从每相的始端引出端线的连接方式(见图)。
图中的三相电源和三相负载都是这样连接而成的。
星形连接负载的每一相只与一条端线相连,因此负
间谐波,简介把含有供电系统设计运行频率(我国是50HZ)非整数倍频率的电压或电流定义为间谐波。
相关链接物理力学光学声学分析化学
供电可靠性,简介供电可靠性是指供电系统持续供电的能力,是考核供电系统电能质量的重要指标,反映了电力工业对国民经济电能需求的满足程度,已经成为衡量一个国家经济发达程度的标准之一;供电可靠性可以用如下一系列指标加以衡
1设计原始资料
1.1具体题目
车辆电气设备双端供电系统设计。
1.2要完成的内容
1)设计题目,确定具体任务;
2)进行设计计算:
包括负荷计算,变压器容量选择,短路电流计算,负荷开关的选择,电缆的选择。
3)提交轨道交通供电系统图、接线图、设备布置图等。
2设计分析
根据功能的不同,地铁供电系统一般划分为以下几部分:
外部电源;主变电所;牵引供电系统;动力照明系统;杂散电流腐蚀防护系统;电力监控系统。
1、外部电源
地铁供电系统的外部电源就是地铁供电系统主变电所供电的外部城市电网电源。
外部电源方案的形式有集中式供电、分散式供电、混合式供电。
集中式供电通常从城市电网110kV侧引入两回电源,按照地铁设计规范要求,至少有一回电源为专线。
2、主变电所
主变电所的功能是接受城网高压电源(通常为110kV),经降压为牵引变电所、降压变电所提供中压电源(通常为35kV或10kV),主变电所适用于集中式供电。
主变电所接线方式为线变式或桥型接线。
3、牵引供电系统
牵引供电系统的功能是将交流中压经降压整流变成直流1500V或直流750V电压,为地铁列车提供牵引供电,系统包括牵引变电所与牵引网,牵引网包括接触网与回流网。
接触网由架空接触网(直流1500V)和接触轨(直流1500V或750V)两种悬挂方式,大多数工程利用走行轨兼作回流网;少数工程单独设置回流轨。
4、动力照明供电系统
动力照明供电系统的功能是将交流中压(35kV或10kV)降压变成交流220/380V电压,为运营需要的各种机电设备提供电源。
5、杂散电流腐蚀防护系统
杂散电流腐蚀防护系统的功能是减少因直流牵引供电引起的杂散电流并防止其对外扩散,尽量避免杂散电流对城市轨道交通主体结构及其附近结构钢筋、金属管线的电腐蚀,并对杂散电流及其腐蚀保护情况进行监测。
6、电力监控系统
电力监控系统的功能是实时对地铁变电所、接触网设备进行远程数据采集和监控。
在城市轨道交通控制中心,通过调度端、通信通道和变电所综合自动化系统对主要电气设备进行四遥控制,实现对整个供电系统的运营调度和管理。
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。
但此次课程设计主要是双端供电的分析、讨论。
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;直流进线开关选用直流断路器或者电动隔离开关;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
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。
图4内桥接线图
3.2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。
3.3低压侧主接线
10kV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10kV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5低压侧主接线图
4变压器的选择
变压器的的选择,包括变压器台数与容量的确定、变压器的选型、变压器阻抗的选择、变压器电压调整方式的选择以及冷却方式等。
4.1变压器形式的选择
当不受运输条件限制时,在330KV及以下的发电厂和变电所,均应选用三相变压器。
城市轨道交通主变电所高压侧电压为110KV或以下,因而均选用三相变压器。
目前我国城市轨道交通主变压器一般采用两线圈变压器。
随着35KV设备的小型化及价格的降低,大多城市的城市轨道交通采用110/35KV两线圈变压器,少数城市的城市轨道交通由于历史等原因仍采用110/10KV两线圈变压器。
目前主变压器一般采用Y,d结线,有载高压开关装在高压侧。
4.2变压器的冷却方式
变压器的冷却方式一般有:
自然风冷却;强迫油循环风冷却;强迫油循环水冷却;强迫油循环导向冷却。
小容量变压器一般采用自然冷却或自然风冷却。
大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却。
在发电厂水源充足的情况下,为了压缩占地面积,大容量变压器也有采用强迫油循环水冷却方式的。
在100MVA以上的大容量变压器中,有的也采用强迫油循环导向冷却方式。
按变压器选用导则的要求,冷却方式的选择推荐如下:
1、油浸自冷31500kVA及以下、35kV及以下的产品;50000kVA及以下、110kV产品。
2、油浸风冷12500kVA~63000kVA、35kV~110kV产品;75000kVA以下、110kV产品;40000kVA及以下、220kV产品。
3、强迫油循环风冷50000~90000kVA、220kV产品。
4、强迫油循环水冷一般水力发电厂的升压变220kV及以上、60MVA及以上产品采用。
5、强迫导向油循环风冷或水冷(ODAF或ODWF)75000kVA及以上、110kV产品;120000kVA及以上、220kV产品;330kV级及500kV级产品。
选用强油风冷冷却方式时,当油泵与风扇失去供电电源时,变压器不能长时间运行。
即使空载也不能长时间运行。
因此,应选择两个独立电源供冷却器使用。
选用强油水冷方式时,当油泵冷却水失去电源时,不能运行。
电源应选择两个独立电源。
根据目前国内变压器制造水平,对于城市轨道交通用主变压器,110MV等级容量50MVA以下的,一般采用自然冷却方式。
序号
项目
要求
1
网侧额定电压分接
+-2*2.5%
2
绝缘耐热等级
F级或H级
3
两绕组阀侧空载电压不平衡度
<=0.3%
4
两台变压器短路阻抗不平衡度
3%
5
两绕组短路阻抗不平衡度
3%
6
局部放电量
<=10pc
7
绕组温升
F级100K;H级125K
8
噪音
<=55db
表1牵引变压器主要技术参数
根据以上数据表格以及相关资料的查询,选择变压器参数如下:
电压组合(kV/kV)
额定容量(kVA)
短路容量(kA/kA)
空载损耗(kW)
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