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1、地铁牵引供电系统设计The Design of Subway Power Supply System 摘要牵引供电系统是城市轨道交通系统中最为重要的基础能源设施，其功能是为轨道交通系统中的电力车辆供电，确保轨道交通列车车辆的正常运行。通过对供电方案的比较，*地铁供电系统采用集中供电方式，系统包含电业局地区变电所与轨道交通主变电所之间的输电线路、轨道交通供电系统部牵引降压输配电网络、直流牵引供电网和车站低压配电网；牵引供电系统由主变电所、高压/中压供电网络、牵引供电系统、电力监控系统、接触网系统、杂散电流防护和接地系统、供电车间等组成。轨道交通供电系统的主要功能如下：接受、分配电能：主变电所的主
2、变压器将110KV高压电变换成20KV中压电、20KV供电网络将电能分配到每一个车站和车辆段的牵引变电所和降压变电所。关键字：集中供电方式 牵引变电所 DC1500V接触轨 20kV中压AbstractTraction power supply system of urban rail transit system is the most important basic energy facilities, its function is providing power for rail transit system, ensure the normal operation of rail t
3、ransit vehicle. Through the comparison of the power supply scheme, shijiazhuang metro power system uses centralized power supply mode, system contains the transmission lines between area substation and rail traffic main substation, Traction step-down power transmission and distribution network of ra
4、il transport power supply system, DC traction supply network and station low voltage distribution network; tractive power supply system is composed of main substation, high-pressure/medium voltage power supply network, tractive power supply system, electric power monitoring and management system, ov
5、erhead contact system, stray current protection and grounding system, Power supply workshop and so on. The main function of rail transport power supply system is in the below:Accept, distribution of the main substation power: main transformer will convert to a 20KV 110 kv high-voltage power supply n
6、etwork in 20KV piezoelectric, energy allocated to each station and maximize the traction substation and step-down in substation.Key words: entralized power supply system traction substation DC1500V contact rail 20kV medium voltage 目 录第1章 绪论41.1 供电系统的功能41.2 供电系统的构成51.3 供电系统电磁兼容6第2章 电源与主变电所72.1 电源72.2
7、 主变电所92.3 中压供电网路10第3章 牵引供电系统113.1 牵引供电运行方式113.2 牵引供电系统保护143.3 牵引变电所183.4 牵引网21第4章 杂散电流224.1 概述224.2 杂散电流的产生234.3 杂散电流的防护23第5章 牵引供电计算245.1 概述245.2 平均运量法255.3 用平均运量法对罗家庄牵引变电所的计算25第6章 直流短路计算296.1 概述296.2 电路图法306.3 对罗家庄站两边的供电区间进行短路计算31第7章 结论33参考文献35辞错误！未定义书签。附录36第1章 绪论1.1 供电系统的功能1.1.1 全方位的服务功能地铁供电系统是为地铁
8、安全运营服务的，保证地铁的所有电气用户安全、可靠的用电是他的职责。在地铁这个庞大的用电群体中，用电设备有不同的电压等级、不同的电压制式，既有固定的，也有时刻在变化着的，供电系统就是要满足这些不同用途的用电设备对电源的不同需求，使地铁的每种用电设备都能发挥自己的功能和作用，保证地铁安全可靠的运营。1.1.2 故障自救功能在系统中，发生任何一种故障，系统本身都应有备用措施，以保证地铁的正常运行不受影响。双电源是构成地铁供电系统的主要原则，主变电所、牵引变电所和降压变电所为双电源、双机组对动力照明的一、二级负荷采用双电源、双回路供电，牵引网同一馈电区间采用双边供电方式，当一座牵引变电所故障解列时，靠
9、两相邻变电所的过负荷能力对牵引网进行大双边供电，保证列车可以正常运行不受影响。1.1.3 系统的自我保护功能 对牵引供电系统而言，为保证旅客的安全，保护的速动性是第一位的，起保护的原则是“宁可误动作，不可不动作”，误动作可以用自动重合闸校正，而保护不动作则很危险，因为直流电弧在不切断电源时可以长时间维持，从而威胁旅客安全。地铁供电系统中压交流侧保护，应和城市电网的保护相配合和协调，因此其保护的选择性也受到制约。1.1.4 防止误操作功能 系统中任何一个环节的操作都应有相应的联锁条件，不允许因为误操作而导致发生故障。尤其是各种隔离开关，或手车式开关的隔离触头，都不允许带负荷操作。防止误操作，是使
10、系统安全、可靠的运行不可缺少的环节。1.1.5 方便灵活的调度功能 系统应能在控制中心进行集中控制、监视和测量，并能根据运行需要，方便灵活的进行调度，变更运行方式，分配符合潮流，是系统的运行更加经济合理。系统发生故障时，电力调度可以对供电分区进行调度和调整，以达到安全可靠、经济运行的目的。1.1.6 完善的控制，显示和计量功能系统应能进行就地和远动控制，并可以方便地进行操作转换，系统各环节的运行状态应有明显的显示。各种信号显示应准确，事故信号、预告信号分别显示。牵引用电和动力照明用电应分别计算，以利于对用电指标进行考核与经济分析。1.1.7 电磁兼容功能 地铁是强电、弱电多个系统共存的电磁环境
11、，为了使各种设备或系统在这个环境中能正常工作，且不对该环境中其它设备、装置或系统构成不能承受的电磁骚扰各种电器和电子设备的系统部以及和其他系统之间的电磁兼容显得尤为重要。供电系统及其设备在地铁这个电磁环境中，首先是作为电磁骚扰源存在的，同时也是敏感设备。在地铁的电磁环境中，供电系统与其它设备、装置或系统应是电磁兼容的。在技术上应采取措施，抑制骚扰源、消除或减弱电磁耦合、提高敏感设备的抗干扰能力，以达到各系统的电磁兼容，是地铁安全可靠地运行。1.2 供电系统的构成 地铁供电电源通常取自城市电网，通过城市电网一次电力系统和地铁供电系统实现输送或变换，然后以适当的电压等级供给地铁各类设备。根据用电性
12、质的不同，地铁供电系统可分为两部分：由牵引变电所为主组成的牵引供电系统和以降压变电所为主组成的动力照明供配电系统。1.2.1 牵引供电系统 牵引供电系统主要由主变电所、牵引变电所、接触网、电力监控、供电缆网等组成。提供地铁车辆的牵引动力电源，专为电动车辆服务。1.2.2 供配电系统 动力照明供配电系统主要由降压变电所、低压母线排、配电设备、线缆、用电设备等组成。提供地铁机电设备动力电源和照明电源，如车站和区间的动力、照明及其他为地铁服务的自动化用电设施。1.3 供电系统电磁兼容在地铁这个电磁环境中，应首先研究构成电磁兼容的三要素骚扰源、耦合途径、敏感设备。采取必要的措施，以抑制骚扰源、消除或减
13、弱电磁耦合、提高敏感设备的抗干扰能力。1.3.1 抑制骚扰源 供电系统不仅是地铁的能源设施，同时也是作为电磁干扰源而存在。牵引供电系统产生的谐波和杂散电流就属于地铁这个电磁环境中的骚扰源。(1)谐波抑制 谐波是牵引供电系统由交流变为脉动直流时必然要产生的高次交流成分，交流成分的脉波数和大小与整流的脉波数有关。它所产生的谐波通过传导耦合对系统中的其它用电设备存在有害的影响。因此，把这种危害降到能容忍的程度，是牵引供电系统必须要解决的问题。增加整流的脉波数是非常有效的办法。目前国地铁普遍采用等效24脉波整流来尽量减小对系统中其他用电设备的电磁骚扰。(2)杂散电流抑制 直流牵引网采用接触网正极送电，
14、走行轨负极回流，随着列车的运行，绝大部分回流电流沿着走行轨流回牵引变电所，同时也不可避免的要从走行轨向地下泄漏电流。杂散电流的大小主要取决于走行轨的对地电位和走行轨对地过渡电阻的大小。相应的抑制杂散电流的措施主要有以下几项： 牵引供电系统采用双边供电方式；上下行走行轨并联，减小走行轨电阻；走行轨绝缘安装；道床的排水沟设在列车运行方向的右侧；敷设杂散电流收集网。1.3.2 消除或减弱电磁耦合(1)屏蔽 屏蔽并接地是消除或减弱感应骚扰和辐射骚扰的唯一途径。供电系统的所有设备外壳均应采用封闭式金属铠装柜体，并可靠接地。这样既可以防止外来的电磁干扰，又可以使设备本身产生的电磁骚扰不向外辐射；设备部的电
15、子器件及其连线和接头都应做好密闭和屏蔽；控制用电缆采用屏蔽电缆，其屏蔽层一点接地；电力电缆采用钢带铠装绝缘外护套电缆，钢带在变电所一点接地。(2) 电缆敷设尽可能加大不同电压等级电缆的间距，减小辐射耦合和感应耦合；强、弱电电缆分侧敷设；高压、低压、控制电缆分层敷设；金属电缆托架应可靠接地。1.3.3 提高敏感设备的抗干扰能力(1)防雷 对于雷电现象，供电系统属于敏感设备，在技术上应严加防。空旷地面高架桥设避雷线，保护高架桥、接触轨、区间电缆。地面变电所的中压母线、低压母线、直流正负母线均设避雷器。(2)接地 变电所设综合接地装置，需要接地的设备或系统分别用接地线引到接地母线上；变电所接地电阻为0.5以下；电力变压器中性点直接接地，低压系统采用TN-S系统；需要屏蔽的设备外壳及电缆屏蔽均需接地。第2章 电源与主变电所2.1 电源电源由城市电网引入，地铁供电系统对于城市电网是用户，对地铁的各类负荷又是电源。城市电网对地铁的供电方式主要有三种形式，究竟采用哪种
