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1、优质文档地铁供电系统设计The Design of Subway Power Supply System 目 录第1章 绪论11.1 地铁供电系统设计的背景与意义11.2 地铁供电系统国内外现状11.3 供电系统的功能11.4 供电系统的根本要求11.5 供电系统的构成2第2章 外部电源42.1 概述42.2 外部电源方案的形式42.2.1 集中式供电42.2.2 分散式供电52.2.3 混合式供电62.3 地铁3号线供电方式选择与分析6第3章 主变电所83.1 概述83.2 主变电所选址83.3 电气主接线93.3.1 线路-变压器组接线93.3.2 中压侧主接线形式93.4 主变压器选择1
2、03.4.1 主变压器台数确实定原那么103.4.2 主变压器容量确实定原那么103.4.3 主变压器形式的选择113.5 主变压器中性点接地方式113.5.1 中性点接地方式的原那么113.5.2 主变压器中性点接地方式11第4章 中压网络124.1 概述124.2 中压网络电压等级124.2.1 电源等级的概念124.2.2 不同电压等级的中压网络特点124.2.3 地铁3号线中压供电网络电压等级选择134.3 中压网络的构成134.3.1 概述134.3.2 中压网络的构成原那么134.3.3 地铁3号线中压网络构成形式144.4 主变电所的运行方式144.4.1 正常运行方式154.4
3、.2 单故障运行方式154.4.3 主变电所退出时运行方式15第5章 牵引供电系统175.1 概述175.2 牵引变电所选址原那么175.3 牵引变电所主接线185.3.1 中压主接线185.3.2 直流侧主接线195.4 牵引供电系统爱护205.4.1 概述205.4.2 沟通中压系统爱护215.4.3 直流牵引系统爱护22第6章 供配电系统256.1 概述256.2 降压变电所选址原那么256.3 降压变电所主接线256.3.1 中压主接线266.3.2 低压主接线27第7章 地铁供电系统容量计算297.1 概述297.2 地铁供电容量计算的前提297.3 牵引变电所容量计算297.3.1
4、 牵引负荷特点297.3.2 评估牵引供电系统的指标307.3.3 地铁3号线牵引变电所供电计算317.4 降压变电所用电计算317.4.1 概述317.4.2 地铁变配电设计负荷计算327.4.4 无功功率补偿367.4.5 配电变压器选择367.4.6 地铁3号线降压变电所用电计算377.5 主变压器用电计算387.5.1 概述387.5.2 地铁3号线柏林庄站主变电所用电计算387.6 结论38第8章 杂散电流与接地398.1 概述398.2 杂散电流398.2.1 杂散电流的产生398.2.2 杂散电流的危害398.2.3 杂散电流的爱护408.3 地铁接地系统40第9章 短路计算41
5、9.1 概述419.2 沟通系统短路计算419.2.1 计算意义419.2.2 沟通短路计算的内容419.2.3 中压沟通系统429.2.4 低压沟通系统439.2.5 中山广场牵引降压混合所沟通短路计算例如449.3 直流系统短路计算479.3.1 计算意义479.3.2 牵引变电所内阻479.3.3 直流短路计算的方法489.3.4 中山广场牵引降压混合所直流短路计算例如51第10章 结论53参考文献54附录A 外文资料56附录B 中文翻译64附录C 相关图纸71优质文档优质文档第1章 绪论1.1 地铁供电系统设计的背景与意义地铁是一种独立的地下有轨交通系统，不受地面道路状况和天气状况的影
6、响，能够遵照设计的实力正常运行，从而快速、平安、舒适地运输乘客。地铁供电系统，是城轨工程中重要机电设备系统之一，承受直流制供电方式供电。它担负着为电动列车和各种运营设备供给电能的重要任务，也是城市电网的重大用户。地铁的运营具有良好的社会效益，正日益成为人们日常生活中密不行分的一局部。因此，地铁供电系统的探究对于地铁的开展有着极其重要的意义。1.2 地铁供电系统国内外现状国外地铁交通已有140多年历史，目前已呈现出多元化的开展趋势。世界上第一条蒸汽式地铁列车于英国伦敦通车，从第一条地铁诞生起，欧美的地铁交通开展较快。不久便开启了电气化地铁线路的先河，地铁从今步入连绵不断的开展时期。现代地铁技术的
7、标记，当以舒适的车辆和行车限制技术为代表。进入21世纪以来，随着我国大城市交通问题的日益突出，大力开展地铁交通已达成共识。目前我国城市地铁交通建立已进入了大规模高速开展阶段，国内现有30多个城市正在建立或规划筹建地铁工程，北京、上海、广州等特大城市的地铁开展已步入了网络化开展时代。而供电系统作为地铁的重要组成局部，也随着地铁的开展而快速开展。1.3 供电系统的功能地铁供电系统是地铁的动力源泉，负责电能的供给和运输，分别为电动列车牵引供电和供给车站、区间、车辆段、限制中心等其他建筑物所须要的动力照明用电。地铁供电系统应具备平安牢靠、经济适用、调度便利的特点，其总体功能应具备供电系统效劳功能、故障
8、自救功能、自我爱护功能、防误操作功能、便于调度功能、完善的限制、显示和计量功能和电磁兼容功能等1。1.4 供电系统的根本要求地铁供电系统应满意平安性、牢靠性、经济性、先进性的根本要求。(1)平安性供电系统的平安性，关系着乘客平安、运营人员平安、行车平安、设备平安等多个方面，而且各种平安性是相互联系、不行分割的。供电系统设计时，一般从系统平安性和设备平安性两个方面分析。系统平安性分析，一般包括连锁关系、继电爱护、牵引网、直流牵引系统、综合接地系统、应急电源等方面；设备平安性分析，一般包括变压器、牵引整流器、断路器、隔离开关、接地开关、电缆等方面。(2)牢靠性供电系统的牢靠性，是正常运营、事故处理
9、、火灾救援等方面的前提条件。供电系统牢靠性涉及到规划、设计、运行管理等各个方面，并渗透到供电、变配电的不同环节。(3)适用性供电系统的适用性，是指地铁供电系统的建立应满意业主建立目的与性能要求。适用性要求地铁供电系统应与城市特点、本线功能及特殊要求相适应。 (4)经济性 经济性不但要求节约工程投资，同时还要求降低运营本钱。供电系统设计应优化电源网络构造，实现外部电源共享；另外应尽可能承受成熟设备、新型材料。 (5)先进性 先进性体此时此刻设计理念、先进的系统方案、先进的设备及工程先进的管理手段等方面。要充分相识到环境爱护与节约能源的重要性，承受必要措施进展环境爱护和降低能耗。1.5 供电系统的
10、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。依据用电性质的不同，地铁供电系统可分为两局部：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2。(1)外部电源地铁供电系统的外部电源就是为地铁供电系统的主变电所或电源开闭所供给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。(2)主变电所主变电所的功能是承受城市电网高压电源，经降压为牵引变电所、降压变电所供给中压电源，主变电所适用于集中式供电。(3)牵引供电系统牵引供电系统的功能是将沟通中压电压降压整流成直流
11、1500V或750V电压，为电动列车供给牵引供电，它包括牵引变电所与牵引网。(4)动力照明系统动力照明系统的功能是将沟通中压电压降压成沟通380V/220V电压，为各种运营设备供给低压电源，它包括降压变电所、动力照明配电系统。(5)杂散电流防护系统杂散电流防护系统的功能是削减因直流牵引供电系统引起的杂散电流并防止其对外扩散，尽量幸免杂散电流对城市轨道交通本身及旁边构造钢筋、金属管线的电腐蚀，并对杂散电流及其腐蚀防护状况进展检测。优质文档 第2章 外部电源2.1 概述地铁供电系统由外部电源、主变电所、牵引供电系统、变配电系统组成。外部电源来自城市电网，外部电源涉及的内容包括外部电源方案形式、外部
12、电源方案比选、外部电源设计原那么等。2.2 外部电源方案的形式地铁作为城市电网的特殊用户，一条线其用电范围多在1040km之间，呈线状分布。到底承受哪种供电方式，主要取决于城市电网的构成、分布及电源的容量。城市电网对地铁的供电方式可承受集中式、分散式、混合式三种。2.2.1 集中式供电集中式供电是指由特地设置主变电所集中为牵引变电所及降压变电所供电的外部电源方式。依据地铁线路的长短和用电容量大小，建立一座或几座地铁专用主变电所，每个主变电全部两路独立的进线电源。在有牵引变电所的车站，可以把牵引变电所和降压变电所建成牵引降压混合变电所3。如图2-1所示。集中式供电方案的主要特点如下：(1)在城市
13、轨道交通沿线，建立主变电所，集中为牵引变电所及降压变电所供电。(2)地铁供电系统从城市电网引入高压电源，与城市电网接口比拟少，每座主变电所只从城市电网引入两路独立的进线电源，外部电源电压等级一般为110kV。(3)地铁供电系统相对独立，自成系统，便于运营管理。 图2-1 集中式供电、牵引-降压混合配电网络2.2.2 分散式供电分散式供电是指由就近分散引入的城市中压电源干脆(或通过电源开闭所间接)为牵引变电所及降压变电所供电的外部供电形式，如图2-2所示。分散式供电一般从城市电网引入10kV中压电源，这就要求地铁沿线有足够的电源引入点及备用容量。从沿线就近引来的城网中压电源，经电源开闭所母线向牵
14、引变电所和降压变电所供给中压电源。一般状况下，两个电源开闭所之间须要建立电源联系，即两个电源开闭所之间的供电分区通过双环网电缆进展联络。分散式供电方案的主要特点如下：(1)在城市轨道交通沿线，干脆从城网分散地引入多路中压电源作为地铁电源。(2)地铁供电系统从城网引入中压电源，与城网接口较多，平均每4到5个车站就要引入两路电源。(3)地铁供电系统与城网关系严密，独立性差，运营管理相对困难。图2-2 分散式供电、牵引-降压混合配电网络2.2.3 混合式供电 混合式供电方案，多指以集中式供电为主以分散式供电为辅的供电方式，混合式供电方案介于集中式与分散式供电之间的一种结合方案，依据城市电网现状、规划以及城市地铁交通自身须要，汲取了集中式外部电源方案与分散式外部电源方案的各自优点，系统方案敏捷、使供电系统完善牢靠。如图2-3所示。图2-3 混合式供电、牵引-降压混合配电网络 2.3 地铁供电方式选择与分析(1)供电质量集中式供电的外部电源引自城市高压电网，电压等级高，输电容量大，系统短路容量大，抗干扰实力强，电网电压波动小；另外，地铁主变电所一般装
