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地鐵牽引降壓混合變電所畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-預(yù)覽頁

2025-07-12 12:53 上一頁面

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【正文】 制作)2)原創(chuàng)性聲明3)中文摘要(300字左右)、關(guān)鍵詞4)外文摘要、關(guān)鍵詞 5)目次頁(附件不統(tǒng)一編入)6)論文主體部分:引言(或緒論)、正文、結(jié)論7)參考文獻(xiàn)8)致謝9)附錄(對(duì)論文支持必要時(shí)):理工類設(shè)計(jì)(論文)正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字(不包括圖紙、程序清單等)。牽引供電系統(tǒng)由牽引降壓變電所、接觸網(wǎng)、環(huán)網(wǎng)等部分組成。然后是對(duì)牽引降壓混合變電所的接地系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)和繼電保護(hù)整定設(shè)計(jì)。所以以公交為主體、軌道交通為骨干,各種交通方式相結(jié)合的多層次、多功能、多類型的城市交通綜合體系正在被諸多城市采用。1969年我國(guó)第一條地鐵在北京正式通車。因此,地鐵變電所的研究對(duì)于地鐵的發(fā)展有著極其重要的意義。在變電所設(shè)計(jì)上還是領(lǐng)先于我國(guó)。常規(guī)變電所即使用傳統(tǒng)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造和管理的變電所,主要為有人值班或駐所值班,有穩(wěn)定的值班隊(duì)伍。 牽引變電所牽引變電所是電力牽引的專用變電所。②兩邊供電就是牽引變電所的電能由電力系統(tǒng)中兩向的電廠送來。(3)電力牽引按牽引網(wǎng)供電電流的種類可分為三種電流制,即直流制、低頻單相交流制和工頻單相交流制。我國(guó)僅工礦、城市電車和地下鐵道采用。牽引變電所的數(shù)量多,并且為完成整流任務(wù)而變得較復(fù)雜。交流容易變壓,因此,可以在牽引網(wǎng)中用高電壓送電.而在電力機(jī)車上降低電壓,供應(yīng)低電壓的交流整流子式牽引電動(dòng)機(jī)。它是在20世紀(jì)50年代中期法國(guó)電氣化鐵路應(yīng)用整流式交流電力機(jī)車獲得成功之后開始推廣的。目前,較普遍應(yīng)用的接觸網(wǎng)額定電壓是25kV。因此,我國(guó)電氣化鐵路采用工頻單相25kV交流制,但是地下鐵道大多不采用。除冷凍站以外,由于車站兩端負(fù)荷一般分布較為均勻,故遠(yuǎn)離降壓變電所一端的供電回路約占一半左右。因供電距離較長(zhǎng),單機(jī)大容量設(shè)備需要采用大截面電纜或密集型母線供電,而二者(尤其是密集型母線)價(jià)格高昂,會(huì)引起電力投資的顯著增加。① 降壓變電所為一主所一跟隨所型式供電方案的優(yōu)點(diǎn)兩所各負(fù)責(zé)本端的用電負(fù)荷,根本上解決了低壓供電的電壓損失問題,電纜截面及數(shù)量隨之顯著降低,供電方案較為合理。因跟隨所的設(shè)置,其房屋面積增加許多,加大了土建工程投資。低壓配電室的電源引自降壓變電所低壓側(cè),因此兩者的一、二級(jí)負(fù)荷母線為并列關(guān)系。② 降壓變電所為一所一室型式的缺點(diǎn),不可避免地造成電壓損失,從根本上未解決末端設(shè)備的電壓損失問題。表11 三種降壓變電所性能對(duì)比型式供電質(zhì)量供電靈活性低壓電纜數(shù)量投資一所低低多低一主所一跟隨所高高少高一所一室較高較高較少較高從技術(shù)角度而言,設(shè)置跟隨所為最佳方案,它可以保障供電質(zhì)量、提高供電可靠性、減少有色金屬消耗和運(yùn)營(yíng)能耗。2 變電所的設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)方案概述地鐵供電系統(tǒng)由外部電源、主變電所、牽引供電系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)組成。降壓變電所在規(guī)模較大的車站設(shè)置兩座,規(guī)模較小的車站設(shè)置一座,向本站及其相臨區(qū)間的動(dòng)力照明負(fù)荷供電。 設(shè)計(jì)方案選擇地鐵的供電方式根據(jù)外部電源的不同可分為集中式、分散式、混合式等形式,由于本次設(shè)計(jì)以蘇州軌道交通2號(hào)線延伸線作為參考,所以本次設(shè)計(jì)只考慮集中式供電方式。集中式供電方案下的中壓配電網(wǎng)絡(luò)可分為牽引—降壓獨(dú)立配電網(wǎng)絡(luò)和牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)兩種形式。圖21 牽引—降壓獨(dú)立配電網(wǎng)絡(luò) 牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)是指牽引配電網(wǎng)絡(luò)和降壓配電網(wǎng)絡(luò)共用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的中壓網(wǎng)絡(luò)形式。圖22 牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò) 本章小結(jié) 配電網(wǎng)絡(luò)的選擇應(yīng)結(jié)合軌道交通網(wǎng)和城市電網(wǎng)的具體情況進(jìn)行綜合考慮,由于本次設(shè)計(jì)是以蘇州軌道交通2號(hào)線為參考,故采用牽引降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)作為本次的設(shè)計(jì)方案。所謂 “等效” 就是這些用電設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)和等效負(fù)荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等,產(chǎn)生的最大溫升和等效負(fù)荷產(chǎn)生的最大溫升相等。因此,要正確合理地對(duì)地鐵的配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),負(fù)荷計(jì)算是至關(guān)重要的一環(huán)。三級(jí)負(fù)荷由降壓變電所三級(jí)負(fù)荷母線提供一路電源,當(dāng)變電所只有一路電源時(shí)必須切除,如廣告照明、冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、清潔設(shè)備、電熱設(shè)備等。(2) 各類建筑物的單位指標(biāo)普通民用建筑如賓館、商場(chǎng)、學(xué)校、住宅、辦公樓等的單位指標(biāo)可從現(xiàn)有的電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)中查到,如表31所示。前三者是相對(duì)固定的因數(shù),最后一個(gè)是不確定的因素。民用建筑的負(fù)荷大都采用需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算的,這種方法比較簡(jiǎn)便,所以應(yīng)用廣泛。由于二項(xiàng)式系數(shù)法即考慮了設(shè)備組的平均負(fù)荷,又考慮了設(shè)備組中幾臺(tái)大容量設(shè)備運(yùn)行時(shí)的附加負(fù)荷。 動(dòng)力負(fù)荷根據(jù)專業(yè)系統(tǒng),可以將動(dòng)力用電設(shè)備劃分為通風(fēng)空調(diào)、給排水、消防、弱電、 運(yùn)輸、安全防護(hù)和其它等七個(gè)負(fù)荷組成,如表33所示。(2)除消防負(fù)荷以外,對(duì)上表所列的其余六個(gè)負(fù)荷組按照需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算;由于功率因素不完全相同,要分別按需要系數(shù)及計(jì)算出有功功率和無功功率,再相加求得計(jì)算視在功率。③計(jì)算視在功率 (36)式中,—用電設(shè)備的總視在功率。表35 車站照明容量序號(hào)照明種類總?cè)萘浚╧W)負(fù)荷類型1站廳照明681II2站臺(tái)照明351II3區(qū)間照明161II4事故照明1811I5廣告照明901III負(fù)荷總計(jì)227其中I類負(fù)荷18續(xù)表35 車站照明容量序號(hào)照明種類總?cè)萘浚╧W)負(fù)荷類型II類負(fù)荷119III類負(fù)荷90因?yàn)榈罔F處于地下環(huán)境,所有的照明必須全部啟用,所以表35中需要系數(shù)均為1。功率因數(shù)的降低不僅會(huì)引起有功損耗,也會(huì)造成電壓降落,影響供電質(zhì)量。無功補(bǔ)償原理和無功補(bǔ)償矢量圖如圖332所示。 本章小結(jié) 由于地鐵變電所和普通的變電所負(fù)荷計(jì)算有所區(qū)別,所以本次設(shè)計(jì)是參照蘇州地鐵某變電所進(jìn)行計(jì)算的。這里取=,=,而、在表37中已經(jīng)求出(還應(yīng)計(jì)入無功補(bǔ)償容量),因此根據(jù)上式可以求得:===1017kVA 單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)負(fù)載率<100%,因此選用標(biāo)稱容量S=1250kVA的變壓器,其負(fù)載率為81%。單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)負(fù)載率<100%,因此選用標(biāo)稱容量S=1250kVA的變壓器。因此選擇變壓器型號(hào)為SC101250KVA/35KV/。此外,電氣主結(jié)線對(duì)牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、電能質(zhì)量、運(yùn)行靈活性和經(jīng)濟(jì)性起著決定性作用?,F(xiàn)代技術(shù)的自動(dòng)裝備和監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)提高主接線的運(yùn)行靈活性和可靠性都是很有利的。降壓變電所一般設(shè)在車站的負(fù)荷中心,擔(dān)負(fù)本車站和相鄰區(qū)間的全部動(dòng)力、照明用電供應(yīng)。正常運(yùn)行時(shí),兩路 35kV進(jìn)線電源分別向兩段母線供電,斷路器打開,兩段母線分段運(yùn)行;當(dāng)一段母線進(jìn)線電源失電時(shí),進(jìn)線斷路器分閘,斷路器自動(dòng)合閘。低壓母線為單母線分段運(yùn)行方式,設(shè)開關(guān),平時(shí)分段運(yùn)行。牽引變電所設(shè)兩臺(tái)35kV/1500V整流變壓器,來自相同的35kV母線上,低壓母線為單母線運(yùn)行方式。 短路計(jì)算的必要性短路的危害:由于短路后電路的阻抗比正常運(yùn)行時(shí)電路的阻抗小得多,所以短路電流比正常電流一般要大幾十倍甚至幾百倍。短路的危害(1)元件發(fā)熱:熱量與電流的平方成正比,所以強(qiáng)大的短路電流將引起電機(jī),電器及載流導(dǎo)體的發(fā)熱。在短路剛發(fā)生后,電流達(dá)到最大值(即所謂的沖擊電流),這時(shí)機(jī)械應(yīng)力最大。(1)為了選擇有足夠機(jī)械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備。也包含一部分短路計(jì)算。其實(shí)短路計(jì)算是否合理,首先是看短路計(jì)算點(diǎn)選擇是否合理。但如果線路裝有限流電抗器(用來限制短路電流),則選擇校驗(yàn)線路設(shè)備的短路計(jì)算點(diǎn),應(yīng)選在限流電抗器之后?;谠撛瓌t選取短路點(diǎn)如下:35KV線路上短路點(diǎn)為F3,F4,,F2。(2)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。 (9) 在制造廠給定的技術(shù)條件下,能長(zhǎng)期可靠地運(yùn)行,有一定的機(jī)械壽命和電氣壽命。配電線路選擇要按以下要求[24]:(1) 符合工作電壓的要求。(5) PE線最小截面應(yīng)符合如表72所示的規(guī)定。它的主要功能是:正常運(yùn)行時(shí),用它來倒換運(yùn)行方式,把設(shè)備和線路接入電路或退出運(yùn)行,起著控制作用;當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí),能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運(yùn)行,能起保護(hù)作用。SW235/1000型斷路器的參數(shù)如表73。LN10/2000型斷路器的參數(shù)如表74。但隔離開關(guān)無滅弧裝置,不能用來接通和切斷負(fù)荷電流和短路電流. 隔離開關(guān)的工作特點(diǎn)是在有電壓、無負(fù)荷電流情況下分、合線路。③用以接通或斷開小電流電路。校驗(yàn)短路時(shí)的熱穩(wěn)定性 熱穩(wěn)定性校驗(yàn)就是校驗(yàn)所以,熱穩(wěn)定性滿足要求。(1) 電流互感器一次繞組串聯(lián)在電路中,并且匝數(shù)很少,故一次繞組中的電流完全取決于被測(cè)電路的負(fù)荷電流,而與二次電流大小無關(guān)。 一次回路額定電壓和電流的選擇(1) 一次回路額定電壓一次回路額定電壓應(yīng)滿足下式 (71)其中,電流互感器一次回路允許的最高工作電壓,KV 該回路最高運(yùn)行電壓,KV(2) 一次回路額定電流一次回路額定電流應(yīng)滿足下式 (72)其中,電流互感器一次回路允許的最大工作電流,KA 該回路最大電流,KA 當(dāng)電流互感器用于測(cè)量、計(jì)量時(shí),其一次額定電流應(yīng)盡量選擇行比回路中正常工作電流大1/3左右,以保證測(cè)量?jī)x表的最佳工作;并在正常工作時(shí)使儀表指示在刻度尺的3/4最佳位置,過負(fù)荷時(shí)能有適當(dāng)?shù)闹甘尽?熱穩(wěn)定性校驗(yàn)電流互感器適時(shí)熱穩(wěn)定電流應(yīng)大于或等于系統(tǒng)適中時(shí)的短路時(shí)的適時(shí)熱穩(wěn)定電流, (74) 動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)電流互感器動(dòng)穩(wěn)定可按式 (75)校驗(yàn),電流互感器允許通過的最大動(dòng)穩(wěn)定電流 系統(tǒng)短路沖擊電流 高壓側(cè)電流互感器的選擇一次回路電壓選擇:一次回路電流選擇:準(zhǔn)確級(jí)選擇:參考《變電設(shè)備合理選擇與運(yùn)行檢修》,選擇型號(hào)為L(zhǎng)MC35的電流互感器,該產(chǎn)品為瓷絕緣式,具有優(yōu)良的絕緣性能。 低壓側(cè)電流互感器的選擇一次回路電壓選擇:一次回路電流選擇:準(zhǔn)確級(jí)選擇:參考《變電設(shè)備合理選擇與運(yùn)行檢修》,選擇型號(hào)為L(zhǎng)MC10的電流互感器,該產(chǎn)品為瓷絕緣式,具有優(yōu)良的絕緣性能。 電壓互感器的選擇目前,電力系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的電壓互感器有電磁式和電容分壓式兩種。 額定電壓的選擇電壓互感器一次繞組額定電壓應(yīng)根據(jù)互感器的高壓側(cè)接線方式來確定其相電壓或者相間電壓。其技術(shù)參數(shù)如表79表79 DZF9—35型電壓互感器技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定電壓(KV)二次繞組額定容量()一次繞組二次繞組輔助繞組6PJDZF9—35100150300適于在額定頻率為50HZ、額定電壓35kV的戶內(nèi)電力系統(tǒng)中,做電壓、電能測(cè)量及繼電保護(hù)用。在設(shè)計(jì)中,熔斷器只用于保護(hù)電壓互感器 ,其只需按額定電壓及斷流容量?jī)身?xiàng)來選擇。 8 防雷、接地、消防設(shè)施的設(shè)計(jì)變電所基礎(chǔ)保護(hù)設(shè)施包括防雷、接地、消防等設(shè)施。所以對(duì)于直接雷擊破壞,變電所一般采用安裝避雷針或者避雷線保護(hù),對(duì)于沿線路侵入變電所的雷電侵入波的防護(hù),主要靠在變電所內(nèi)合理地配置避雷器。接閃的金屬線稱為避雷線,或稱架空地線。避雷器應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián),裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)。目前在新建或技術(shù)改造的變電所中,一般都選用氧化鋅避雷器,作為電力變壓器等電氣設(shè)備的大氣過電壓、操作過電壓及事故過電壓的保護(hù)設(shè)備。(3)標(biāo)稱放電電流的選擇,35kV氧化鋅避雷器標(biāo)稱放電電流選擇5A。根據(jù)上述計(jì)算和校核,選擇Y5WZ—53/134型氧化鋅避雷器能滿足35kV側(cè)變壓器的過電壓保護(hù)要求。兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)等,稱為自然接地體。由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個(gè)整體,稱為接地網(wǎng)。接地干線采用 504的扁鋼連接,接地支線采用504的扁鋼連接,接地支線與接地干線的鏈接采用搭接焊,焊接寬度不小于接地干線寬度的2倍。根據(jù)不同的消防設(shè)備,其配電線路應(yīng)選用耐火配線或耐熱配線。水泵房供電電源應(yīng)為雙電源末端切換,由降壓變電所低壓配電柜直接提供。防排煙裝置配電線路應(yīng)選用耐火配線,聯(lián)動(dòng)和控制線路也應(yīng)采用耐火配線。當(dāng)防火卷簾門的水平配電線較長(zhǎng)時(shí),應(yīng)采用耐火配線,以確?;馂?zāi)時(shí)仍能可靠供電并使防火卷簾 門有效動(dòng)作,防止火勢(shì)蔓延。礦物絕緣電纜(Mineral Insulated Cables)是由銅芯、銅護(hù)套和氧化鎂絕緣等全無機(jī)物組成的電纜。英國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)BS5839建筑物的火災(zāi)探測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)(Fire detection and alarm systems),澳大利亞國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)AS29411995固定消防裝置泵站系統(tǒng)(Fixed Fire protection installations pump set systems)和AS2293建筑物中應(yīng)急疏散照明(Emergency evacuation lighting in buildings)、美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)NFPA70國(guó)家電氣法規(guī)(National Electrical code)都將礦物絕緣電纜列入作為規(guī)定或推薦選用的菜單中,而且規(guī)定在火災(zāi)時(shí)間較長(zhǎng)的情況下使用的,則應(yīng)選用礦物絕緣電纜。地鐵的照明使用時(shí)間長(zhǎng)、照度和可靠性要求高,特別是地鐵照明能耗占電力能耗的比重大。公共區(qū)域照明的每個(gè)分區(qū)都采用兩路電源交叉供電方式,當(dāng)一路電源故障時(shí),另一路可維持50%的照明。應(yīng)急照明正常情況下由交流電源供電,當(dāng)交流電源停電時(shí)自動(dòng)切換到蓄電池組供電。(5) 廣告照明:為設(shè)于公共區(qū)域和出入口的廣告燈箱供電。 (3) 在車站站廳層、站臺(tái)層的北、南端各設(shè)置一間照明配
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