【正文】 ～ 二項(xiàng)式系數(shù)法由于需要系數(shù)法沒(méi)有考慮在同一組負(fù)荷中一些容量特別大的設(shè)備，所以對(duì)負(fù)荷計(jì)算是有影響的，不能滿足大容量設(shè)備的需要，因此提出了二項(xiàng)式系數(shù)法。其公式如下： （32）式中，—有功計(jì)算負(fù)荷，kW； —設(shè)備總?cè)萘?，kW； —需要系數(shù)。一級(jí)負(fù)荷由降壓變電所I、II段母線各提供一路專用電源供電并在末端自切，以實(shí)現(xiàn)不間斷供電，如BAS、FAS、AFC、通信、信號(hào)、屏蔽門、消防泵、噴淋泵、廢水泵、直流盤、變電所所用電、消防聯(lián)動(dòng)的車站送、排風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥等、消防電源、兼作緊急疏散的自動(dòng)扶梯等。因?yàn)橛秒娫O(shè)備不可能全部同時(shí)工作，各臺(tái)設(shè)備也不可能全部滿負(fù)荷，每種用電設(shè)備的功率因數(shù)也不可能完全相同。對(duì)于牽引—降壓獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，牽引配電網(wǎng)絡(luò)和降壓配電網(wǎng)絡(luò)的電壓等級(jí)不同，牽引配電網(wǎng)絡(luò)電壓為35kV，降壓配電網(wǎng)絡(luò)電壓為10kV。中壓配電網(wǎng)既為牽引變電所供電（即牽引配電網(wǎng)絡(luò)），也為降壓變電所供電（即降壓配電網(wǎng)絡(luò)）。 設(shè)計(jì)任務(wù) 本次設(shè)計(jì)主要對(duì)牽引降壓混合變電所的一次部分進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。低壓配電室配電負(fù)荷的供電距離相對(duì)減小，可在一定程度上減少故障的機(jī)率，提高供電的質(zhì)量及可靠性。一主所一跟隨所型式單臺(tái)變壓器容量一般為500、6800kVA幾種規(guī)格，較一所型式規(guī)格為1250、1600kVA的配電變壓器，總安裝容量變化不大，但單臺(tái)安裝容量降低了二至三個(gè)級(jí)別，其運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性會(huì)大為提高。設(shè)備用房數(shù)量少，降低了土建造價(jià)。采用工頻單相交流制的缺點(diǎn)是，對(duì)電力系統(tǒng)引起的撫恤電流分量和高次諧波含量增加以及功率因數(shù)降低；對(duì)沿電氣化鐵路架設(shè)的通信線有干擾。由于電力工業(yè)主要采用50Hz標(biāo)準(zhǔn)頻率后，低頻制電氣化鐵道或者須自建專用的低頻率的發(fā)電廠，或者在牽引變電所變頻后送人牽引網(wǎng)；這就變得復(fù)雜化，于是，其發(fā)展受到了限制。直流制存在的主要問(wèn)題是，直流牽引電動(dòng)機(jī)額定電壓受到換向條件的限制不能太高，即牽引網(wǎng)電壓很難進(jìn)一步提高，這就要求沿牽引網(wǎng)輸送大量電流來(lái)供應(yīng)電力機(jī)車。（2）牽引變電所向接觸網(wǎng)的供電方式單線區(qū)段①一邊供電；②兩邊供電。我國(guó)的短期目標(biāo)是既要充分利用原有設(shè)備，又要能夠發(fā)展微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)；既要實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，又要滿足安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。國(guó)外的變電所設(shè)計(jì)做到了節(jié)約型，集約型，高效型。地下鐵道簡(jiǎn)稱地鐵，它是一種不受地面道路狀況和天氣情況的影響，能夠按照設(shè)計(jì)的能力正常運(yùn)行，從而快速、安全、舒適地運(yùn)送乘客的獨(dú)立的有軌交通系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)以在蘇州建造地鐵牽引降壓混合變電所的實(shí)習(xí)資料作為參考，通過(guò)對(duì)擬建變電所的負(fù)荷參數(shù)和線路系統(tǒng)等方向考慮，并通過(guò)對(duì)負(fù)荷資料的分析和安全、經(jīng)濟(jì)、可靠性的考慮，確定了變電所的電氣主接線和所用電的主接線，然后通過(guò)負(fù)荷計(jì)算和供電區(qū)間確定了主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量及型號(hào)。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫(xiě)，不準(zhǔn)用徒手畫(huà)3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它摘 要牽引供電系統(tǒng)作為我國(guó)鐵路電氣化的重要組成部分，在地鐵系統(tǒng)中起到動(dòng)力供應(yīng)、照明、通信等關(guān)鍵性的作用。s unit target and demand factor for load calculation of subway’spower transformation and distribution system, analyzes and putes the problemsbining with an example. Secondly, this thesis thoroughly studies the characteristics of subway’s power transformation and distribution system, produces the overall power distribution plan of actual project. Based on the characteristics of subway’s power transformation and distribution system and external power plan in city, this article analyzes the functions and formations of the mediumvoltage power distribution network and the substation, gives three kinds design plans respectively. After then, the thesis explains loads division as well as power supply request, discusses the principles of power distribution system design, design of distribution line, choices of low voltage electric appliance and the application of microputer protective device of electric motors. Keyword: distribution substation Power transformation目 錄1 緒論 1 課題的目的和意義 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 牽引降壓混合變電所 2 牽引變電所 2 降壓變電所 4 設(shè)計(jì)任務(wù) 62 變電所的設(shè)計(jì)方案 7 設(shè)計(jì)方案概述 7 設(shè)計(jì)方案選擇 7 牽引—降壓獨(dú)立配電網(wǎng)絡(luò) 7 牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò) 8 本章小結(jié) 93 負(fù)荷計(jì)算 10 地鐵負(fù)荷分類 10 地鐵負(fù)荷計(jì)算方法 10 單位指標(biāo)法 11 需要系數(shù)法 11 二項(xiàng)式系數(shù)法 12 地鐵變配電負(fù)荷計(jì)算 13 動(dòng)力負(fù)荷 13 照明負(fù)荷 16 綜合計(jì)算負(fù)荷 17 無(wú)功功率補(bǔ)償 18 本章小結(jié) 194 變壓器的選擇 205 變電所主接線設(shè)計(jì) 226 短路計(jì)算 24 短路計(jì)算的必要性 24 短路計(jì)算 25 變壓器等值電抗計(jì)算 25 短路點(diǎn)的選擇 267 電氣設(shè)備的選擇 28 配電線路的選擇 28 斷路器的選擇 30 高壓側(cè)斷路器的選取 30 低壓側(cè)斷路器的選取 31 隔離開(kāi)關(guān)的選擇 32 高壓側(cè)進(jìn)線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇 32 電流互感器的選擇 33 高壓側(cè)電流互感器的選擇 34 低壓側(cè)電流互感器的選擇 35 電壓互感器的選擇 36 高壓側(cè)電壓互感器的選擇 36 熔斷器的選擇 378 防雷、接地、消防設(shè)施的設(shè)計(jì) 38 防雷設(shè)計(jì) 38 接地設(shè)計(jì) 39 消防設(shè)施的設(shè)計(jì) 409 照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 42 地鐵照明分類和設(shè)置 42 地鐵照明控制方式 43 地鐵照明燈具選用和布置 4410 結(jié)論 46致 謝 47參考文獻(xiàn) 48附錄1 電氣主接線圖 49附錄2 平面設(shè)計(jì)圖 501 緒論 課題的目的和意義隨著城市的發(fā)展，城市的交通壓力越來(lái)越大，城市交通存在諸如道路容量不足、交通結(jié)構(gòu)不合理、中心區(qū)高峰小時(shí)機(jī)動(dòng)車車速較低，交通需求仍然有增無(wú)減等主要問(wèn)題。根據(jù)用電性質(zhì)的不同，地鐵供電系統(tǒng)可分為兩部分：由牽引變電所為主組成的牽引供電系統(tǒng)和以降壓變電所為主組成的動(dòng)力照明供電系統(tǒng)?，F(xiàn)階段我國(guó)主要是使用常規(guī)變電所。 ①一邊供電就是牽引變電所的電能由電力系統(tǒng)中一個(gè)方向的電廠送來(lái)。直流制發(fā)展最早，目前有些國(guó)家的電氣化鐵路仍在應(yīng)用。這種電流制是繼直流制之后出現(xiàn)的，牽引網(wǎng)供電電流頻率為16Hz，牽引網(wǎng)電壓為15kV或11kV，電力機(jī)車上采用交流整流子式牽引電動(dòng)機(jī)。由于頻率提高，牽引網(wǎng)阻抗加大，牽引網(wǎng)電壓也相應(yīng)提高。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)的地下雙層車站，降壓變電所送出回路在80～90個(gè)。因此，兩者低壓間亦不存在聯(lián)系，各負(fù)擔(dān)本端的負(fù)荷用電。以車站中心分界，降壓變電所與低壓配電室各負(fù)責(zé)本端的負(fù)荷供電（除單臺(tái)容量較大的設(shè)備外）。(4) 綜合分析比較綜上所述，降壓變電所的設(shè)計(jì)一般采用一所型式、一主所一跟隨所型式或一所一室型式，其性能對(duì)比如表 11所示。變配電系統(tǒng)包括降壓變電所與低壓動(dòng)力、照明配電系統(tǒng)和跟隨變電所。集中式供電有利于地鐵供電網(wǎng)形成獨(dú)立系統(tǒng)，便于管理和運(yùn)營(yíng)。全線的牽引—降壓混合變電所及降壓變電所被分成若干個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)一般不超過(guò)3個(gè)車站；每一個(gè)分區(qū)均從主變電所35(10)kV的不同母線就近引入兩路35(10)kV電源，中壓配電網(wǎng)絡(luò)采用雙環(huán)網(wǎng)接線方式；兩個(gè)主變電所之間的分區(qū)間通過(guò)環(huán)網(wǎng)電纜聯(lián)絡(luò)。如果計(jì)算負(fù)荷過(guò)大，則會(huì)造成變壓器容量過(guò)剩，線路截面過(guò)大，開(kāi)關(guān)整定電流過(guò)高，增加了工程投資，造成不必要的浪費(fèi)。在方案設(shè)計(jì)階段多采用單位指標(biāo)法。如果用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多，各臺(tái)設(shè)備容量相差不多時(shí)，可以采用需要系數(shù)法，一般適用于干線、配電所的負(fù)荷計(jì)算。 地鐵變配電負(fù)荷計(jì)算進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)首先需要確定用電設(shè)備的容量，本設(shè)計(jì)參考蘇州軌道交通2號(hào)線的某一車站的技術(shù)數(shù)據(jù)。 —通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個(gè)系統(tǒng)下的第n個(gè)用電設(shè)備阻抗角正切值。表37 車站綜合計(jì)算負(fù)荷序號(hào)負(fù)荷種類總?cè)萘坑?jì)算有功功率(kW)計(jì)算無(wú)功功率(kVar)1動(dòng)力9172照明227227總計(jì)其中I類負(fù)荷II類負(fù)荷III類負(fù)荷579 視在功率 綜合功率因數(shù) 無(wú)功功率補(bǔ)償 由表33可以看出，地鐵動(dòng)力設(shè)備中有大量的風(fēng)機(jī)、水泵、電梯等，因此導(dǎo)致整個(gè)配電系統(tǒng)的功率因數(shù)較低。CLMD型電容器具有高容量和放電速度快的特點(diǎn)，單臺(tái)容量可達(dá)83kVar，放電速度可在斷開(kāi)電源一分鐘后端電壓下降到50V。 因此無(wú)論在兩臺(tái)配電變壓器同時(shí)運(yùn)行，還是任意一臺(tái)因故退出運(yùn)行，均能夠滿足供電要求。在運(yùn)行中，它能表明與高壓電網(wǎng)連接方式、電能輸送和分配的關(guān)系以及變電所一次設(shè)備的運(yùn)行方式，成為實(shí)際運(yùn)行操作的依據(jù)；在設(shè)計(jì)中，主結(jié)線的確定對(duì)變電所電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)裝置和計(jì)算、自動(dòng)裝置和控制方式選擇等都有重大影響。④接線應(yīng)該盡量簡(jiǎn)潔明了，并有發(fā)展和擴(kuò)建的余地。降壓變電所設(shè)兩臺(tái) 35kV/，分別來(lái)自不同35kV母線上，配電變壓器容量按一、二級(jí)負(fù)荷備用容量考慮。所謂短路，是指供配電系統(tǒng)正常運(yùn)行之外的相與相或相與地之間的短接。所以短路的后果往往都是破壞性的。短路計(jì)算的目的（4）進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，研究短路時(shí)對(duì)用電客戶工作的影響等。用來(lái)選擇校驗(yàn)低壓側(cè)設(shè)備的短路計(jì)算，應(yīng)選擇低壓母線為短路計(jì)算點(diǎn)。（1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行，檢修，短路和過(guò)電壓情況下的需求，并考慮到遠(yuǎn)景發(fā)展需要。根據(jù)配電系統(tǒng)要求（TNS系統(tǒng)）以及設(shè)備電源要求，一般用三～五芯電纜或電線。 斷路器的選擇高壓斷路器是主系統(tǒng)的重要設(shè)備之一。 低壓側(cè)斷路器的選取最大長(zhǎng)期工作電流額定電壓選擇：額定電流選擇：開(kāi)斷電流選擇： 極限通過(guò)電流的選擇：根據(jù)參考《變電設(shè)備合理選擇與運(yùn)行檢修》，采用型號(hào)為L(zhǎng)N10/2000型真空斷路器。②隔離開(kāi)關(guān)與斷路器配合，按系統(tǒng)運(yùn)行方式的需要進(jìn)行倒閘操作，以改變系統(tǒng)運(yùn)行接線方式。其特點(diǎn)有以下兩點(diǎn)。 額定容量的選擇 電流互感器的額定容量是指電流互感器在額定二次電流和額定二次阻抗下運(yùn)行時(shí)二次繞組輸出的容量 （73）由于電流互感器的額定二次電流為標(biāo)準(zhǔn)值，為了便于計(jì)算，廠家常提供電流互感器的值。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。 高壓側(cè)電壓互感器的選擇參考《變電設(shè)備合理選擇與運(yùn)行檢修》，選擇JDZF9—35型電壓互感器，該系列電壓互感器為全封閉環(huán)氧樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。最大開(kāi)斷電流85kA，滿足校驗(yàn)。接閃的金屬稱為避雷針。由于地鐵變電所大多建在地下站臺(tái)層，所以基本不設(shè)避雷針，主要是避雷器的設(shè)計(jì)。(6)操作沖擊電流下的殘壓 35kV變壓器線端操作波試驗(yàn)電壓為170kV，計(jì)算變壓器35KV側(cè)操作沖擊電流下的殘壓為選擇操作沖擊電流下峰值殘壓為148kV。接地線與接地體合稱為接地裝置。 在對(duì)消防電氣配線的具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，以《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》、《民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》為主，同時(shí)兼顧《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》。它們一般布置較為分散，其配電線路防火既要考慮供電主回路，也要考慮聯(lián)動(dòng)控制線路。(5) 礦物絕緣電纜根據(jù)國(guó)內(nèi)外電線、電纜產(chǎn)品的發(fā)展和對(duì)電氣線路的保護(hù)方式的研究結(jié)果，對(duì)消防設(shè)備的耐火配線應(yīng)優(yōu)先選用礦物絕緣電纜。9 照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 地鐵照明分類和設(shè)置與地面建筑相比，地鐵最大的特點(diǎn)是沒(méi)有天然采光，主要依賴人工照明。(2) 應(yīng)急照明：為確保車站出現(xiàn)故障時(shí)能順利、安全地疏散旅客，在地下車站設(shè)置220kV蓄電池組（供電時(shí)間≥60min），在兩路交流電源都失去電壓的情況下，向應(yīng)急照明供電。環(huán)控機(jī)房、環(huán)控電控室、AFC控制室、通信設(shè)備室、消防泵房、照明配電室、信號(hào)設(shè)備室、防災(zāi)報(bào)警室、車站控制室、站長(zhǎng)室、降壓變電所、蓄電池室、煙絡(luò)盡及公共無(wú)線室。應(yīng)急照明在車站的站廳、站臺(tái)及出入口為常明燈，不設(shè)集中控制；車站附屬房間及設(shè)備用房采用就地控制。因此