1、 課程名稱：城軌供電系統(tǒng) 設(shè)計(jì)題目： 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 院系：電氣工程系 專業(yè)： 城軌供電 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 黃 小 紅 西南交通大學(xué)峨眉校區(qū) 2013 年 5 月 19 日 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 專 業(yè) 城軌供電 姓 名 學(xué) 號 開題日期：2013年 4月 7日完成日期： 2012年 5月 19 日 題 目 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)的目的 城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)貫穿于地鐵線路建設(shè)、運(yùn)營維護(hù)的始終， 是整個(gè)過程中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。通過本課程設(shè)計(jì)使學(xué)生加深對專業(yè)課程的理 解，并能將專業(yè)知識融為一體， 初步掌握城市軌道交通供電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì) 過程，為以后設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營、設(shè)

2、備制造等相關(guān)領(lǐng)域的工作打下堅(jiān)實(shí)的 基礎(chǔ)。 二、設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求 設(shè)計(jì)內(nèi)容： （1）了解本設(shè)計(jì)的目標(biāo)和意義； （2）掌握城市軌道交通供電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法和思路； （ 3）完成主變電站及外部電源方案； （4）完成供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)； （ 5）完成牽引變電所及降壓變電所設(shè)置及容量選擇； （ 6）完成供電分區(qū) 劃分及中壓網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。 設(shè)計(jì)要求： （ 1）完成供電系統(tǒng)大圖 （含變電所設(shè)置及容量選擇） ，要求手工圖或 CAD 圖一份； （2）結(jié)合本課程理論，詳細(xì)闡述設(shè)計(jì)思路。 三、指導(dǎo)教師評語 四、成 績 指導(dǎo)教師（簽章 ） 年月日 摘要 城市軌道交通供電系統(tǒng)是從城市電網(wǎng) （ 110KV或者 220KV）引入

3、電源， 經(jīng)過降壓、 分配和整流，為列車及設(shè)備運(yùn)行提供動(dòng)力能源，一般包括高壓供電源系統(tǒng)、牽引供 電系統(tǒng)和動(dòng)力照明供電系統(tǒng)。顯然，城市軌道交通供電系統(tǒng)在整個(gè)城市軌道交通系 統(tǒng)中占有重要的地位。 本次城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，主要包括主變電所的選址、外部電源方式選擇、 牽引變電所及降壓變電所設(shè)置及容量選擇、供電分區(qū)劃分及中壓網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。首先， 計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)，選擇牽引變電所的位置及牽引降壓、變壓器的容量；其次，再對整 條線路劃分供電分區(qū)，計(jì)算主變電所容量；再次，對每個(gè)分區(qū)正常情況和非正常情 況進(jìn)行潮流分析；最后，畫出整個(gè)供電系統(tǒng)的CAD圖。 本次課程設(shè)計(jì)，目的是加深對課本知識的理解，了解城軌供電系統(tǒng)的功能和

4、組 成，為后續(xù)課程及未來工作奠定必要的基礎(chǔ) 關(guān)鍵詞 供電系統(tǒng) 變電所 變壓器 Abstract Urban mass transit power supply system connects to urban power networks (110 KV or 220 KV).After step-down ，voltage sharing and rectification, this system supplies electrical energy for trains and other electric accessories. In general, this system is

5、made up of three parts: high voltage power supply system, tractive power supply system and low voltage power supply system. Obviously, it occupies an important position in the urban rail transit. The design of power supply system for urban rail transit includes: ascertain the location of the main tr

6、ansformer station， select the mode of the external power source, choose appropriate location and capacity for the traction substation and step-down substation, divide the power supplyzone and design the distribution network. At first, complete the calculation of the given data, and choose the right

7、location and capacity for the substation and transformer. Secondly, divide the whole line into several power supply zones, and calculate the capacity of the main transformer. Thirdly, complete the analysis of power flow for each zone in normal conditions and fault conditions. At last, complete a CAD

8、 graph of the whole power system. The design is aimed at consolidating the knowledge of the textbook. At the same time it makes us have a better understanding of the urban mass transit power supply system, and it is also a necessary preparation for the coming courses and our work in the future. Key

9、Words power supply systemsubstation transformer 目錄 一、設(shè)計(jì)的目的和意義 1 二、主變電站及外部電源方案 1 2.1 主變電站方案 1 2.1.1 主變電所的選址原則： 1 2.1.2 根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)確定主變電所沿線布置 1 2.1.3 根據(jù)電壓損失要求確定主變電所數(shù)量 1 2.1.4 根據(jù)城市規(guī)劃要求確定主變電所位置 2 2.1.5 本設(shè)計(jì)中主變電所選址 2 2.2 外部電源方案 2 2.2.1 集中式供電方式： 3 2.2.2 供電方式比較 3 2.2.3 本設(shè)計(jì)中供電方式選擇 3 三、供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 3 四、牽引變電所及降壓變電所設(shè)置及容

10、量選擇 4 4.1 牽引變電所 4 4.1.1 單雙邊供電 4 4.1.2 單位指標(biāo)法估算： 5 4.1.3 牽引變電所設(shè)置 6 4.1.4 牽引供電計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì) 9 4.1.5 牽引變電所容量選擇 11 4.1.6 牽引變電所容量計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 12 4.2 降壓變電所 12 4.2.1 降壓變電所配電變壓器容量計(jì)算公式 12 4.2.2 本設(shè)計(jì)中低壓配電資料 13 4.2.3 低壓配電計(jì)算 14 五、供電分區(qū)劃分及中壓網(wǎng)絡(luò)設(shè)置 16 1.供電分區(qū) 16 5.1.1 供電分區(qū)的劃分 16 5.1.2 主變電所容量計(jì)算 17 2.中壓網(wǎng)絡(luò) 17 5.2.1 中壓網(wǎng)絡(luò) 17 5.2.2 潮流計(jì)算

11、相關(guān)公式 17 5.2.3 正常情況潮流分析 18 5.2.4 非正常情況下潮流分析 19 六、供電系統(tǒng)大圖 19 附 1 ：原始資料 21 附 2 ：低壓配電資料 25 附 3：牽引供電計(jì)算相關(guān)參數(shù) 26 附 4 ：潮流計(jì)算資料 27 參考文獻(xiàn)： 28 II 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)的目的和意義 城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)貫穿于地鐵線路建設(shè)、運(yùn)營維護(hù)的始終，是整個(gè)過 程中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。通過本課程設(shè)計(jì)使學(xué)生加深對專業(yè)課程的理解，并能將專業(yè)知識 融為一體，初步掌握城市軌道交通供電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)過程，為以后設(shè)計(jì)、施工、運(yùn) 營、設(shè)備制造等相關(guān)領(lǐng)域的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 二、主變電站及外部電源方案 2

12、.1 主變電站方案 2.1.1 主變電所的選址原則： 靠近負(fù)荷中心，鄰近城市軌道交通線路布置。 滿足中壓網(wǎng)絡(luò)電纜壓降要求。 滿足城軌供電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中主變電所資源共享要求。 與城市規(guī)劃、城市電網(wǎng)規(guī)劃相協(xié)調(diào)。 可獨(dú)立設(shè)置，也可合建 便于電纜線路引入、引出。 便于設(shè)備運(yùn)輸。 注意選擇適宜的環(huán)境，并考慮與周圍設(shè)施的相互影響。 2.1.2根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)確定主變電所沿線布置 主變電所位置離城軌線路的距離一般控制在幾百米范圍內(nèi)。實(shí)際工程中主所貼 近線路布置。 2.1.3根據(jù)電壓損失要求確定主變電所數(shù)量 主變電所數(shù)量取決于負(fù)荷分布及大小 （負(fù)荷矩），即中壓網(wǎng)絡(luò)電纜的壓降應(yīng)滿足 設(shè)計(jì)要求。 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范要求：供電系

13、統(tǒng)的中壓網(wǎng)絡(luò)應(yīng)按列車的遠(yuǎn)期通過能力設(shè)計(jì)， 對互為備用線路，一路退出運(yùn)行另一路應(yīng)承擔(dān)其一、二級負(fù)荷的供電，線路末端電 壓損失不宜超過 5%。對于國內(nèi)城市軌道交通線路而言， 一般設(shè)置兩座主變電所， 滿足供電質(zhì)量的要求。 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 2.1.4根據(jù)城市規(guī)劃要求確定主變電所位置 由主變電所數(shù)量初步確定大致位置。在沿線負(fù)荷均勻情況下，若設(shè)一座主所， 則考慮布置在線路長度中心附近； 若設(shè)兩座主所， 則首選位置考慮在線路長度的 1/4 及 3/4 處。 隨著大城市軌道交通建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，主變電所的位置應(yīng)滿足網(wǎng)絡(luò)共享的要 求。 2.1.5 本設(shè)計(jì)中主變電所選址 瑤主臺所 五山 主所 4 奧體中心

14、根據(jù)以上選址原則和要求，加上已有線路的主變電所位置來看，七號線的主變 電所不需要單獨(dú)建設(shè)，可以和其他線路共用即可。共用的主變電所分別為三號線的 金山主所和一號線的興業(yè)主所，其中漢溪長隆站從金山主所接線，新造站從興業(yè)主 所接線，其位置如下圖 2-1 所示。從七號線線路遠(yuǎn)期全線來看， 線路全長 28.312km， 兩主變電所的地理位置符合線路長度 1/4 和 3/4的要求。這樣一來，七號線不需要再 花費(fèi)大量工程去新建主變電所，節(jié)約了建設(shè)時(shí)間和資源。 長隆 沙園 主所 新造 興業(yè) 主所 廣州新客站 金山主所 亞運(yùn)村 3 慶盛主所 圖 1-1 主變電所位置 2.2 外部電源方案 城市軌道交通系統(tǒng)是一種

15、特殊的城市電網(wǎng)用戶，呈線狀分布，線路用電范圍一 般在 1040km 之間。城市軌道交通系統(tǒng)的外部電源供電方式，根據(jù)公用電網(wǎng)構(gòu)成 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 的不同特點(diǎn)，通常可采用集中供電、分散供電和混合供電等不同方式。 2.2.1 集中式供電方式： 主變電所屬專用變電所。 與城網(wǎng)接口少。 主變電所、牽引變電所、降壓變電所均有兩個(gè)獨(dú)立的引入電源。 城軌供電系統(tǒng)相對獨(dú)立，自成系統(tǒng)，便于運(yùn)營管理。 2.2.2 供電方式比較 集中供電方式和分散供電方式相比，有如下優(yōu)點(diǎn)： 供電可靠性更高； 供電質(zhì)量更好； 對城市電網(wǎng)的影響小，且投資少； 運(yùn)營管理更方便，線路的電能損耗小，運(yùn)營成本低； 工程量小，涉及面小，建設(shè)

16、相對容易。 2.2.3本設(shè)計(jì)中供電方式選擇 綜合以上優(yōu)點(diǎn)考慮，在本設(shè)計(jì)中外部電源供電方式選擇集中式供電方式。 采用集中供電方式時(shí)，設(shè)置的主變電所從電力系統(tǒng)引入電源（ 110KV 或者其他 電壓等級），要求公用電網(wǎng)提供的電源點(diǎn)少， 而且電壓等級高， 進(jìn)線數(shù)量少， 電源可 靠性高，供電質(zhì)量好，公用電網(wǎng)的改造工程量少，便于調(diào)度管理，方便運(yùn)營維護(hù)。 下圖 2 為集中供電方式連接方式。 圖 2-2 集中式供電方式 三、供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中，城市軌道交通供電系統(tǒng)外部電源供電方式為集中供電方式，其各個(gè) 組成部分的關(guān)系如圖 3-1 所示。 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 發(fā)電廠（站）是電能的生產(chǎn)者。發(fā)電廠一般與電

17、力用戶相距很遠(yuǎn)，必須將電壓 抬升，以減少線路的電壓損失和能量損耗，因此要在發(fā)電廠的輸出端接入升壓變壓 器。我國使用最普遍的輸電電壓等級為110KV220KV。 一般將主變電所以上的部分成為外部公用電網(wǎng)，主變電所一下的部分稱為城市 軌道交通內(nèi)部系統(tǒng)，內(nèi)部系統(tǒng)與外部電網(wǎng)的接口在主變電所處。內(nèi)部系統(tǒng)是一個(gè)龐 大的電力用戶，其中牽引變電所、饋電線、接觸網(wǎng)、走行軌道和回流線構(gòu)成牽引供 電系統(tǒng)；降壓變電所為各車站、隧道、車輛段等的動(dòng)力照明復(fù)合提供電能。 四、牽引變電所及降壓變電所設(shè)置及容量選擇 4.1 牽引變電所 牽引變電所的功能是將引自城市電網(wǎng)或軌道交通供電系統(tǒng)內(nèi)部的 35KV或 10KV 電源降壓、整

18、流后，變成 750V 或 1500V 直流電源，再由牽引變電所內(nèi)的直流配電 裝置將該直流電源送至區(qū)間接觸網(wǎng)，供電動(dòng)列車用電。 4.1.1 單雙邊供電 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 單邊供電僅是運(yùn)行中一種可能采用的臨時(shí)供電方式，不是牽引供電計(jì)算的限制 條件。雙邊供電是城市軌道交通最基本的供電方式，是設(shè)計(jì)遵循的前提，也是運(yùn)營 的首選方案。 4.1.2 單位指標(biāo)法估算： 正線全長（由附 1 中的資料可得） ： LLi 18.2 km 列車總重量（由附 3 中的數(shù)據(jù)可得） ： G =297.44 t 正線線路總安裝容量為： SSd G L 6.5 297.44 18.2 35187 kVA 單位安裝容量為：

19、Skm Sd G 6.5 297.44 1933 kVA/km 其中， Sd=（6.57）kVA/（t km） 總牽引負(fù)荷為： PSd G L 5.5G L 5.5 320.84 18.2 29774 kW 單位牽引負(fù)荷為： （按高峰小時(shí)考慮） Pkm 5.5G 5.5 297.44 1636 kW/km 其中， 牽引變壓器利用率（取 0.95） 直流功率換算為交流視在功率的換算系數(shù)（取0.9） 牽引變電所容量 4 km ， 牽引供電系統(tǒng)采用 DC1500V 接觸網(wǎng)受流方式，設(shè)牽引變電所平均間距為 則牽引變電所數(shù)量為 L18.2 n= 1 1 6 l n 4 每座牽引變電所的容量為： S 35

20、187 Snn3 5 16 8 7kVA5 865 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 單位年用電量： 單位能耗取 0.06，列車重量 297.44 t，按一天發(fā)車 484 列計(jì)，則 A A G M T 0.06 297.44 484 365 315 萬 kW h/km 線路全年用電量為 A A L 340 18.2 5733 萬 kW h 4.1.3 牽引變電所設(shè)置 1 牽引變電所設(shè)置要求： (1) .地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB501572003)規(guī)定：直流 1500 V 牽引供電系統(tǒng)允許的電 壓波動(dòng)范圍為 10001800 V。且應(yīng)考查正常情況、任一中間牽引變電所解列、端頭 牽引變電所解列時(shí)，牽引網(wǎng)產(chǎn)生的最大

21、壓降是否滿足要求。 (2) .城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng) ( GB10411 2005)規(guī)定：利用走行軌回流， 且在最大負(fù)載時(shí)，軌上任意點(diǎn)對地電位差不應(yīng)大于90 V。 2 牽引變電所布點(diǎn)方法： 以線路末端車站設(shè)牽引變電所為基點(diǎn)進(jìn)行布點(diǎn),即在本設(shè)計(jì)中首先設(shè)定 A(廣州 新客站 )和 J(新造站)為牽引變電所，然后從兩端向中間推算其他變電所的位置。 相關(guān)計(jì)算： 整流機(jī)組輸出功率的均方根統(tǒng)計(jì)值： 整流機(jī)組在個(gè)區(qū)間平均功率： P W 3600 kW t 其中， P平均功率( kW )； W給電能耗 (kWh)； t 運(yùn)行時(shí)分 (s)。 整流機(jī)組有效電流 : I=P/Uc 其中， Uc牽引網(wǎng)額定電壓

22、1.5 kV。 由附 1-表 3 中數(shù)據(jù)可得： 表 4-1 正常情況下各區(qū)間功率和區(qū)間平均電流 區(qū)間 AC CE EG GI I J 站點(diǎn) AB BC CD DE EF FG GH HI IJ 平 上 417.7 497.0 453.1 404.0 351.8 858.7 713.5 778.7 768.72 均 行 7 1 6 6 1 9 1 4 6 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 功 下 470.3 539.8 926.7 438.3 840.8 508.3 668.1 340.8 329.17 率 行 6 6 8 3 4 6 2 5 P均方根 483.28 595.75 675.78 647.71

23、 591.31 I 322.19 397.17 450.52 647.71 591.31 表 4-2 相鄰所解列情況下各區(qū)間功率和區(qū)間平均電流 區(qū)間 AC AE CG EI GJ IJ P均方根 483.28 542.44 63702 661.89 629.47 591.31 I 322.19 361.63 424.68 441.26 419.65 394.21 雙邊供電情況下，區(qū)間能耗分別由相鄰兩牽引變電所提供，所以各牽引變電所 整流機(jī)組輸出功率的均方根統(tǒng)計(jì)值及整流機(jī)組有效電流如下表所示： 表 4-3 正常情況下整流機(jī)組輸出功率及有效電流 牽引變電所 A C E G I J P 246.64

24、 539.52 635.77 661.75 619.51 295.66 I 161.10 359.68 423.84 441.16 413.01 197.10 相鄰所解列情況下整流機(jī)組輸出功率均方根統(tǒng)計(jì)值與整流機(jī)組有效電流計(jì)算方 法和正常情況類似，計(jì)算結(jié)果在表 4-6 牽引供電結(jié)果統(tǒng)計(jì)表中給出。 （1）列車區(qū)間平均電流： （列車單位能耗法） A G v Uc 0.065 297 . 4 4 4 3 1.5 A5 54.23 其中， A 列車單位能耗 kWh/（t km）；一般空調(diào)車取 0.0650.07； G列車質(zhì)量（ t）；G=297.44 t； v 列車平均運(yùn)行速度（ km/h ）；v=4

25、3km/h ； Uc牽引網(wǎng)額定電壓（ kV）； Uc=1.5KV。 （2）區(qū)間平均列車數(shù) 單行區(qū)間平均列車數(shù)： N t N L m Tv 其中， N列車對數(shù)（對 /h ）； N=30 對/h； T時(shí)間周期，常數(shù)（ 60 min ）； t 列車區(qū)間走行時(shí)間（包括停站） （ min）； L供電距離（ km ）； v 列車平均運(yùn)行速度（ km/h ）。 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 表 4-4 區(qū)間平均列車數(shù) 區(qū)間 AC CE EG GI I J m 1.97 2.83 2.66 2.55 2.10 （3）列車起動(dòng)時(shí)最大電壓損失 單邊供電 I L r udmax Imax L r (m 1) 2 其中， I

26、 max列車起動(dòng)電流( A)； I max=6000 A； r 牽引網(wǎng)單位電阻（/km ）；r=0.0135 /km ； I 列車平均電流（ A ）。 雙邊供電 Imax L r I L r usmax max (m 1) smax 4 8 （4）牽引變電所饋線平均電流： 單邊供電（故障狀態(tài)下供電方式） I A m I 雙邊供電（正常情況下供電方式） I I m I I A1 I A2 2 （5）最大平均電壓損失： 單邊供電： （最大平均電壓損失發(fā)生在饋電區(qū)終點(diǎn)） udmax IA L r(1+ 1) 2m 雙邊供電： （最大平均電壓損失發(fā)生在饋電線中點(diǎn)） usmax IA L r (1 m1

27、) m （6）走行軌對地電位 走行軌電壓損失經(jīng)驗(yàn)公式為 RZu 設(shè)k RZ RZ RJ 0.02 RZ RJ rz rj 0.02 0.0135 0.597 其中， uz 走行軌電壓損失（ V）； 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) RZ走行軌電阻（ ）；rz=0.020 /km RJ接觸網(wǎng)電阻（ ）；rj=0.0135 /km u 牽引網(wǎng)電壓損失。 由以上公式可知，當(dāng)牽引網(wǎng)電壓損失值最大時(shí)（即 umax），即可求得走行軌 最高電位 uzmax。 表 4-5 牽引網(wǎng)最大電壓損失和走行軌最高電位計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 區(qū)間 AC CE EG GI IJ 正常 情況 起動(dòng) U 58.78 86.97 81.96 78.

28、10 61.64 平均 U 4.57 10.38 10.60 9.45 5.97 Uz 2.73 6.20 6.33 5.64 3.57 相鄰 所解 故障所 A C E G I J 起動(dòng) U 235.14 155 25 18442 174.50 150.37 226.61 平均 U 18.30 24.34 36.52 34.49 26.16 32.66 Uz 10.92 14.53 21.80 20.59 15.62 19.50 由上表可以看出，在正常情況高峰小時(shí)負(fù)荷和相鄰所解列高峰小時(shí)負(fù)荷時(shí)，牽 引網(wǎng)最大電壓損失均 500 V，走行軌最高電位均 90 V，滿足設(shè)計(jì)要求。所以以上 牽引變電所設(shè)

29、置是合理可行的。 4.1.4牽引供電計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì) 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 表 4-6 牽引供電計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 牽引變電所 A C E G I J 牽引變電所間距（ km） 2.829 4.05 3.81 3.653 2.942 正常 情況 高峰 小時(shí) 負(fù)荷 整流機(jī)組輸出功率均方根統(tǒng)計(jì)值（ kW） 246. 539.52 635.77 661.75 619.51 295.6 整流機(jī)組有效電流（ A） 6146 1. 359.68 423.84 441.16 413.01 61 97.1 饋線有效電流（ A ） 上行 10 818.38 1315.10 1261.23 751.46 0 529.65

30、 下行 805.97 838.82 874.14 1309.75 1284.37 牽引網(wǎng)最低電壓（ V ） 1441.22 1413.03 1418.04 1421.90 1438.36 鋼軌最高電位（ V） 2.73 6.20 6.33 5.64 3.57 相鄰 所解 列情 況下 高峰 小時(shí) 負(fù)荷 故障變電所 右所故障 左所故障 右所故障 左所故障 右所故障 左所故障 右所故障 左所故障 右所故障 左所故障 整流機(jī)組輸出功率均方根統(tǒng)計(jì)值（ kW） 512.86 483.28 635.77 512.86 661.75 635.77 619.51 661.75 591.31 619.51 整流機(jī)

31、組有效電流（ A） 341.91 322.19 423.84 341.91 441.16 423.84 413.01 441.16 394.21 413.01 饋線有效電流（ A） 上行 1666.09 1436.59 2058.00 1666.09 1609.07 2058.00 1226.79 1609.07 1453.67 1226.79 下行 1314.81 1415.33 1550.80 1314.81 1692.30 1550.80 2000.96 1692.30 2759.36 2000.96 牽引網(wǎng)最低電壓（ V ） 1344.75 1264.86 1315.58 1344.7

32、5 1325.5 1315.58 1349.63 1325.5 1237.39 1349.63 鋼軌最高電位（ V） 14.53 10.92 21.80 14.53 20.59 21.80 15.62 20.59 19.50 15.62 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 4.1.5 牽引變電所容量選擇 （1）列車區(qū)間斷流系數(shù)： = Igt = I tg 其中， t 列車區(qū)間運(yùn)行時(shí)間（含停站時(shí)間） ； tg列車區(qū)間帶電運(yùn)行時(shí)間。 表 4-7 列車區(qū)間斷流系數(shù) 區(qū)間 AC CE EG GI IJ 上行 7.91 8.95 6.63 2.10 1.61 下行 7.66 2.93 2.62 8.43 12.84

33、（2）牽引變電所饋線有效電流： 單邊供電 I XA2 I A2(1 1.151) m 雙邊供電 2 XA A2(1 1.33 1m.15 1) m （3）牽引變電所母線有效電流 單邊供電（ A、J 牽引變電所按單邊供電計(jì)算） IX I X1 IX22 A2 雙邊供電 2222 IX IX1 I X2 IX3 IX42(IA1IA2IA1IA3IA1IA4IA2IA3IA2IA4IA3IA4) （4）牽引變電所功率 P Kc K Uc IX 其中， P -牽引變電所功率（ KW）； Kc -牽引網(wǎng)損耗加大系數(shù)（一般取 1.05）； K - 列車自用電系數(shù)（一般取 1.03）； Uc - 牽引網(wǎng)額

34、定電壓（ KV）。 c 11 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) （5）牽引變電所容量 S 1.1P 上式為牽引變電所容量提供依據(jù)，牽引變電所總功率應(yīng)按照正常雙邊供電進(jìn)行 計(jì)算。 4.1.6 牽引變電所容量計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 表 4-8 牽引變電所容量計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 牽引變電所 母線有效電流 A 變電所功率 KW 變電所容量 KVA 變壓器選擇 KVA A 1233.50 2001.05 2201.16 22200 C 2451.87 3977.54 4375.29 23300 E 2608.69 4231.95 4655.14 23300 G 2931.46 4755.55 5231.11 23300 I 2

35、631.38 4268.75 4695.63 23300 J 1502.50 2437.43 2681.17 22200 4.2 降壓變電所 降壓變電所中將中壓電能轉(zhuǎn)換為低壓電能，向車站、區(qū)間、車輛段（停車場） 控制中心所有低壓用電負(fù)荷提供電源。一般每個(gè)車站設(shè)一座降壓變電所，對于規(guī)模 較大的車站和車輛段、停車場可根據(jù)具體情況增設(shè)跟隨式降壓變電所。 4.2.1降壓變電所配電變壓器容量計(jì)算公式 1. 計(jì)算負(fù)荷：（按需要系數(shù)法計(jì)算） 計(jì)算有功： Pjs=PNKc 其中， PN設(shè)備有功容量（ kW）； Kc 需要系數(shù)。 計(jì)算無功： Qjs=Pjs tan 其中， Pjs 計(jì)算有功； 補(bǔ)償前后功率因數(shù)角

36、。 2. 無功補(bǔ)償容量 12 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) QC=Pjs （tan 1 tan 2） 其中， QC補(bǔ)償容量（ kVar ）； P js 計(jì)算有功之和（ kW）； 1、 2補(bǔ)償前后功率因數(shù)角。 3. 配電變壓器容量計(jì)算 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范 （ GB501572003）規(guī)定：配電變壓器的容量選擇應(yīng)滿足一臺 配電變壓器退出運(yùn)行時(shí)， 另一臺配電變壓器能負(fù)擔(dān)供電范圍內(nèi)遠(yuǎn)期的一、 二級負(fù)荷。 降壓變電所配置兩臺配電變壓器，按照供電范圍內(nèi)一、二級計(jì)算負(fù)荷選擇容量，并 考慮參差系數(shù)。 考慮參差系數(shù)后的變壓器總的計(jì)算有功和總的計(jì)算無功由下式確定。 Pjs =p Pjs Qjs =q Qjs 其中 ，Pjs 變

37、壓器總的計(jì)算有功（ kW）； Qjs 變壓器總的計(jì)算無功（ kVar ）； p有功參差系數(shù)， 0.85 0.95 ； q無功參差系數(shù)， 0.9 0.97 。 所以，配電變壓器的容量為： S P js Q js 4.2.2 本設(shè)計(jì)中低壓配電資料 表 4-9 低壓配電原始資料表 序號 設(shè)備名稱 總?cè)萘?(KW) PN cos tan Kc/Pjs/QC 負(fù)荷類 型 1、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng) 風(fēng)機(jī) 274 0.78 0.80 0.75 205.5 164.4 小系統(tǒng)排風(fēng)機(jī) 46.8 0.78 0.80 0.75 35.1 28.08 組合空調(diào)機(jī)組 108 0.8 0.75 0.75 81 60.75 冷水機(jī)

38、組 110 0.85 0.62 0.7 77 47.74 2、給排水系統(tǒng) 冷卻塔 19 0.8 0.75 0.75 14.25 10.69 電熱水器 40 1 0 0.7 28 0 廢水泵 57 0.78 0.80 0.75 42.75 34.2 污水泵 12 0.78 0.80 0.75 9 7.2 13 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 3、消防系統(tǒng) 噴淋泵 30 0.8 0.75 0.75 22.5 16.88 氣體滅火 16 0.5 1.732 0.8 12.8 22.17 4、弱電系統(tǒng) BAS、 FAS 20 0.8 0.75 0.8 16 12 AFC 40 0.8 0.75 0.8 32 2

39、4 通信 20 0.8 0.75 0.8 16 12 信號 25 0.8 0.75 0.8 20 15 5、檢修 檢修 30 0.4 2.30 0.8 24 55.2 6、運(yùn)載系統(tǒng) 扶梯、電梯 150 0.8 0.75 0.8 120 90 7、照明系統(tǒng) 站廳照明 68 0.95 0.33 1 68 22.44 站臺照明 35 0.95 0.33 1 35 11.55 區(qū)間照明 16 0.9 0.48 1 16 7.68 事故照明 30 1 0 1 30 0 廣告照明 100 0.95 0.33 1 100 33 4.2.3 低壓配電計(jì)算 A. 動(dòng)力計(jì)算負(fù)荷 按需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算可得動(dòng)力計(jì)算負(fù)

40、荷表如下表所示： 表 4-10 動(dòng)力計(jì)算負(fù)荷 序號 設(shè)備名稱 總?cè)萘?kW 計(jì)算有功 kW 計(jì)算無功 kVar 1 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng) 538.8 398.6 300.97 2 給排水系統(tǒng) 128 94 52.09 3 消防系統(tǒng) 46 35.3 39.05 4 弱電系統(tǒng) 105 84 63 5 檢修系統(tǒng) 30 24 55.2 6 運(yùn)載系統(tǒng) 150 120 90 負(fù)荷總計(jì) 997.8 755.9 600.3 其中：負(fù)荷 636.8 483.65 389.48 負(fù)荷 162 129 97.2 14 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 負(fù)荷 199 143.25 113.63 視在功率 965.27 功率因數(shù) 0.78

41、3 B. 照明計(jì)算負(fù)荷 按需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算負(fù)荷如下表所示： 表 4-11 照明計(jì)算負(fù)荷 序號 照明種類 總?cè)萘?kW 計(jì)算有功 kW 計(jì)算無功 kVar 1 站廳照明 68 68 22.44 2 站臺照明 35 35 11.55 3 區(qū)間照明 16 16 7.68 4 事故照明 30 30 0 5 廣告照明 100 100 33 負(fù)荷總計(jì) 249 74.67 其中：負(fù)荷 30 0 負(fù)荷 119 41.67 負(fù)荷 100 33 視在功率 260.0 功率因數(shù) 0.957 C. 綜合負(fù)荷 動(dòng)力、照明負(fù)荷綜合值如下表所示。 表 4-12 綜合負(fù)荷 序號 負(fù)荷類型 總?cè)萘?kW 計(jì)算有功 kW 計(jì)算

42、無功 kVar 1 動(dòng)力 997.8 755.9 600.3 2 照明 249 249 74.67 總計(jì) 1246.8 1004.9 674.97 其中：負(fù)荷 666.8 513.65 389.48 負(fù)荷 281 248 138.87 負(fù)荷 299 234.25 146.63 視在功率 1210.5 功率因數(shù) 0.830 D. 無功補(bǔ)償容量 由表- 綜合負(fù)荷可知，功率因數(shù)達(dá)不到0.9 的要求，需要進(jìn)行無功補(bǔ)償， QC=Pjs (tan 1 tan 2) =1004.9 ( tan(arccos 0.830)-tan(arccos 0.9) ) =188.6 kVar 15 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

43、 所以，無功補(bǔ)償容量 QC=188.6 kVar 。 E. 配電變壓器計(jì)算容量 考慮無功補(bǔ)償容量和參差系數(shù)后的配電變壓器計(jì)算容量如下表所示。 表 4-13 配電變壓器容量計(jì)算 總有功容量 計(jì)算有功 計(jì)算無功 總負(fù)荷 1246.8 1004.9 674.97 計(jì)算視在功率 S=1210.5 kVA 計(jì)算功率因數(shù) =0.830 補(bǔ)償容量 QC=-188.6 kVar 、級計(jì)算負(fù)荷 947.8 761.65 528.35 級負(fù)荷 299 234.25 146.63 參差系數(shù) - 0.9 0.95 變壓器計(jì)算負(fù)荷 - 685.49 322.76 變壓器計(jì)算容量 S=757.67 kVA F. 配電變壓

44、器選擇 單臺變壓器運(yùn)行時(shí)負(fù)載率 100%,可選標(biāo)準(zhǔn)容量 S=800 kVA 的變壓器，負(fù)載 率為 95.2%。正常運(yùn)行時(shí)，變壓器總?cè)萘繛?600 kVA ，一、二、三級負(fù)荷總功 率（不含無功補(bǔ)償） S=1210.5 kVA , 負(fù)載率為 75.7%左右，滿足設(shè)計(jì)要求。 五、供電分區(qū)劃分及中壓網(wǎng)絡(luò)設(shè)置 1.供電分區(qū) 5.1.1供電分區(qū)的劃分 5-1 所示： 本設(shè)計(jì)中， 采用集中供電方式， 全線共設(shè)兩個(gè)主變電所 （ E 和 I），6 個(gè)牽引變電 所，每個(gè)車站各一個(gè)降壓變電所。其供電分區(qū)劃分如下圖 圖中： 第一分區(qū)： A、C站牽引變電所及 A、B、 C站的降壓變電所； 第二分區(qū)： E、G站牽引變電所

45、及 D、 E、 F、G站的降壓變電所； 第三分區(qū)： I 、J 站牽引變電所， 及 H、 I、J 站降壓變電所。 16 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 圖 5-1 供電分區(qū) 5.1.2主變電所容量計(jì)算 主變電站變壓器容量計(jì)算： （不考慮預(yù)留線路） 主變電所 E： S1 4400 1 6600 1 1600 3 0.75 14600KVA S2 6600 2 1 1600 4 0.75 18000 KVA S 1 S1 S2 32600 KVA 主變電所 E 變壓器選擇： 2 20 MVA 主變電所 I ： S 2 S3 6600 1 4400 1 1600 3 0.75 14600 KVA 主變電所 I

46、變壓器容量選擇： 2 10 MVA 2.中壓網(wǎng)絡(luò) 5.2.1 中壓網(wǎng)絡(luò) 中壓網(wǎng)絡(luò)是城市軌道交通內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)絡(luò)，縱向?qū)⑸霞髯冸娝ɑ螂娫?開閉所）與下級牽引變電所和降壓變電所連接起來，橫向?qū)⑷€路的各個(gè)牽引變電 所和降壓變電所連接起來，構(gòu)成縱橫交錯(cuò)的城市軌道交通供電網(wǎng)。 中壓系統(tǒng)的供電能力 （主要指功率輸送能力和電壓損失） 與電壓等級密切相關(guān)， 我國城市軌道交通既有線中壓網(wǎng)絡(luò)采用35KV和 10KV,本設(shè)計(jì)中采用 35KV。 5.2.2 潮流計(jì)算相關(guān)公式 電壓降落 17 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) U U R j U X PR QX U j PX QR U 功率損失 S P2 Q2 U2 (R

47、jX ) 電壓降落百分比 U % U 100% UC R、 X具體值可根據(jù)附表 4 中相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算得到。 5.2.3 正常情況潮流分析 (1)各供電分區(qū)簡化等值電路 圖 5-2 正常運(yùn)行各分區(qū)簡化等值電路 (2)各供電分區(qū)末端電壓及電壓降落百分比 表 5-1 各分區(qū)末端電壓降落百分比 18 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 供電分區(qū) 末端電壓 V 電壓降落百分比 一 34876.49 0.35% 二 34776.70 0.64% 三 34774.76 0.64% 5.2.4 非正常情況下潮流分析 (1)非正常情況下潮流分析等值電路 圖 5-3 分正常運(yùn)行時(shí)簡化等值電路 (1)非正常情況下末端電壓及電壓降落

48、百分比 表 5-2 末端電壓及電壓降落百分比 故障主所 末端電壓 V 電壓降落百分比 金山主所 33395.70 4.5% 興業(yè)主所 34278.03 2.06% 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范要求：供電系統(tǒng)的中壓網(wǎng)絡(luò)應(yīng)按列車的遠(yuǎn)期通過能力設(shè)計(jì)， 對互為備用線路，一路退出運(yùn)行另一路應(yīng)承擔(dān)其一、二級負(fù)荷的供電，線路末端電 壓損失不宜超過 5%。對于國內(nèi)城市軌道交通線路而言， 一般設(shè)置兩座主變電所， 可 滿足供電質(zhì)量的要求。 六、供電系統(tǒng)大圖 19 BFI 2X20 MVA sss 35AVI WMF 7x70 WW 3幾議叢)沁 35kxl: F 節(jié)箸 _ 禪雷 _ 帶當(dāng) _ 7520 一 2055 - 7995

49、 - 2215 1595 7070 2583 2942 出 7309 2B29 3S0 3653 一 2942 KIB專門 050 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 附 1：原始資料 1. 概況 廣州市軌道交通七號線線路西起番禺區(qū)的廣州新客站，向東南行進(jìn)穿越番禺區(qū) 的鐘村，之后轉(zhuǎn)向東北，經(jīng)過番禺區(qū)的漢溪、新造與化龍，再穿越珠江之后，止于 黃埔區(qū)的大沙地，預(yù)留遠(yuǎn)期延伸至蘿崗中心區(qū)的條件。線路全長約28.312km，均為 地下線路，共設(shè) 14 座車站，其中換乘站 5座，其線路如下圖 1 所示。 七號線分兩期進(jìn)行建設(shè)， 一期工程為廣州新客站至新造段， 線路全長約 18.2km ， 共設(shè) 10座車站，其中換乘站

50、3 座，分別為廣州新客站（與二號線、廣珠線、武廣客 運(yùn)專線、佛山二號線） ，漢溪長隆站（與三號線） ，新造站（與四號線） ；平均站間距 1.920km ，最大站間距 2.942km ，為南村至新造區(qū)間，最小站間距1.070km ，為官堂 至金坑區(qū)間。車輛段選址在廣州新客站西側(cè)大洲村以北，并在大洲車輛段設(shè)聯(lián)絡(luò)線 與二號線相連；控制中心設(shè)置在大石控制中心，與三號線共用。 七號線采用 B型車輛，初、近、遠(yuǎn)期均采用六輛編組，4動(dòng) 2拖，最高運(yùn)行速 度 80km/h，旅行速度為 43km/h 。七號線初、 近期采用一個(gè)交路， 從廣州新客站至新 造，初期高峰小時(shí)開行 16對/小時(shí)，近期高峰小時(shí)開行 20

51、對/小時(shí)。遠(yuǎn)期采用兩個(gè) 交路，小交路從廣州新客站至化龍，高峰小時(shí)開行15對/ 小時(shí)；大交路從廣州新客 站至大沙地，高峰小時(shí)開行 15 對/ 小時(shí)。 圖 1 七號線線路示意圖 2. 外部電源情況 1）廣州市電網(wǎng)現(xiàn)狀及規(guī)劃 目前，廣州電網(wǎng)以 500kV和 220kV電壓等級構(gòu)成主網(wǎng)架。截止 2007年 6 月底， 21 城軌供電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 廣州電網(wǎng)擁有 500kV變電站 3 座， 220kV 變電站 27 座， 110kV 變電站 154座，主變 容量 34681MVA， 110kV 及以上輸電線路 4711.43km。 根據(jù) 2009 2013 年廣州電網(wǎng)規(guī)劃 ， 2009 2013 年期間，

52、廣州電網(wǎng)將規(guī)劃新 建 500kV 變電站 2 座，擴(kuò)建 3 座；新建 220kV 變電站 31 座，擴(kuò)建 3 座；新建 110kV 變電站 104 座，擴(kuò)建 13 座。廣州電網(wǎng)將在滿足安全可靠供電的基礎(chǔ)上， 逐步實(shí)現(xiàn)“分 區(qū)供電，相互聯(lián)絡(luò)”的供電格局，逐步建成4 個(gè)以 500kV 變電站為核心的供需基本 平衡的供電分區(qū)：花都 500kV變電站供電分區(qū) （ 向花都區(qū)和從化區(qū)供電 ） 、北郊和木 棉 500kV 變電站供電分區(qū)（向白云區(qū)、越秀區(qū)和天河區(qū)供電 ） 、增城和穗東 500kV 變電站供電分區(qū) （向增城市、蘿崗區(qū)和黃埔區(qū) ） ，廣南和獅洋 500kV 變電站供電分區(qū) （ 向荔灣區(qū)、海珠區(qū)、番禺區(qū)和南沙區(qū)供電） 。 2）7 號線一期工程沿線電源概況 為更充分地研究 7 號線主變電所的設(shè)置方案，本投標(biāo)人深入調(diào)查研究了廣州市 軌道交通 7 號線一期工程沿線地區(qū)高壓電網(wǎng)的現(xiàn)狀。由于線路多經(jīng)過郊區(qū)，目前沿 線的 220kV和 110kV 電源數(shù)量較少且分布相對集中。 既有 220kV、110kV 電源點(diǎn)具體 分布見下表 1 所示。 表1 7 號線一期工程沿線既有 220kV、110kV變電站分布 序號 220kV 變電站 110kV 變電站 站名 裝機(jī)容量（ MVA） 站名 裝機(jī)容量（ MVA） 1 富山 3240 南浦 2