城市轨道交通供电系统研究范明宇

毕业论文（设计）题目城市轨道交通供电系统研究学生姓名范明宇学号13022625___班级130226____________专业城市轨道交通控制______分院工程分院___________指导教师李晓林______________2015年11月20日长春职业技术学院毕业论文（设计）专业纸1目录摘要………………………………………………………………………………………………………………………………………3第一章、地铁供电系统……………………………………………………………………………………………………41、供电系统的功能……………………………………………………………………………………………………42、供电系统的构成……………………………………………………………………………………………………53、供电系统电磁兼容……………………………………………………………………………………………….6第二章、电源与主变电所…………………………………………………………………………………………………71、电源…………………………………………………………………………………………………………………………72、主变电所………………………………………………………………………………………………………………..73、电源等级………………………………………………………………………………………………………………..74、中压供电网络……………………………………………………………………………………………………….7第三章、牵引供电系统……………………………………………………………………………………………………91、牵引供电系统运行方式…………………………………………………………………………………….92、牵引供电系统保护……………………………………………………………………………………………..93、牵引变电所………………………………………………………………………………………………………….104、牵引网…………………………………………………………………………………………………………………..11第四章、供配电系统………………………………………………………………………………………………………121、概述………………………………………………………………………………………………………………………122、降压变电所………………………………………………………………………………………………………….123、动力照明……………………………………………………………………………………………………………..12第五章、电缆敷设与接地……………………………………………………………………………………………….131、电缆敷设………………………………………………………………………………………………………………132、接地………………………………………………………………………………………………………………………13第六章、电力监控与数字采集（SCADA）系统………………………………………………………………..141、SCADA系统的作用…………………………………………………………………………………………….142、SCADA系统的构成…………………………………………………………………………………………….143、SCADA系统功能…………………………………………………………………………………………………144、自动化系统组成…………………………………………………………………………………………………14长春职业技术学院毕业论文（设计）专业纸2第七章、杂散电流……………………………………………………………………………………………………………151、概述………………………………………………………………………………………………………………………152、杂散电流的产生…………………………………………………………………………………………………153、杂散电流的防护………………………………………………………………………………………………….15第八章、地铁供电的几个问题………………………………………………………………………………………161、牵引供电系统的运行方式…………………………………………………………………………………162、牵引供电系统的缺点…………………………………………………………………………………………163、单、双供电问题……………………………………………………………………………………………………164、关于钢轨电位限制器…………………………………………………………………………………………165、屏蔽门、安全门的安装………………………………………………………………………………………166、关于直流框架保护……………………………………………………………………………………………177、地铁接地问题……………………………………………………………………………………………………..17第九章、牵引供电计算……………………………………………………………………………………………………181、概述………………………………………………………………………………………………………………………182、地铁供电估算……………………………………………………………………………………………………..183、直线电机牵引………………………………………………………………………………………..……………18第十章、直流短路计算……………………………………………………………………………………………………191、概述………………………………………………………………………………………………………………………192、直流开关分段能力计算…………………………………………………………………………………….19参考文献…………………………………………………………………………………………………………………………….20致谢语………………………………………………………………………………………………………………………………..21长春职业技术学院毕业论文（设计）专业纸3摘要针对城市轨道交通运输业的快速发展，供电系统在其中得到的广泛应用，对城市轨道交通供电系统的组成及应用特点进行浅析，并对地铁供电系统进行了详细分析，说明了城市轨道交通供电系统的应用特殊性。关键词：城市轨道交通供电系统地铁供电长春职业技术学院毕业论文（设计）专业纸4第一章、地铁供电系统1、供电系统的功能目前世界各国的地铁无一例外地皆采用电力牵引，电能的供应和传输是地铁安全、可靠运行的重要保证。供电系统的服务对象除运送旅客的电动车辆外，还有保证旅客在旅行中有良好卫生环境和秩序的通风换气、空调设施、自动扶梯、自动售检票、屏蔽门、排水泵、排污泵、通信信号、消防设施和各种照明，这些构成了地铁这个用户的庞大用电群体。供电系统就是保证地铁的各种用电设施发挥各自的功能和作用，给不同电压等级、不同电压制式的用电设备供电，保证地铁的电动车辆畅行无阻、安全而迅速地运送旅客。可以说，供电系统是地铁的大动脉，是基础能源设施。地铁供电系统应具备安全可靠、调度方便、技术先进、功能齐全、经济合理的特点，并应具备以下所述一些功能：1.1.全方位的服务功能地铁供电系统是为地铁安全运营服务的，保证地铁的所有电气用户安全、可靠地用电是它的职责。1.2故障自救功能系统的安全性、可靠性是供电系统首先要考虑的重要因素，无论供电系统如何构成，采用什么样的设备，安全、可靠地供电总是第一位的。1.3系统的自我保护功能系统应有完善、协调的保护措施，供电系统的各级继电保护应相互配合和协调，当系统发生故障时，应当只切除故障部分的设备，从而使故障范围缩小。1.4防止误操作的功能系统中任何一个环节的操作都应有相应的联锁条件，不允许因误操作而导致发生故障。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，并应能根据运行需要，方便灵活的进行调度，变更运行方式，分配负荷潮流，使系统的运行更加经济合理。长春职业技术学院毕业论文（设计）专业纸51.6完善的控制、显示和计量功能系统应能进行就地和远程控制，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确的显示，使运行人员一目了然。1.7电磁兼容功能按照国际电工委员会（IEC）对电磁兼容（EMC）的定义“设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力”，其中“任何事物”可以是设备、装置、系统，也可以是有生命或无生命的物体。2、供电系统的构成地铁供电系统有两大部分组成：一部分由城市电网引入的电源；另一部分为地铁内部供电系统，即通常所说的供电系统，包括主变电所、牵引供电系统、供配电系统。地铁供电系统对城市电网是用户，对地铁内部的用电设备是电源，作为城市电网的一个重要用户，一般都直接从城市电网取得电能，无需单独建设电厂。城市电网对地铁供电的电压等级目前国内有110kV、63kV、35kV和10kV，20kV电压也已作为方案被提出，究竟采用哪一种电压等级，由不同城市电网构成的特点和地铁的实际需要而定。2.1城市电网对地铁的供电方式城市电网对地铁的供电方式有3种：集中式供电、分散式供电和混合式供电。2.2供电系统的构成对于集中式供电方式，由以下几部分组成：（1）主变电所（2）中压网络（3）牵引供电系统（4）供配电系统分散式供电只比集中式供电少建主变电所，电源直接从城市电网引入。2.3供电系统的分割与接口地铁工程是一项复杂的系统工程，是由多个工种和系统共同组成一个庞大的系统工程，供电系统仅是这些系统中的一个组成部分，它直接影响着城市轨道长春职业技术学院毕业论文（设计）专业纸6交通运行的安全。2.4供电要求及电压等级地铁作为城市电网的重要用户，属一级负荷。地铁供电系统的主变电所、牵引变电所、降压变电所，都要求获得两路电源。各种不同等级的电压构成地下铁道完善、适用、安全、可靠的供电系统，以保证地铁正常运行所必须的电能供应。3、供电系统电磁兼容地铁是强电、弱电多个系统共同组成的电磁环境，为了使各种电气设备或系统在这个电磁环境中能正常工作，且不对该环境中其他设备、装置或系统构成不能承受的电磁骚扰，对电气和电子设备或系统内部以及和其他系统之间的电磁兼容显得尤为重要。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。采取必要的技术措施，以抑制骚扰源、消除或减弱骚扰耦合、提高敏感设备的抗干扰能力。3.1抑制骚扰源（1）谐波抑制（2）杂散电流抑制（3）敷设杂散电流收集网3.2消除或减弱骚扰耦合（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。因此，对供电系统无论是设备内部还是设备本身，都应采取屏蔽措施，以消除或减弱感应骚扰和辐射骚扰。（2）电缆敷设。3.3提高敏感设备的抗干扰能力（1）防雷对大自然产生的雷电现象，供电系统属于敏感设备，是首当其冲的受害者，在技术上应严加防范。（2）接地。长春职业技术学院毕业论文（设计）专业纸7第二章、电源与主变电所1、电源地铁供电系统包括4个部分，即电源、主变电所、牵引供电系统和供配电系统。电源由城市电网引入，根据不同城市电网构成，采用合适的供电方式。城市电网对地铁的供电方式可分为以下3种形式。1.1集中式供电由地铁专用主变电所构成的供电方案，称为集中式供电。1.2分散式供电在地铁沿线直接由城市电网引入多路地铁所需要的电源而构成的供电系统称之为分散式供电。1.3混合式供电以集中式供电为主，个别地段直接引入城市电网电源作为补充，称之为混合式供电。2、主变电所主变电所的位置、容量的确定，应根据牵引供电系统计算和供配电系统计算结果确定，最终应征得供电、规划部门的确认。遵循靠近线路、负荷平衡、资源共享的原则，达到节能的效果。因主变电所运行时要接入城市电网，都需要通过城市供电部门的审查。3、电源等级3.1电源等级地铁主变电所属一级负荷，需要引入双路110kV或63kV高压电源对地铁供电系统供电