399.第4章--中压网络

城轨供电系统第4章中压网络电气工程系黄小红峨眉校区电气工程系一.中压网络的电压等级1.国内城轨中压网络现状我国现行中压配电标准电压等级有：35KV、20KV、10KV、6KV和3KV。国内城轨既有线中压网络采用35KV（若采用国外设备则为33KV）和10KV。向牵引变电所供电的中压网络称为牵引网络，向降压变电所供电的中压网络称为动力照明网络。国内普遍采用牵引动力照明混合网络。随着城乡电力消费的增长，20KV是目前公认的具有发展前景的优选电压等级。第四章中压网络峨眉校区电气工程系一.中压网络的电压等级2.不同电压等级供电能力分析A.电压等级与功率输送能力、电压损失之关系第四章中压网络P=3UIcos''21Δu%=(R+Xtan)Pl10U峨眉校区电气工程系一.中压网络的电压等级2.不同电压等级供电能力分析A.电压等级与功率输送能力、电压损失之关系a)电压损失（）、负荷有功功率（）、导线规格（）一定时，供电长度（）与电压平方成正比，即。35KV、20KV、10KV供电长度之比为12.25：4：1。电压等级越高，则供电长度越长。第四章中压网络2lUΔu%P'Zl峨眉校区电气工程系一.中压网络的电压等级2.不同电压等级供电能力分析A.电压等级与功率输送能力、电压损失之关系b)一定时，。35KV、20KV、10KV输送功率量之比为3.5：2：1。电压等级越高，则功率输送量越大。第四章中压网络PUI峨眉校区电气工程系一.中压网络的电压等级2.不同电压等级供电能力分析A.电压等级与功率输送能力、电压损失之关系c)一定时，。35KV、20KV、10KV电压损失之比为1：4：12.25。电压等级越高，则电压损失越小。第四章中压网络2Δu%1U、P、'Zl峨眉校区电气工程系一.中压网络的电压等级2.不同电压等级供电能力分析A.电压等级与功率输送能力、电压损失之关系中压系统的供电能力（主要指功率输送能力和电压损失）与电压等级密切相关，在其他条件不变的情况下，供电线路的功率输送能力与电压成正比，电压损失与电压的平方成反比。第四章中压网络峨眉校区电气工程系一.中压网络的电压等级2.不同电压等级供电能力分析B.电压等级与功率损耗之关系c)在负荷大小、功率因数、线路参数不变的情况下，电压等级越高计算电流越小，功率损失越小。第四章中压网络P=3UIcos2310-3lP=IR2310-3lQ=IX峨眉校区电气工程系一.中压网络的电压等级2.不同电压等级供电能力分析综上，对于城轨供电系统而言，在考虑可实施性的前提下，电压等级越高，系统的功率输送能力越强，供电距离越远，功率损失越小。另外，电压等级的选择要从工程的经济角度综合考虑。c)第四章中压网络峨眉校区电气工程系一.中压网络的电压等级3.不同电压等级中压网络的综合比较c)第四章中压网络国内外有采用国外有采用国内外有采用国内有采用城轨应用情况较短适中，长于10KV较长较长输电距离较小适中，大于10KV较大较大输电容量最低适中，低于35KV最高适中设备价格较小，利于减小车站体量较小，利于减小车站体量较小，利于减小车站体量较大，不利于减小车站体量设备尺寸及占地面积有环网柜有环网柜有环网柜无环网柜环网柜情况国内国内国外国内设备国产化一般城网均有10KV不要求城网20KV不要求城网33KV不要求城网35KV对外部电压等级要求国家、国际标准国家、国际标准国际标准国家标准适用标准10KV20KV33KV35KV项目不同电压等级中压网络综合比较峨眉校区电气工程系二.中压网络的构成形式1.集中式供电系统的中压网络A.独立牵引网络+独立动力照明网络a)独立牵引网络第四章中压网络A型B型QF1QF2QF3QF4峨眉校区电气工程系二.中压网络的构成形式1.集中式供电系统的中压网络A.独立牵引网络+独立动力照明网络a)独立牵引网络第四章中压网络C型D型QF1QF2QF3QF4峨眉校区电气工程系二.中压网络的构成形式1.集中式供电系统的中压网络A.独立牵引网络+独立动力照明网络a)独立牵引网络第四章中压网络独立牵引网络四种类型比较适用性特点项目两牵引变为一组，均单母线接线；两个独立电源来自不同主所，两所分别从左右各接入一路；两所通过联络电缆互为备用；进出线均采用断路器单母线接线；两个独立电源来自左右两侧不同的主所；牵引所的进出线均采用断路器两牵引变为一组，均单母线接线；两个独立电源来自于同一主所的不同母线，其中每个所分别接入一路；两所通过联络电缆互为备用；进出线均采用断路器单母线接线；两个独立电源来自于同一主所的不同母线；牵引所的进出线均采用断路器位于两主所间的牵引所位于两主所间的牵引所线路末端的牵引所线路末端或紧邻主所D型C型B型A型峨眉校区电气工程系二.中压网络的构成形式1.集中式供电系统的中压网络A.独立牵引网络+独立动力照明网络b)独立动力照明网络第四章中压网络引入电源引入电源ABCDA、B为同一供电分区C、D为同一供电分区联络开关独立照明网络接线形式峨眉校区电气工程系二.中压网络的构成形式1.集中式供电系统的中压网络A.独立牵引网络+独立动力照明网络b)独立动力照明网络将全线的降压变电所分成若干个供电分区，每一个供电分区均从主变电所就近引入两个独立电源。中压网络采用双环网，两个主变各自负责的供电分区之间（彼此相邻的两个供电分区）可以通过环网电缆联络。降压变电所主接线一般采用分段单母线形式，进线开关采用断路器。第四章中压网络峨眉校区电气工程系二.中压网络的构成形式1.集中式供电系统的中压网络B.牵引动力照明混合网络第四章中压网络引入电源ABCA、B为牵引降压混合所，C为降压所牵引动力照明混合网络峨眉校区电气工程系二.中压网络的构成形式1.集中式供电系统的中压网络B.牵引动力照明混合网络设计原则：将全线的牵引变电所及降压变电所分成若干个供电分区，根据负荷力矩、电压等级及节能的需要，确定每个供电分区内的牵引变电所和降压变电所的数量。每个供电分区均从主变电所的不同母线就近引入两个中压电源，中压网络采用双环网接线形式。第四章中压网络峨眉校区电气工程系二.中压网络的构成形式1.集中式供电系统的中压网络B.牵引动力照明混合网络设计原则：牵引降压混合变电所、牵引变电所及降压变电所的主接线多采用分段单母线加母线分段开关形式。同一个主变电所供电范围内的供电分区间不设联络开关。第四章中压网络峨眉校区电气工程系二.中压网络的构成形式2.分散式供电系统的中压网络对于分散式供电系统，中压网络采用牵引动力照明混合网络，基本接线方式分为A型、B型和C型三种。第四章中压网络引至另一分区IIII、II为两个不同供电分区联络开关电源引自城网A型网络电源引自城网IIII、II为同一供电分区联络开关B型网络电源引自城网III1SL为I的主电源和II的后备电源C型网络1SL2SL峨眉校区电气工程系二.中压网络的构成形式2.分散式供电系统的中压网络对于分散式供电系统，中压网络采用牵引动力照明混合网络，基本接线方式分为A型、B型和C型三种。第四章中压网络分散式供电系统三种基本接线比较全线均从城网引入一路独立电源，最后一个牵引降压所从城网引入两个独立电源，作为本所主电源和前一所的备用电源；相邻所之间设一路联络电源；主接线均采用分段单母线加母线分段开关形式。全线变电所每两个分成一组；每一组均从城网引入两个独立电源；同一组两所间设双路联络电缆，实现电源互备用；相邻两组牵引降压混合所之间设单路联络电缆；主接线采用分段单母线加母线分段开关形式。全线分为若干供电分区；中压网络采用双环网接线，每个供电分区均从城网就近引入两个独立电源；相邻供电分区通过两路环网电缆联络；各所均采用分段单母线加母线分段开关形式，环网进线采用断路器。构成特点项目结构简洁，对城网中压电源点要求不多，适用于运输能力小的地面线路结构较简洁，对城网电压电源点要求不多，适合于地面线路结构复杂，要求城网具备较多的中压电源点C型B型A型峨眉校区电气工程系二.中压网络的构成形式3.说明A.独立牵引网络+独立动力照明网络接线形式10KV电压的负荷力矩比20KV、35KV小，供电距离受到限制，故设置成两个独立网络，减轻10KV中压网络的负荷力矩。使用35KV、10KV两种电压等级，输变压环节较多，过于复杂。第四章中压网络峨眉校区电气工程系二.中压网络的构成形式3.说明B.牵引动力照明混合网络接线形式集中供电系统中，混合网络电压等级采用35KV，具有供电距离长、负荷力矩大的优势，但存在造价高的不足。采用10KV电压等级，设备造价低，但负荷力矩小、供电距离较短，主变电所供电距离不宜过长。分散供电系统中，混合网络可采用10KV电压等级，但引入城网中压电源的数量过多，不便于维护管理。第四章中压网络峨眉校区电气工程系二.中压网络的构成形式3.说明C.新型20KV牵引动力照明混合网络目前，20KV国产设备日益趋向成熟，针对既有中压网络形式存在的不足，新型20KV牵引动力照明混合网络将呈现广阔的天地。第四章中压网络峨眉校区电气工程系三.供电系统运行方式1.主变电所运行方式A.正常运行方式B.单故障运行方式主变电所一路进线电源失电单台主变压器退出主变电所一段中压母线故障C.主变电所退出运行方式第四章中压网络供电分区间联络电源示意图QF1QF2联络开关…供电分区I供电分区II主变电所U主变电所V变电所A变电所B变电所C峨眉校区电气工程系三.供电系统运行方式2.双环网中压网络运行方式A.正常供电方式B.一路进线电源退出运行方式C.变电所一段中压母线退出运行方式D.变电所两段中压母线退出运行方式第四章中压网络供电分区间联络电源示意图QF1QF2联络开关…供电分区I供电分区II主变电所U主变电所V变电所A变电所B变电所C峨眉校区电气工程系四.潮流分析1.潮流分析内容城轨供电系统潮流是指负荷功率在中压网络的分布情况，通过对供电系统的潮流计算，了解中压网络负荷功率在各支路中的分布、各节点的电压损失、线路能耗及供电系统负荷总功率因数。第四章中压网络峨眉校区电气工程系四.潮流分析1.潮流分析内容A.潮流分析内容：正常运行方式、单电源运行方式、一座主变电所或电源开闭所退出运行方式。B.潮流分析目的：验证各变电所的母线电压是否在设计允许范围内；验证中压网络的中压电缆在各种运行方式情况下，是否会出现过负荷情况；验证中压网络供电分区的功率分布是否均衡。第四章中压网络峨眉校区电气工程系四.潮流分析2.潮流计算A.已知同一点（M点）的电压和功率，求另一点（N点）的电压、功率。B.已知M点电压、N点功率，求M点功率和N点电压。已知始端电压U1及末端功率P2+jQ2，按以下步骤求解：a)假定末端及供电支路各点的电压为额定电压，用末端负荷功率和额定电压由末端向首端计算出各段功率损耗，求出各段近似功率分布和首端功率；b)用首端电压和求得的首端功率和各段近似功率分布，再由首端向末端求出包括末端在内的电压。第四章中压网络峨眉校区电气工程系四.潮流分析2.潮流计算示例1中压网络等效第四章中压网络35KV母线35KV母线10KV母线降压所负荷线路线路峨眉校区电气工程系四.潮流分析2.潮流计算示例1中压网络等效第四章中压网络L1RL1XTRTXL2RL2XTGTjB1S2S2U峨眉校区电气工程系四.潮流分析2.潮流计算示例2输电线路及各参数如下所示，变压器在-2.5%分接头运行求功率与电压分布、低压侧实际电压。第四章中压网络2×3×LGJ-185100km31.5MVA110/10KV负荷113KVSΔP=200kWcos=0.8P=20MW10.5du%=2.70I%=0ΔP=86kWLr=kmLx=kmLb=Skm解：1）参数计算10.17100=8.52LR=10.41100=20.52LX=-6-412.82100=2.82S2LB=233SN2NPU1200==1.222STR=