城市轨道交通供电系统设计

1 设计原始资料
1.1具体题目
（1）变电站所在高度70M。

（2）最高年平均气温19摄氏度，月平均气温27摄氏度。

（3）110kV变电站，向该地区35kV电压等级供电。

110kV以双回路与35km 外的系统相连。

系统最大方式的容量为2900 MV A，相应的系统电抗为0.518；系统最小的方式为2100 MV A，相应的系统电抗为0.584。

系统最大负荷利用小时数为TM=5660h。

（4）35kV电压级，架空线6回，3回输送功率12MV A；3回输送功率8MV A。

1.2要完成的内容
本次设计的重点是确定该变电所电气一次主接线的几种建设方案，然后在几种方案中从考虑运行的可靠性，灵活性以及投资的经济性等进行综合比较，确定出最佳的变电所电气主接线方案；并对主要设备进行选择校验，绘制电气主接线图，本站设备选择优先采用具有目前先进技术的设备。

2设计内容的分析
2.1设计规程
《地铁设计规范》（GB50517—-2003）中规定：
14.2.4主变压器的数量与容量宜根据近、远期负荷计算确定、分期实施，并在一台主变压器退出运行时其他变压器能负担供电范围内的一、二级负荷。

14.2.13 主变电所宜采用有载调压主变压器。

2.2本设计的主接线形式
2.2.1主接线的设计原则
主变电所中的一次设备按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各变电所。

它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。

所以电气主接线是主变电所电气部分的主体，对变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。

对于主接线设计的设计应该满足可靠性，灵活性和经济性的基本要求。

2.2.2主接线的形式
高压侧的主接线形式：线路变压器组接线，内桥形接线，外桥形接线。

110kV侧的主接线的设计
110kV侧是以双回路与系统相连。

由《电力工程电气一次设计手册》第二章第二节中的规定可知：35—110kV线路为两回以下时，宜采用桥形，线路变压器组线路分支接线。

故110kV侧采用桥形的连接方式。

目前国内城网无穿越功率，不采用外桥接线形式。

35kV侧的主接线的设计
35kV侧出线回路数为6回。

由《电力工程电气一次设计手册》第二章第二节中的规定可知：当35—63kV配电装置出线回路数为4—8回，采用单母分段连接，当连接的电源较多，负荷较大时也可采用双母线接线。

故35kV可采用单母分段连接也可采用双母线连接。

主接线方案的比较选择
方案1：110kV侧采用内桥形的连接方式，35kV侧采用单母分段连接。

110kV 侧采用内桥形的连接方式，便于变压器的正常投切和故障切除，35kV采用单母分段连线，对重要用户可从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断，所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求。

方案2：110kV侧采用内桥形的连接方式，35kV侧采用双母线连接。

虽供电更可靠，调度更灵活，但与方案1相比较，设备增多，配电装置布置复杂，投资和占地面增大，而且，当母线故障或检修时，隔离开关作为操作电器使用，容易误操作。

由以上可知，在本设计中采用第一种接线，即110kV侧采用内桥形的连接方式，35kV侧采用单母分段连接方式。

3主要设备的选择
3.1互感器的选择
3.1.1主变压器的确定
当不受运输条件限制时，在330kV及以下的发电厂和变电所，均应采用三相变压器。

社会日新月异，在今天科技已十分进步，变压器的制造、运输等等已不成问题，故有以上规程可知，此变电所的主变应采用三相有载调压变压器。

最大综合计算负荷的计算可按照公式：()m
i.max max t i=1P S =K 1+a %cos ⎛⎫ ⎪ϕ⎝⎭
∑求得。

式中：
t K 为同时系数，
出线回数较少时，可取0.9～0.95，出线回数较多时，取0.85～0.9；a %—线损，取5%。

()m i.max max
t i=1i P S =K 1+a %cos ⎛⎫
⎪ϕ⎝⎭
∑=0.9(12+12+12+8+8+8)(1+0.05)=56.7MV A
装有两台及以上主变压器的变电所中，当其中一台主变压器停运时，其余主变压器的容量一般应满足60%的全部最大综合计算负荷。

即
（n-1）N max S 0.6S ≥
由上可知，此变电站单台主变压器的容量
N S ≥max S ×60%=56.7×60%=34MV A
所以应选容量为50 MVA 的主变压器，变压器型号为SFSZ7—50000/110型。

3.1.2 电流互感器的选择 110KV 侧电流互感器的选择
一次回路电压：g 110kV N U U ≥=
二次回路电流：m gmax
50000I I 349.91A 110)
⎛
⎝≥=
=
根据以上两项，初选1104-LCWB 型电流互感器]5[，其参数如下表3-1所示：
表3-11104-LCWB 型电流互感器的技术参数
动稳定效验：sh m dw i K ≤
m dw sh K 600150127.28kA >i 3.98kA =⨯==
满足动稳定要求
热稳定效验：()2
k m t Q I K ≤
()
()2
2
22m t k I K =60075=2025(kA)S >Q =0.11(kA)S ⨯
满足热稳定要求
综上所述，所选4LCWB -110型电流互感器满足要求。

35kV 侧主变压器侧电流互感器的选择
一次回路电压：N g U U =35kV ≥
二次回路电流：m gmax
50000I I 1099.71A 35)
⎛
⎝≥=
=
根据以上两项，初选LDB-35型电流互感器]5[，其参数如下表2-8所示：
表3-2LDB-35型电流互感器的技术参数
动稳定效验：sh m dw i K ≤
m dw sh K 2000 2.530212.13k A >i 4.49k A =⨯⨯==
满足动稳定要求
热稳定效验：()2
k m t Q I K ≤
()
()2
2
22m t k I K 2000303600(kA)S >Q 0.914(kA)S =⨯==
满足热稳定要求
综上所述，所选LDB-35户外独立式电流互感器满足要求。

35kV母联电流互感器的选择:选用LDB-35型电流互感器。

3.1.3电压互感器的选择
电压互感器的选择结果如下表3-3所示：
表3-3电压互感器的选择结果
3.2微机保护装置的选择
考虑到综合自动化系统适应无人值班要求，对危机设备保护的选择要求做到可靠性，选择性，灵敏性，速动性兼顾，统一协调；还应考虑可扩展性和可维护性，微机中不应使用掉电后不能自恢复的逆变电源；微机保护用电流互感器应尽可能地接成Y型，相位补偿和电流不畅可用软件实现，无需采用相位补偿接线；微机保护的设计应保证在网络系统或通信故障时，仍能独立的正常工作；所有微机保护装置与其他数字设备之间的通信规则应统一；考虑无人值班需要，不应过多设置复位按钮，切换开关等现地控制设备。

4主接线图的绘制
主变电所主接线图如图4.1所示。

图4.1主变电所主接线图
5总结
通过这次课程设计，我从对变电站的生疏，到了解，再到深入研究，感觉有不少的收获：1.巩固了以前学的专业知识，并在以前的基础上理解的更加透彻，掌握的更加熟练；2.锻炼了自己的实际应用能力，将课本上学到的理论知识和实际生产联系了起来；3.增强了自己独立解决问题的能力。

虽然，在这个过程中我也曾遇到了不少困难，但是，在老师和同学们的热情帮助和我自己的不懈努力下，所有的难题都被我逐个解决，我也从中获得了胜利的喜悦。

这也让我明白了一个道理:前途是光明的，道路是曲折的，只有靠自己顽强拼搏的精神和坚持不懈的努力才能够到达成功的彼岸。

正所谓：天下无难事，只要肯攀登。

只要有锲而不舍的精神，就没有办不到的事！
参考文献
[1]地铁设计规范GB 50157-2003.北京：中国计划出版社，2003
[2]于松伟.城市轨道交通供电系统设计原理及应用.成都：西南交通大学出版社，2008
[3]能源部西北电力设计院.电力工程电气设计手册[M].电气一次部分.北京：水利电力出版社，1989
[4]周文俊.电气设备实用手册(上、下册)[M].北京:中国水利水电出版社，1999
[5]于永源.电力系统分析[M].第三版.北京:中国电力出版社，2007。