城軌供電系統(tǒng)課程設(shè)計

1、<p>　　城市軌道交通供電系統(tǒng)課程設(shè)計</p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號：

2、</p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2012 年 7月 20日</p><p><b>　　1設(shè)計原始資料</b></p><p><b>　　1.1具體題目</b></p><p>　　某地鐵控制中心設(shè)備負(fù)荷表如表

3、1所示。試計算該控制中心的配電變壓器容量。</p><p>　　表1 某地鐵控制中心負(fù)荷分布情況表</p><p><b>　　1.2計算意義</b></p><p>　　目前在國內(nèi)一些已建成市軌道交通線路中，存在配電變壓器容量選擇偏大的現(xiàn)象。造成配電變壓器容量選擇過大的主要原因是：動力照明專業(yè)向供電專業(yè)提供的低壓用電負(fù)荷不準(zhǔn)確、余量大，同時供

4、電專業(yè)對末端機(jī)電設(shè)備的運行工況不夠了解，動力照明專業(yè)與供電專業(yè)相互配合不足等。對于配電變壓器的容量，應(yīng)充分考慮用電負(fù)荷的設(shè)備構(gòu)成與運行工況，優(yōu)化計算統(tǒng)計方法，合理進(jìn)行選擇，以達(dá)到投資合理、運行效率高、電能損耗小、運行費用低的目的。</p><p><b>　　1.3計算內(nèi)容</b></p><p>　　配電變壓器容量計算需要計算以下內(nèi)容：</p><

5、;p>　　(1) 各低壓負(fù)荷的計算電流、計算功率、無功功率、視在功率，總負(fù)荷的計算功率、無功功率、視在功率。</p><p>　　(2) 補(bǔ)償前的總功率因數(shù)、需要補(bǔ)償?shù)臒o功功率容量、補(bǔ)償后的視在功率。</p><p>　　(3) 正常情況下兩臺配電變壓器分列運行承擔(dān)全部低壓負(fù)荷時，每臺配電變壓器的負(fù)載率。</p><p>　　(4) 非正常情況下一臺配電變壓器

6、承擔(dān)全部一、二級低壓負(fù)荷時，單臺配電變壓器的負(fù)載率。</p><p>　　1.4 確定設(shè)備功率</p><p>　　進(jìn)行負(fù)荷計算時，需將用電設(shè)備按其性質(zhì)分為不同的用電設(shè)備組，然后確定設(shè)備功率。用電設(shè)備的額定功率Pr 或額定容量Sr 是指銘牌上標(biāo)明的數(shù)據(jù)。對于不同負(fù)載持續(xù)率下的額定功率或額定容量，應(yīng)換算到統(tǒng)一負(fù)載持續(xù)率下的有功功率，即設(shè)備功率Pe。</p><p>　

7、　(1) 連續(xù)工作制電動機(jī)的設(shè)備功率等于額定功率。</p><p>　　(2) 短時或周期工作制電動機(jī)的設(shè)備功率是指將額定功率換算為統(tǒng)一負(fù)載持續(xù)率下的有功功率。</p><p>　　(3) 整流器的設(shè)備功率是指額定直流功率。</p><p>　　(4) 成組用電設(shè)備的設(shè)備功率是指不包括備用設(shè)備在內(nèi)的所有單個用電設(shè)備的設(shè)備功率之和。</p><p&

8、gt;　　(5) 白熾燈的設(shè)備功率為燈泡的額定功率。氣體放電燈的設(shè)備功率為燈管額定功率加上鎮(zhèn)流器的功率損耗。</p><p>　　2配電變壓器容量的計算</p><p><b>　　2.1計算方法</b></p><p>　　負(fù)荷計算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法、單位面積功率法等幾種。</p><p>　　(1) 需要

9、系數(shù)法：用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)和同事系數(shù)，直接求出計算負(fù)荷。這種方法比較簡便，應(yīng)用廣泛，尤其適合于配、變電所的負(fù)荷計算。</p><p>　　(2) 利用系數(shù)法：采用利用系數(shù)求出最大負(fù)荷班的平均負(fù)荷，再考慮設(shè)備臺數(shù)和功率差異的影響，乘以與有效臺數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)得出計算負(fù)荷。這種方法的理論根據(jù)是概率論和數(shù)理統(tǒng)計，因而計算結(jié)果比較接近實際。適用于各種范圍的負(fù)荷計算，但計算過程稍繁。</p><p&

10、gt;　　(3) 單位面積功率法：估算或按照某一指標(biāo)計算單位面積的功率，乘以總面積。此種方法誤差較大，適用于方案階段或初步設(shè)計階段的負(fù)荷計算。</p><p>　　(4) 除以上方法外，還有二項式法以及ABC法。</p><p><b>　　2.2計算公式</b></p><p>　　(1) 額定功率的計算：

11、 (2.1)</p><p>　　—配電變壓器的額定功率，kW.A；</p><p>　　—總計算負(fù)荷，kW；</p><p>　　—變壓器的實際負(fù)載系數(shù)；</p><p>　　—補(bǔ)償后的平均功率因數(shù)。</p><p>　　(2) 計算容量的計算：

12、 (2.2)</p><p>　　—總計算負(fù)荷，kW；</p><p>　　—用電設(shè)備組的設(shè)備容量，kW；</p><p><b>　　—需要系數(shù)；</b></p><p>　　—變電所的有功同時系數(shù)。</p><p>　　(3) 單臺配電變壓器正常運行時：<

13、;/p><p>　　有功功率： </p><p><b>　　(2.3)</b></p><p>　　無功功率： </p><p><b>　　(2.4)</b></p><p>　　視在

14、功率： </p><p><b>　　(2.5)</b></p><p>　　計算電流： </p><p><b>　　(2.6)</b></p><p>　　(4) 多臺配電變壓器運行時： &

15、lt;/p><p><b>　　(2.7)</b></p><p>　　式中，為的總和；為有功功率P的總和。</p><p><b>　　(2.8)</b></p><p>　　式中，為的總和；為無功功率的總和。</p><p>　　(5) 補(bǔ)償容量：

16、 </p><p><b>　　(2.9)</b></p><p>　　式中，為補(bǔ)償前的功率因數(shù)；為補(bǔ)償后的功率因數(shù)。</p><p>　　(6) 負(fù)荷計算時還要考慮以下幾點問題：</p><p>　　① 同時系數(shù)。對于不同時使用的設(shè)備該設(shè)備容量不應(yīng)重復(fù)計算。</p><p>　?、?季節(jié)性

17、負(fù)荷。對于季節(jié)性負(fù)荷，應(yīng)充分考慮與該設(shè)備的運行工況，避免重復(fù)計算。比如地鐵中的冷水機(jī)組和電伴熱設(shè)備。冷水機(jī)組為夏季制冷時使用，而電伴熱設(shè)備為冬季時為保護(hù)設(shè)備管線等使用，兩種設(shè)備容量不應(yīng)累計。</p><p>　?、?消防設(shè)備。當(dāng)消防設(shè)備的計算負(fù)荷大于火災(zāi)時切除的非消防設(shè)備的計算負(fù)荷時，應(yīng)按消防設(shè)備的計算負(fù)荷加上火災(zāi)時未切除的非消防設(shè)備的計算負(fù)荷進(jìn)行計算。當(dāng)消防設(shè)備的計算負(fù)荷小于火災(zāi)時切除的非消防設(shè)備的計算負(fù)荷時，

18、可不計入消防負(fù)荷。</p><p><b>　　2.3計算結(jié)果</b></p><p>　　將表1的數(shù)據(jù)代入以上公式得到的計算結(jié)果如表2所示。</p><p>　　表2 控制中心配電變壓器容量計算表</p><p><b>　　3設(shè)計的評價</b></p><p>　　配電變

19、壓器的容量需要在動力照明低壓負(fù)荷齊全的基礎(chǔ)上進(jìn)行計算。在城市軌道交通車站、車輛段或控制中心，動力照明設(shè)備種類繁多，基本上不存在各機(jī)電設(shè)備同時工作的可能，而且各單種機(jī)電設(shè)備的多臺設(shè)備也不會同時工作。因此，配電變壓器容量不能簡單地將各低壓負(fù)荷容量進(jìn)行疊加求得，而是應(yīng)充分考慮城市軌道交通車站、車輛段或控制中心內(nèi)各種動力照明設(shè)備的運行特點，在考慮多臺設(shè)備需要系數(shù)的基礎(chǔ)上，對各低壓負(fù)荷的不同運行方式下取同時系數(shù)后求得。</p>&l

20、t;p>　　變壓器的鐵損不隨負(fù)荷變化，而銅損則與通過電流的平方成正比。在變壓器運行中，我們通常以空載損耗和負(fù)載損耗作為衡量變壓器損耗的兩個重要參數(shù)。變壓器制造廠設(shè)計時負(fù)載率低于30% 的負(fù)載或輕載時變壓器經(jīng)濟(jì)性最差。50%的負(fù)載率不是節(jié)能的最佳狀態(tài)。考慮到初裝費、變壓器、低壓柜、土建投資及各項運行費用，又考慮變壓器在使用期間內(nèi)預(yù)留適當(dāng)?shù)娜萘浚儔浩髫?fù)載率在70%~80%之間較為合理，這樣既充分利用了變壓器又減少了其他投資。因此，我

21、們在以后的變壓器負(fù)荷計算中，應(yīng)充分考慮變壓器負(fù)荷率的問題，了解各用電設(shè)備的各種工況，對需要系數(shù)、同時系數(shù)、功率因數(shù)的選取要盡量貼和實際，各用電專業(yè)在提用電需求時也應(yīng)以滿足功能需求為基礎(chǔ)，不要預(yù)留太多容量。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 于松偉,楊興山,韓連祥等.城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)計原理及應(yīng)用[M].第一版.成都:西南交通