第三章辅助供电系统
辅助供电系统是城市轨道交通车辆电气系统的重要组成部分，主要任务是产生车辆中、低压电源、客室照明、空调、通风机、空气压缩机以及其他低压用电设备所需的各种不同电压。
辅助逆变器是辅助供电系统的主要部件。国内城市轨道交通车辆上，辅助逆变器均采用静止式逆变器，它具有输出电压的品质好、功率因数高、工作性能安全可靠等优点。
本章主要介绍城市轨道交通车辆辅助供电系统的组成结构、中压供电分配电路、低压供电分配电路、列车扩展供电电路等。
第一节辅助供电系统概述
1.辅助供电系统的功能
辅助供电系统（辅助电源系统/辅助电源），是为除牵引系统之外的所有车载用电设备供电的一套系统。
2.辅助供电系统的组成
辅助供电系统主要由三部分组成：辅助逆变器、蓄电池充电器、蓄电池。
辅助逆变器一般采用静止逆变器，简称SIV。辅助逆变器将网压转换成AC380V、50Hz的三相交流电能输出，为车辆上空压机、空调装置等交流负载供电。
蓄电池充电器主要输出DC110V电能给车辆控制、蓄电池充电等直流负载供电。
蓄电池作为直流备用电源，在列车启动和紧急情况下（失去高压电源时）为
列车提供DC110V电能。列车正常运行时，蓄电池处在浮充电状态。
3.辅助供电系统的负载
辅助供电系统的负载包括列车上的几乎所有用电设备，可以将这些负载根据使用电能不同分为以下几类。
①AC380V、50Hz三相负载：空气压缩机单元、空调装置、通风冷却装置等。
②AC220V、50Hz单相负载：客室正常照明、司机室方便插座、客室维修用方便插座等。
③DC110V负载：列车控制系统、列车控制电路、列车信号系统、乘客信息系统、客室紧急照明、紧急通风、电动车门驱动电机等。
除了以上三种负载之外，还有极少量的DC24负载，如司机室阅读灯、列车前照灯等。
4.车间电源
辅助供电系统在有接触网供电区域，由接触网供电；在没有接触网供电的区域，来自于车间电源。一般在检修车间内设有车间电源，通过列车车底高压箱内有车间电源插座，向列车提供高压电能。车间电源与接触网之间存在电气联锁，两者不可同时为列车供电。在电网供电时，必须断开车间电源；电网为列车供电时，列车不可接车间电源。
车间电源只能为辅助供电系统提供电能，不能为牵引系统供电。车间电源向列车供电时，列车必须处于静止状态。
5.辅助供电系统供电框图
图3-1给出车辆上常见的一种供电框图，其中包含辅助供电系统的主要负载设备。不同车辆，辅助供电系统供电框图略有差异。
图3-1 辅助供电系统框图
第一章电力系统概述 第一节本厂在系统中的地位和作用 一、华中电网现状 2002年底华中地区装机容量为52142MW。其中水电装机17985MW，火电装机34157MW。分别占全部装机的34.5%、65.5%。统调装机容量39140MW，其中水电12294MW，火电26845MW。 2002年华中地区发电量221.9TW·h。其中水电发电量64.2TW·h，火电发电量157.7TW·h，分别占全部发电量的28.9%、71.1%。统调发电量168.1TW h，其中水电发电量45.3TW h，火电发电量122.8TW·h。 2002年华中地区全社会用电量为220.3TW·h。统调用电最高负荷30790MW，比上年增长14.72%。 二、湖南省电力系统现状 1．电源现状 2002年底湖南省装机容量为11110.86MW。其中水电装机6135.28MW，火电装机4975.58MW。分别占全省装机的55.2%、44.8%。2002年统调装机容量为7424.65MW，其中水电装机3419.65MW、火电装机4005MW。 2002年湖南省发电量45.387TW·h。其中水电发电量25.329TW·h、火电发电量20.05785TW·h，分别占全省发电量的55.8%、44.2%。 湖南省电网电源主要分布在湖南西部，全省最大火力发电厂为华能岳阳电厂（725MW）。最大水电站为五强溪水电站（1200MW）。 2．网络现状 湖南省电力系统是华中电力系统的重要组成部分，处于华中系统的南部，目前全网分为14个供电区。 湖南电网经两条联络线即葛洲坝～岗市500kV线路及汪庄余～峡山220kV线路与华中电网联系，贵州凯里电厂通过凯里～玉屏～阳塘220kV线路向湖南送电。目前省内已建成五强溪～岗市～复兴～沙坪～云田～民丰～五强溪500kV环网，并且岗市与云田间另有一回500kV线路直接相联。 2002年底湖南省共有500kV变电所5座，变电容量4,250MV A（云田（株洲）2,750MV A，民丰（娄底）1,750MV A，岗市（常德）1,500MV A，复兴（益阳）1,750MV A，沙坪（长沙）1,750MV A）220kV公用变电所54座，变电容量10,590MV A，拥有500kV线路8条894.3km ，220kV线路136条6666km。 2002年底湖南电网共装有无功补偿设备7630.7Mvar，其中电容器6180.2Mvar，并联电抗器1280.1Mvar，调相机50.4Mvar，其他165Mvar。 3．供用电现状
电力系统基本概述 一、电力系统与电网 发电厂将一次能源转变成电能，这些电能需要通过一定方式输送给电力用户，在由发电厂向用户供电过程中，为了提高其可靠性和经济性，广泛通过升、降压变电站，输电线路将多个发电厂用电力网连接起来并联工作，向用户供电。这种由发电厂、升压和降压变电站、送电线路以及用电设备有机连接起来的整体，称为电力系统。发电机的原动机、原动机的力能部分、供热和用热设备，则称为动力系统。在电力系统中，由升压和降压变电站和各种不同电压等级的送电线路连接在一起的部分称为电网。 二、电力生产的特点 电能的生产与其它工业生产有着显然不同的特点。 1．电能不能大量储藏 电力系统中发电厂负荷的多少，决定于用户的需要，电能的生产和消费时时刻刻都是保 持平衡的。电能的生产、分配和消费过程的同时性，使电力
系统的各个环节形成了一个紧密 的有机联系的整体，其中任一台发、供、用电设备发生故障，都将影响电能的生产和供应。 2．电力系统的电磁变化过程非常迅速 电力系统中，电磁波的变化过程只有千分之几秒，甚至百万分之几秒；而短路过程、发 电机运行稳定性的丧失则在十分之几秒或几秒内即可形成。为了防止某些短暂的过渡过程对 系统运行和电气设备造成危害，要求能进行非常迅速和灵敏的调整及切换操作，这些调整和 切换，靠手动操作不能获得满意的效果，甚至是不可能的，因此必须采用各种自动装置。 3．电力工业和国民经济各部门之间有着极其密切的关系 电能供应不足或中断，将直接影响国民经济各个部门的生产，也将影响人们的正常生活， 因此要求电力工业必须保证安全生产和成为国民经济中的
先行工业，必须有足够的负荷后备 容量，以满足日益增长的负荷需要。 三、电力系统的运行要求 为了保证为用户提供电能，电力系统的运行必须满足下列基本要求。 1．保证对用户供电的可靠性 在任何情况下都应该尽可能的保证电力系统运行的可靠性。系统运行可靠性的破坏，将 引起系统设备损坏或供电中断，以致造成国民经济各部门生产停顿和人民生活秩序的破坏,甚至发生设备和人身事故。 电力用户，对供电可靠性的要求并不一样，即使一个企业中各个部门或车间，对供电持 续性的要求也有所差别。根据对供电持续性的要求，可把用户分为三级。
第一章绪论 General introduction 第一节电力系统概论 General introduction of electric power industry 一、电力系统的构成Composing of power system <一>电力工业在国民经济中的地位 The status of power industry in national economic 1．电力工业是社会公共基础事业，是国民经济的一个重要部门。 2．为社会生产的各个领域提供动力，与社会生活密切相关； 3．“经济要发展，电力要先行”。从各国经济发展看，国民经济每增长1%，就要求电力工业增长1.3%—1.5%。 <二> 电力系统的形成 Development of power system 1 初期电厂建在用电区附近，规模很小，孤立运行。 2 随着生产的发展和科学技术的进步，用电量和发电厂容量不断增加，但由于发电所需的一次能源通常离负荷中心较远，因此形成了电力网和电力系统。 <三>基本概念 Basic conception 电力系统：发电机、变压器、输配电线路和电力用户的电器设备所组成的电气上的整体。 电力网：电力系统中输送、分配电能的部分（变压器和输配电线路）。 动力系统：电力系统+发电厂的动力部分（火电厂的锅炉、汽机；水电厂的水库、水轮机；核电厂的反应堆）
二、电力系统的发展The history of electric power industry 1．国外电力系统的发展历史 1831 法拉第发现电磁感应定律后，出现了交流直流发电机，直流电动机出现里100-400V的低压直流输电系统； 1882年德国 1500-2000V 直流输电系统 1885年单相交流输电 1891年三相交流输电 俄国人展示了现代电力系统模式 2．国内电力系统发展历史 1882年第一座电厂在上海建成 1882—1945年全国总装机容量185万KW，年发电量仅43亿KWh 2000年全国总装机容量3亿KW，年发电量13556亿KWh 并建成500kV交流、直流超高压输电线路，7个跨省电力系统 西南大容量水电的开发，山西陕西和内蒙西部大量坑口电厂的建设，使得全国联网的格局逐步形成。 3.联合电力系统的特点Characteristics of power system 1)系统总装机容量减少。发电厂孤立运行的最大负荷并不同时出现 2)合理利用动力资源 与火力发电厂相比，水电厂具有单位发电成本低、跟踪负荷快的特点。因此，依照“不弃水”的原则，水电厂丰水季节承担基荷，枯水季节承担峰荷。这样可以降低煤耗，充分利用水力资源。 3)提高了供电可靠性 由于各电厂之间在机组检修或系统发生事故的情况下能够相互支援，从而可以降低系统备用容量和提高供电可靠性。 4)提高了系统运行的经济性 a.在机组间合理分配负荷； b.采用大容量机组，降低单位千瓦造价和运行损耗。 缺点：故障波及地区容易扩大、系统短路容量增加。 三、对电力系统的基本要求Basic requirement of the power system operation （一）电能生产、输送和消费的特点
1.电力系统运行的特点：电能不能大量储存、过渡过程非常迅速、与国民经济各部门密切相关；基本要求：保证可靠地持续供电、保证良好的电能质量、努力提高电力系统运行的经济性。 2.按供电可靠性的要求将负荷分为三级： 一级负荷：属于重要负荷，如果对该负荷中断供电，将会造成人身事故、设备损坏、产生大量废品，或长期不能恢复生产秩序，给国民经济带来巨大损失。 二级负荷：如果对该负荷中断供电，将会造成大量减产、工人窝工、机械停止运转、城市公用事业和人民生活受到影响。 三级负荷：指不属于第一、二级负荷的其他负荷，短暂停电不会带来严重后果，如工厂的不连续生产车间或辅助车间、小城镇、农村用电等。 3.电力系统的接线方式和特点：无备用接线的特点是简单、经济、运行方便，但供电可靠性差、电能质量差；有备用接线的优点是供电可靠、电能质量高，缺点是运行操作和继电保护复杂，经济性较差。 4.中性点接地方式：一般电压在35kV及其以下的中性点不接地或经消弧线圈接地，称小电流接地方式；电压在110kV及其以上的中性点直接接地，称大电流接地方式。 5.为了减小电晕损耗或线路电抗，电压在220kV以上的输电线还常常采用分裂导线。 6.在精度要求较高的场合，采用变压器的实际额定变比进行归算，即准确归算法。在精度要求不太高的场合，采用变压器的平均额定变比进行归算，即近似归算法。 7.线电压与相电压存√3倍的关系，三相功率与单相功率存在3倍关系，但他们在标幺值中是相等的。 8.电压降落是指线路始、末两端电压的向量差（dU=U1-U2）。 电压损耗是指线路始、末两端电压的数值差（U1-U2）。 电压偏移是指网络中某一点的电压与该网络额定电压的数值差。 9.电力线路的电能损耗：如果在一段时间内电力网络的负荷不变，则相应的电能损耗为△W=△Pt=(P∧2+Q∧2)Rt/U∧2。变压器的电能损耗等于励磁支路的电能损耗与阻抗支路的电能损耗之和。变压器在额定运行条件下励磁支路的电能损耗对应着空载损耗P0，阻抗支路的电能损耗对应着短路损耗Pk。 10.自、互导纳的物理意义。自导纳Yii在数值上等于该节点i直接连接的所有支路导纳的总和；互导纳Yij在数值上等于节点i、j支路导纳的负值.
毕业设计文件 设计题目: 城市轨道交通供电系统概述与分析————专业： 指导教师：
设 计 任 务 城市轨道交通供电系统概述及分析 设计要求分析地铁供电系统；绘制电路图； 分析特殊案例 设计成果 设计进程 指导教师评语 评阅人评语 成绩设计成绩指导教师评阅成绩评阅教师答辩成绩答辩负责人总评负责人
摘要： 近几年来，随着我国大城市交通压力的逐渐增大，城市轨道交通系统的发展步伐亦逐日加快。本文主要介绍了城市轨道交通供电系统的构成以及详细介绍了各部分的功能及分类，总结了国内外各城市地铁供电系统的应用方式。 因本人专业偏向于弱电，所以本文在全面总结城市轨道供电系统的前提下，着重介绍了变电所内的二次设备，从设备的种类、分类、用途以及构造方面加以了解。同时以沈阳地铁为案例介绍、分析了此轨道交通供电系统方案。 关键词：轨道交通供电系统二次设备 Abstract： In recent years, with the city traffic pressure increase gradually, the development of urban rail transit system is accelerated pace of daily. This paper mainly introduces the power supply system of urban rail transit are introduced in detail the composition and function of each part and classification, summarizes the domestic and international every city metro power system application. Because I am in favour of professional, so this weak in comprehensive summary of urban rail power supply system, emphatically introduces the condition of equipment, within the substation equipment types, from classification, applications and structural aspects. In case of shenyang subway is introduced and analyzed the rail traffic system. Key words:Rail transit Power supply system Second equipment
高铁供电系统概论 一、高铁供电系统概述 高速铁路全长345公里共设置七座牵引动力变电站，其设计原则为任一变电站故障情况下仍能保持正常运转，其变电站间之最大距离约为60公里。列车所需之牵引电力由七座牵引动力变电站以2x25KV形式馈电给电车线及负馈线，再由动力车以集电弓撷取电车线与轨道间之25KV电源供列车使用。 二、牵引动力变电站介绍 高铁供电系统依其用电特性可区分为牵引动力用电及车站用电两种电源，其中有关车站用电必须配合车站特定区之用电加以整合，且需依据当地台电公司之配电系统加以规划，此部份和一般大楼用电相似，此处不再加以说明，有关牵引动力部份将详加说明如下。 车辆牵引系统之特性为列车在低速时需要较大之转矩，而在适当之速度下会有平衡的拉力特性，且在高速列车所需之能量为速度2次方的函数，从控制的角度来看，在电子控制电路发展以前，以直流电动机为主要设备，其电压以DC750V、1500V、3000V为主，仅适用于小编组的高速列车，其优点为自变电所之相间不平衡和低次高谐波问题不存在，但还余留电力腐蚀的问题。 随着速度之增加所需之电流大增，直流系统已无法配合，且在电子控制电路发展下，于1951年法国采用50Hz商用频率之馈电系统，日本也于1957年开始进入实用化，其电压几乎都是商用频率AC25KV（德国是15KV、16 2/3Hz）。 台湾高速铁路沿线变电站，经与电力公司相关人员，实地勘察结果，在沿线择定七个变电站（树林、杨梅、苗栗、台中、云林、新营、冈山）。 三、各国高铁供电系统简介 牵引动力馈电电压：依牵引机车需求不同，馈送至电车的电压亦有多种不同额定，通常被采用者为： 直流：750 V、1500 V、3000 V 交流：单相、50Hz或60Hz、15 KV、20 KV、25 KV、50KV 高速铁路采用者：交流25 KV（日本、法国、西班牙）、交流15 KV，Hz（德国） 受电电压：依据电力的需量与电力公司供电网络特性而有所区别。 法国采用：90 KV、150 KV、225 KV、400 KV
第一讲：电力系统的概念 电力系统的组成 1 发电部分（Generation ）： 发电厂，将燃料（煤炭，燃油）的化学能，核燃料的原子能，水库的水能等转化为电能。 （1） 一次能源转换： 水库 锅炉 核反应堆（核锅炉） 水电厂：利用水的势能发电（可再生能源），必须有很大的水库蓄水，受气象与季节影响大。 火电厂：能源为煤、油、天燃气（不可再生），还需要空气和水。 核电站：能源为核燃料（铀），还需要空气和水。 抽水蓄能电站：同步电发电机与电动机合一，峰谷调节，快速备用。在电网负荷高峰时作为发电 机运行，将上游水库的水放到下游水库。在电网负荷低谷时作为同步电动机发电机运行，将下游 水库的水吸到到下游水库。 （2） 原动机： 水轮机 汽轮机 （3） 发电机 2 输配电部分 （Power TransmissionGrid ） ： 输电网络，通过高压输电网络将电能由发电厂输送到负荷中心 V A " 石口 …用户 10KV 110KV 110KV 380V 10KV 10KV 1 110KV / i-\ -f * 4 r 、 1 ______ 380V 口口 □ □, 380V 380V 500KV 火电厂汽轮机锅炉 库 220KV 35KV F 220KV i 00 :配网 10KV 10KV 380V □ □ r 电网 电力系统 动力系统 地调 市调 8 网调 省调 水电厂水轮机 水n 380V — 占220KV \ -JL, I V A V A 亠"?二 ： 一 500KV 串补 ，丄it ■ 10KV
（1）输电线 （2）变电站 2.1一次设备变压器断路器（开关）隔离开关（刀闸）限流电抗器（电感）载流导体（母线/输电线） CT/PT （Current Transformer/ Potential Transformer）绝缘子 接地装置补偿装置（调相机/电容/静补装置）中性点设备 避雷设备 2.2二次设备控制系统：直流电压，控制短路器开合信号系统：警报音响，位置信号（断路器开合）测量系统： 测量表计同步系统：保证同期操作（同压，同频，同相）用的设备测量设备 保护设备控制设备监视设备（包括故障录波） 3配电部分（Distribution Network system） 电压等级与调度范围的划分 1. 电网与电压等级国家规定的等级： 3、6、10、35、110、220、330、500、750（KV） 1、3.5、11、22. 、33.、50.、75 （万伏） 其中： 500，330，220KV 用于大电力系统主干线，330KV 文革期间建成的西北电网。准备提高一个电压等级750KV ，330KV 首先上升为750KV ，其余为新建。世界最高电压等级1100KV 。 电压等级为500/220/110（KV ）的设备升压变压器（发电机—变压器组） 降压变压器 线路
第一章 1.1、电力系统、电力网、动力系统的定义是什么？P1 答：电力系统是指由发电机、变压器、电力线路、用户的用电设备等在电气上相互连接所组成的有机整体。 电力系统中，除去发电机、用户的用电设备，剩下的部分，即电力线路和它两边连接的变压器，称为电力网，简称电网。 电力系统再加上它的动力部分可称为动力系统。 1.3、电力系统运行的特点和基本要求是什么？P4 答：特点：1、电能不能大量储存；2、过渡过程非常迅速；3、与国民经济各部门密切相关。 基本要求：1、保证可靠地持续供电（通常对一级负荷要保证不间断供电；对二级负荷，如有可能也要保证不间断供电。当电力系统中出现供电不足时，三级负荷 可以短时断电）； 2、保证良好的电能质量 （电力系统的电压和频率正常是保证电能质量的两大基本指标，一般规定， 电压偏移不应超过额定电压的±5%。频率偏移不超过±（0.2~ 0.5）Hz。） 3、努力提高电力系统运行的经济性。 1.4、衡量电能质量的指标是什么？P6 答：衡量电能质量的指标是电压偏差、频率偏差、谐波畸变率、三相不平衡度、电压波动和闪变、暂时过电压和瞬态过电压。 1.7、电力系统的接线方式有哪几种？比较有备用接线和无备用接线的优缺点。P10 答：接线方式：两种（有备用接线和无备用接线） 无备用接线指用户只能从一个方向取得电源的接线方式，包括放射式、干线式、链式。 优点：简单、经济、运行方便；缺点：供电可靠性差、电能质量差。 有备用接线包括双回路放射式、双回路干线式、双回路链式、环式和两端供电网。 优点：供电可靠、电能质量高；缺点：运行操作和继电保护复杂，经济性差。 1.8、电力系统各元件的额定电压如何确定？P11 答：1、用电设备的额定电压为U N（最理想、最经济的工作电压），也是其他元件的参考电压。 2、电力线路的额定电压和用电设备的额定电压是相等的。 3、发电机的额定电压应该比线路的额定电压高5%，即U GN=U N(1+5%)。 4、变压器的额定电压：变压器的一次侧额定电压等于用电设备的额定电压，即U1N =U N；但是，直接和发电机相连的变压器，其一次侧额定电压等于发电机的额定 电压，即U1N=U GN=U N(1+5%)。 变压器的二次侧额定电压：当电力线路的额定电压为10 kV及以上，比线路的额 定电压高10%；当电力线路的额定电压为10 kV以下，比线路的额定电压高5%。 1.9、电力系统中性点的接线方式有哪几种？分析其适用范围。P14-16 答：接线方式主要有三种：不接地、经消弧线圈接地和直接接地。 一般电压在35kV及其以下的中性点不接地或经消弧线圈接地，称小电流接地方式；电压在110kV及其以上的中性点直接接地，称大电流接地方式。 1.12、钢芯铝绞线分为几类？导线型号（如LGT—120）后面的数字表示什么？P17-18 答：钢芯铝绞线按照其铝线和钢线截面比的不同有不同的机械强度，一般分为三类：LGJ型—普通钢芯铝绞线；LGJQ型—轻型钢芯铝绞线；LGJJ—加强型钢芯铝绞线。 数字代表主要载流部分的额定截面积为120mm2。
电力系统概述 电力系统是指发电厂，输送电线路，变配电设备和用电设备组成的进行电能生产、输送和应用的整体。 电力由于其生产、输送和应用较其他能源方便，因而在诸多能源中电力发展最快，应用最为广泛。电力系统的结构和发展与经济的发展密切相关，地方经济的发展为电力系统提供了强大的用户，必然促进电力系统的扩容发展，而电力系统丰富的电力资源和无处不到的网络又为经济发展提供了能源保障， 必然促进企业的飞速发展。经济发达地区，电力系统也必然发达。 一个电力系统的组成可用图1-1表示。它是由一个水电厂，两个火电厂和一个热电厂构成了动力系统，由330kV 线路、220kV 线路、110kV 线路、35kV 线路及诸变电所构成输变电力网，由10kV 线路及配电所构成配电网。 电力系统主要包含以下几部分： 一、发电厂 发电厂将其他形式的能源转换为电能。根据转换能量的不同，发电厂分为火电厂、热电厂、风电厂、水电厂、核电厂等。 我国煤炭资源丰富，目前仍以燃煤为燃料的火电厂为主。这些电厂，早期多建在用电集中地区，由于电力输送成本较煤炭运输成本低廉，为提高经济性，近年来火电厂多建在煤炭基地附近，故称为“坑口”电厂。电厂若向用户兼供热能，则称为热电厂。 水电厂是将江河水位落差造成的势能转换为电能的。我国水力资源丰富，而 火力发电厂 变压器台 二次电压变电站 一次降压变电站 工厂 10kV 220V
水力资源不利用又不能保存，会白白浪费。在我国能源紧张的今天，发展水力发电是国家的优先选择。水里电厂一次性投资大，运行费用低廉。由于改革开放的成果，国家财力较为雄厚，为建设大水电厂提供了可能，近年来国家投资兴建的葛洲坝、三峡等一批大型水电站必将为国民经济的大发展发挥重大作用，也将造福于子孙万代。 核电厂是将原子核裂变时产生的核能转化为电能。核电厂的重要部分是核子反应堆和蒸汽发生器。相当于火电厂的蒸汽锅炉，其发电设备与火电厂相同为汽轮发电机。核电厂在安全运行状态下，是最卫生环保的发电厂，但一旦发生泄露，将造成不可估量的损失和严重的后果，所以在建设核电厂时要用大量资金建设公用辅助和防护设施，以确保人民生命财产安全。 风力电厂是将风力的动能转换为电能的。由于能用于发电的风力资源很有限，因而风力发电厂在电力系统中所占的比重较小。 发电机考虑到并网的要求，一般采用三相同步发电机，输出电压多为6.3kV 和10.5kV。通常是经过升压后才并网输送的。 二、输电线 输电线是由导线及相应杆塔组成完成电网连接和电能输送的。输电线路的电压是按输送距离而确定的，输送距离较远电压就高，反之电压就低。如连接几个地区或几个省的一般电压为330~500kV；输送距离在一个省或一个地区的一般电压在110~220kV。用于分配电能的配电线电压在35kV以下。输电线电压与输送距离、容量的关系如表1-1所示。 表1-1 各级电压的输送容量与距离 三、变电所
电力系统概论第二版答案 【篇一：电力系统概论题库】 开关电器的作用下列说法不正确的是（）。 a.正常工作情况下可靠地接通或断开电路； b.在改变运行方式时进行切换操作； c.当系统中发生故障时迅速切除故障部分，以保证非故障部分的正常运行； d.在电力系统中起到汇集和分配电流的作用 2、110kv 及以上的断路器、隔离开关、互感器的最大工作电压比其额定电压高（） a．5% b．10% c．15% d．20% 3、少油式断路器中油的用途是（）。 a．灭弧介质b．灭弧介质和绝缘介质c．绝缘介质d以上都不对 4、多油断路器中油的用途是（）。 a．灭弧介质b．灭弧介质和绝缘介质c．绝缘介质d以上都不对 5、关于气体的特性下列说法不正确的是（）。 a.无色、无臭、不可燃的惰性气体 b. 有毒 c.电负性气体 d.
灭弧能力很强 6、有关隔离开关的作用下列说法错误的是（）。 a.隔离电源 b.刀闸操作 c.接通和断开小电流电路d可以带电操作 三、选择题 1. d 2.c3．a4．b5．b6．d 二、选择题 1．短路电流计算中，电路元件的参数采用（）。 a.基准值 b.标么值 c.额定值 d.有名值 2．短路电流计算中，下列假设条件错误的是（）。 a.三向系统对称运行b各电源的电动势相位相同c各元件的磁路不饱和同步电机不设自动励磁装置 3．220kv系统的基准电压为（）。 a.220kv b.242kv c.230kv d.200kv 4.短路电流的计算按系统内（）。 a.正常运行方式 b. 最小运行方式 c. 最大运行方式 d. 满足负荷运行方式 5．只有发生（）故障，零序电流才会出现。 a.相间故障 b.振荡时 c.不对称接地故障或非全相运行时 d.短路 6．在负序网络中，负序阻抗与正序阻抗不相同的是（）。 a.变压器 b.发电机 c.电抗器 d.架空线路
三、选择题 1、有关开关电器的作用下列说法不正确的是（）。 A.正常工作情况下可靠地接通或断开电路； B.在改变运行方式时进行切换操作； C.当系统中发生故障时迅速切除故障部分，以保证非故障部分的正常运行； D.在电力系统中起到汇集和分配电流的作用 2、110kV 及以上的断路器、隔离开关、互感器的最大工作电压比其额定电压高（） A．5% B．10% C．15% D．20% 3、少油式断路器中油的用途是（）。 A．灭弧介质 B．灭弧介质和绝缘介质 C．绝缘介质 D以上都不对 4、多油断路器中油的用途是（）。 A．灭弧介质 B．灭弧介质和绝缘介质 C．绝缘介质 D以上都不对 5、关于气体的特性下列说法不正确的是（）。 A.无色、无臭、不可燃的惰性气体 B. 有毒 C.电负性气体 D.灭弧能力很强 6、有关隔离开关的作用下列说法错误的是（）。 A.隔离电源 B.刀闸操作 C.接通和断开小电流电路D可以带电操作 三、选择题 1. D 2.C3．A4． B5．B6．D 二、选择题 1．短路电流计算中，电路元件的参数采用（）。 A.基准值 B.标么值 C.额定值 D.有名值 2．短路电流计算中，下列假设条件错误的是（）。 A.三向系统对称运行B各电源的电动势相位相同C各元件的磁路不饱和 D.同步电机不设自动励磁装置 3．220KV系统的基准电压为（）。 A.220KV B.242KV C.230KV D.200KV 4.短路电流的计算按系统内（）。 A.正常运行方式 B. 最小运行方式 C. 最大运行方式 D. 满足负荷运行方式 5．只有发生（）故障，零序电流才会出现。 A.相间故障 B.振荡时 C.不对称接地故障或非全相运行时 D.短路 6．在负序网络中，负序阻抗与正序阻抗不相同的是（）。 A.变压器 B.发电机 C.电抗器 D.架空线路 7．发生三相对称短路时，短路电流为（）。 A.正序分量 B.负序分量 C.零序分量 D.正序和负序分量 8．零序电流的分布主要取决于（）。 A.发电机是否接地 B.运行中变压器中性点、接地点的分布 C.用电设备的外壳是否接地 D.故障电流 9．电路元件的标么值为（）。 A.有名值与基准值之比 B. 有名值与额定值之比 C. 基准值与有名值之比 D.额定值与有名值之比 二、选择题
城市轨道交通供电系统的中压网络研究一、供电系统的简介及中压网络的概念 1、城市轨道交通供电系统的功能 城市轨道交通供电系统，担负着运行所需的一切电能的供应与传输，是城市轨道交通安全可靠运行的重要保证。 城市轨道交通的用电负荷按其功能不同可分为两大用电群体。一是电动客车运行所需要的牵引负荷，二是车站、区间、车辆段、控制中心等其他建筑物所需要的动力照明用电，诸如：通风机、空调、自动扶梯、电梯、水泵、照明、AFC 系统、FAS、BAS、通信系统、信号系统等。 在上述用电群体中，有不同电压等级直流负荷、不同电压等级交流负荷；有固定负荷、有时刻在变化的运动负荷。每种用电设备都有自己的用电要求和技术标准，而且这种要求和标准又相差甚远。城市轨道交通供电系统就是要满足这些不同用户对电能的不同需求，以使其发挥各自的功能与作用。保证电动客车畅行，安全、可靠、迅捷、舒适地运送乘客，是供电系统的根本目的。 2、供电系统的构成 根据功能的不同，对于集中式供电，城市轨道交通供电系统可分成以下几部分：外部电源、主变电所、牵引供电系统、动力照明配电系统、电力监控(SCADA)系统。对于分散式供电，城市轨道交通供电系统则可分成以下几部分：外部电源、(电源开闭所)、牵引供电系统、动力照明配电系统、电力监控(SCADA)系统。牵引供电系统，又可分成牵引变电所与牵引网系统。动力照明配电系统，又可分成降压变电所与动力照明。 但在进行初步设计与施工设计时，为便于设计管理，供电系统往往被划分成：系统设计；主变电所设计；牵引变电所(或牵引降压混合变电所)及降压变电所设计；牵引网设计；电力监控系统设计；杂散电流腐蚀防护设计(注：动力照明随同土建一起设计)。 3、外部电源方案 城市轨道交通系统的外部电源方案，根据城市电网构成的不同特点，可采用集中式、分散式、混合式等不同形式。 (1) 确定外部电源方案的原则 城市轨道交通作为城市电网的特殊用户，一般用电范围多在10km~30km之间。城市轨道交通系统的外部电源方案，主要有集中式、分散式、混合式等不同形式。究竟采用何种方式，应通过计算确定需要负荷之后，根据城市轨道交通路网规划、城市电网构成特点、工程实际情况综合分析确定。 (2) 集中式供电 在城市轨道交通沿线，根据用电容量和线路长短，建设专用的主变电所，这
城市轨道交通供电系统详解
第一章 电力牵引供电系统综述 一、 电力牵引的制式 对牵引列车的电动车辆或电力机车特性的基本要求： 1、起动加速性能 要求起动加速力大而且平稳，即恒定的大的起动力矩，便于列车快速平稳起 动。 2、动力设备容量利用 对列车的主要动力设备——牵引电动机的基本性能要求为，列车轻载时，运 行速度可以高一些，而列车重载时运行速度可以低一些。这样无论列车重载或轻 载都可以达到牵引电动机容量的充分利用，因为列车的牵引力与运行速度的乘积 为其功率容量，这时近于常数。 3、调速性能 列车运输，特别是旅客运输，要求有不同的运行速度，即调速。在调速过程 中既要达到变速，还要尽可能经济，不要有太大的能量损耗，同时还希望容易实 现调速。 低频单相交流制是交流供电方式，交流电可以通过变压器升降压，因此可以 升高供电系统的电压，到了列车以后再经车上的变压器将电压降低到适合牵引电 动机应用的电压等级。由于早期整流技术的关系，这种制式采用的牵引电动机在 原理上与直流串激电动机相似的单相交流整流子电动机。这种电动机存在着整流 换向问题，其困难程度随电源频率的升高而增大，因此采用了“低频”单相交流 制，它的供电频率和电压有 25 HZ 、6.5～11 kV 和163 2HZ 、12～15 kV 等类型。由于用了低频电源使供电系统复杂化，需由专用低频电厂供电，或由变频电站将 国家统一工频电源转变成低频电源再送出，因此没有得到广泛应用，只在少量国
家的工矿或干线上应用。 “工频单相交流制”。这种制式既保留了交流制可以升高供电电压的长处，又仍旧采用直流串激电动机作为牵引电动机的优点，在电力机车上装设降压变压器和大功率整流设备，它们将高压电源降压，再整流成适合直流牵引电动机应用的低压直流电，电动机的调压调速可以通过改变降压变压器的抽头或可控制整流装置电压来达到。工频单相交流制是当前世界各国干线电气化铁路应用较普遍的牵引供电制式。我国干线电气化铁路即采用这种制式，其供电电压为25kV。 在牵引制的发展过程中曾出现过“三相交流制”的形式，但由于供电网比较复杂，必须要有两根（两相）架空接触线和走行轨道构成三相交流电路，两根架空接触线之间又要高压绝缘，造成的困难和投资更大，因此被淘汰。 关于直流制式的电压等级应用情况大致如下：干线电气化铁路的供电电压有3 kV的，电压没有再提高是因为受到直流牵引电动机端电压的限制，其值一般为l．5 kV左右，用 3 kV供电，一般就需要将两台电动机串联联接，再提高供电电压其联接就更复杂，还涉及当时整流装置绝缘水平的问题。这种制式在原苏联和东欧一些国家应用最普遍。 供电电压为1.2～1.5 kV的直流制多用于工矿和部分国家的干线电力牵引，如日本等国家。 城市轨道交通几乎毫无例外地都采用直流供电制式，这是因为城市轨道交通运输的列车功率并不是很大，其供电半径（范围）也不大，因此供电电压不需要太高，还由于直流制比交流制的电压损失小（同样电压等级下），因为没有电抗压降。另外由于城市内的轨道交通，供电线路都处在城市建筑群之间，供电电压不宜太高，以确保安全。基于以上原因，世界各国城市轨道交通的供电电压都在直流550～1500V之间，但其档级很多，这是由各种不同交通形式，不同发展历史时期造成的。现在国际电工委员会拟定的电压标准为：600 V、750 V和1500V 三种。后两种为推荐值。我国国标也规定为750V和1500 V，不推荐现有的600 V。 我国北京地铁采用的是750 V直流供电电压，上海地铁采用的是1500 V直流供电电压。必须根据各城市的具体条件和要求，综合论证决定。
第二章城市轨道交通供电系统描述 ●第一节供电系统的组成与功能 ●地铁供电系统是为地铁运营提供所需电能的系统，它不仅为地铁电动列车提供牵引用 电，而且还为地铁运营服务的其它设施提供电能，如照明、通风、空调、给排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等。 ●地铁供电系统一般包括外部电源、主变电所（或电源开闭所）、牵引供电系统、动力照 明供电系统、电力监控系统。其中，牵引供电系统包括牵引变电所和牵引网，动力照明供电系统包括降压变电所和动力照明配电系统。 幻灯片26 ●地铁系统是一个重要的用电负荷。按规定应为一级负荷，即应由两路电源供电，当任 何一路电源发生故障中断供电时，另一路应能保证地铁重要负荷的全部用电需要。在地铁供电系统中牵引用电负荷为一级负荷，而动力照明等用电负荷根据它们的实际情况可分为一级、二级或三级负荷。地铁外部电源供电方案，可根据实际情况不同分为集中供电方式、分散供电方式和混合供电方式。 幻灯片27 第二节变电所的分类 ●地铁供电系统中一般设置三类变电所，即主变电所（分散式供电方式为电源开闭所）、 降压变电所及牵引降压混合变电所。 ●主变电所是指采用集中供电方式时，接受城市电网35kV及以上电压等级的电源，经其 降压后以中压供给牵引变电所和降压变电所的一种地铁变电所。 ●降压变电所从主变电所（电源开闭所）获得电能并降压变成低压交流电。 ● 幻灯片28 ●牵引变电所从主变电所（电源开闭所）获得电能，经过降压和整流变成电动列车牵引所 需要的直流电。 ●主变电所：专为城市轨道交通系统提供能源的枢纽。 ●牵引变电所：为列车提供适应的电源。 ●降压变电所（配电变电所）：为车站、隧道动力照明负荷提供电源。 幻灯片29 第四节供电系统主要运行方式 ● 1 10kV系统运行方式 ● 1.1 正常运行方式 ●变电所10kV母联开关和开闭所间联络开关均处于打开状态，每座变电所由2回电源供 电，两段10kV母线分列运行。变电所由开闭所按不同的供电分区供电。 1.2 其它运行方式 1.2.1 故障或检修运行方式 开闭所一回10kV外电源退出时的运行方式时，合上开闭所母联开关，由另一回10kV外电源向该开闭所供电范围内所有变电所供电。 非开闭所一回10kV进线电源退出运行时，合上该变电所母联开关，由另一回10kV进线电
电力系统概述 （一）电力系统的组成和基本特征 电力系统是由发电厂、电力网、用电设备和相应的辅助系统（继电保护、安全自动、测量、调度自动化和通信等装置），按规定的技术和经济要求组成的整体。 火力发电厂、水力发电厂和核电厂发出的电力，按其容量的不同和所需输送距离的不同，分别接入110、220kV和500kV交流电力网以及高压电流输电线路。在电力网的构成中，不同电压的输电线路和配电线路通过相应电压等级的变电所相互连接，在配电网的低压侧接有动力负荷和照明负荷等各种用电设备，这就形成了发电、输电和配电设备，以及用电设备在内的统一的电力系统。 电力系统的基本特征包括电力系统电压等级，电力系统频率、电力网结构和电力系统流量等。 1、电力系统频率 电力系统频率是电力系统中发电厂的同步发电机所产生的交流正弦基波电压的频率。频率质量是电能质量的一个重要指标。在稳态运行的条件下，各发电机同步运行，整个电力系统的频率是相等的。它是电力系统一致的运行参数。世界上，电力系统采用的额定频率有50Hz和60Hz 两种。我国和世界多数国家均采用50Hz电力系统；只有美国、加拿大、古巴、朝鲜等少数国家采用60Hz电力系统；日本的东部地区为50Hz电力系统，中部和西部地区为60Hz电力系统，两种不同频率的电力系统与
直流变频站互联。 电力系统中的发电和用电设备，都是按照额定频率设计和制造的，只有在额定频率附近运行时，才能发挥最好的功能。只有当电力系统中所有发电设备发出的有功功率之总和与电力网中电力负荷吸收和消耗的有功功率相等时，系统频率才能保持不变。 2、电力系统的电压等级 电压等级是电力系统及电力设备的额定电压级别系列，额定电压是指电力系统及电力设备规定的正常工作电压。电力系统各个节点的实际运行电压容许在一定程度上偏离额定电压。在上述容许偏离的电压范围内，各种电力设备和整个电力系统仍能正常运行。 我国国家标准规定的电力系统额定电压等级为分3、6、10、35、 63、110、220、330、500、750 kV。一般认为，在一个电力系统中，相邻两级电压之比取1.7~3.0是比较合理的，因此在上述电压等级中，35kV与63kV，63kV与110kV不宜在同一地区性电力系统中并存。 3、电力网结构 电力网结构与电压等级、电源和负荷点的容量和数目，以及它们之间的地理位置及供电可靠性要求等因素有关。 4、电力系统容量 电力系统容量是指系统中各类发发电厂机组额定容量的总和，也称为系统装机容量。电力系统装机容量和覆盖的地域大小反映了电力系统的规模。到2002年底我国已形成了覆盖全国大部分省区的统一调度或联合调度的6个跨省区域电力系统，即东北、华北、华东、华中、西北和
城市轨道交通供电系统课程设计报告评语： 考勤（10） 守纪 （10） 设计过程 （40） 设计报告 （30） 小组答辩 （10） 总成绩 （100） 专业：电气工程及其自动化 班级：电气1002班 姓名：李宵亮 学号： 201009105 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2013年7月12日
1设计原始资料 1.1具体题目 某原始资料如表1所示： 表1 某地铁一号线线路区间长度 站名(简称) 西 朗 A 坑 口 B 花 地 湾 C 芳 村 D 黄 沙 E 长 寿 路 F 陈 家 祠 G 西 门 口 H 公 元 前 I 农 讲 所 J 烈 士 陵 园 K 东 山 口 L 杨 箕 M 体 育 西 路 N 体 育 中 心 O 广 州 东 站 P 站距 (kM) 1.571 0.928 1.321 1.38 0.951 1.135 0.932 0.872 1.177 1.019 1.165 1.316 1.423 0.961 1.874 (1)车流密度：平时N=20对/h，高峰N=30对/h； (2)列车编组：6节/列； (3)列车自重：G=331.6t； (4)列车平均运行速度：V=35km/h； (5)牵引网额定电压：U c=1.5kV； (6)牵引网单位阻抗：r=0.0331Ω/km； (7)列车单位能耗： A=0.07kW·h/t·km； (8)运营时间：18h/day； (9)走行轨单位阻抗：r0=0.013Ω/km； (10)电价：a=0.69元/度。 1.2要完成的内容 试结合所学知识，对该地铁牵引变电所进行布点，并进行牵引供电计算。 2设计内容的分析 牵引变电所的设置取决于：牵引网电压等级、牵引网电压损失，同时应对杂散电流腐蚀防护、线路能耗、电缆敷设、土建造价等加以统筹考虑。牵引变电所分布应尽量均匀，便于牵引整流机组规格统一，便于设备维护管理以及降低维护成本。 2.1布点的基本要求 2.1.1满足直流牵引供电系统运行方式的要求 本设计采用双牵引整流机组双边供电的运行方式，各牵引变电所的两套牵引整流机组均投入运行，牵引网电压质量好，牵引网能耗低，对杂散电流腐蚀防护也是有利的。 1
科研训练结题报告 城市轨道交通供电系统研究与设计 指导教师：张俊芳 学生姓名：尹兆京梁华斌宁玉可
学号： 1010190456 10101904 一．背景介绍我国城市轨道交通事业正面临着前大力发展城市轨道交通已 成共识。目前，所未有的良好发展环境和难得的发展机遇。初步统计，21世纪，我国城市轨道交通建设将进入快速发展的阶段据。进入已实现运营线路总长度近国内目前已有十几座城市正在建造快速轨道交通工程，。另外还有相当数量的大中城市，正在着手不同类型轨道交通建设的前期筹400 备工作，预计在未来中 国城市发展中，轨道交通的建设速度将会不断加快。二、相关知识简介、城市轨道交通供电系统1由电力系统经高压输电网、主变）（ 电所降压、配电网络和牵引变电所降压、换流（转换为直流电）等环节，向城市轨道快速交通线路运行的动车组输送电力的全部供电系统。即对沿线牵引变电所输送电力的城市轨道交通供电系统通常包括两大部分，向动车组换流后，高可靠性专用外部供电系统；以及从直流牵引变电所经降压、电的直流牵引供电系统。其大致的示意图如下： 城市电 主变电高压供电系 牵引变电牵引供电系 接触馈 回流轨 图2-1 地铁供电系统 从发电厂（站）经升压、高压输电网、区域变电站至主降压变电站部分通常被称为牵引供电系统的“外部（或一次）供电系统”。 “牵引及其以后部分统称为（当它不属于电力部门时）从主降压变电站 供电系统”。它应该包括：主降压变电站、直流牵引变电所、馈电线、接触网、
走行轨及回流线等。直流牵引变电所将三相高压交流电变成适合电动车辆应用的低压直流电。馈电线是将牵引变电所的直流电送到接触网上。接触网是沿列车走行轨架设的特殊供电线路，电动车辆通过其受流器与接触网的直接接触而获得电力。走行轨道构成牵引供电回路的一部分。回流线将轨道回流引向牵引变电所。 2、供电制式主要包含电流制、电压等级和馈电方式，世界各国城市轨道交通 均采用直流供电制式，这是因为城市轨道交通车辆功率相对城际列车是很小的，其供电距离较短，对供电电压要求不高。其电压在6001500V之间，我国规定采用750V和1500V两种。牵引网馈电方式分为架空接触网和接触轨两种基本类型。一般750V采用第三轨馈电方式，1500V采用架空接触网馈电方式。采用哪种供电制式必须根据城市具体条件与要求，综合分析论证，经测算采用750V与1500V 供电方式单位工程成本接近，从经济上、运营维护的合理性以及备件的通用性等多方面考虑，选用1500V更有利一些。选择合理的供电制式要依据以下原则：1.要与客流量相适应。城市轨道交通设计的基础为预期乘坐旅客流量。根据预测客流量选择合适的电动客车类型，一般大运量的城市轨道交通系统，多采用1500V电压，架空接触网馈电；中小运量的城市轨道交通系统多采用750V和接触轨馈电方式。比如上海、广州和大连采用1500V接触网馈电；长春轻轨采用750V接触网馈电。 2.供电要求安全可靠。城市轨道交通是城市公共交通系统中的脊梁，一旦发生故障，造成列车停运，就会影响市民生活，引起城市交通混乱。安全可靠是选择供电制式的重要条件之一。 3.牵引网使用寿命长，减少维修工作量，降低轨道交通运营成本。 4.根据城市人文景观、地理环境需要选择合适的牵引网。 5.便于安装和事故抢修。选用的牵引网应便于施工安装以及正常运营后的日常维修维护，一旦发生故障，尽快恢复运营。 3、接触网是城市轨道交通系统中不可或缺的组成部分，占有非常重要的位置， 是传递能量的桥梁。接触网分为柔性接触网和刚性接触网，柔性接触网由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础四部分组成，刚性接触网是通过改革研制的新产品，相对柔性接触网来说具有整体结构简单、无需下锚装置、线叉及锚段关节安装调试方便等优点。柔性接触网暴露于空气，长期面临着外界温度应力变化，处于经常被受电弓抬升摩擦的工作环境中，其电可靠性、安全性及供电质量对城市轨道交通起着相当重要的作用。柔性接触网分类大多以接触悬挂的类型来区分，在一条线路上，为了满足供电和机械方面的要求，把接触网分成若干一定长度且相互独立的分段，这就是接触网的锚段。根据每个锚段结构的不同分为简单接触悬挂和链型接触悬挂。简单悬挂的优点是结构简单、支柱高度低、投资小、施工检修方便；缺点是导线的张力、驰度随温度变化较大，导线弹性不均匀，不利于机车高速受流。单链形悬挂按下锚方式分为未补偿简单链形悬挂、半补偿链形悬挂、全补偿链形悬挂。未补偿简单链形悬挂即下锚处不设补偿装置，又称为硬锚，其接触线、承力索张力驰度随温度变化大，我国很少采用；半补偿链形悬挂即接触线补偿下锚，承力索未设补偿装置；全补偿链形悬挂即接触线承力索都设有张力补偿装置。接触线、承力索张力恒定、弹性较均匀、受流质量较．好。适合高速行车需要，是我国铁路及城轨交通接触悬挂的主要形式。按悬挂链数分分为单链型、双链型及多链型接触悬挂。单链型接触悬挂按其有无弹性吊弦