城市轨道交通供电系统课程设计。
专业： 电气工程及其自动化
班级： 电气1003
姓名： 赵斌
学号： 201009202
指导教师： 王思华
兰州交通大学自动化与电气工程学院。
2013 年 7月 12日。
设计一个牵引降压混合变电所主接线，要求画出主接线图，主要设备的选择并进行分析。
设计出牵引降压混合变电所的主接线形式，其输入电源为35kv集中式供电，输出为1500v牵引直流电源和0.4kv低压交流电源，并画出主接线图。对设计原理和原则进行详细阐述，并分析其各部分组成及其特点，分别画出各部分主接线方式。
根据国标gb_50157-2003_地铁设计规范中以下条例，对本次牵引降压混合变电所主接线设计提供了规范准则。
14.1.11 供电系统中的各种变电所均应有两个电源，每个进线电源的容量应满足变电所全部。
一、二级负荷的要求。这两个电源可以来自不同变电所，也可来自同一变电所的不同母线。主变电所进线电源应至少有一个为专线电源。
14.1.12 供电系统的中压网络应按列车运行的远期通过能力设计，对互为备用线路，一路退出运行，另一路应承担其。
一、二级负荷的供电，线路末端电压损失不宣超过5％。
14.2.7 牵引变电所中一套牵引整流机组退出运行时，另一套牵引整流机组具备运行条件时不应退出运行。
14.2.10 变电所一次接线应在可靠的基础上力求简单。
14.2.11 降压变电所一次侧母线及低压母线宜采用分段单母线接线，牵引变电所一次侧母线宜采用备用电源自投的单母线接线，直流侧母线宜采用单母线接线。
14.3.1 牵引网由接触网和回流网组成。接触网为正极，回流网为负极，并分别通过上网电缆和回流电缆与牵引变电所连接。
牵引变电所主接线由交流中压开关设备、牵引整流机组、直流开关柜等几部分组成。降压变电所**自主接线由交流中压开关设备、配电变压器、交流低压开关设备等几部分组成。主接线应满足可靠性、灵活性和经济性的基本要求，因此一般将牵引变电所和降压变电所合建为牵引降压变电所。
全线的牵引降压混合变电所被分成若干个供电分区，每个供电分区一般不超过3个地下站；每一个供电分区均从主变电所的不同母线就近引入两路35kv电源；中压网络采用双线双环网接线方式，牵引降压混合变电所的环网进线开关均采用断路器；牵引降压混合变电所主接线采用分段单母线形式。
主接线总体上应满足可靠性、灵活性和经济性的基本要求。
可靠性包括一次部分和相应二次部分综合的可靠性，其很大程度取决于设备的可靠性，采用可靠性高的电气设备可以简化接线。其具体要求为开关故障或检修时，不影响或减少对牵引负荷的供电；母线故障或检修时，短时间内恢复送电，对列车正常运行影响降到最小。
主接线应满足调度、检修的灵活性要求。在故障方式、以及特殊运行方式下，调度时可以灵活地投入和退出开关或整流机组，检修时可以方便地停运开关及继电保护设备而不致影响系统运行。
主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下还应做到经济合理。
牵引变电所引入两个独立的中压交流电源，并将交流电能转换为直流电能，承担着向电动列车提供直流牵引电能的功能。目前我国牵引变电所都采用2套牵引整流机组，其组合方式有两种形式：一是分别接至两段母线（目前已不再采用）；二是同接一段母线。
对于中压网络，考虑其牵引负荷均衡性，相邻牵引变电所的牵引整流机组应交叉挂在不同母线上。当供电分区某一回中压电源电缆失电导致所有牵引变电所同段母线短时退出时，仍能保证部分牵引变电所继续运行，为避免牵引整流机组超出允许的过载能力，调度中心应及时调整中压网络运行方式。
牵引变电所中压侧采用分段单母线接线方式，设分段开关。每段母线各引入一个进线电源，并根据中压网络结构方案在牵引变电所中压母线上设置联络开关或应急联络开关如图1所示。分段单母线接线较为复杂，造价较高，但可靠性大为提高。
正常运行时两个独立的进线电源同时供电，两段母线分列运行，故障时可根据具体情况调整供电线路或切除运行。
图1 整流机组分段单母线主接线。
3.1.2直流主接线。
直流侧主接线按照母线形式有单母线系统，双母线系统两种主要形式，因设备配置及运行方式的差异，可以演变出以下多种形式。
a型单母线系统，进线为直流断路器，设置纵向电动隔离开关；
b型单母线形式，进线为电动隔离开关，设置纵向电动隔离开关；
c型双母线系统，进线为直流断路器，不设置纵向电动隔离开关；
d型双母线系统，进线为直流断路器，设置纵向电动隔离开关。
本设计采用a型单母线系统，两路进线采用直流断路器，设置四路直流馈出线。牵引整流机组的负极采用电动隔离开关，为实现自动化、远动调度操作提供条件。同意馈电区电分段处和上下行之间设有总想电动隔离开关，如图2所示。
图2 a型单母线系统。
a型单母线系统无论是在牵引整流机组、直流进线、直流母线、直流馈线开关故障或检修退出时，均能实现不影响直流牵引供电系统运行的要求，系统可靠性很高，造价较低。由于没有直流馈线备用开关，可采用较为简单的运行方式：任一台馈线开关退出运行时需要相邻牵引变电所进行大双边供电。
降压变电所将中压电能转换为低压电能，向车站、区间、车辆段（停车场）、控制中心所有低压用电负荷提供电源，是城市轨道交通运营安全、防灾安全以及应急处理等动力照明供电的保障。降压变电所和牵引变电所同等重要。
中压主接线一般为分段单母线，根据系统运行需要，可设或不设母线分段开关，本设计采用设母线分段开关的分段单母线接线。本设计中降压变电所中电源侧为分段单母线，设母线分段开关，母线分段开关可手动和自动操作。降压变电所在两段母线上各设一台配电变压器，其接线组别采用d，yn11，如图3所示。
图3 分段单母线示意图。
降压变电所将35kv中压降为0.4kv低压供一级负荷、二级负荷及**负荷使用。0.
4kv配电系统直接面向车站、区间的低压用户，从用电设备负荷分类来讲，一、二级负荷占绝大多数，对低压电源的可靠性要求较高。主变电所、电源开闭所、中压网络等输变电环节采取了一系列措施以提高供电系统的可靠性，在0.4kv配电系统这一环节采用分段单母线接线，设母线分段开关，如图4所示。
两段低压母线上的负荷应尽量均衡分配，与配电变压器安装容量相匹配。采用低压集中补偿，0.4kv低压母线设电力电容器组，电力电容器通过无功功率补偿控制器进行分组循环投切。
由于城市轨道交通工程中三相负荷与单相负荷并存，主要负荷为三相平衡负荷。可采用电容器△—y接线，即三相共补与三相分补结合的接线方案，如图4所示。三相共补部分的电容器为△接线，三相分补的电容器为y接线。
这种接线方式的补偿装置，运行方式灵活，成套**低于三相分补的接线方案。
正常运行时，两个独立的低压进线电源同时供电，两段母线分列运行。当一个低压进线电源失电时，进线开关与母线分段开关可以采用“自投自复、自投手复、手投手复”等投入方式。
图4 降压变电所低压主接线示意图。
牵引降压混合变电所主接线图见附录1
经过将近一周的努力，终于完成了本次课程设计。我做的题目是牵引降压混合变电所的主接线设计，牵引变电所是将中压交流电能转换为低压直流电能，承担着向电动列车提供直流牵引电能的功能，降压变电所是将中压电能转换为低压电能，向车站、区间、车辆段（停车场）、控制中心所有低压用电负荷提供电源。主接线通常要满足可靠性、灵活性和经济性的要求，因此一般将牵引变电所和降压变电所合建为牵引降压混合变电所。
本设计对牵引变电所的中压主接线和降压变电所中低压主接线均采用分段单母线设母线分段开关主接线形式，牵引直流侧采用a型单母线系统。本设计只对主接线方式进行分析设计，具体设备参数未作确定，可以按实际情况及需求确定所用设备类型。
参考文献。1.《城市轨道交通供电系统设计原理及应用》 于松伟主编西南交通大学出版社。
2.《地铁设计规范》 gb 50157-2003 中国计划出版社。
3.《城市轻轨交通工程设计指南》 何宗华主编中国建筑工业建设出版社。
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