1、城轨供电系统 城轨供电系统 第 第 4 4 章 章中压网络 中压网络 电气工程系 电气工程系黄小红 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 第四章中压网络峨眉校区 电气工程系 一. 中压网络的
2、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 第四章中压网络 P=3 U I c o s 2 1 u%= (R + X tan )Pl 10U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 第四章中压网络 2 lU u% P Z l峨眉校区 电气工程系 一. 中
3、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 第四章中压网络 P U I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 第四章中压网络 2 u% 1 U 、P 、 Z l峨眉校区 电气工程系 一. 中压网络的电压等级 2
4、. 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 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 第四章中压网络 P=3 U I c o s 2 31 0 -3 l P=IR 2 31 0 -3 l Q=IX峨眉校区
5、 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 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 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
6、 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 10KV 20KV 33KV 35KV 项目峨眉校区 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 第
7、四章中压网络 A型 B型 QF1 QF2 QF3 QF4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 第四章中压网络 C型 D型 QF1 QF2 QF3 QF4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 第四章中压网络 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
8、 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 第四章中
9、压网络 引入电源 引入电源 AB CD A、B为同一供电分区 C、D为同一供电分区 联络开关峨眉校区 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 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
10、力照明混合网络 第四章中压网络 第四章中压网络 引入电源 A B C A、B为牵引降压混合所，C为降压所峨眉校区 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 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
11、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 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 第四章中压网络 引至另一分区 I II I、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 I II I、II为同一供电分区 联络开关 B型网络 电源引自城网 I II 1SL为I的主电源和II的后备电源 C型网络 1SL
12、2SL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 第四章中压网络 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
13、 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
14、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 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 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
15、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 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 第四章中压网络 QF1 QF2 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
16、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 第四章中压网络 QF1 QF2 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 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
17、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 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U 1及末端功率P 2+jQ 2，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
18、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 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 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 第四章中压网络 L1 R L1 X T R T X L2 R L2 X T G T jB 1 S 2 S 2 U峨眉校区 电气工程系 四. 潮流分析 2. 潮流计算 示
19、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 第四章中压网络 23LGJ-185 100km 31.5MVA 110/10KV 负荷 113KV S P = 200kW cos =0.8 P=20MW 10.5 d u%= 2.7 0 I%= 0 P =86kW L r= k m L x= k m L b= Sk m 解：1）参数计算 1 0.17 100=8.5 2 L R= 1 0.41 100=20.5 2 L X= -6 -4 1 2.82 100=2.82 S 2 L B= 2 33 SN 2 N PU 1 200
20、= =1.22 2S T R= 2 2 N d 3 N U 1 10.5 U = =20.2 2S T X= 0 T 0T N I2 . 7 S =2 ( P j S )=(86+j =(172+j17010) 100 k =(0.172+j17)M 解答峨眉校区 电气工程系 四. 潮流分析 2. 潮流计算 示例3 多个变电所的中压网络情况。 第四章中压网络 第四章中压网络 S A A B C S B S C峨眉校区 电气工程系 四. 潮流分析 2. 潮流计算 示例3 多个变电所的中压网络情况。 第四章中压网络 第四章中压网络 L1 R L1 X L2 R L2 X A S A B C B S C S峨眉校区 电气工程系 四. 潮流分析 2. 潮流计算 作业二： 试分析验证某城轨中压网络电压、功率分布情况是否达到设计规范要求？（相关资料以纸质形式提供） 第四章中压网络 第四章中压网络谢 谢谢 谢
