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 號：

2、</p><p>　　指導教師： </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)提供的低壓用電負荷不準確、余量大，同時供

4、電專業(yè)對末端機電設(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，應充分考慮用電負荷的設(shè)備構(gòu)成與運行工況，優(yōu)化計算統(tǒng)計方法，合理進行選擇，以達到投資合理、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) 各低壓負荷的計算電流、計算功率、無功功率、視在功率，總負荷的計算功率、無功功率、視在功率。</p><p>　　(2) 補償前的總功率因數(shù)、需要補償?shù)臒o功功率容量、補償后的視在功率。</p><p>　　(3) 正常情況下兩臺配電變壓器分列運行承擔全部低壓負荷時，每臺配電變壓器的負載率。</p><p>　　(4) 非正常情況下一臺配電變壓器

6、承擔全部一、二級低壓負荷時，單臺配電變壓器的負載率。</p><p>　　1.4 確定設(shè)備功率</p><p>　　進行負荷計算時，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 是指銘牌上標明的數(shù)據(jù)。對于不同負載持續(xù)率下的額定功率或額定容量，應換算到統(tǒng)一負載持續(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的設(shè)備功率是指將額定功率換算為統(tǒng)一負載持續(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)，直接求出計算負荷。這種方法比較簡便，應用廣泛，尤其適合于配、變電所的負荷計算。</p><p>　　(2) 利用系數(shù)法：采用利用系數(shù)求出最大負荷班的平均負荷，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>　　—總計算負荷，kW；</p><p>　　—變壓器的實際負載系數(shù)；</p><p>　　—補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) 補償容量：

16、 </p><p><b>　　(2.9)</b></p><p>　　式中，為補償前的功率因數(shù)；為補償后的功率因數(shù)。</p><p>　　(6) 負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)備容量不應重復計算。</p><p>　?、?季節(jié)性

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

18、可不計入消防負荷。</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荷齊全的基礎(chǔ)上進行計算。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，基本上不存在各機電設(shè)備同時工作的可能，而且各單種機電設(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荷容量進行疊加求得，而是應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)計時負載率低于30% 的負載或輕載時變壓器經(jīng)濟性最差。50%的負載率不是節(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)預留適當?shù)娜萘?，變壓器負載率在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荷計算中，應充分考慮變壓器負荷率的問題，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以滿足功能需求為基礎(chǔ)，不要預留太多容量。</p><p><b>　　參考文獻</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)計原理及應用[M].第一版.成都:西南交通