城市軌道交通供電系統課程設計報告
專業：電氣工程及其自動化
班級： 電氣1002班
姓名： 李宵亮
學號： 201009105
指導教師
蘭州交通大學自動化與電氣工程學院
2023年7月12日
1設計原始資料
1.1具體題目
某原始資料如表1所示：
表1 某地鐵一號線線路區間長度
(1)車流密度：平時n=20對/h，高峰n=30對/h；
(2)列車編組：6節/列；
(3)列車自重：g=331.6t；
(4)列車平均執行速度：v=35km/h；
(5)牽引網額定電壓：uc=1.5kv；
(6)牽引網單位阻抗：r=0.0331；
(7)列車單位能耗： a=0.07kw·h/t·km；
(8)運營時間：18h/day；
(9)走行軌單位阻抗：r0=0.013；
(10)電價：a=0.69元/度。
1.2要完成的內容
試結合所學知識，對該地鐵牽引變電所進行布點，並進行牽引供電計算。
2設計內容的分析
牽引變電所的設定取決於：牽引網電壓等級、牽引網電壓損失，同時應對雜散電流腐蝕防護、線路能耗、電纜敷設、土建造價等加以統籌考慮。牽引變電所分布應盡量均勻，便於牽引整流機組規格統一，便於裝置維護管理以及降低維護成本。
2.1布點的基本要求
2.1.1滿足直流牽引供電系統執行方式的要求
本設計採用雙牽引整流機組雙邊供電的執行方式，各牽引變電所的兩套牽引整流機組均投入執行，牽引網電壓***，牽引網能耗低，對雜散電流腐蝕防護也是有利的。
2.1.2滿足牽引網電壓損失允許值的要求
《地鐵設計規範》（gb50157—2003）第14.1.14要求：直流牽引供電系統的電壓及其波動範圍應符合表2的規定：
表2 直流牽引供電系統電壓值
牽引網最大電壓損失值是影響牽引變電所數量的關鍵因素，在牽引網迴路阻抗一定的條件下，牽引變電所之間距離的大小主要由牽引網電壓允許波動範圍及允許載流量確定。無論正常雙邊供電，還是故障大雙邊供電，牽引網最大電壓損失都不能超過允許值。
2.2布點的設計方案
由於該地鐵一號線線路各車站的站間距相差較小，故以線路末端車站設牽引變電所為布點基點。首先考慮線路末端牽引變電所與車站相結合，根據牽引網最大電壓損失允許值確定線路末端牽引變電所及相鄰牽引變電所的位置，以此向線路中心靠攏，完成全部牽引變電所的布點。
2.3布點的實現過程
只要能滿足在高峰故障大雙邊供電時，牽引網最大電壓損失不超過允許值，則在正常雙邊供電時必能滿足要求。雙邊供電時，牽引網最大電壓損失發生在中點，計算公式為()
故，又由公式，，解得：
()即在大雙邊供電方式下，只要使得兩相鄰牽引變電所之間的距離不要超過，就能滿足牽引供電的需要。那麼，在正常雙邊供電下，若能保證兩相鄰牽引變電所之間的平均距離在的範圍內即可。再根據盡量均勻布點的要求，可設計五座牽引變電所，全部與車站合建，分別布置在a站e站i站m站p站，牽引變電所之間的距離如表3所示：
表3 牽引變電所之間的距離
續表3 牽引變電所之間的距離
3牽引供電計算
3.1平時n=20對/h的牽引供電計算
(1)列車平均電流()
(a)(2)區間平均列車數()
(3)牽引變電所饋線平均電流()
(a)(a)
(a)(a)
(4)牽引變電所饋線有效電流()
(a)(a)
(a)(a)
(5)區間行走時間()
(s)(s)
(s)(s)
(6)牽引變電所功率()
()()
()()
因為w為1h牽引用電量，故它的數值也就等於牽引變電所功率數，即
(kw)
(kw)
(kw)
(kw)
(7)牽引變電所容量選擇()
(kva)
(kva)
(kva)
(kva)
(8)牽引網平均功率損失()
(kw)
(kw)
(kw)
(kw)
(9)牽引網平均電壓損失()
(v)(v)
(v)(v)
(10)牽引網最大平均電壓損失()
(v)(v)
(v)(v)
3.2高峰n=30對/h的牽引供電計算
(1)列車平均電流()
(a)(2)區間平均列車數()
(3)牽引變電所饋線平均電流()
(a)(a)
(a)(a)
(4)牽引變電所饋線有效電流()
(a)(a)
(a)(a)
(5)區間行走時間()
(s)(s)
(s)(s)
(6)牽引變電所功率()
()()
()()
因為w為1h牽引用電量，故它的數值也就等於牽引變電所功率數，即
(kw)
(kw)
(kw)
(kw)
(7)牽引變電所容量選擇()
(kva)
(kva)
(kva)
(kva)
(8)牽引網平均功率損失()
(kw)
(kw)
(kw)
(kw)
(9)牽引網平均電壓損失()
(v)(v)
(v)(v)
(10)牽引網最大平均電壓損失()
(v)(v)
(v)(v)
4總結在本次課程設計中，我採用了以線路末端車站設牽引變電所為布點基點，以此向線路中心靠攏，完成全部牽引變電所的布點。首先考慮牽引變電所盡量與車站相結合的原則，根據牽引網最大電壓損失允許值確定線路末端牽引變電所及相鄰牽引變電所的位置，分別在a、e、i、m、p五個車站建設了五個牽引變電所，考慮到雙邊供電的優勢，本設計採用雙邊供電方式，而牽引計算也是以雙邊供電計算的。通過這次課程設計，讓我更深層次的了解布點的依據和原則，也加深了我供電計算的理解，進一步明白了供電計算的重要性。
參考文獻
[1] 於松偉,楊興山,韓連祥等.城市軌道交通供電系統設計原理與應用[m].成都:西南交通大學出版社,2008.
[2] 地鐵設計規範gb50157—2003[s].北京:中國計畫出版社,2003.
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