城軌外部供電電源

1、峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系中壓網(wǎng)絡(luò)中壓網(wǎng)絡(luò)主變電所主變電所外部電源外部電源牽引變電所牽引變電所第第3章章 城軌供電系統(tǒng)設(shè)計原理城軌供電系統(tǒng)設(shè)計原理降壓變電所降壓變電所峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系3-1 外部電源外部電源一一. 外部電源供電形式外部電源供電形式 集中式供電集中式供電、分散式供電、混合式供電、分散式供電、混合式供電主變電所主變電所主變電所主變電所110KV110KV35KV牽引、降壓或混合所牽引、降壓或混合所峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系一一. 外部電源供電形式外部電源供電形式 集中式供電集中式供電、分散式供電、混合式供電、分散式供電、混合式供電u主變

2、電所屬專用變電所。主變電所屬專用變電所。u與城網(wǎng)接口少。與城網(wǎng)接口少。u主變電所、牽引變電所、降壓變電所均有兩個獨立的引入主變電所、牽引變電所、降壓變電所均有兩個獨立的引入電源。電源。u城軌供電系統(tǒng)相對獨立，自成系統(tǒng)，便于運營管理。城軌供電系統(tǒng)相對獨立，自成系統(tǒng)，便于運營管理。上上 海、廣州、南京、香港及新建大部分地鐵均為集中供電海、廣州、南京、香港及新建大部分地鐵均為集中供電方案。方案。3-1 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系一一. 外部電源供電形式外部電源供電形式 集中式供電、集中式供電、分散式供電分散式供電、混合式供電、混合式供電開閉所開閉所10KV牽引、降壓或混合

3、所牽引、降壓或混合所開閉所開閉所10KV開閉所開閉所開閉所開閉所10KV10KV10KV3-1 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系一一. 外部電源供電形式外部電源供電形式 集中式供電、集中式供電、分散式供電分散式供電、混合式供電、混合式供電u從城網(wǎng)分散引入多路中壓電源，一般為從城網(wǎng)分散引入多路中壓電源，一般為10KV10KV。u平均平均4 45 5個車站需引入兩路電源，與城網(wǎng)接口多。個車站需引入兩路電源，與城網(wǎng)接口多。u要求城網(wǎng)有足夠的電源引入點和備用容量。要求城網(wǎng)有足夠的電源引入點和備用容量。u兩開閉所之間的供電分區(qū)通過雙環(huán)網(wǎng)進行聯(lián)絡(luò)。兩開閉所之間的供電分區(qū)通過雙環(huán)網(wǎng)進行

4、聯(lián)絡(luò)。u城軌供電系統(tǒng)與城網(wǎng)關(guān)系緊密，獨立性差，運營管理相對城軌供電系統(tǒng)與城網(wǎng)關(guān)系緊密，獨立性差，運營管理相對復(fù)雜。復(fù)雜。長春輕軌、大連快軌、北京地鐵長春輕軌、大連快軌、北京地鐵4 4、5 5、9 9號線等為分散供電號線等為分散供電方案。方案。3-1 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系一一. 外部電源供電形式外部電源供電形式 集中式供電、分散式供電、集中式供電、分散式供電、混合式供電混合式供電以集中供電式為主，以分散式供電為輔的供電方式。以集中供電式為主，以分散式供電為輔的供電方式。一般地，集中供電方案中，在主變電所設(shè)置一定的情況下，一般地，集中供電方案中，在主變電所設(shè)置一定

5、的情況下，如果線路末端中壓網(wǎng)絡(luò)壓降不能滿足要求時，從城網(wǎng)分散引如果線路末端中壓網(wǎng)絡(luò)壓降不能滿足要求時，從城網(wǎng)分散引入中壓電源作為補充。入中壓電源作為補充。舉例：集中式供電方案舉例：集中式供電方案3-1 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系二二. 外部電源比選外部電源比選考考慮慮因因素素工程條件工程條件根據(jù)沿線城網(wǎng)特點辨證看待集中式、根據(jù)沿線城網(wǎng)特點辨證看待集中式、分散式供電形式。分散式供電形式。工程方案工程方案運營管理運營管理工程投資工程投資供電質(zhì)量、供電可靠性、中壓網(wǎng)絡(luò)、供電質(zhì)量、供電可靠性、中壓網(wǎng)絡(luò)、對城網(wǎng)影響、資源共享、工程實踐對城網(wǎng)影響、資源共享、工程實踐集中式供電調(diào)

6、度操作方便；電力部門集中式供電調(diào)度操作方便；電力部門與城市軌道交通產(chǎn)權(quán)劃分明晰。與城市軌道交通產(chǎn)權(quán)劃分明晰。集中式供電方案投資大；考慮主變電集中式供電方案投資大；考慮主變電所網(wǎng)絡(luò)資源共享有很大優(yōu)勢。所網(wǎng)絡(luò)資源共享有很大優(yōu)勢。3-1 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理v諧波概念諧波概念n理想情況下，電力系統(tǒng)中電壓電流均為正弦波。由于設(shè)理想情況下，電力系統(tǒng)中電壓電流均為正弦波。由于設(shè)備和負荷的非線性特性，造成所加的電壓與產(chǎn)生的電流備和負荷的非線性特性，造成所加的電壓與產(chǎn)生的電流不成線性關(guān)系，出現(xiàn)波形畸變。不成線性關(guān)系，出現(xiàn)波形畸變。 1.1.

7、非線性設(shè)備或負荷在傳遞、變換、吸收系統(tǒng)發(fā)電機供給非線性設(shè)備或負荷在傳遞、變換、吸收系統(tǒng)發(fā)電機供給的基波能量的同時，又把部分基波能量轉(zhuǎn)換為諧波能量，的基波能量的同時，又把部分基波能量轉(zhuǎn)換為諧波能量，向系統(tǒng)倒送大量的高次諧波，使電力系統(tǒng)的正弦波形畸向系統(tǒng)倒送大量的高次諧波，使電力系統(tǒng)的正弦波形畸變，電能質(zhì)量降低。變，電能質(zhì)量降低。3-1 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理v諧波概念諧波概念（1 1）牽引供電系統(tǒng)諧波）牽引供電系統(tǒng)諧波 分為特征諧波和非特征諧波。分為特征諧波和非特征諧波。 特征諧波是指整流裝置運行于理想條件下產(chǎn)生的諧波。特征諧波

8、是指整流裝置運行于理想條件下產(chǎn)生的諧波。 非特征諧波目前沒有通用的表達工式，工程上采用實測。非特征諧波目前沒有通用的表達工式，工程上采用實測。（2 2）動力照明系統(tǒng)諧波）動力照明系統(tǒng)諧波 主要諧波源：變頻器、熒光燈、高壓氣體放電燈、計算主要諧波源：變頻器、熒光燈、高壓氣體放電燈、計算機、軟啟動裝置、電容器。機、軟啟動裝置、電容器。3-1 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理v諧波概念諧波概念（3 3）諧波危害）諧波危害 諧波對供電線路產(chǎn)生了諧波對供電線路產(chǎn)生了 附加損耗；附加損耗； 諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作；諧波影響各種電氣設(shè)備的正常

9、工作； 諧波使電網(wǎng)中的電容器產(chǎn)生諧振；諧波使電網(wǎng)中的電容器產(chǎn)生諧振； 諧波對附近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。諧波對附近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。（4 4）國家標準）國家標準電能質(zhì)量電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波公用電網(wǎng)諧波 對用戶注入公用電網(wǎng)的諧波電流允許值做了明確規(guī)定。對用戶注入公用電網(wǎng)的諧波電流允許值做了明確規(guī)定。3-1 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理v諧波計算諧波計算（1 1）諧波術(shù)語）諧波術(shù)語 第第h h次諧波電壓、諧波電流含有率次諧波電壓、諧波電流含有率HRUHRUh h 、 HRIHRIh h 諧波電壓、諧波電流含量諧波電壓、諧波電流含量U U

10、H H 、 I IHH1100%hhUHRUU1100%hhIHRII22()HhhUU22()HhhII3-1 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理v諧波計算諧波計算（1 1）諧波術(shù)語）諧波術(shù)語 電壓、電流總諧波畸變率電壓、電流總諧波畸變率THDTHDu u 、 THDTHDi i1HuUTHDU1HiITHDI3-1 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理v諧波計算諧波計算（2 2）牽引機組諧波次數(shù)）牽引機組諧波次數(shù) 特征諧波次數(shù)特征諧波次數(shù) h=kph=kp1 1 式中，式中，hh諧

11、波次數(shù)；諧波次數(shù)； p p 相數(shù)（脈波數(shù)）；相數(shù)（脈波數(shù)）； k 1k 1，2 2，3 3，正整數(shù)正整數(shù) 非特征諧波次數(shù)非特征諧波次數(shù) 一般為一般為6 6脈波整流器特征諧波的脈波整流器特征諧波的10%10%15%15%。3-1 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理v諧波計算諧波計算（3 3）相關(guān)計算）相關(guān)計算 HRUHRUh h 與與I Ih h之關(guān)系之關(guān)系3100%10hhhNZ IHRUU3100%10NhhkU hIHRUS或（工程估算）或（工程估算）3-1 外部電源外部電源 式中，式中， 電網(wǎng)的標稱電壓（電網(wǎng)的標稱電壓（KVKV）

12、公共連接點的三相短路容量（公共連接點的三相短路容量（MVAMVA） 系統(tǒng)的第系統(tǒng)的第h h次諧波阻抗（次諧波阻抗（）NUkShZ峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理v諧波計算諧波計算（3 3）相關(guān)計算）相關(guān)計算 同次諧波電流疊加同次諧波電流疊加3-1 外部電源外部電源221212hhhhhhIIIK I I 式中，式中， 諧波源諧波源1 1的第的第h h次諧波電流（次諧波電流（A A） 諧波源諧波源2 2的第的第h h次諧波電流（次諧波電流（A A） 計算系數(shù)計算系數(shù)1hI2hIhK峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理

13、v諧波計算諧波計算（3 3）相關(guān)計算）相關(guān)計算 同次諧波電流疊加同次諧波電流疊加3-1 外部電源外部電源221212hhhhhhIIIK I IhKh35711139、13、偶次、偶次1.621.280.720.180.080計算系數(shù)的選取計算系數(shù)的選取峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理v諧波計算諧波計算（3 3）相關(guān)計算）相關(guān)計算 公共連接點處第公共連接點處第i i個用戶第個用戶第h h次諧波電流允許值次諧波電流允許值3-1 外部電源外部電源1ihihtSIIS 式中，式中， 第第i i個用戶的用電協(xié)議容量個用戶的用電協(xié)議容量 公共連接點的供電設(shè)備容量

14、公共連接點的供電設(shè)備容量 相位疊加系數(shù)相位疊加系數(shù)iStS峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理v諧波計算諧波計算（3 3）相關(guān)計算）相關(guān)計算 公共連接點處第公共連接點處第i i個用戶第個用戶第h h次諧波電流允許值次諧波電流允許值3-1 外部電源外部電源1ihihtSIIS h35711139、13、偶次、偶次1.11.21.41.81.90相位疊加系數(shù)的選取相位疊加系數(shù)的選取峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理v諧波治理諧波治理（1 1）限制電網(wǎng)諧波）限制電網(wǎng)諧波 增加牽引整流機組的脈波數(shù)增加牽引整流機組的脈波數(shù) 安

15、裝濾波裝置或諧波補償裝置安裝濾波裝置或諧波補償裝置 A. A. 無源濾波裝置無源濾波裝置 B. B. 有源濾波裝置有源濾波裝置 C. C. 諧波補償裝置諧波補償裝置 3-1 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系三三. 諧波分析及治理諧波分析及治理v諧波治理諧波治理（2 2）其它輔助措施）其它輔助措施 選用選用D D，Y11Y11接線組別的三相配電變壓器接線組別的三相配電變壓器 將產(chǎn)生諧波的供電線路和對諧波敏感的供電線路分開將產(chǎn)生諧波的供電線路和對諧波敏感的供電線路分開 3-1 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四. 無功功率補償無功功率補償v 基本概念基

16、本概念1.1.無功功率概念無功功率概念3-1 外部電源外部電源( )2cos()uu tUt( )2 cos()ii tIt()ui( )coscos(2)uip tuiUIUItcoscos(22)uUIUItcos 1 cos(22)sinsin(22)uuUItUItRpXpRjX+-u(t)i峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四. 無功功率補償無功功率補償v 基本概念基本概念v無功功率概念無功功率概念 無功功率：無功功率：p pX X最大值。具有電感和電容的交流電路中，最大值。具有電感和電容的交流電路中，電感的磁場或電容的電場在一個部分內(nèi)從電源吸收能量，電感的磁場或電容的電場在一

17、個部分內(nèi)從電源吸收能量，另一部分時間內(nèi)將能量返回電源。在整個周期內(nèi)平均功另一部分時間內(nèi)將能量返回電源。在整個周期內(nèi)平均功率為零，即不消耗能量。但能量是在電源和電感或電容率為零，即不消耗能量。但能量是在電源和電感或電容之間來回交換的。能量交換的最大值定義為之間來回交換的。能量交換的最大值定義為QQ。3-1 外部電源外部電源( )cos 1 cos(22)up tUItsinsin(22)uUItRpXp峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四. 無功功率補償無功功率補償v 基本概念基本概念v無功功率來源無功功率來源n阻感負載：異步電動機、變壓器、熒光燈。（阻感負載阻感負載：異步電動機、變壓器、

18、熒光燈。（阻感負載必須吸收無功功率才能正常工作，這是由其本身的性質(zhì)必須吸收無功功率才能正常工作，這是由其本身的性質(zhì)所決定的。）所決定的。）n電力系統(tǒng)中的電抗器和架空線等也消耗一定無功功率。電力系統(tǒng)中的電抗器和架空線等也消耗一定無功功率。1.1.電力電子裝置等非線性裝置也要消耗無功功率。（在工電力電子裝置等非線性裝置也要消耗無功功率。（在工作時基波電流滯后于電網(wǎng)電壓。）另外，這些裝置也會作時基波電流滯后于電網(wǎng)電壓。）另外，這些裝置也會產(chǎn)生大量的諧波電流，諧波源都是要消耗無功功率的。產(chǎn)生大量的諧波電流，諧波源都是要消耗無功功率的。3-1 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四.

19、 無功功率補償無功功率補償v 基本概念基本概念v無功功率危害無功功率危害n供電線路中增加了無功功率的有功損耗，導致變送電設(shè)供電線路中增加了無功功率的有功損耗，導致變送電設(shè)備、供電線路、用電設(shè)備發(fā)熱程度加重。備、供電線路、用電設(shè)備發(fā)熱程度加重。n無功電流在供電線路上產(chǎn)生的電壓降，導致線路末端的無功電流在供電線路上產(chǎn)生的電壓降，導致線路末端的輸出電壓降低，致使用電設(shè)備的實際輸出功率降低。輸出電壓降低，致使用電設(shè)備的實際輸出功率降低。n變送電設(shè)備的負荷容量一定，增加了無功容量變送電設(shè)備的負荷容量一定，增加了無功容量QQ，則有，則有功輸出容量功輸出容量P P降低。降低。1.1.電網(wǎng)中的電流與電壓的相位

20、不同相，產(chǎn)生較為嚴重的諧電網(wǎng)中的電流與電壓的相位不同相，產(chǎn)生較為嚴重的諧波分量，導致供電網(wǎng)絡(luò)電壓不穩(wěn)定和諧波干擾增大。波分量，導致供電網(wǎng)絡(luò)電壓不穩(wěn)定和諧波干擾增大。3-1 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四. 無功功率補償無功功率補償v 基本概念基本概念v功率因數(shù)要求功率因數(shù)要求 電力部門對用戶功率因數(shù)的一般要求為：高壓供電用戶，電力部門對用戶功率因數(shù)的一般要求為：高壓供電用戶，其功率因數(shù)不小于其功率因數(shù)不小于0.90.9；低壓供電用戶，其功率因數(shù)不；低壓供電用戶，其功率因數(shù)不小于小于0.850.85。3-1 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四.

21、 無功功率補償無功功率補償v 無功補償方式無功補償方式v按補償裝置安裝位置劃分按補償裝置安裝位置劃分n就地補償：將電容組與用電設(shè)備并接。就地補償：將電容組與用電設(shè)備并接。n集中補償：主變電所集中補償、低壓集中補償集中補償：主變電所集中補償、低壓集中補償v按工藝劃分按工藝劃分n靜態(tài)補償：補償裝置一般由值班人員手工投入或退出。靜態(tài)補償：補償裝置一般由值班人員手工投入或退出。2.2.動態(tài)補償：自動檢測，實時快速補償。動態(tài)補償：自動檢測，實時快速補償。3-1 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四. 無功功率補償無功功率補償v 城軌無功補償方案城軌無功補償方案v配置原則配置原則n城

22、軌供電系統(tǒng)消耗的無功功率主要為低壓異步電動機和城軌供電系統(tǒng)消耗的無功功率主要為低壓異步電動機和照明燈具。照明燈具。v總體平衡與局部平衡相結(jié)合，以局部平衡為主。總體平衡與局部平衡相結(jié)合，以局部平衡為主。v電力部門補償指標與用戶補償要求相結(jié)合。電力部門補償指標與用戶補償要求相結(jié)合。n配電網(wǎng)絡(luò)中，用戶消耗的約占配電網(wǎng)絡(luò)中，用戶消耗的約占50%50%60%60%，其它的消耗，其它的消耗在配電網(wǎng)絡(luò)中。在配電網(wǎng)絡(luò)中。3.3.就地補償與集中補償相結(jié)合，以就地補償為主。就地補償與集中補償相結(jié)合，以就地補償為主。3-1 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四. 無功功率補償無功功率補償v 城

23、軌無功補償方案城軌無功補償方案v補償裝置系統(tǒng)構(gòu)成補償裝置系統(tǒng)構(gòu)成v接線形式接線形式3.3.城軌供電系統(tǒng)中三相負荷和單相負荷并存，主要負荷為城軌供電系統(tǒng)中三相負荷和單相負荷并存，主要負荷為三相平衡負荷。采用電容器三相平衡負荷。采用電容器 YY接線，實現(xiàn)三相共補與接線，實現(xiàn)三相共補與三相分補相結(jié)合的接線方案。三相分補相結(jié)合的接線方案。3-1 外部電源外部電源峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四. 無功功率補償無功功率補償v 城軌無功補償方案城軌無功補償方案v補償裝置系統(tǒng)構(gòu)成補償裝置系統(tǒng)構(gòu)成3.3.接線形式接線形式3-1 外部電源外部電源控制器控制器控制器控制器控制控制開關(guān)開關(guān)配電變配電變電流互感器電流互感器電容器電容器電抗器電抗器峨眉校區(qū)峨眉校區(qū) 電氣工程系電氣工程系四四. 無功功率補償無功功率補償v 城軌無功補償方案城軌無功補償方案v補償裝置系統(tǒng)構(gòu)成補償裝置系統(tǒng)構(gòu)成v控制原理控制原理3.3.通過檢測線路參數(shù)，實現(xiàn)電容器自動投切。檢測量主要通過檢測線路參數(shù)，實現(xiàn)電容器自動投切。檢測量主要有功率因數(shù)有功率因數(shù)coscos 、無功功率、無功功率QQ