【深圳地鐵三號線供電系統(tǒng)設(shè)計12000字（論文）】

PAGE1PAGE111深圳地鐵三號線供電系統(tǒng)設(shè)計摘要：隨著電氣化鐵路的高速發(fā)展，地鐵逐漸成為城市交通的重要一環(huán)，因其高速便捷，效率高，同時還能帶來較好的經(jīng)濟效益，故而地鐵的建設(shè)發(fā)展已然成為大中型城市發(fā)展過程中的必要一環(huán)。對于電氣化鐵路來說，其根本就是供變電系統(tǒng)，它決定了整條鐵路能否穩(wěn)定高效的運行，當(dāng)然，地鐵也一樣。本次畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù)就是設(shè)計研究深圳地鐵三號線的供電系統(tǒng)。通過查閱研究相關(guān)資料，選定在少年宮站與蓮花村站之間建立一號主變電站，在水貝站和草埔站之間建立二號主變電站，在大運站和荷坳站建立三號主變電站。本次設(shè)計主要研究了主變電站的設(shè)計以及整個供電系統(tǒng)的運行表現(xiàn)，并對后續(xù)的故障進行了分析而且提出了一定的措施建議。關(guān)鍵詞：供變電系統(tǒng)主變電站故障分析目錄TOC\o"1-2"\h\u31450第一章緒論 594691.1國內(nèi)電氣化鐵路的發(fā)展史 5313431.2世界電氣化鐵路的發(fā)展史 6155481.3電氣化鐵路的優(yōu)點 6131481.4設(shè)計主要內(nèi)容 618069第二章供電系統(tǒng)的構(gòu)成及功能 8226752.1供電系統(tǒng)的概述 8278502.2牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)成 925562.3供電系統(tǒng)實例分析 9152532.4系統(tǒng)功能 1018382.5系統(tǒng)分析 1120323第三章主變電所系統(tǒng) 13207893.1主變電所概述 13271683.2主變電所系統(tǒng)構(gòu)成 14315313.3主變電所系統(tǒng)功能 1620437第四章供電方式與接觸網(wǎng) 17104764.1地鐵供電系統(tǒng)的運行方式及其特點 1733504.2主變電所與接觸網(wǎng)的連接 1829753第五章運行表現(xiàn)及故障分析 1977105.1供電系統(tǒng)故障分析 19296865.2主變電所系統(tǒng)故障分析 2125480第六章畢業(yè)設(shè)計總結(jié)及展望 23159876.1總結(jié) 23312336.2展望 2429807參考文獻 26第一章緒論自從人類有文字記載以來，就有相關(guān)的圖文記載了人類從事運輸活動。在原始社會中，祖先們?yōu)榱双@取必不可少的生活資料，搬運和狩獵是極為重要的社會活動。步入文明社會之前，祖先們主要是以背馱、肩扛或者是以頭頂著的方式進行運輸;隨著時間的推移，祖先們發(fā)現(xiàn)可以利用動物來搬運貨物來減少自己的負(fù)擔(dān)。進入文明時期后，利用動物來運輸成為了主要運輸方式。直到到輪軸的發(fā)明和車輛的出現(xiàn)，才逐漸迎來現(xiàn)代陸路運輸?shù)陌l(fā)展。早在1825年，英國人就已經(jīng)修建了世界上第一條鐵路，自此拉開了人類軌道交通新紀(jì)元的序幕。在1879年柏林的世博會上，西門子和哈爾斯克一起展示了約550m的電氣化鐵路，這是人類第一次采用電力作為列車的牽引動力，自此之后鐵路運輸才算進入了電氣化時代。電氣化鐵路給這個世界帶來了急速的發(fā)展，大大拉近了內(nèi)陸城市和內(nèi)陸國家的距離，使人們的的交通運輸和日常出行更加快速便捷，用時也大大加快了經(jīng)濟的發(fā)展，因此研究電氣化鐵路的發(fā)展以及如何提高電氣化鐵路的性能就顯得非常重要了。在電氣化鐵路的設(shè)計研究中最重要的莫過于供電系統(tǒng)的設(shè)計研究。由于國內(nèi)外高速鐵路的快速發(fā)展，其性能對電力系統(tǒng)的要求越來越高，高強度的運輸將大大增加對電力系統(tǒng)的負(fù)荷，因此，對電力系統(tǒng)性能的的研究也就愈發(fā)的重要。本次設(shè)計主要針對深圳地鐵三號線供電牽引系統(tǒng)的設(shè)計研究，參考了目前已建成的供電牽引系統(tǒng)設(shè)計并根據(jù)目前的需要做出改良設(shè)計。國內(nèi)電氣化鐵路的發(fā)展史中國的第一條電氣化鐵路寶(雞)鳳(州)段在1961年8月徹底完工，總長度達94公里。在當(dāng)時，鐵路界想法是在山區(qū)先建設(shè)電氣化鐵路用來克服爬坡的困難以提高運輸能力。在平原地帶繼續(xù)采用蒸汽動力牽引或者內(nèi)燃機動力牽引。因此，在60年代到70年代初期，我國的電氣化鐵路進展緩慢，十余年內(nèi)僅修建了693公里的鐵路。進入八十年代后，中國實行了改革開放政策，電氣化鐵路進程加快，修建的電氣化鐵路公里數(shù)飛速增加，甚至在2001年一年的時間里修建了3665公里，在當(dāng)時，這個數(shù)據(jù)是非常不可思議的。到2017年底，中國電氣化鐵路里程已達8.7萬公里，電氣化率高達68.2%。1.2世界電氣化鐵路的發(fā)展史早在1842年的時候，蘇格蘭人戴維森就造出了第一臺標(biāo)準(zhǔn)軌距電力機車，在1879年5月的時候，來自德國的西門子設(shè)計并制造了一臺電力機車，這輛電力機車能夠拉動同時乘坐18人的三節(jié)列車，這是電力機車首次載人運行成功的試驗。到了1881年，在法國巴黎第一次展出了由架空導(dǎo)線供電的電氣化的電車線路，這就為以后人們設(shè)計提高電壓或者采用大功率的牽引電機創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。1895年美國人在巴爾的摩—俄亥俄之間長達5.6km的隧道區(qū)段修建了當(dāng)時第一條直流電氣化鐵路。隨著世界工業(yè)技術(shù)和材料研究的發(fā)展，世界電氣化鐵路也迎來的蓬勃發(fā)展期，截至到2012年年底中國電氣化鐵路總里程已突破4.8萬公里，一舉超越了俄羅斯躍升為世界第一位。其中，我國已修建的高速鐵路里程數(shù)已達8600余公里，穩(wěn)居世界首位。目前世界上已經(jīng)有68個國家和地區(qū)擁有了自己的電氣化鐵路。1.3電氣化鐵路的優(yōu)點在能源方面，電氣化鐵路使用電力這一可再生能源作為列車的牽引動力，減少了石油的使用，大大降低的成本同時也降低了環(huán)境污染。在效率方面，電氣化鐵路擁有更高的時速和牽引動力，能夠更高效的運輸人和貨物，大大提高了經(jīng)濟效益同時也使人們的日常出行更加便捷。在安全性能方面，電氣化鐵路的動力來源由國家電網(wǎng)提供，能源有充分的保障。電氣化鐵路的的電汽機車零組部件全部由電力控制，可靠性大大提高，同時其使用壽命也大大延長了。1.4設(shè)計主要內(nèi)容本次設(shè)計將根據(jù)深圳地鐵三號線的運行線路設(shè)計地鐵的供電系統(tǒng)。其中主要包括：1、1500V直流牽引系統(tǒng)設(shè)計。供電系統(tǒng)的接地系統(tǒng)設(shè)計。變電所保護配置設(shè)計。主變電站及主變壓器設(shè)計。根據(jù)目前三號線運營故障分析及其優(yōu)化處理方案。第二章供電系統(tǒng)的構(gòu)成及功能2.1供電系統(tǒng)的概述目前，深圳地鐵3號線供電系統(tǒng)主要包括110kv主變電站、35kv中壓回路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、牽引降壓變電站、降壓變電站、直流牽引接觸軌、車輛段/停車場接觸軌隔離開關(guān)監(jiān)控系統(tǒng)、土壓平衡控制系統(tǒng)和接觸軌帶電顯示裝置、雜散電流保護系統(tǒng)、綜合自動化系統(tǒng)和35kv閉鎖系統(tǒng)。深圳地鐵3號線的供電工程分別由銀海主變電所、草埔主變電所和文化中心主變電所這3座110kV主變電所供電。在正常運行情況下，六約站到雙龍車站還有橫崗車輛段的牽引工作任務(wù)以及車輛動力照明任務(wù)的供電由銀海主變電所來負(fù)責(zé)，紅嶺站到丹竹頭站的牽引工作任務(wù)以及車輛的動力照明任務(wù)的供電由草埔主變電所負(fù)責(zé)，益田站到通新嶺午站還有中心公園停車場的牽引工作任務(wù)以及動力照明任務(wù)由文化中心主變電所負(fù)責(zé)。供電系統(tǒng)的運行方式主要分為兩種：正常運行方式和故障運行方式。在正常運行方式的情況下，銀海主變電所、草埔主變電所和文化中心主變電所里安置的兩臺主變壓器將正常分列運行，主要負(fù)責(zé)各自供電區(qū)域里的牽引任務(wù)和動力照明任務(wù);中壓網(wǎng)絡(luò)是一個備用的獨立電源，它負(fù)責(zé)為牽引降壓混合變電所以及降壓變電所同時供電。35kV中壓供電網(wǎng)絡(luò)將向沿線的變電所供電，他將采用分區(qū)環(huán)網(wǎng)接線方式向他們供電，我們將這個供電網(wǎng)絡(luò)分為11個小的供電分區(qū)，每個小的供電分區(qū)里面的變電所將從距離最近的主變電所的兩段35kV母線上各自引入一回35kV的電源，跟隨式降壓變電所會在相鄰的的牽引變電所或者降壓變電所的兩段35kV母線上各自引入一回35kV電源。牽引變電所和降壓變電所的35kV側(cè)都將采用兩路進線和單母線分段，并設(shè)有母線分段斷路器，在正常運行方式的情況下，兩路進線分別帶一段母線，這時候母線分段斷路器會保持分閘的狀態(tài)。在故障運行方式的情況下，如果是主變電所的一路110kV進線發(fā)生了電源故障又或者是有一臺主變壓器故障解列時，這時候變電所內(nèi)110kV進線斷路器將會自動分閘，與此同時，相對應(yīng)的35kV的進線斷路器也會同時跳閘，隨后35kV母線分段斷路器就會自動進入運行狀態(tài)，這時候另一路的110kV進線電源和沒有發(fā)生故障的主變壓器會為這個主變電所應(yīng)該供電的區(qū)域內(nèi)的牽引工作和動力照明工作供電。當(dāng)有的主變電所的兩路進線同時發(fā)生故障時，發(fā)生故障的主變電所的兩路110kV進線斷路器將會同時分閘，另一邊的兩路35kV進線斷路器緊接著會同時分閘，這時候需要人工合上應(yīng)急聯(lián)絡(luò)斷路器，根據(jù)調(diào)度將使用臨近的其他主變電所為故障區(qū)間提供牽引工作和動力照明工作電力來源。2.2牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)成由牽引變電所、牽引網(wǎng)絡(luò)和其他輔助電源系統(tǒng)組成的供電系統(tǒng)被人們稱為牽引供電系統(tǒng)。牽引裝置從干線上汲取電能，將電壓轉(zhuǎn)換為適合機車的電壓，然后將其饋入牽引電路，該牽引電路將電能提供給機車。牽引回路是一個閉合回路，由牽引變電站、饋線、接觸網(wǎng)、電力機車、鐵路、回線和接地網(wǎng)絡(luò)組成。1.牽引變電所牽引變電所的主要任務(wù)是將來自電網(wǎng)的110kV或220kV三相交流電轉(zhuǎn)換為27.5kV單相電力，然后通過饋線將單相電力轉(zhuǎn)換為電力線。由牽引變壓器完成，三相交流通過牽引變壓器的電氣線路轉(zhuǎn)換為單相交流變電站通常配備兩個變壓器，并配備雙電源以提高可靠性，變壓器連接現(xiàn)在通常使用三相Yd11連接，單相V/V型連接和單相連接等，牽引設(shè)備還配備了串聯(lián)和并聯(lián)電容器補償裝置，可改善電源的電能質(zhì)量并減少牽引負(fù)載的影響。2.牽引供電回路牽引供變電系統(tǒng)是利用電壓和相位轉(zhuǎn)換從電力供應(yīng)中獲取電能并向機車供電的系統(tǒng)，該推進電路由牽引變電站，饋線，懸鏈線，電力機車，鐵路，地面組成。3.開閉所開閉所是指具有可進行電氣隔離或改變饋線數(shù)量的開關(guān)的交換站，為提高起重區(qū)電源的可靠性并減少事故的發(fā)生，通常設(shè)置開閉所。4.分區(qū)所接觸線通常在兩個相鄰的牽引變電站的中間分開，并且在兩個相鄰的牽引變電站的中間兩個供電臂被分成兩個供電區(qū)域，通過在中央分離點設(shè)置開關(guān)柜，可以連接兩個供電區(qū)域。在此，開關(guān)設(shè)備稱為分區(qū)所。2.3供電系統(tǒng)實例分析1、交流中高壓供電系統(tǒng)一般的地鐵交流中高壓系統(tǒng)的組成通常包括地鐵集中供電模式下的主變電站，中壓電力線和車站變電站，深圳地鐵3號線的供電系統(tǒng)采用集中式、110/35kv兩級階段供電模式，即主變電站從電壓110kV向交流電源供電，牽引變電站和降壓變電站的輸入電壓為AC35kV，在曹埔站和銀海站附近建造110/35kv的主變電站，從地鐵3號線的紅嶺站向雙龍站供電。三號線西延線段的電力負(fù)荷由文化中心的主變電站提供給西延線段。地鐵3號線的35kV電壓環(huán)路網(wǎng)絡(luò)通過電纜從上述主變電站的供電管道引入相應(yīng)的站點，以形成獨立的網(wǎng)絡(luò)連接。該網(wǎng)絡(luò)為牽引降壓式混合變電站和每個站的降壓式變電站提供雙回路饋電電纜，在分配牽引負(fù)荷后，整個路線上共有16個牽引降壓式混合變電站，其中14個位于正線。1個在車輛段、倉庫或停車場中，根據(jù)容量，每個站點中都將設(shè)置一個變電站，而較大的站點中可以添加一個后續(xù)變電站。整個3號線中有16個降壓變電站和10個后續(xù)降壓變電站。2、直流牽引供電系統(tǒng)構(gòu)成地鐵直流牽引供電系統(tǒng)通常由整流器、接觸網(wǎng)、回拉網(wǎng)絡(luò)和雜散電流累積網(wǎng)絡(luò)組成，整流器單元通常設(shè)置在牽引降壓式混合變電站中，每個變電站配備兩組12脈沖整流器組。一組整流器由一個整流變壓器和一個整流柜組成。兩個整流單元的并聯(lián)運行相當(dāng)于形成24脈沖整流橋，以便在地鐵中輸出相對穩(wěn)定的張力，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，任何情況下均不得使用牽引網(wǎng)的最大電壓。1500V牽引電源系統(tǒng)的工作模式不得高于1800V，并且最低電壓不得低于1000V。2.4系統(tǒng)功能110kV主變電站的功能是通過牽引供電系統(tǒng)和變配電系統(tǒng)將城市電網(wǎng)所需的110kV三相交流電減少到35kV三相交流電，并為牽引供電系統(tǒng)和變配電系統(tǒng)供電。通過35kV環(huán)網(wǎng)交付配電系統(tǒng)。降壓變電站的功能是使用兩個配電變壓器將三相交流電從35kV降低到400V，這兩個配電變壓器負(fù)責(zé)為發(fā)電廠和相鄰的半部供電。跟隨式降壓變電站的主要設(shè)置是為了應(yīng)對發(fā)電廠相對較大且集中的電力負(fù)荷，該負(fù)荷負(fù)責(zé)機電系統(tǒng)在本地所需的電力供應(yīng)，通常是35kV變電站的兩個饋線，它位于下一個變電站附近，并且通過35kV-400V配電變壓器的降壓和低壓柜的配電為下部的機電系統(tǒng)供電。牽引降壓式混合變電站的功能由兩部分組成。一種是通過兩組用于運行地鐵的35kV環(huán)路網(wǎng)中的兩組牽引整流器提供1500VDC來供給接觸軌道，第二種功能與降壓變電站相同，就是三相交流電通過兩個配電變壓器將35kV的交流電減小為400V三相交流電，以提供站內(nèi)和相鄰半部機電系統(tǒng)所需的功率。牽引變電所的主要任務(wù)是將35kV中壓交流電降低并整流到1500VDC，并為沿路徑的接觸軌提供電源，每個牽引變電站均配有兩組12脈沖整流器，它們分別通過電流開關(guān)連接到35kV母線的同一部分，并且兩個牽引變壓器的次級側(cè)相差15°相角形成等效的24脈沖整流器。在正常情況下，牽引中的兩個整流器單元一個牽引變電站中的一組牽引整流器關(guān)閉時，另一組牽引整流器可以在運行的初始階段繼續(xù)運行在運行中，另一組牽引整流器必須停用在這種情況下，需要關(guān)閉牽引變電站，并且相鄰的牽引變電站需要在整個區(qū)域供電，如果主道路上的牽引物質(zhì)發(fā)生故障，則相鄰的牽引物質(zhì)必須選擇交叉電流供應(yīng)模式為軌道的牽引負(fù)載供電。在此時間點上，相鄰牽引物質(zhì)的150％過載能力必須與長期峰值時段的牽引負(fù)荷的供應(yīng)需求相匹配。Dc1500v電源電壓的特點是它可以遠程供電，而且所需要的牽引變電站數(shù)量少，運輸過程中電損低。適用于交通量大，站距較遠的軌道交通系統(tǒng)，地鐵3號線選擇從DC1500V的第三軌下面接觸接觸軌系統(tǒng)，該接觸軌系統(tǒng)負(fù)責(zé)提供DC1500V牽引力，該牽引力由機車通過受電弓提供給地鐵列車，并通過運行軌返回到軌道牽引廠。在正常運行中，兩個相鄰的牽引站共同向它們之間的接觸軌供電。如果線路中部的牽引變電所由于解列或維護而出故障，則相鄰的牽引變電所將通過變電站的接觸軌或直流母線的縱向開關(guān)形成較大的雙邊電源。主干道末端發(fā)生故障橫崗段的接觸軌由橫崗段的牽引降壓式混合變電站提供，中央公園停車場的接觸軌由中央公園牽引降壓式混合變電站提供，如果橫崗段的牽引降壓式變電站發(fā)生故障，則必須提供主干路六約站的牽引降壓式混合變電站。通過饋線開關(guān)和電子元件為橫崗倉庫的接觸路徑供電，如果是正線牽引變電所，則必須通過單向控制裝置將其斷開，然后將牽引回流通過車輛段和正線之間的單向控制反饋到六約的負(fù)控制柜中。雜散電流保護系統(tǒng)是通過預(yù)防，阻擋和排水措施來減少雜散電流對周圍金屬物體的腐蝕所采取的普遍方法。2.5系統(tǒng)分析深圳地鐵三號線在傳統(tǒng)地鐵供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了以下DC1500V接觸式軌道系統(tǒng)，這不僅反映了系統(tǒng)組成，運行和維護的安全性和可靠性，而且還改變了使用方式并進行了創(chuàng)新功能的轉(zhuǎn)變，成為一大亮點。1、直流1500V接觸軌系統(tǒng)深圳地鐵3號線導(dǎo)體軌道系統(tǒng)的主體部分在導(dǎo)體軌道下采用直流1500V供電方式，具有技術(shù)先進，經(jīng)濟適宜，結(jié)構(gòu)簡潔，設(shè)備能夠抗腐蝕，零部件的使用壽命長，維修少等特點，甚至可以做到免維護。滑動接觸線用于替換倉庫和停車場的停車道倉庫中的導(dǎo)體軌道，可以提高維護人員的人身安全。接觸軌的安裝結(jié)構(gòu)主要由導(dǎo)電軌及其配件，絕緣層，防護罩，支撐板和電纜組成，正極為鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌，運行軌為負(fù)極，起牽引反流的作用。2、35kV閉鎖系統(tǒng)35kV鎖定系統(tǒng)位于銀海，草埔主變電站和六月變電站。鎖定模式具有獨立的PLC控制系統(tǒng)和MODBUS/RS-485接口。每個主變電站的多通道光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與相鄰站的多通道光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)相連，兩個主變電站和六約站的變電所通過傳輸網(wǎng)絡(luò)連接，狀態(tài)信息以及PLC和開關(guān)的鎖定電路主重心的PLC通過通訊系統(tǒng)將主重心的相應(yīng)開關(guān)的位置信號通過通訊系統(tǒng)傳輸?shù)搅s站，并在邏輯運算后再次發(fā)送鎖定信號集成自動化系統(tǒng)還必須使用六約站變電所的監(jiān)控器來監(jiān)視35kV閉鎖裝置的運行狀態(tài)。主變電所系統(tǒng)3.1主變電所概述深圳地鐵3號線主要有三個110kV主變電站，包括銀海，草浦和文化中心。銀海和草浦是新的主主變電站，文化中心是地鐵四號線一期的現(xiàn)有主站。簡略圖如下圖所示。在正常運營期間，銀海是六約至雙龍站和橫崗車廠供電的主要站。主站為草鋪，負(fù)責(zé)紅嶺至丹竹頭站的供電，文化中心的主站由宜田至同興站的供電，以及中央公園的停車場，每個主分站的兩臺主變壓器正常運行分別供電，彼此獨立故障操作：如果主工廠的110kV輸入電源發(fā)生故障或主變壓器發(fā)生故障，則另一個110kV的電源單元和另一個主變壓器將通過35kV總線耦合器開關(guān)承擔(dān)主工廠的所有供電消耗。如果文化中心的兩個110kV進站電源或兩個主要變壓器因干擾而出現(xiàn)故障，則主變電站將通過六約站的緊急觸點開關(guān)和紅嶺站應(yīng)急設(shè)備的為故障區(qū)主變電站供電。文化中心主變電站不支持向曹蒲主變電站供電。圖一：主變電所位置分布3.2主變電所系統(tǒng)構(gòu)成主變電站的兩路110KV進線會接到兩個主變壓器上，隨后經(jīng)過幾個隔離開關(guān)再接入饋線柜。由饋線柜控制各個區(qū)段的供電。下圖為主變電站的系統(tǒng)圖。圖二：銀海主變電站系統(tǒng)圖圖三：草埔主變電站系統(tǒng)圖3.3主變電所系統(tǒng)功能主電壓系統(tǒng)從供電局的220kV變電站引入雙回路110kV電源，將電源從110kV降低到35kV，為地鐵站的小中壓系統(tǒng)提供35kV雙回路電源，以及為牽引負(fù)載和地鐵電源供電。第四章供電方式與變壓器4.1地鐵供電系統(tǒng)的運行方式及其特點1、集中供電方式及特點集中供電是地鐵供電系統(tǒng)的一種常用運行方式，它與變電站主供電系統(tǒng)有關(guān)，特別是集中供電方式是基于實際的用電容量與地鐵的長度相結(jié)合的。沿鐵路線，鐵路線建設(shè)專用的主變電所供電，該主變電所負(fù)責(zé)發(fā)電廠患者區(qū)變電所的供電。通常，主變電站的電壓為交流110KV，但主變電站將首先根據(jù)地鐵供電系統(tǒng)的實際需求降低電壓，通常將電壓水平降低至交流35KV或交流10KV，然后再為地鐵供電系統(tǒng)供電。，每個主廠都有兩個獨立的電源，其電壓為交流110KV。集中供電模式的特點是便于操作和管理，并且牽引式變電站和降壓式變電站都是環(huán)形運行的。電源線，可靠性高電源類型主要用于上海，深圳，廣州和中國其他主要城市的地鐵供電系統(tǒng)。2、分散供電方式及特點分散式電源也是地鐵電源系統(tǒng)的一種常見運行模式，其重點是從城市電網(wǎng)直接向地鐵線路引入多通道電源，以及從區(qū)域變電站向地鐵牽引提供直接電源。通常，分散電源模式的電壓大部分為交流110KV。這是因為近年來，在中國主要城市的電網(wǎng)中，交流35KV電壓水平逐漸升高或經(jīng)過改造而不適用，因此難以在10-30km范圍內(nèi)引入多通道交流35KV電源。另外，在分散供電模式下，每個牽引變電所或降壓變電所必須具有雙電源。3、混合供電方式及特點顯然，混合動力模式是指集中動力模式和分散動力模式的結(jié)合，但總的來說，集中動力模式是主要模式，而分散動力模式是第二種。為了進一步改善地鐵供電和提高地鐵供電的可靠性，在某些區(qū)域接入電網(wǎng)中以減少集中供電模式無法考慮的地方，目前，混合供電模式已經(jīng)被采用。4.2主變電所變壓器地鐵3號線設(shè)有草埔和銀海兩座主變電所,草埔主變電所為地下變電所，兩路110kV進線電源分別由深圳供電局220kV清水河變電站供電，銀海主所兩路110kV進線電源分別由深圳供電局220kV簡龍變電站的簡龍1線和簡龍2線供電。兩主變電所110kV側(cè)均采用線路-變壓器組接線方式,均各設(shè)2臺主變壓器，其中銀海主所采用有載調(diào)壓分接開關(guān)的油變壓器,容量為31.5MVA,接線組別為YNd11，采用排油注氮滅火系統(tǒng)。草埔主所采用有載調(diào)壓分接開關(guān)的SF6氣體變壓器,容量為40MVA,接線組別為YNd1l，采用IG541氣體滅火系統(tǒng)。35kV側(cè)均采用單母線分段接線方式,兩段母線間設(shè)置母線聯(lián)絡(luò)斷路器，正常運行時，母聯(lián)斷路器處于常開狀態(tài)。35kV系統(tǒng)接地采用中性點經(jīng)小電阻接地方式。每臺主變的35kV母線分別接1臺干式站用兼接地變壓器，容量為1250kVA/250kVA，接線組別為ZNynll，接地電阻33.68Q。所用電電壓為380/220V,采用單母線接線,兩段母線間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，互為備用。第五章運行表現(xiàn)及故障分析5.1短路計算5.2供電系統(tǒng)故障分析1.35kV環(huán)網(wǎng)電纜中間頭鎧裝外露、擊穿、外護套破損環(huán)網(wǎng)電纜共發(fā)生電纜頭擊穿2起,外護套破損5處,中間接頭鎧裝外露43處。原因分析:在項目施工期間沒有保護措施，并且電纜的外皮在施工區(qū)域內(nèi)被其他專業(yè)施工損壞;安裝架設(shè)電纜是沒有根據(jù)相關(guān)規(guī)范的要求采取措施降低高架橋上的熱脹冷縮導(dǎo)致的伸縮變形，如果溫度差急劇變化，則電纜的外皮和導(dǎo)芯的伸縮量將會出現(xiàn)偏差，從而導(dǎo)致兩者出現(xiàn)相對位移，最終引起接頭處的裸露和不可控的相對移動，甚至內(nèi)外屏蔽層的破損都會導(dǎo)致電場放電，主絕緣層的去除和短路的擊穿；（3）一些電纜橋架被顛倒安裝，加劇電纜外皮的磨損。整改措施:在對高價路段的區(qū)域內(nèi)電纜支撐的反向安裝部分拆除并重新安裝。損壞的外殼應(yīng)在對應(yīng)的區(qū)域中用絕緣膠帶和熱收縮管進行維修。對于與裸露的鎧裝件和懷疑的性能較差的接頭，剝下其原始的內(nèi)殼和外殼以及保護層并檢查其狀況如果主要的絕緣物質(zhì)沒有損壞，則應(yīng)使用冷縮材料進行包裹和修理。如果主絕緣層損壞，則通常應(yīng)更換電纜頭。加強對環(huán)形網(wǎng)絡(luò)電纜的檢查，檢查電纜的張力，調(diào)整緊固方法并消除設(shè)備中的過大壓力。（5）加強對修復(fù)后的電纜頭的操作監(jiān)控，創(chuàng)建單個圖像文件并創(chuàng)建操作記錄。2.高架段35kVGIS開關(guān)柜拒分拒合高架段35kVGIS開關(guān)柜開關(guān)共發(fā)生拒分、拒合19起，其中2011年12月橫崗變電所還發(fā)生過隔離開關(guān)拒分,變壓器、電纜依然有電的嚴(yán)重安全隱患。原因分析:（1）用作輔助的開關(guān)發(fā)生腐蝕生銹的情況，從而導(dǎo)致接觸點接觸不靈敏。傳遞動力設(shè)備出現(xiàn)卡滯阻塞的情況。（3）部分調(diào)整或接觸鏈接零部件未能及時反應(yīng)。整改措施:對整條線路的電氣化設(shè)備進行除銹工作并對其外殼做好抗腐蝕抗銹處理。(2)安排專業(yè)的技術(shù)人員對設(shè)備零部件進行排障檢測，并對接頭處進行精密的再計算以防止不可控的非正常反應(yīng)動作。3.35kVGIS開關(guān)柜漏氣35kVGIS開關(guān)柜漏氣故障共發(fā)生14起，主要集中在高架段，地下段僅有4起。原因分析:(1）輸氣閥門與排期閥門存在焊接工藝問題，質(zhì)量不達標(biāo)。(2)管道以及連接設(shè)備存在一定的老化或者質(zhì)量問題。整改措施:(1)對所有的開關(guān)柜進行排查，對氣閥出現(xiàn)問題或者為出問題但是存在懷疑的設(shè)備進行修補工作，嚴(yán)重的需要更換整個設(shè)備。（2）更換問題設(shè)備的管道等老化、問題設(shè)備。（3）加強對設(shè)備的監(jiān)測,定期排查檢漏。4.整流器誤發(fā)超溫跳閘、超溫報警、整流二極管擊穿整流器誤發(fā)超溫跳閘6起、超溫報警5起、整流二極管擊穿故障1起。超溫跳閘造成牽引整流機組退出運行，其中5起發(fā)生在夜間停運期間，2起發(fā)生在運營期間，由于調(diào)度立即調(diào)整運行方式保證牽引供電,故障均未對行車造成影響。原因分析:結(jié)果表明，整流器的溫度監(jiān)測是基本準(zhǔn)確的，并且跳閘和報警是由于內(nèi)部電路的性能不達標(biāo)，電磁將會對電路產(chǎn)生巨大的影響而導(dǎo)致的，由此引起于此連接的繼電保護設(shè)備誤啟動；部分設(shè)備的二極管質(zhì)量不過關(guān)，導(dǎo)致運行過程中出現(xiàn)了反向擊穿。整改措施:對所的整流器監(jiān)控設(shè)備進行更換:對相關(guān)電路進行排查，要求廠家對二極管提高質(zhì)量檢測指標(biāo)。5.直流開關(guān)柜1500V電壓變送器故障共發(fā)生21起,更換21臺電壓變送器。原因分析:深圳氣候較為濕潤，且海拔較低，導(dǎo)致開關(guān)柜安裝環(huán)境較為潮濕，且空氣中雜塵較多，而產(chǎn)自瑞典的ABB壓差變送器在這種環(huán)境下會產(chǎn)生一定誤差。整改措施:（1）及時巡邏并記錄廣播操作，加強維護和檢測；對庫存中的備用零件數(shù)量進行預(yù)警；。（2）新的變送器在中國制造，更適應(yīng)環(huán)境，并且購買方便。6.均回流線纜連接燒傷鋼軌自深圳地鐵3號線投入運營超過一年以來，連接均衡器和回流電纜時出現(xiàn)了許多火車燃燒梯度，導(dǎo)致超過20次火車燃燒。在2011年9月底之前，接觸軌的專業(yè)技術(shù)人員對均衡和回流電纜的電纜連接和拋光的機柜進行了全面的修復(fù)，并在每個螺絲連接處再次進行了拋光，并在2011年11月涂上導(dǎo)電油脂并緊固后，一次又一次地發(fā)現(xiàn)了鐵路火災(zāi)事故。原因分析:（1）反向母線和母線之間的連接軌既未拋光也沒有涂上導(dǎo)電油脂，導(dǎo)致反向母線和母線之間的連接不良，電阻增大并在電流釋放母線上燃燒。同時，一部分電流通過電流分離電纜返回，這導(dǎo)致電流分離電纜和導(dǎo)軌之間的連接燒傷。地下部分長期處于黑暗，潮濕和高鹽分的環(huán)境中。如果均衡器電纜和回流電纜連接不良，則很容易引起電腐蝕，從而燒毀電纜連接；（3）伸縮桿和電纜承載著機車牽引回路的大電流?；亓骱头€(wěn)定流的當(dāng)前連接方式是螺栓緊固，這對施工技術(shù)有很高的要求，并且容易引起不良的接觸和燃燒裝置。整改措施:更改均、回流線線纜連接方式。5.3主變電所系統(tǒng)故障分析銀海主變電所2009年8月28日受電投入運行，草埔主變電所2010年3月18日受電投入運行。自主變電所投運以來，設(shè)備運行穩(wěn)定可靠,未發(fā)生所內(nèi)設(shè)備原因?qū)е碌奶l，也未發(fā)生嚴(yán)重的設(shè)備故障。1.主所35kV開關(guān)上的ABB保護自2009年8月份運行以來通信一直不穩(wěn)定在總線帶電時操作斷路器或開關(guān)通常會中斷保護通信，從而導(dǎo)致本地和控制中心無法監(jiān)控35kV輸出線。原因分析:由于電磁干擾的問題。在斷路器的合閘和分閘操作期間會產(chǎn)生高頻電磁干擾信號，該信號會通過連接到母線的設(shè)備的次級電路直接耦合到低壓電路，并影響到保護繼電器和其他電子設(shè)備。整改措施:對相關(guān)設(shè)備進行電磁隔離保護。2.主所35kV母聯(lián)備自投功能異常原因分析:由于幾個主變電站之間的備存在差異，設(shè)計與安裝過程中多次更改了總線鏈路開關(guān)的測量和控制邏輯，但是設(shè)備的信息與數(shù)據(jù)庫的信息匹配出現(xiàn)誤差，并且備用電源的自動切換功能也發(fā)生了異常情況。整改措施:安排專業(yè)的技術(shù)人員對主變電站之間的纜線進行排查并重新排線。對電氣設(shè)備進行重新編碼錄入，排除誤差。對備用電源的接線進行排查。畢業(yè)設(shè)計總結(jié)及展望6.1總結(jié)為期四年的大學(xué)生活終于臨近尾聲，即將畢業(yè)的我們也迎來了最后的考驗，也就是畢業(yè)設(shè)計。就我個人而言，我覺得畢業(yè)設(shè)計就是對我們大學(xué)四年里所學(xué)知識的一次綜合性考試，不同的是我們需要將各種知識結(jié)合起來，與實際應(yīng)用相聯(lián)系，它對于我們的意義不僅僅是一次簡單的考核，更是對即將步入社會我們進行的一次磨合考驗，它將是我們步入社會的一個階梯，提醒我們努力的方向。在這次畢業(yè)設(shè)計過程中，我經(jīng)歷了很多，發(fā)掘了自己的潛力，也暴露了很多缺點。設(shè)計的細節(jié)中便處處體現(xiàn)了四年學(xué)習(xí)生活中老師教授給我們的知識，然而我卻沒有認(rèn)真掌握并融會貫通，導(dǎo)致設(shè)計過程比較坎坷，得要翻閱大量書籍并自學(xué)，對知識點深度理解并運用。在本次設(shè)計研究中，雖然有先例可循，但是年代久遠，并沒有詳細的資料可以供我參考，所以在本次設(shè)計研究中主要干了三件事。在網(wǎng)上查找深圳地鐵三號線的線路圖和沿線地理環(huán)境的平面圖，我發(fā)現(xiàn)，深圳地鐵三號線為全程地下線路，全長32.86公里，跨境較長，且地理環(huán)境比較特殊，因此主變電所的設(shè)計位置也比較特殊。對供電系統(tǒng)設(shè)計上，我?guī)缀跏?經(jīng)驗，因此我翻閱了大量電力系統(tǒng)的書籍，了解鐵路供電系統(tǒng)的設(shè)計原則以及供電系統(tǒng)的主要電氣設(shè)備及其參數(shù)選定原則，同時我也瀏覽了大量其他地鐵供電系統(tǒng)的設(shè)計文獻，參照其他地鐵的供電系統(tǒng)，我發(fā)現(xiàn)主變電所的設(shè)計大同小異，他們的接線方式以及運行方式都有可以參考的地方。最后，對于電力系統(tǒng)的故障分析我也涉及頗淺，在此之前我也從沒有接觸過相關(guān)的設(shè)計工作，我只在大三的實踐學(xué)習(xí)中曾經(jīng)使用過仿真軟件模擬了故障發(fā)生后的應(yīng)對策略，而對于故障的發(fā)生原因以及如何讓避免故障的發(fā)生卻一竅不通，對此我查閱了大量相關(guān)文獻，也與張海剛老師認(rèn)真討論過相關(guān)問題，逐漸理解整個地鐵供電系統(tǒng)的運行過程以及各個電氣設(shè)備在運行過程中起到了什么樣的作用，從而可以通過檢測系統(tǒng)上的一些參數(shù)判斷系統(tǒng)那里發(fā)生了故障以及故障發(fā)生的原因，并且能夠以此發(fā)現(xiàn)其中設(shè)備存在的問題。部分問題也能夠提出相關(guān)建議以減少相關(guān)故障的頻繁發(fā)生。總體來說，我還是基本完成了這次設(shè)計研究任務(wù)，經(jīng)過這次的研究任務(wù)，我也將我大學(xué)四年來所學(xué)的知識融會貫通，也學(xué)習(xí)到了很多新知識，意識到自己的學(xué)識還很淺薄，需要學(xué)習(xí)的東西還很多。6.2展望經(jīng)過這次的設(shè)計研究，我在張海剛老師的帶領(lǐng)下比較全面地了解了地鐵供變電這個行業(yè)，我也對這個行業(yè)有了一些期待和展望。對于城市交通而言，地鐵無疑是最便捷也是最經(jīng)濟的選擇，因此，在未來的十年內(nèi)，地鐵的發(fā)展前景應(yīng)該仍然是非常好的，而作為地鐵行業(yè)的基礎(chǔ)，供變電無疑將會是炙手可熱的行業(yè)之一，但是，當(dāng)電氣化鐵路普及各大城市后，地鐵的發(fā)展必定將會步入一個瓶頸期，為了持續(xù)性的發(fā)展，電氣化鐵路未來的發(fā)展中應(yīng)該要做到以下幾點。優(yōu)化變電站，使變電站可以供應(yīng)更大負(fù)荷的動車組以緩解高峰期的人流量和尖峰客流量帶來的不可控因素。因為上下班的高峰期，地鐵人流量較大，短時間內(nèi)的大量客流量導(dǎo)致用電負(fù)荷陡增，如果出現(xiàn)不可控的故障問題將會導(dǎo)致大量乘客逗留，同時地鐵系統(tǒng)也會隨之出現(xiàn)一定的紊亂，而如果地鐵可以搞笑的舒緩人流量，同時擁有便捷快速的功能的話，地鐵將長久的保持超強的市場競爭力。全面普及優(yōu)化智能運維，目前地鐵的維護以及故障分析大多停留在人工的層面上，導(dǎo)致了人工成本的耗費很高，同時人工的反應(yīng)時間也會比電氣自動化設(shè)備慢很多，而智能運維系統(tǒng)將實時監(jiān)控變電站及相關(guān)電氣設(shè)備，一旦儀表盤出現(xiàn)異常，便可根據(jù)設(shè)定程序自動經(jīng)行故障分析以及后續(xù)的維修工作，機器解決不了的再緊急聯(lián)系相關(guān)專業(yè)人員進行搶修，這樣的就能大大節(jié)約人工成本和搶修時間，是整個系統(tǒng)更加的經(jīng)濟高效。參考文獻[1]李群湛，賀建閩，牽引供電系統(tǒng)分析[M].第三版.成都:西南交通大學(xué)出版社，2007.[2]朱孝信．地鐵的雜散電流腐蝕與防護［J］．材料開發(fā)與應(yīng)用，1997，12(5):40-47．[3]王勇．深圳地鐵的雜散電流防護措施分析［J］．鐵道機車車輛，2001(5):32-34．[4]賈秀芳，馬益鋒，黃俊，等.牽引變電所地返回電流及接地網(wǎng)電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