城市轨道交通供电系统课程设计
专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气 094 姓 名： 姬旺强 学 号： 200909321 指导教师： 李亚宁
兰州交通大学自动化与电气工程学院
2012 年 7月 20日
指导教师评语
平时（30）
报告（30）
修改（40）
总成绩
1 设计原始资料
1.1具体题目
某地铁控制中心设备负荷表如表3所示。
试计算该控制中心的配电变压器容量。
表3 某地铁控制中心负荷分布情况表
负荷类型序号负荷种类额定功率(kW)需要系数功率因数
1 弱电设备156 0.80 0.85
2 环控通风、给水设备700 0.70 0.90
3 事故照明30 0.60 0.80
一 4 自动扶梯285 0.60 0.60
二 5 行调、环调、电调125 0.70 0.80
级 6 应急照明60 1.00 0.80
负7 屏蔽门、消防系统100 0.65 0.80
荷8 稳压泵、喷淋泵183 0.60 0.80
9 电力监控系统50 0.70 0.90
10 防灾报警系统50 0.70 0.70
11 EMCS、监控中心30 0.60 0.80
12 控制中心照明300 0.70 0.80
13 空调设备、电开关器350 0.60 0.85
三级负荷14 冷水机系统315 0.90 0.90
15 维修设备100 0.60 0.80
1.2要完成的内容
通过对表1中的数据进行分析，试计算该车辆段的配电变压器容量。
运用需要系数法，通过计算并分析合理的需要系数和同时使用系数，得出合理的计算方法和计算结果，从而计算出合理的变压器容量。
选用的变压器满足变电所故障时，一台变压器退出运行时，另一台变压器保证全所一、二级符合正常供电。
2 分析要设计的课题内容
2.1 设计要求
配电变压器的容量需要在动力照明低压负荷齐全的基础上进行计算。
在城市轨道交通车站、车辆段或控制中心，动力照明设备繁多，基本上不存在各机电设备同时工作的可能，而且各单种机电设备的多台设备也不会同时工作。
因此，配电变压器容量不能简单的将各低压负荷容量进行叠加求和，而是应充分考虑城市轨道交通车站。
车辆段或各控制中心内各动力照明设备的特点，在考虑多台设备需要系数的基础上，对各低压负荷在不同运行方式下取同时系数后求的。
2.2 设计方案
配电变压器的容量计算需要计算一下内容：
(1) 各低压负荷的计算电流、计算功率、无功功率、视在功率，总负荷的计算功率、无功功率、视在功率。
(2) 补偿前的总功率因数、需要补偿的无功功率容量、补偿后的视在功率。
(3) 正常情况下两台配电变压器分列运行承担全部的低压负荷时，每台变压器的负载率。
(4) 非正常情况下一台配电变压器承担全部的一、二级负荷时，单台配电变压器的负载率。
3 配电变压器容量的计算
配电变压器容量计算需要具备以下计算条件：各种动力照明负荷的设备容量、需要系数、功率因数、低压配电系统补偿后的总功率因数等。
3.1 有功功率
用需要系数法计算其容量，需要系数法是用设备容量乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。
其公式如下：
e c js P K P ⨯= (3.1)
式中：js P —有功计算负荷(kW)； e P —设备总容量(kW)； c K —需要系数。
将数据带入式3.1的各设备有功容量为：
1js 1560.
8124.8P =⨯=kW （） 2js 7000.7490.0P =⨯=kW （）
3js 30.0.618.P =⨯=kW （） 4js 2850.6171.0P =⨯=kW （）
5js 125.00.787.5P =⨯=kW （）
6js 601.060P =⨯=kW （） 7js 1000.6565P =⨯=kW （）
8js 1830.6109.8P =⨯=kW （）
9js 500.735P =⨯=kW （） 10js 500.735P =⨯=kW （） 11js 300.618
P =⨯=kW （） 12js 3000.7210P =⨯=kW （） 13js 3500.6210
P =⨯=kW （） 14js 3150.9223.5
P =⨯=kW （） 15js 1000.660
P =⨯=kW （） 一二级负荷总有功功率为： I.II P ∑=1js 2js 12js (...)P P P ∑+++=1423.8(kW) 三级负荷总有功功率为：
III P ∑=13js 14js 15js ()P P P ∑++=493.5(kW)
3.2 无功功率
无功功率的计算如3.2式：
ψ⨯=tg P Q js js (3.2)
式中：js Q —无功计算负荷(kVar)； js P —有功计算负荷(kVar)； ψtg —功率因数。
将表1中的数据带入式3.2的： 一二级负荷无功功率为：
I.II Q ∑=1js 2js 12js (...)Q Q Q ∑+++=1160.32(kVar) 三级负荷无功功率为：
III Q ∑=13js 14js 15js ()Q Q Q ∑++=427.65(kVar)
3.3 视在功率
视在功率的计算如3.3式
2js2js12js21js js ...)(...)(+++++=∑Q Q P P S (3.3)
式中：∑js S —用电设备的总视在功率。
将3.1、3.2中的计算数据代入式3.3的：
∑js S =221917.31587.972489.51+=(kW)
3.4 综合功率因数
综合功率因数的计算如3.4式
]}...)
(...)([
{cos cos js2js1js2js11-++++=ψ∑P P Q Q tg (3.4)
式中：∑ψcos —用电负荷总功率因素。
将3.1、3.2中的计算数据代入式3.3的：
-1(1160.32427.65)
cos cos{[]}cos400.76(1423.8493.5)
tg ψ∑+===+
4 主要设备的选择
变压器的选择:变压器的选择十分重要，如果把变压器容量选择过大，不仅会增加设备投资，而且还会是变压器处于空载状态，使无功损失增加。
如果变压器容量选择过小，将会使变压器长期处于过负荷状态，易烧毁变压器，因此，正确选择变压器容量是电网节能的重要措施之一。
在实际应用中，我们可以根据以下简便方法来选择变压器的容量，变压器的容量本着“小容量，密布点”的原则，配电变压器应尽量位于负荷中心，配电变压器的负载率在0.5~0.6之间效率最高，此时变压器的容量称为经济容量，如果负载比较稳定，则可按经济容量选择变压器。
根据以上规则选择SCBH 型非晶合金干式变压器。
5 设计的评价
目前在国内一些已建成的城市轨道交通线路中，存在配电变压器容量偏大的现象。
造成配电变压器容量选择过大的主要原因是：动力照明专业向供电专业提供的低压用电负荷不准确、欲量大，同时供电专业对末端机电设备的运行工况了解不够，动力照明专业与供电专业相互之间配合不足等。
对于配电变压器的容量，应充分考虑用电负荷的设备构成与运行工况，优化计算统计方法，合理进行选择，以达到投资合理、运行效率高、电能损耗小、运行费用低的目的。
参考文献
[1] 何宗华.城市轻轨交通工程设计指南[M].北京:中国建筑工业出版社,1993.
[2] 徐金祥.城市轨道交通概论[M].北京:中国铁道出版社,2000.
[3] 于松伟.城市轨道交通供电系统设计原理与应用[M].成都:西南交通大学出版社.2008.。