沙特麦加地铁供电系统汇报课件

1、中 沙 铁 路 合 作 项 目1供电系统中 沙 铁 路 合 作 项 目2汇报内容p系统构成原则p各所设备介绍p供电系统方案p供电系统运行方式p保护p系统基本条件中 沙 铁 路 合 作 项 目3供电系统原理单线图供电系统原理单线图中 沙 铁 路 合 作 项 目4系统构成原则中 沙 铁 路 合 作 项 目5 1、当一个主要设备故障时，如变压器、电缆、母线及主变电站110 kV进线，不会影响到线路正常运行。 2、当一个牵引变电所故障退出运行时，不影响列车的正常运行。 3、当一个主变电站故障退出运行时，全线由相邻另一主变电站承担供电。系统构成原则中 沙 铁 路 合 作 项 目6系统基本条件中 沙 铁

2、路 合 作 项 目7 主变电站进线额定电压： 110 kV 主变电站出线额定电压： 13.8 kV 额定低压配电电压： 380/220V 额定蓄电池电压： 110V DC 频率： 60 Hz1Hz 环境温度： 45 max/ 15 min系统基本条件中 沙 铁 路 合 作 项 目8 湿度： 50 max，0 min 接触网额定电压： 1500V Min：1000V，Max：1800V 列车运行能力：18辆车同时线上运行，2辆备用，每辆车12节编组系统基本条件中 沙 铁 路 合 作 项 目9供电系统方案中 沙 铁 路 合 作 项 目10 本线采用集中供电方式，110kV/13.8kV两级电压制式

3、，13.8kV中压供电网络，全线在车辆段和Mina设两座110kV/13.8kV主变电站，牵引网电压采用DC1500V，全线设11座牵引变电所，其中车辆段设置1座牵引变电所。供电系统方案中 沙 铁 路 合 作 项 目111、主变电站 本工程在Mina和车辆段分别设置1座110kV/13.8kV主变电站，每一座主变电站引入两路相互独立的110kV电源，当任一路电源停电时，由另一路电源给全所的全部负荷供电。每一座主变电站设置两台并联平行工作的主变压器，应沙特电力公司要求，主变电站内主变压器容量均采用67MVA。供电系统方案中 沙 铁 路 合 作 项 目121、主变电站 主变电站110kV侧采用内桥

4、接线，当一路110kV电源电缆故障检修时，通过桥断路器可实现一回110kV电源带两台主变压器运行，不影响地铁系统的运营。正常运行时桥断路器打开，两台主变压器分列运行。13.8kV侧采用单母线分段接线方式。供电系统方案中 沙 铁 路 合 作 项 目132、降压变电所 根据各车站的低压负荷资料，各车站及EEP、控制中心、车辆段分别设置2个降压变电所。每个降压变电所设置1台降压变压器，并且在各车站及控制中心设置应急备用的发电机，为工点重要负荷提供应急备用电源。供电系统方案中 沙 铁 路 合 作 项 目142、降压变电所 工点工点降压变压降压变压器容量器容量（kVA）发电机容发电机容量（量（kVA）工

5、点工点降压变压降压变压器容量器容量（kVA）发电机容发电机容量（量（kVA）Jamarat225001000Muz 2225001000Mina 2225001000Muz 1225001000Mina 1 225001000EEP 32500/Muz 3225001000EEP 22500/供电系统方案中 沙 铁 路 合 作 项 目152、降压变电所 工点工点降压变压降压变压器容量器容量（kVA）发电机容发电机容量（量（kVA）工点工点降压变压降压变压器容量器容量（kVA）发电机容发电机容量（量（kVA）EEP 12500/LV 121600/Arafat 3225001000LV 2225

6、001250Arafat 2225001000LV 322500/Arafat 1225001000LV 432500/供电系统方案中 沙 铁 路 合 作 项 目163、牵引变电所每座牵引变电所设置2组整流机组。DC1500V母线采用单母线接线方式，正线牵引变电所设置4回馈线，分别向上、下行接触网供电（车辆段牵引变电所设置6回馈线向站场供电)。 供电系统方案中 沙 铁 路 合 作 项 目173、牵引变电所牵引变电所分布 牵引所牵引所JamaratMina2Mina1Muz3Muz2所间距（km）2.660.930.971.151.27牵引所Muz1EEP2Arafat3Arafat2Arafa

7、t1所间距（km）2.533.510.97.0.81/供电系统方案中 沙 铁 路 合 作 项 目183、牵引变电所牵引变电所整流变压器安装容量 牵引所牵引所JamaratMina2Mina1Muz3Muz2整流变安装容量（kVA）40004000400040004000牵引所Muz1EEP2Arafat3Arafat2Arafat1整流变安装容量（kVA）40004000400040004000三、供电系统方案中 沙 铁 路 合 作 项 目194、环网供电方案 地铁供电网络采用AC13.8kV电压等级。在车辆段和车站设置AC13.8kV/DC1500V的牵引变电所和AC13.8kV/0.4kV

8、的降压变电所。各变电所之间通过AC13.8kV电缆连接，构成地铁AC13.8kV供电网络。详见供电原理单线图。三、供电系统方案中 沙 铁 路 合 作 项 目204、环网供电方案 全线分为牵引负荷和低压电力负荷两个环网。牵引负荷以三个或四个牵引变电所为一个供电分区,在每个供电分区中，由其中两个牵引变电所直接从同一个主变电站的13.8kV两段母线引入两回专供电源，构成环网供电结构。在EEP2牵引变电所内设置13.8kV环网联络开关，用于主变电站之间的相互支援。供电系统方案中 沙 铁 路 合 作 项 目214、环网供电方案牵引环网系统共分四个供电分区：第一分区：Jmarat Mina2 Mina1第

9、二分区：Muz3 Muz2 Muz1第三分区：EEP2 Arafat3 Arafat2 Arafat1第四分区：车辆段供电系统方案中 沙 铁 路 合 作 项 目224、环网供电方案 在正常运行方式下，Mina主变电站向第一、二供电分区的牵引负荷供电。车辆段主变电站向第三、四供电分区的牵引负荷供电。供电系统方案中 沙 铁 路 合 作 项 目234、环网供电方案 低压电力负荷以三个或四个车站为一个供电分区，在每个供电分区中，由其中一个车站直接从同一个主变电站的13.8kV两段母线引入两回专供电源，构成环网供电结构。在Muz1车站内设置13.8kV环网联络开关，用于主变电站之间的相互支援。供电系统方

10、案中 沙 铁 路 合 作 项 目244、环网供电方案低压电力环网系统共分四个供电分区：第一分区：Jmarat Mina2 Mina1第二分区：Muz3 Muz2 Muz1第三分区：EEP3 EEP2 EEP1 Arafat3 Arafat2 Arafat1第四分区：车辆段供电系统方案中 沙 铁 路 合 作 项 目254、环网供电方案 在正常运行方式下，Mina主变电站向第一、二供电分区的低压电力负荷供电。车辆段主变电站向第三、四供电分区的低压电力负荷供电。供电系统方案中 沙 铁 路 合 作 项 目265、牵引网电压水平及轨电位 其中一个牵引变电所故障解列时，牵引网最低电压水平为1157V。 其

11、中一个牵引变电所故障解列时，钢轨最高电位为99V。供电系统方案中 沙 铁 路 合 作 项 目27供电系统运行方式中 沙 铁 路 合 作 项 目281、正常运行方式 在正常运行方式下，Mina主变电站分别向第一、二供电分区的牵引负荷和低压电力负荷供电。车辆段主变电站分别向第三、四供电分区的牵引负荷和低压电力负荷供电。供电系统运行方式中 沙 铁 路 合 作 项 目291、正常运行方式 每座主变电站的两路110kV电源和两台主变压器同时分列运行，向各自供电分区的车站变电所 (牵引变电所和降压变电所)供电。供电系统运行方式中 沙 铁 路 合 作 项 目302、故障运行方式 Mina或车辆段主变电站的一

12、台主变压器故障退出运行时，另一台主变压器带本主变电站供电区域的全部负荷。 主变电站内的一回110kV进线电缆故障时，首先切除故障电源回路，然后合上该主变电站110kV侧的桥断路器，系统恢复运行。供电系统运行方式中 沙 铁 路 合 作 项 目312、故障运行方式 当Mina主变电站解列并且13.8kV母线无故障的情况下，合上EEP2牵引变电所内的13.8kV牵引环网分段开关和Muz1降压变电所内的13.8kV低压电力环网分段开关，实现车辆段主变电站向本工程全部负荷供电。供电系统运行方式中 沙 铁 路 合 作 项 目322、故障运行方式 当车辆段主变电站解列并且13.8kV母线无故障的情况下，合上

13、EEP2牵引变电所内的13.8kV牵引环网分段开关和Muz1降压变电所内的13.8kV低压电力环网分段开关，实现Mina主变电站向本工程全部负荷供电。供电系统运行方式中 沙 铁 路 合 作 项 目332、故障运行方式 当任意一座牵引变电所或降压变电所的13.8kV进线电缆故障时，首先切除该故障回路，然后合上所在分区环网闭合开关的13.8kV母联断路器，系统恢复运行。供电系统运行方式中 沙 铁 路 合 作 项 目342、故障运行方式 当降压变电所内的一台动力变压器故障，合上变电所内400V侧的母联断路器，由另一台动力变压器承担该降压变电所所供设备负荷供电。当车站两个降压变电所均故障退出，合上变电

14、所内400V侧的发电机母联断路器，由发电机承担车站部分重要负荷的供电。供电系统运行方式中 沙 铁 路 合 作 项 目35各所设备介绍中 沙 铁 路 合 作 项 目36主变电所主变电所110/13.8kV主变压器、110kV GIS （气体绝缘组合电器设备） 、GIS控制保护柜、110kV综合柜（测量、控制、保护）、13.8kV开关柜、 13.8/0.38kV辅助变压器、交流配电柜、整流充电柜、蓄电池柜、SCADA柜牵引变电所牵引变电所整流变压器、整流器柜、1500V直流开关柜、负极柜、轨电位、13.8kV开关柜（8BK20）、13.8kV RMU、13.8/0.38kV辅助变压器、交流配电柜、

15、整流充电柜、蓄电池柜、SCADA柜辅助变电所辅助变电所13.8kV RMU、 13.8/0.38kV辅助变压器、交流配电盘、整流充电盘、蓄电池盘、SCADA柜、发电机各所设备介绍中 沙 铁 路 合 作 项 目37主变压器110/13.8kV，三相，三绕组， YNyno(d5)，容量是67MVA，空载损耗33kW，空载电流0.1%.高压侧额定负载电流283/383A，低压侧额定负载电流2078/2810A.高压绕组和套管绝缘等级均为230kV，低压绕组和套管均为50kV，高压绕组和套管雷电过电压均为550kV，低压绕组和套管均为125kV.油浸自冷有载调压变压器，允许的室外最高温度为55 ，最高

16、油温110 ，户外式自然风冷。主变压器各所设备介绍中 沙 铁 路 合 作 项 目38110kV GIS 组成：三相：母排、间隔（module）、断路器、隔离开关、三工位开关、接地开关、流互、压互、电缆终端间隔、 避雷器（surge arrester）单相： transformer termination（铜排）、 SF6/air connection module SF6110kV GIS各所设备介绍中 沙 铁 路 合 作 项 目39110kV GIS 参数：额定电压115kV，母排额定电流1600A，馈线额定电流1250A，额定频率60Hz.额定工频对地和断口耐压值分别是275kV、315k

17、V，对地和断口雷电耐压值分别是650kV、750kV，1秒钟短时耐受电流40kA，短时耐受峰值电流80kA，工作温度-5到40 ，设计六氟化硫气压6bar。110kV GIS各所设备介绍中 沙 铁 路 合 作 项 目4013.8kV开关柜：右图为车辆段主所的13.8kV开关柜。型号是8BK20，即采用空气绝缘的金属铠装式开关柜设备，主所和牵引所的中压柜均采用该型号。进线柜、馈线柜、测量和接地柜、母联提升柜、滤波柜。额定电压13.8kV，额定电流1250A（主所进线和母联提升柜为3150A），额定频率60Hz，1秒额定短时耐受电流25kA，额定雷电冲击耐压75kV，柜内 “五防”机械连锁。13.

18、8kV 开关柜各所设备介绍中 沙 铁 路 合 作 项 目41主所控制室主所控制室设备：110kV GIS控制保护盘、110kV测量保护控制盘、交流盘、DC125V充电盘、蓄电池各所设备介绍中 沙 铁 路 合 作 项 目42主所控制室交流盘主所控制室蓄电池各所设备介绍中 沙 铁 路 合 作 项 目4313.8kV RMU型号为8DJH ，即SF6气体绝缘金属铠装开关柜。额定电压13.8kV额定电流630A额定频率60Hz1秒额定短时耐受电流21kA柜内 “五防”机械连锁。各所设备介绍中 沙 铁 路 合 作 项 目44辅助变压器各辅助变压器额定容量见右图三相干式树脂变压器，空气自冷，连接组别Dyn

19、5，额定电压13.8/0.38kV，额定频率60Hz， 调压范围+2*2.5%/-2*2.5% kV，阻抗电压6%，高压侧绝缘等级38kV，空载损耗2900W，负载损耗9000W，环境温度45 ，温升95K，室内型。各所设备介绍中 沙 铁 路 合 作 项 目45整流变压器三相干式树脂变压器，空气自冷，额定容量4000kVA 额定电压13.8/1.18kV 连接组别Dy5Dd0 调压范围+2*2.5%/-2*2.5% kV 阻抗电压7% 高压侧绝缘等级38kV 空载损耗12000W 负载损耗17000W 环境温度45 温升95K，室内型。6相，延迟角30度。各所设备介绍中 沙 铁 路 合 作 项

20、 目46整流器柜额定电压DC1500V，额定电流3150A，反向工作峰值4000V，额定输入三相交流1300V，电压额定频率60Hz，环境温度40。12脉波桥式整流。各所设备介绍中 沙 铁 路 合 作 项 目47额定电压DC1500V主母排额定电流7500A额定电流4200A交流50Hz耐压值8.3kV短路电流（ 250ms ）50kA环境温度40。DC1500V开关柜进线柜、馈线柜、越区柜各所设备介绍中 沙 铁 路 合 作 项 目48钢轨电位限制装置最大系统耐压DC3000V，额定电流800A，短路电流50kA（ 10ms ），环境温度40。各所设备介绍中 沙 铁 路 合 作 项 目49交流

21、盘交流盘额定电压230/400V，额定频率60Hz。低压交直流系统整流充电盘和蓄电池盘整流充电盘和蓄电池盘额定电压DC110V，额定输入电压AC400V，额定频率60Hz，输出电压偏差-15/+10，蓄电池可供电时间4小时。各所设备介绍中 沙 铁 路 合 作 项 目50柴油发电机额定容量1000kVA（OCC 1250kVA），电压380/220V AC，频率60Hz，功率因素0.8，最大环境温度45。各所设备介绍中 沙 铁 路 合 作 项 目51供电系统保护中 沙 铁 路 合 作 项 目52供电系统保护1、标准ANSI中 沙 铁 路 合 作 项 目53供电系统保护2、保护配置原则、保护配置原

22、则 保护应尽可能快地切除短路故障和恢复供电。继电保护应满足可靠性、选择性、灵敏性、速动性要求，并在此原则下，力求简化保护配置。供电系统各级保护应密切配合。自动装置应能满足供电安全、可靠、灵活的运行要求，自动装置和安全闭锁是提高供电可靠性、确保系统安全运行的有效措施。 变电所110kV、13.8kV及DC1500V系统的继电保护装置均采用微机型综合保护测控单元，通过网络接口接入SCADA，实现保护、测量、信息采集与控制、开关间的联锁与联动、通信等功能，保护功能具有独立性，不依赖于网络。各单元的保护测控装置直接安装于被保护设备开关柜的低压室内。3、保护配置方案、保护配置方案 根据直流牵引供电系统、

23、13.8kV交流供电系统网络构成和运行方式以及变电所设备配置情况，设计继电保护与自动装置的配置方案如下：中 沙 铁 路 合 作 项 目54供电系统保护3.1、总体、总体保护执行装置见右表保护执行装置见右表由右表可见：进出线、变压器的保护有2个保护装置，一是大电流脱扣即断路器本体保护，二是微机继电保护装置。另外整流器柜还有框架保护。中 沙 铁 路 合 作 项 目55供电系统保护3.2、主变电所、主变电所主所进线和馈线保护装置： 高压断路器 中压断路器 交流系统的微机继电保护装置主所保护配置见下图3.2和详解表3.2中 沙 铁 路 合 作 项 目56供电系统保护50：不带方向的定时限过流 49：热

24、过负荷保护 87T：变压器差动保护26：瓦斯保护 49T：变压器热过负荷 71：油位检测 80：油流体检测67：带方向定时限过流保护 67N：带方向零序定时限过流保护 87T：变压器差动保护 87BB：母排差动保护 50：不带方向定时限过流保护 50N：不带方向零序定时限过流保护 87BB：母排差动保护 67：带方向定时限过流保护 67N：带方向零序定时限过流保护 87BB：母排差动保护 49T：变压器热过负荷保护67：带方向定时限过流保护 67N：带方向零序定时限过流保护 87BB：母排差动保护 87L：线路差动保护 图图3.2主所保护配置主所保护配置中 沙 铁 路 合 作 项 目57供电系

25、统保护表表3.2 主所保护配置主所保护配置中 沙 铁 路 合 作 项 目58供电系统保护3.3、牵引变电所、牵引变电所牵引所保护装置： 中压断路器 交流系统微机继电保护装置 直流快速断路器（馈线柜） 直流系统微机继电保护装置 框架保护牵引所保护配置见下图3.3和表3.3-1、表3.3-2中 沙 铁 路 合 作 项 目5987L：线路差动保护50：不带方向定时限过流保护 50N：不带方向零序定时限过流保护 49：热过负荷保护 49T：变压器热过负荷保护50G：框架保护58D：二极管熔断器保护 58T：二极管超温保护50R：电流上升率保护di/dt 76：电流上升率保护I 94M：紧急跳闸保护（篮

26、光系统） 83：联调保护50：不带方向的定时限过流保护图图3.3牵引所保护配置牵引所保护配置中 沙 铁 路 合 作 项 目60表表3.3-1牵引所保护配置牵引所保护配置表表3.3-2牵引所保护配置牵引所保护配置中 沙 铁 路 合 作 项 目61供电系统保护3.4、辅助变电所、辅助变电所辅助所保护装置： 中压断路器 交流系统微机继电保护装置 高压熔断器辅助所保护配置见下图3.4和表3.4中 沙 铁 路 合 作 项 目62图图3.4辅助所保护配置辅助所保护配置50：不带方向定时限过流保护 50N：不带方向零序定时限过流保护49T：变压器热过负荷保护 IKI-20：短路显示器中 沙 铁 路 合 作

27、项 目63表表3.4辅助变电所所保护配置辅助变电所所保护配置IKI-20故障灯测试和复位按钮报警灯短路显示IKI-30中 沙 铁 路 合 作 项 目643.5.1、13.8kV开关柜开关柜SIPROTEC 7SD610：进线柜、出线柜：进线柜、出线柜SIPROTEC 7SJ64：整流变压器馈线柜：整流变压器馈线柜SIPROTEC 7SJ62：母联柜：母联柜注：SIPROTEC西门子综合继电保护装置系列产品的名称。SIPROTEC提供一系列电力系统和发电机保护产品，其具有的广泛功能，它也能够显示测量值，实施间隔控制，并且拥有完整的间隔数据库和各种规约的通讯借口。利用其独特的可互联操作软件，该软件可用于所有SIPROTEC继电器。用户可自行对其保护数据进行分析和管理。SIPROTEC最引人注目的特点是各种与二次设备相关的功能都集成于每一间隔的单一设备中。SIPROTEC