7号线与三阳路过江隧道合编说明书8a第13章-供电系统

1、系统等四大部分。第十三章供电系统电源系统的功能是把外部电源引入到地铁系统，并将电源配送给牵引供电系统和配电系统的各用电设施，它包括电源输电线路、地铁主变电所和中压环网系统。牵引供电系统将电源系统的交流电源，经牵引变电所降压整流后提供13.1概述市轨道交通 7 号线一期起于东方马城，往南经金南一路，穿过张公堤，三环线，进入江汉经济开发区，沿堤南行，在长丰停车场东给牵引网作为列车的牵引电源，它包括牵引变电所、接触轨和回流系统。配电系统将电源系统的交流电源降压成 0.4kV 低压电，给地铁系统各种设施的动力、照明设备供电，它包括降压变电所和低压配电与照明系统。侧设长丰站，线路南行穿过复兴湾疏解区、发

2、展大道高架桥设常码头站，进入商务区，线路穿过红领巾小学，拐向黄海路隧道，在商务区分别设中心站及东站，沿建设大道一直前行，分别设新配套系统的功能是保证本系统安全、高效、可靠地运行，同时减少本华路站及路站，出路站后，穿过长航总医院地块，拐向路，路设系统对其它系统和设施的影响和危害。许多配套设备和设施难以从基本系在京汉大道前设三阳路站，线路沿三阳路路通道过江，在统中分离，本设计的配套系统仅指电力电维修。系统、杂散电流防护系统和供徐家棚站，然后拐向友谊大道，在大学正门南侧设大学站，穿过7 号线一期工程供电系统由 110kV 输电线路、主变电所、35kV 环网、长江隧道，线路沿友谊大道一直南行，分别设新

3、河街站、螃蟹甲站，线路沿中山路一直南行，分别设小东门站、武昌火车站站，然后穿过大道牵引降压混合变电所和降压变电所、牵引网、电力护及接地系统、低压配电及照明系统等部分组成。系统、杂散电流防下穿隧道、新村，拐向恒安路， 沿机场路、路至板桥村，分别设街站、富安街站、南湖大道站、板桥村站。13.3 主要设计标准及设计原则7 号线一期线路全长 29.303km，全线敷设，最大站间距 3440m，为三阳路站徐家棚站；最小站间距 840m，为东站新华路站，13.3.1主要设计标准平均站间距为 1724m，全线共设车站 18 座，一场一段。采用 8编组，最高运行速度为 100km/h。辆 A 型车城市轨道交通

4、工程项目建设标准（建标 104-2008）城市轨道交通直流牵引供电系统（ GB10411-2005）3）地铁设计规范（ GB50157-2003）城市轨道交通技术规范（ GB50490-2009）半导体变流器基本要求的规定（ GB3859.1-1993）半导体变流器应用导则（ GB3859.2-1993）电力工程电缆设计规范（ GB50217-2007）供配电系统设计规范（ GB500522009）设置湖车辆段(7 号线与 5 号线、6 号线共享湖车辆综合检修的检修资源)和长丰停车场。7 号线运营指挥控制中心与 3、6 号线控制中心集中设置在江北，实现资源共享。13.2供电系统功能供电系统按其

5、功能可分为电源系统、牵引供电系统、配电系统和配套9）低压配电设计规范（ GB50054-1995）10）35kV110kV 变电所设计规范（ GB50059-1992）11）电能质量 公用电网谐波（ GB/T 14549-1993）二级负荷。当一座主变电所退出运行时（不考虑 35kV 母线故障），由相邻主变电所承担全线的一、二级负荷。同一车站的牵引变电所和降压变电所应尽可能合建为牵引降压混合变电所。12）电能质量供电电压允许偏差（ GB123252008）电力装置的继电保护和自动装置设计规范（ GB50062-92）交流电气装置的过电压保护设计技术规程（ DL/T620-1997）建筑物防雷设

6、计规范（ GB50057-2010）电力设备接地设计技术规范（ SDJ8-1979）通用用电设备配电设计规范（ GB50055-1993）。民用建筑电气设计规范（JGJ/T16-2008）8）车站一般设一座降压变电所，当车站规模较大时，可考虑在车站两端各设置一座降压变电所，其中一座降压变电所采用跟随式。9）牵引变电所设两套整流机组，并联运行牵引网供电。等效二十四脉波整流对10）牵引供电制式结合本线工程特点经经济技术综合比较后确定。19）铁道照明标准（ GB/T16275-1996）11）设电力系统，其应满足可靠性、可性和可扩展性的要求。电气图用图形符号（ GB4728）地铁杂散电流腐蚀防护技术

7、规程（ CJJ49-92）12）杂散电流对地铁及其附近金属结构的腐蚀在地铁工程设计寿命年限内不超过地铁杂散电流防护设计规范所规定的指标。按以堵为主、以排为辅、堵排结合、加强监测的原则进行杂散电流防护系统的设计。13）直流牵引供电系统的电气安全防护措施应与减少杂散电流的措施22）Protective Provis against the effects of stray currents caused byd.c traction systems（IEC50122-2）21）建筑设计防火规范（ GBJ16-87）（2005 版）相协调；当出现时，电气安全防护措施应优先。13.3.214）每个车站

8、设置一套接地装置，全线按综合接地系统进行设计。主要设计原则1）供电系统应满足经济性、可靠性与灵活性的基本要求，并预留好与二期工程衔接的条件。15）供电系统尽可能采用优质、节能的设备和材料。16）换乘站牵引变电所按各线需要分别设置，不考虑不同线路共享。换乘站降压变电所根据动力照明负荷要求设置，先建线路部分及车站共用部分的动力照明由先建线路的降压变电所供电，为后建线路服务的车站部分的动力照明负荷可根据需要由先建线路的降压变电所供电或另外新建降2）供电系统网络接线方案设计时应根据线路、站位分布和沿线电力系统供电电源分布情况以及线网规划等，合理确定供电系统接线。3）除主变压器容量外供电系统按远期定裕度

9、。小时的需要设计，并预留一压变电所供电。供电系统采用 110kV/35kV 两级电压集中供电方式。每座主变电所设两台主变压器，共同承担本所供电区内的全部负荷。当一台主变压器退出运行时，另一台主变压器应能承担本所供电区的一、13.4 外部电源及中压环网13.4.1外部电源供电方案1）沿线外部电源分布情况7 号线一期工程线路穿越汉口中心区、武昌中心区，沿城市南北向客运走廊布设，沿线有大型居住区和繁华的商业区。沿线附近的 220kV 变电线路、牵引和动力照明用电负荷较大，若采用分散供电，需要接入的电源点较多， 对城市电力分配调整较大。同时 2 号线工程一期工程应优先利用主变电所预留了向 7 号线供电

10、的条件，7 号线主变电所的供电资源，节省工程投资。而且远站有、展览馆、和平、蔡家嘴、体育馆等变电站，沿线附近的 110kV 变电站有马池、下新河、2）外部电源供电方案路、友谊所等变电站。期市轨道交通线路将达到 540km，如大量采用分散供电方式，将需要数量庞大的 10kV 电源点，大量改造和新建城市电网变电站，影响城市生产、生活用电；接口众多，调度管理复杂。而采用集中供电，远期线网只需引入较少的 110kV 电源即可满足全部线网的供电需求，与城市电网接口城市轨道交通外部电源供电方式一般有集中供电、分散供电及两种供电方式组成的混合供电方式。在我国已建成的轨道交通采用集中供电的城市有广州、等城市，

11、采用分散供电的城市有、等城市。少，便于调度管理、运营方便。市已开通的 1 号线和正在建设的 2 号线一期工程、4 号线集中供电和分散供电方式各有优缺点，具体为集中供电方式具有与城市电同时，网接口少，受城市电网影响小，便于调度管理，运营方便、供电电能一期、二期工程和 3 号线一期工程均采用集中供电，考虑到技术标准的延7 号线一期工程采用集中供电方式。质量高等优点，但由于自建主变电所，一般情况下，投资较分散供电方式续性资源共享，本次设计13.4.2高，但由于各地电网的情况不一样，也可能出现相反的结果；分散供电方式一般就地取电源，具有供电距离短、投资省等优点，但存在着与城市电中压环网1）国内城市轨道

12、交通中压网络现状国内既有城市轨道交通的中压网络电压等级多采用 35kV（33kV）或10kV。网接口多、管理不便、谐波对电网影响相对较大等缺点。市已建成的1 号线和在建的 2 号线、4 号线一期工程和即将建设的 4 号线二期工程均采用集中供电方式，且 2 号线工程件。主变电所预留了向 7 号线供电的条地铁 1 号线的中压网络为 10kV；地铁、城市轨道交通早期的一些线路（如一号线、明珠线）的中压网络为 35/10kV（即牵引网络采用了 35kV，动力照明网络采用了 10kV），近年新建的线路中压网络均为7 号线一期工程的供电系统无论采用何种外部电源供电方案都应根据35kV；广州城市轨道交通各条

13、线路中压网络均采用 33kV，而市的城市电综合比较后确定。理模式、电源分布、线网规划及线路的具体情况经、城市轨道交通均采用 35kV 电压等级。20kV 在我国大陆尚未采用，但地区中压网络采用 22kV 电压等级。从国内城市轨道交通中压网络实际建设和运营经验看，城市轨道交通中压网络采用 35kV、20kV 和 10kV 电压等级技术上都是成熟和可行的，但应根据各个城市外部电源情况和线网规划情况综合考虑确定。2）中压环网电压等级选择一期工程沿线虽有 10kV 电源点，但该段为繁华的商业区和大型住宅区，沿线的 110/10kV 变电站的容量大部分已经趋于饱和，容量余量较小。若采用分散供电方式，为了

14、满足用电要求，沿线既有的 110/10kV 变电站需要进行大量的扩容改造，对沿线的居民、商业用电会造成较大的影响，并且需要新增电源点，电源投资不明较多，不易控制。同时本工程均为35kV 中压网络供电距离较长、输电容量较大， 20kV 中压网络次之，爆区和严重污秽区、具有良好的地质条件等。10kV 中压网络供电距离最短，输电容量最小。市轨道交通 1 号线属于13.5.27 号线主变电所设置方案供电负荷较小的高架线路，采用了 10kV 中压环网； 2 号线、3 号线、4 号一期工程：根据 7 号线一期工程线路长度、负荷分布特点和不同运行方式下供电质量和供电可靠性要求， 7 号线一期工程需要设置两座

15、主变电线属于较大容量的且大部分为网。7 号线一期工程采用 8 辆 A线路的地铁系统，采用了35kV 中压环所。而 2 号线工程在东设置了一座主变电所，并预留了向 7 号线一100km/h，属期工程供电的条件，所以一期工程应利用 2 号线工程的型车编组，最高运行速度为主变电所。于容量较大的地铁系统，且全部位于，动力照明负荷较大。如采用 10kV根据负荷分布，另一座主变电所应设置在武昌段。为实现主变电所资源共享，另一座主变电所还应设置在和其他线换乘的车站附近，根据一期工程或 20kV 电压等级的中压网络，由于供电距离较短，分别需要设置 5 座以上主变电所，且和 2 号线中压网络电压制式不一致，不能

16、利用 2 号线王家墩主变电所向 7 号线一期工程预留的供电资源，也难以和线网中其他线路实现资源共享。7 号线一期工程采用 35kV 中压网络，和 2 号线中压网络电压制式一致，在市轨道交通线网的位置和其它线路的需求，另一座主变电所应考虑设置在徐家棚站附近，可兼顾为 5 号线供电。根据市轨道交通线网（2008 年修编）主变电站设置规划和武汉市轨道交通线网资源共享专题研究-供电系统规划（2010 年）研究报可以利用 2 号线告，7 号线在利用 2 号线工程的主变电所的供电资源。一期工程全线只需另外新建主变电所的同时， 另外在徐家棚站1 座主变电所，且该主变电所也可与其他轨道交通线路共享，最大限度地

17、实现主变电所供电资源的共享，节省了工程投资。附近新建车辆厂主变电所，该主变电所还为 5 号线供电，和 5 号线共享。鉴于 7 号线一期工程线路由湖大路调整到徐家棚，建议将原规划的车辆厂主变电所移至徐家棚附近，新建徐家棚主变电所。所以一期工程采用 35kV资源利用和分配也最合理、网电压等级采用 35kV。电压等级的中压网络，其供电距离最合理、7 号线一期工程中压环利用 2 号线工程的投资最低，主变电所， 新建徐家棚主变电所是既符合武汉市轨道交通线网主变电所规划方案，也符合用电负荷需要的。二期工程： 7 号线二期工程将向北、向南延伸。根据市轨道交13.5 主变电所设置通线网（2008 年修编）主变

18、电站设置规划和共享专题研究-供电系统规划（ 2010 年）市轨道交通线网资源，在二期工程北延伸线13.5.1主变电所设置的原则主变电所的所址选择应位于负荷中心，满足供电系统远期小时各宋家岗、横店站附近规划了 2 座主变电所；在二期工程南延伸线湖工大站、纸坊站附近也规划了 2 座主变电所， 湖工大主变电所同时兼顾为 8 号线供电，纸坊主变电所同时兼顾为规划的 9 号线供电。种运行方式下的供电要求，同时应结合市线网规划，尽量设置在两条或多条线路的交汇处，以便利用其它线路的主变电所或向其他轨道交通线路供电，实现主变电所的资源共享，减少工程投资、节约资源。此外主变13.5.3主变电所外部电源接入方案7

19、 号线新建的徐家棚主变电所外部电源接入方案需要业主单独委托电电所的所址应符合城市总体规划用地布局要求、便于进出线、避开易燃易力设计部门进行设计。本次研究根据沿线外部电源分布情况，初步拟定的7 号线新建徐家棚主变电所外部电源接入方案为：其中一个牵引降压混合变电所或降压变电所直接从同一个主变电所的两段35kV 母线引入两回互为备用的专供电源，其它牵引降压混合变电所或降压变电所采用环网方式接入电源。本次设计提出两个 35kV 中压网络分区方案进行比较分析。方案一：一期工程供电系统共分 5 个供电分区（见图 13.13-2 供电系统接线图）。第 1 供电分区： 东方马城站、长丰停车场、长丰站、常码头站

20、、王家墩中心站徐家棚主变电所从和平 220kV 变电站和回 110kV 电源。13.5.4 主变压器安装容量路 110kV 变电站各引入一主变压器安装容量按近期负荷需要选取，近期各种运行方式下主变电所与徐家棚主变电所的负荷见下表所示。主变压器负荷表表 13.5-1第 2 供电分区：东站、新华路站、路站第 3 供电分区：三阳路站、汉口风井、武昌风井、徐家棚站第 4 供电分区：车站站第 5 供电分区：湖车辆段大学站、新河街站、螃蟹甲、小东门站、武昌火从以上数据可知，主变电所近期增加的 7 号线负荷为 32706kW，街站、富安街站、南湖大道站、板桥村站、平均每台主变增加负荷 16353kW，单台解

21、列时，主变最大负荷为 26376kW考虑加上主变 2 号线最大负荷 34581kW，考虑 0.9 的同时系数，王主变电所供电范围为第 1、第 2 供电分区；徐家棚主变电所供电范围为第 3、第 4、第 5 供电分区，远期第 5 供电分区改由规划的湖工大主变电所供电。方案二：一期工程供电系统共分 4 个供电分区。第 1 供电分区： 东方马城站、长丰停车场、长丰站、常码头站、王家墩中心站家墩主变最大负荷为 54.8MW。根据 2011 年 1 月 14 日城建设计研究总院公司城建总院供电系统 WGS207 标(2011)第 02 号关于主变电所变压器容量增加 7 号线负荷调整函，主变压器安装容量为2

22、40MVA， 不能满足近期负荷的要求。考虑到该主变压器已经生产， 建议暂利用该主变压器为 2 号线和 7 号线一期工程初期供电，在近期负荷超过变压器负载能力时再进行更换。徐家棚主变电所主变压器安装容量：从负荷来看，近期一期工程徐家第 2 供电分区：东站、新华路站、路站第 3 供电分区：三阳路站、汉口风井、武昌风井、徐家棚站棚主变电所主变压器最大负荷为 44122kW，考虑同时向 5 号线供电，选择263MVA 的变压器可满足要求，主变压器基础按 275MVA 预留。第 4 供电分区：大学站、新河街站、螃蟹甲、小东门站、武昌火车站站、街站、富安街站、南湖大道站、板桥村站、湖车辆段13.5.5供电

23、分区的划分及系统运行方式主变电所供电范围为第 1、第 2 供电分区；徐家棚主变电所供电范围为第 3、第 4 供电分区。1）供电分区的划分35kV 中压网络以多个变电所为一个供电分区，在每个供电分区中，由负荷运行方式主变电站主变压器近期总负荷（ kW）徐家棚主变电所主变压器近期总负荷（ kW）1#母线2#母线1#母线2#母线正常运行14123185832819526643一台主变压器解列2637644122相邻主变电所解列33796367033379636703方案比较：方案一比方案二多划分 1 个分区，增加投资约 1700 多万元，但由于每个分区内变电所数量少，故障影响范围小， 在供电可靠性和

24、运营灵活性方峰小时 35kV 环网电压降最大为 1.86%，在其中一个主变电站解列由相邻变电所支援供电时， 35kV 最大电压降为 4.21%。根据电能质量 供电电压允许偏差（ GB/T 12325-2008）的规定，35kV网络供电电压的允许偏差为“35kV 及以上供电电压正、负偏差的绝对值之面比方案二好。因此，本次研究暂2）系统运行方式（1）正常运行方式采用方案一。和不超过标称系统电压的10”。可见，本工程中压网络电压质量在各种标 电能质量 供电电压允许偏差 （ GB/T运行方式下均能满 12325-2008）的要求。正常情况下，主变电所的两台主变压器分列运行，两座主变电所承担各自供电分区

25、内的供电负荷。环网分段开关断开，各设备处于最佳运行状态，供电系统网络压损最小，损耗最少。各车站变电所内的 35kV 母联断路器断开，两段母线分列运行。（2）故障或检修运行方式当一座主变电所故障或检修退出运行时，切除全线三级负荷，13.6 牵引供电系统13.6.1牵引供电制式（1）概述我国目前市区内的轨道交通直流 750V 接触轨或直流 1500V线路（一般指轻轨、地铁）通常采用路站牵引降压混合变电所环网分段开关闭合，由相邻主变电所向故障主变电所供电范围内一、二级负荷支援供电。当任一主变电所的一台主变压器或对应的进线电源故障或检修时，切除故障或检修设备和该主变电所正常供电范围内的三级负荷，合上主

26、变电所的 35kV 母联断路器，由另一台主变压器向该主变电所供电范围内的一、二级负荷供电，或者通过调度的倒闸作业，实现两座主变电所剩余的三台主变压器向 7 号线一期全线的所有负荷供电。当车站的降压变电所或牵引降压混合变电所的一回进线电源故障时，切除该故障电源，自动合上该所的母联断路器，恢复正常供电。4 当降压变电所的一台配电变压器故障时，切除该故障变压器和该所接触网供电，非线路（一般指电车或混线运行的轻轨）通常采用直流 750V接触网，市郊线或城际线接触网供电，这些常规一般采用直流 1500V接触网或交流 25kV制式经过长期的发展已经成熟，并基本定型。市轨道交通已开通运行的 1 号线工程、正

27、在建设的 2 号线一期工程、4 号线一期工程以及即将建设的 4 号线二期工程均采用直流 750V 接触轨供电。2008 年 9 月，地铁公司委托我公司对市轨道交通线网的牵引供电制式进行了专题研究，该的初步结论为：“市轨道交通线网（除城际线外）采用两种牵引供电制式有一定的合理性，但不的三级负荷，合上 0.4kV 侧的母联断路器，由另一台配电变压器向全所供电范围内的一、二级负荷供电。3）中压网络供电电压水平宜超过两种牵引供电制式。”市轨道交通 7 号线是轨道交通规划线网中的一条市域快线，一期工程是 7 号线工程的重要组成部分，因而一期工程必须重点考虑该快线站间距较大、车速较高、穿越长江、连通机场等

28、多方面特点，对关系到全局中压网络供电电压水平校核按远期小时的负荷进行核算。远期高且对工程经济性影响较大的牵引供电系统制式、外部电源供电方案等进行足要求。综合分析，统筹规划，合理选择。（2）牵引供电制式比较钢轨电位在正常运行及事故情况下，应能满足相关标准要求。牵引变电所应尽量设置在车站，并且和车站降压变电所合建，减少1外部条件对 7 号线牵引供电制式选择的影响工程投资、便于运营管理、检修。ADC750V 和 DC1500V 电压制式已经在我国的城市轨道交通工程中普遍采用，技术成熟，制造、采购、施工、运营管理均无技术难度。牵引变电所的设置应避免杂散电流防护成本大幅度增加。（2）牵引变电所布点方案根

29、据地铁 7 号线一期工程车辆特性、线路条件、车站及车辆段位置、B从轨道交通线网规划中各条线路关系来看， 7 号线的湖车辆检修作为 9、10、11 号线车辆大修的综合检修。因此，这几条线运营组织和要求等特点， 结合牵引供电制式的研究，牵引变电所布点路的牵引供电制式可以采用与在建线路不同的供电制式。C本工程采用 A 型车 8 辆编组，速度目标值为 100km/h。大运量、高速度的大功率车辆沿用 DC750V 电压的起动电流对网压影响较大，对牵引变电所间距的影响显著，牵引变电所数量多，加大建设投资，中心城区方案如下。正线设置 16 座牵引变电所，车辆段和停车场各设 1 座牵引变电所，全线共设置 18

30、 座牵引变电所。正线牵引变电所分别设置在东方马城站、长丰站、常码头、中心站、新华路站、路站、三阳路站、徐家棚站、外的区间牵引变电所较多，为后续的运营管理带来诸多不便。同时电能损耗较高，不利于节能。D延用 DC750V 电压等级与其它城市已有的 A 型车电压等级不同，大学站、新河街站、小东门站、武昌火车站站、街站、富安街站、南湖大道站、板桥村站。正线牵引变电所最大间距 3440m，最小间距 1034m，平均间距 1954m。车型独特，制造成本必然较高，车辆配件供应少，管理不便。牵引变电所布点方案表 13.6-12研究结论从资源共享的角度来看，7 号线采用 DC1500V 供电电压制式可满足车辆段

31、共享的需求，与既有和在建线路的 DC750V 接触轨供电方式没有。同时从工程投资、节能效果来看，DC1500V 供电电压制式均具有明显的优势，因此本线采用 DC1500V 供电电压制式，具体是采用接触轨还是接触网详见牵引网部分的分析。13.6.2牵引变电所的设置（1）牵引变电所的设置原则应满足小时最大负荷的要求。任一牵引变电所故障情况下双边供电或单边供电，电压水平应能满牵引所东方马城站长丰站常码头站中心站新华路站路站三阳路站徐家棚站远期小时牵引负荷27753736444956505368442241384138远期牵引整流机组安装容量(kVA)2400024000240002400024000

32、240002400024000所间距(m)2357163015682362173519103440牵引所大 学站新河街站小东门站武昌火车站站街站富安街站南湖大道站板桥村站远期小时牵引负荷42394998525951584852479146803688远期牵引整流机组安装容量(kVA)2400024000240002400024000240002400024000所间距(m)1255242819681475219010342395118513.6.3牵引变电所的运行方式1）牵引变电所 35kV 采用单母线分段接线，两段母线间设母联断路器，当一回电源故障时，通过母联自投，由另一回电源供电。2）牵引

33、变电所两台整流机组接入同一段母线，并列运行四脉波整流方式。等效二十13.8 主变电所、牵引降压混合变电所和降压变电所正常运行时，正线相邻牵引变电所对接触轨实现双边供电，车辆段内由车辆段牵引变电所供电。正线任一座牵引变电所（两端头牵引变电所除外）解列退出运行时，13.8.1主接线及运行方式1）主变电所线路变压器组投资少，保护配置简单，主变电所 110kV 侧路变压器组方案。开关，由相邻两牵引变电所越区“大合上解列变电所对应的牵引网越区双边”供电。采用线5）在二期工程未建成前，两端头的东方马城站和板桥村站牵引变电所解列退出运行时，由相邻的牵引变电所单边供电，在二期工程建成后，和主变电所设置两台 1

34、10/35kV 主变压器。正常时，110kV 电源和两台主变压器分列运行。当一路电源停电或一台变压器退出运行时，通过相邻的牵引变电所大双边供电。6）当车辆段（或停车场）牵引变电所解列退出运行时，合上车辆段（或停车场）出入段线与正线间的接触轨分段开关，由相邻牵引变电所向车辆段（或停车场）接触轨供电。自动投入装置，由另一路电源或另一台变压器承担全部一、二级用电负荷。35kV 母线采用单母线分段接线方式，母联设置断路器。110kV 主变电所主接线详见图 13.13-4。2）牵引降压混合变电所牵引降压混合变电所 35kV 侧采用单母线分段接线方式。每段母线设置一路进线，若供电系统需要，每段母线还需设置

35、一路或多路出线，向相13.7用电负荷及用电量（一期工程）1）用电负荷表 13.7-1邻车站变电所供电。牵引降压混合变电所的两套整流机组，均接于同一段 35kV 母线上。配电变压器分别接于不同的母线段。小时需用功率正常运行时，35kV 进线电源分别向所连接的 35kV 母线供电，母联断路器断开。当一路进线停电时，母联断路器合闸，由另一路进线向原供电区域内的牵引供电负荷和动力照明负荷供电。当一台 35/0.4kV 配电变压器退出运行时，切除三级负荷，由另一台35/0.4kV 配电变压器负责向全所供电范围内的一、二级负荷供电。2）年用电量表 13.7-2年 用 电 量项目初 期近 期远 期牵引需用功

36、率（ kW）378064777066007动力照明需用功率（ kW）276102761027610总需用功率（ kW）654167538093617项目初 期近 期远 期牵引年用电量（ 104 kW.h）94531285716512动力照明年用电量（ 104kW.h）108841124711609总年用电量（ 104 kW.h）203372410328121典型牵引降压混合变电所主接线详见图 13.13-5。 3）降压变电所降压变电所 35kV 侧采用单母线分段接线方式，母联设置断路器，每段母线设置一路进线，向该母线供电。两台配电变压器通过断路器分别接入不同的母线段。3）降压变电所各车站、车辆

37、段以及停车场均设降压变电所。如果该站、段设有牵引变电所，就与之合建为牵引降压混合变电所。由于车站规模不大，一般地下车站仅设置一座降压变电所，只是在供电负荷较大且负荷分散的车辆段和停车场设置跟随式降压变电所。本工程正线共设置 16 座牵引降压混合变电所、2 座降压变电所，车辆段和停车场各设置 1 座牵引降压混合变电所及 1 座跟随式降压所，具体设置如表 13.8-1。正常运行时,35kV 进线电源分别向所接 35kV 母线供电,母联断路器断开。当一路进线停电时，母联断路器合闸，由另一路进线向原供电范围内的负荷供电。正常运行时，两台 35/0.4kV 配电变压器分列运行，负责向供电范围内的全部负荷

38、供电。当一台 35/0.4kV 配电变压器退出运行时，切除三级负荷，由另一台 35/0.4kV 配电变压器负责向全所供电范围内的一、二级负荷供电。典型降压变电所主接线详见图 13.13-6。各车站变电所设置表表 13.8-113.8.2所址选择1）主变电所主变电所所址设在其供电范围内电力负荷中心的附近，以减少电能损失和电压损失，同时选址应方便 110kV 电缆线路的引入和 35kV 线路的引出。而且为便于运营管理和降低变电所进出电缆的工程造价，主变电所位置尽量靠近轨道交通线路。根据供电负荷的分布和初步踏勘， 原车辆厂主变电所所址建议由车辆厂移至徐家棚的和平大道站旁，新建徐家棚主变电所。2）牵引

39、降压混合变电所牵引变电所设置在相应的车站，并与该车站的降压变电所合建为牵引降压混合变电所。变电所各生产房屋宜集中设置，布置应紧凑合理，既满足技术要求，又节约投资。序号站名牵引降压混合所降压所跟随降压所开闭所一车站1东方马城站2长丰站3常码头站4中心站5东站6新华路站7路站8三阳路站9汉口风井10武昌风井11徐家棚站12大学站13新河街站14螃蟹甲站15小东门站16武昌火车站站17街站13.8.41） 概述电力电力及变电所综合自动化系统系统由控制中心的电力调度子系统、各变电所内的综合自动化子系统、复示终端系统以及联系三者的通信通道。电力系统采用计算机型装置，利用计算机技术、网络技术、通讯技术、控

40、制测量技术、继电保护技术实现控制中心的调度管理自动化功能、变电所控制、13.8.3继电保护及自动装置测量、保护等自动化功能。电力控系统。系统作为子系统在车站级纳入综合监1）继电保护装置主变压器以差动保护和重瓦斯保护为主保护，电压闭锁的过电流保护为后备保护，还设置有零序过电流和零序电压保护和变压器轻瓦斯、过负2）电力系统与综合系统接口接口界面为车站综合控制室通信配线架外侧，接口方式采用冗余10M/100M 自适应的网络口。3）变电所综自系统变电所综合自动化系统由控制信号盘内主控单元、液晶显示器、下位单元、继电保护设备及所内通信网络等部分组成。荷、温升过高等预告信号。35kV 母联断路器设置限时电

41、流速断保护、零序电流保护。35kV 进出线，设纵联差动保护作为主保护，过电流保护、零序过电流保护作为后备保护。整流机组设置电流速断保护作为主保护，过电流保护、零序电流保护、热过负荷保护作为后备保护。此外还设有温度保护、二级管保护等。直流馈线设置大电流脱扣保护、di/dt+I 保护作为主保护，电流速断保护、双边联跳保护、过电流保护作为后备保护。牵引变电所全所设置两套框架泄漏保护。系统采用集中管理、分布布置的模式，各下位、保护单元安装于各开关柜内，主控单元通过所内通信网络对其进行监视控制。变电所综合自动化系统网络可采用现场总线或以太网结构方式。两种方式在工程中均有成功应用，相比较而言，以太网在传输

42、速率、开放性、通用性等方面具有明显优势，但由于受设备影响，现阶段要实现真正配电变压器设置电流速断保护、过电流保护、零序电流保护、热过负意义的以太网传输，其投资比现场总线要高。因此， 一期工程变电所综合自动化系统网络构建可暂按现场总线技术考虑，若最终供货设备能够支持以太网传输，则应采用以太网技术组建变电所综合自动化系统网络。荷保护、温度保护。0.4kV 进线、母联断路器设过负荷保护、瞬时短路保护、延时短路保护、接地保护。2）自动装置35kV 母联断路器设置备用电源自动投入装置；0.4kV 母联断路器设置备用电源自动投入装置；直流馈线设带线路检测功能的自动重合闸装置/功能。变电所综合自动化系统网络

43、上采用信息块传输方式，网络节点数不小于 64；网络传输媒介可优先选用光纤，以提高网络的能力；所内网络传输速率不小于 19.2kbps。4）供电复示系统序号站名牵引降压混合所降压所跟随降压所开闭所18富安街站19南湖大道站20板桥村站二湖车辆段三长丰停车场供电复示系统设置于供电车间调度室及沿线设置抢修工区的车站内，共计设置 23 套。用于监视全线变电所设备、牵引网设备的运行情况，为周期内可以节省约 900 多万元的电费。2）再生制动能量吸收装置的方案目前国内普遍采用的是电阻吸收型再生制动能量吸收装置或电阻+逆变混合型再生制动能量吸收装置，但这两种装置均需在地面设置电阻柜。一是需要占用土地面积，二

44、是需要散热。但是 7 号线一期工程沿线经过几供电及时了解现场事故信息、提高处理事故的工作效率、缩短停电时间提供条件。5）系统功能系统（SCADA），对全线的主变电所、牵引降压混合变电所、电力个大型商业区和居住区，在地面设置电阻吸收装置特别；同时夏降压变电所、跟随式降压变电所、牵引网等的主要设备的运行状态进行实季气候炎热，在地面设置电阻柜散热会对环境造成一定影响。时控制、监视和，实现供变电设备的自动化调度管理。鉴于以上原因，特别是在地面设置电阻柜很，建议 7 号线一期工整个系统利用显示终端和大屏幕，显示各变电所的运行状态。程按不设13.8.6面再生制动能量吸收装置。系统具有、遥信、遥测、遥视功能

45、，具有信息和处理功能，无功补偿和谐波治理具有数据归档和统计报表功能，具有实现事件顺序、事故追忆和事故1）无功补偿城市轨道交通工程供电系统的感性无功主要由各种电力变压器、电缆、重演及事故故障信号处理功能，具有计算、流水打印、制表等功能，以及自检、防干扰、系统自启动、自恢复、安全保护等功能。整流机组和动力照明负荷等产生；容性无功主要由电缆和电容器产生。提高供电系统的功率因数，可减少供电系统的无功损耗，有效地利用供电设备容量，并降低运行成本。功率因数主要由城市轨道交通的牵引负荷和动力照明负荷的性质所决定。对于牵引负荷，由于采用 24 脉波整流方式，理论基波因数在 0.989 以上，不可调变流器的位移

46、因数在 0.95 以上，因而其总功率因数可达 0.96 左右。对于动力照明负荷，由于城市轨道交通工程中的动力照明负荷种类比较多，大部分动力照明负荷的功率因数比较低，一般在 0.8 左右。在本工程开通初期，动力照明负荷和牵引负荷较小，而牵引负荷功率因数较高，因此在主变电站 110kV 侧功率因数一般均能达到 0.9 以上。而在轻载情况下，特别是在空载情况下，由于 35kV 电缆的容性无功的影响，还可13.8.5列车再生制动能量吸收装置1）目前采用的列车再生制动能量吸收装置的类型目前国内外采用的、技术较为成列车再生制动能量吸收装置方案主要包括电阻耗能型、电容储能型、飞轮储能型、逆变回馈型和逆变（

47、400V）+电阻混合型五种方式。当处于再生制动工况的列车产生的制动电能不能完全被其它车辆和本车的用电设备吸收时，牵引变电所中设置的再生制动能量吸收装置立即投入工作，吸收掉多余的再生电能，使车辆再生电流持续稳定，以最大限度地发挥电制动性能。电阻吸收装置设备投资较小，但不能直接使再生制动能量再利用。而电容储能型吸收装置初期投资较高，虽然其吸收后的电能可以充分再利用，起到了节能的效果，但在其周期内节省的电能还不够设备投资，不能能引起无功反送（在我国广州、等城市一些地铁线路在运营初期产生经济效益。逆变回馈型（逆变到中压网络）对系统有一定影响，而逆不投入 0.4kV 无功功率补偿装置的情况下，仍存在容性

48、无功反送的情况）。因此，在运营初期 0.4kV 侧的电容无功补偿装置一般不投入使用。变（400V）+电阻混合型装置初期投资较小，而且其较长，在其鉴于在开通初期 0.4kV 侧的电容无功补偿装置不需要投入运营，且目前技术发展和设备更新较快，建议 7 号线的 0.4kV 侧不设电容无功补偿装置。在列车运营时段，由于牵引负荷的功率因数较高，主变电所 110kV 侧的功率因数均能达到 0.9 以上。但在晚上停运后，由于各车站低压负荷很小，而较长的 35kV 电缆产生较大的容性无功，会引起无功反送的情况。目前国内一般采用在主变电所设 SVG 的动态补偿方案，因此建议本线在主变电站设置动态无功补偿装置（S

49、VG）。2）谐波分析且技术指标并不低于国外同类产品，与之配套的有载调压分接开关国内生产经验略显，质量尚不稳定，可考虑选择国外的有载调压分接开关与国内的主变压器配套使用。3）牵引整流机组整流机组由整流变压器和整流器组成，两套十二脉波的整流机组等效二十四脉波直流电源。整流机组的过载能力符合 IEC60146 VI 类负荷的规定。整流变压器采用户内、干式变压器。24 脉波牵引整流机组，一期国内近期修建的城市轨道交通工程均采用整流器采用平板式、硅二极管整流器。4）配电变压器配电变压器采用户内、干式变压器。5）35kV 交流开关柜采用 35kV GIS 开关柜，断路器采用真空断路器。6）1500V 直流

50、开关柜直流开关柜为户内式，进线开关和馈线开关采用手车式直流快速开关，工程也采用 24 脉波牵引整流机组。国内城市轨道交通供电系统实际运营中大量测试数据表明，采用 24 脉波牵引整流机组时，城市轨道交通供电系统注入城市电网的谐波电流均能满家标准的要求。故建议一期工程主变电所暂不设滤波装置，但在各主变电所预留将来安装滤波装置的场地，根据投运后具体情况，再决定是否配置滤波装置。近年来，由于大量低压变频负荷设备的采用，其产生的谐波电流也大大增加。低压系统的谐波过大将会带来供电质量下降、断路器误动作、电容器负极柜开关采用电动7）35kV 交流电缆开关。谐振损坏、电气设备使用和绝缘降低及敏感的电子通讯设备

51、损坏等问题。建议本工程在各车站低压侧采用有源滤波装置，以减小大量变频负荷产生的谐波电流对供电系统的影响。选用单芯，交联聚乙烯绝缘，低烟、无卤、A 类阻燃铜芯电力电缆。8）1500V 直流电缆选用单芯，乙丙橡胶绝缘，低烟、无卤、A 类阻燃铜芯电力电缆。9）400V 交流开关柜选用低压成套开关设备，低压主开关为抽出式。13.8.7变电所主要设备选型1）110kV 开关设备110kV GIS 组合电器，国内生产技术日趋成熟，近年来已有大量的设备在国内外投入运营，在技术上、工艺上及运行可靠性方面均可与国外产品媲美，本工程 110kV 开关设备采用 GIS 组合电器。2）110kV 主变压器110kV

52、主变压器国内生产经验丰富，质量稳定，电力系统使用较多，13.9 牵引网13.9.1牵引网类型选择牵引网包括接触网、回流网、馈线电缆及相关设备，牵引网选型是在对城市轨道交通线征深入分析的基础上，选择技术上能满足其功能需（2）最高运行速度不超过 120km/h 的线路，可选用接触轨或刚性架求、综合投资效益较好，能与环境景观相适配的牵引网电压、供电方式和空网；最高运行速度更高的线路，宜选用柔性网。（3）既有隧道回流方式。1）接触网类型选择直流牵引供电接触网主要分为受限的线路，宜选用接触轨。（4）经有关车辆生产企业分析，制造直流 1500V 的接触轨 A 型车技术上无难度。接触网和第三轨两种类型， 这

53、两种市轨道交通 7 号线这类高运量地铁系统的功能市目前规划的 3 条市域快线车辆时速均不超过 120km，也不类型的接触网均可满足由于存在隧道需求和技术性能要求，但各有利弊，接触网的主要优势在于安全性和对接触网明显制约的情况，上述 4 条相关意见中，经济性较好，主要弊端在于地面和高架线路段柔性悬挂安装形式的可靠性、对于选择 7 号线接触网类型比较关键的主要是第1 条。实际上，在国内 A接触网；在目前确定采轨道交通 16 号线因景7 号线一期工程的线路敷型车已经开通运行的 12 条线可性和景观效果稍差；第三轨供电方式的主要优势和弊端好与架，全部采用了用 A 型车并已经开工的至少 5 条线路中，仅

54、有空接触网相反。虽然 DC1500V 第三轨供电方式在安全性方面不如接触网，但近观和台风而采用第三轨供电方式。因此，从年来 DC1500V 第三轨供电方式在我国也取得了一定的运营经验，可以在高架线路比例较大的线路，考虑景观及台风影响的情况下采用；也可以在设方式来看，全部正线均为线路，线路采用刚性悬挂接触网在可靠性和可维修性方面与第三轨供电方式基本相同，安全性和经济性则优于隧道以安装接触网的情况下采用。第三轨供电方式，所以 7 号线一期工程采用接触网是较为合适的选择。就两种供电方式的工程经济性而言，经初步估算，如果轨道交通虽然 7 号线一期工程采用接触网是较为合理的方案，但考虑到 77 号线一期

55、工程采用号线向天河机场方向延伸线路的高架比例超过 50%，城市规划或建设管理部门如果对于地上线路的接触网工程景观效果提出很高的要求，如果 7 号线一期工程与两端延伸线贯通运行，不排除根据景观优先的原则采用第三轨供电方式的可能性，但是在 7 号线一期工程两端的延伸线路采用分段独立运行方案且相邻段车辆采用不同受流方式不至于对运营检修工作造成明显影响的情况下，延伸线与一期工程也可以各自选取不同的供电方式。接触网可以比第三轨供电方式节省工程费用约4000 万元；如果运营线路总长达 216 公里的 3 条市域快线均采用网，则可比采用第三轨供电方式节省工程费用约 2.4 亿元。接触接触网的运营费用虽然高于

56、第三轨，但综合考虑工程投资的利息和折旧后，经济性仍优于第三轨供电方式。2011 年 3 月中旬中木工程学会城市轨道交通技术工作在深圳组织主办了“城市轨道交通牵引网供电制式技术研讨会”，对于接触网类鉴于 7 号线一期工程可行性研究阶段行车组织采用延伸线路与一7 号型选择问题，会议参考：（1）对于以以下观点值得的市域快线接触网选型借鉴和期工程贯通运行方案，在延伸线未提出景观优先要求的情况下，线一期工程采用接触网是合理可行的。为主的线路，可选用接触轨或网；对于高架结构2）回流网类型选择回流网主要有利用走行轨回流和专设回流轨 2 种方式，专设回流轨有比例较高的线路，考虑景观及台风的影响，选用接触轨为宜

57、。利于减少杂散电流对邻近线路的建筑钢筋和金属管线的腐蚀、保证土建工13.9.3 接触网主材材质及规格类型根据我国轨道交通接触网工程建设和运营的成熟经验，道交通 7 号线一期工程的接触网悬挂形式为：程使用，但这种回流方式的工程投资较高，需要特制车辆并相应调整市轨下部限界，运营管理也较为不便，未被广泛采用。据初步测算， 7 号线一期工程如专设回流轨， 牵引供电工程投资比走行轨回流方式约增加 8000万元。线路全部采用 PAC110 型铝合金汇流排150 mm2 银铜合金接触线的刚性悬挂接触网，载流量达 3500A，可以满足 8 辆 A 型车编组运行的功能需求。停车场和车辆段的出入线、车辆段试车线全

58、补偿简单链形悬挂采目前走行轨回流方式在配合采用一系列防迷流措施后仍为轨道交通线路普遍采用的主流方式，本工程流方式。采用简便易行、投资较少的走行轨回根 120 mm2 银铜合金接触线+双根 150mm2（硬铜绞线），并可根据13.9.2牵引供电的计算电流，设置 12 根 150mm2 辅助馈线（硬铜绞线）。车场线有补偿弹性简单悬挂采用单根 120 mm2 银铜合金接触线。接触网悬挂形式接触网分为柔性悬挂和刚性悬挂，两种悬挂形式均可满足市轨道交通 7 号线一期工程在行车速度和能力方面的功能需求，刚性接地线，采用单根 120mm2 硬铜绞线。全线设置触网悬挂形式在安全可靠性、工程经济性、节省能耗、减

59、少备料和便于维地面线路的接触网支柱全部采用柱。护等诸多方面均优于柔性接触网。13.10 杂散电流防护系统根据柔性接触网和刚性接触网本身的结构特点，对于采用直流 1500V13.10.1概述供电制式的线路，地上线一般采用柔性悬挂形式，线一般采用刚性悬牵引供电系统是以走行轨为回流的直流牵引供电系统，由于走行轨与挂形式。市轨道交通 7 号线一期工程的正线全部为线，可采用刚道床不能完全绝缘，因而会产生杂散电流。杂散电流对结构钢筋及金性接触网。对于 7 号线一期接触网工程来说，正线采用刚性悬挂形式比采属管线产生电腐蚀。杂散电流防护是综合性工程项目，设计措施实施涉及专业较多，各专业、工种必须紧密配合、协调

60、。用柔性悬挂形式可节省工程投资约 1800 万元，刚性悬挂是目前我国轨道交通线路接触网悬挂形式的首选方案。13.10.2设计原则7 号线一期工程停车场和车辆段为地面线，由于刚性接触网悬挂形式杂散电流防护系统应坚持“以堵为主，以排为辅， 堵排结合，加强监测”的原则。杂散电流防护按照优先保护轨道交通主体结构钢筋的原则设计。正线在道床内设置杂散电流收集网，各牵引变电所内设置排流柜。的悬挂点间距小、支点密，地面线接触网目前难以大规模使用刚性悬挂形式，适宜采用柔性悬挂形式，地铁工程的柔性悬挂主要分为全补偿简单链形悬挂和有补偿弹性简单悬挂两种类型，停车场和车辆段的出入线、车辆段试车线的负载电流较大，速度相