成都地铁培训教材供电专业培训

成都地铁工程设计讲座供电系统供电系统概述变电所选址和中压网络结构牵引变电所及降压变电所接触网电力监控杂散电流供电车间综合接地其他1供电系统概述功能：满足供电安全、可靠、经济、合理的要求，为轨道交通系统的各种用电设备提供能源，确保列车和各机电设备系统的正常运行。《地铁设计规范》（GB50157-2013）“15.1.18牵引网电压等级可分为直流750V和直流1500V，牵引网馈电形式可分为接触轨和架空接触网。”《地铁设计规范》（GB50157-2013）“15.1.26低压配电电压应采用220/380V。地铁的电源从哪里来？成都电网500千伏变电站5座，220千伏变电站41座，110千伏变电站157座。(摘自国电成都公司网站)城市电网。按照GB/T156-2007《标准电压》的规定，我国确定了750kV、500kV、330kV、220kV、110kV、35kV、10kV、6kV这几种标准电压等级。我国在不同的城市和地区也按照各地实际需求逐级建立了区域配电网络。1供电系统概述集中式供电方式

从城市电网引入110kV电源，在主变电所经过110/35kV降压后，通过环网电缆供到该主所供电范围内的各个牵引变电所（将35kV转换成DC1500V）和降压变电所（将35kV转换成AC380V）。分散式供电方式

在地铁沿线就近引入10kV电源，供到相邻的牵引变电所和降压变电所。1供电系统概述目前国内大多数城市和成都轨道交通采用该方式。集中供电方式1供电系统概述分散供电方式目前国内北京等少数城市地铁和有轨电车线路采用分散式供电方式。1供电系统概述项目集中供电方式分散供电方式供电可靠性高。1、城市轨道交通供电系统有独立可靠的电源和专用110kV主变电所，受外界因素影响小。2、110kV电网为高压输电网，设备制造和运营管理标准高，故障率低。3、每座主变电所与城市电网仅有两处接口，系统接线简单，事故概率小。4、主变电所间和每座主变电所的两回进线电源间可以相互支援，故障情况下可通过倒闸操作恢复供电，故障影响小。较高1、城市轨道交通供电系统电源来自35（10）kV电网，受外界因素影响大。2、35（10）kV电网直接向一般用户供电，故障率高。3、城市轨道交通供电系统与城市电网的接口多，倒闸操作复杂，事故概率大。供电质量相当对城市电网的影响1、110kV电网容量大，允许接入的整流负荷较大。整流负荷经两级变压器转换后，已经大大减少了对电网中其它用户的影响。2、若采取措施减小影响，需要投资较小。1、35（10）kV电网容量较小，整流产生的高次谐波直接进入35（10）kV用户网，对电网中其它用户的影响较大。2、若采取措施减小影响，需要投资较大。运营管理与城市电网的接口少、城市轨道交通内部供电自成系统，调度和运营管理方便。与城市电网的接口多，调度和运营管理环节多，故障情况下的转电操作复杂。实施难易程度只涉及城市电网的几座220（110）kV变电站的增容改造，工程量小，涉及面小，外部电源建设相对容易。涉及到城市电网的数十座110或35（10）kV变电站的增容改造或新建，工程量大，涉及面大，外部电源建设相对困难。目前，成都地区普通地铁的供电系统采用110/35kV两级电压集中供电方式，牵引供电系统和动力照明配电系统共用35kV供电网络。

市域快铁的供电系统采用110/25kV两级电压集中供电方式，动力照明配电系统采用110/35/0.38kV供电方式。1供电系统概述1供电系统概述-设计流程供电系统的构成：（1）外部电源（主变电站或开闭所）（2）供电系统中压网络（3）牵引和降压供电系统（4）接触网（5）电力监控（6）杂散电流腐蚀防护及综合接地（7）供电车间三大“专业”三小“专业”2变电所选址和中压网络结构主变电所选址供电计算及牵引变电所设置方案中压环网结构2变电所选址和中压网络结构（主变电所的系统构成不在本章节内容里介绍。）主变电所A主变电所B110kV电源点110kV电源点110kV电源点110kV电源点降压变电所牵引变电所39主变电站设置原则地铁线网和本工程的关联性，换乘站数量电源引入的便利性，主变电站至城市电网电源距离不能太远主变电站的位置条件尽可能靠近轨道交通线路地形条件，避免设在坍塌或高填土方地区维护管理和生活条件，避免设在空气污秽及土壤中电阻率过高和有剧烈震动的地区与城市规划相协调，应注意与外界的景观协调。需综合考虑主变电站容量的选择。规划主变电站的顺序。先期实施的线路，对应的相关主变电站优先建设。2主变电所设置原则要有地要有电离线路要近线路输入：平纵断面资料；车辆输入：A、B、C型车、供电电压、动拖比、速度、加速情况、制动等。行车输入：行车对数、速度曲线、能耗、旅行速度等。1'9"1'27"K16920m1120mK16+334草场坡站1305m920mK15+414南稍门站300.03.0200.02.0350.010.1550.02.0250.0里程线路平面线路纵断面电流A3500300025002000150010005000时间s6050403020100km/h速度10090807060504030201002变电所选址和中压网络结构2变电所选址和中压网络结构1、根据线路特点，选取基准车站作为起点，基准车站一般选取区间长度较长的车站，或者末端站。2、以基准车站为起点，选取可能设置牵引变电所的车站，进行排列组合。3、控制条件：(正常工况+故障工况）1）最低网压应不小于1000V（GB5015715.1.19）2）钢轨电位不大于120V（GB5015715.7.16）4、满足控制条件下，选取牵引所设置少，牵引所布置均衡的方案。5、计算结果供电计算流程：

平均运量法

运行图法1)牵引变电所布点.2)牵引网各导线截面。3)各牵引变电所的整流机组的容量、钢轨的电位值。4)环网电缆的截面。5)牵引变电所的短路电流值（最大、最小）。6)牵引能耗及电能损失计算。7)需用功率及年用电量。2变电所选址和中压网络结构关于容量的那点“小”事2变电所选址和中压网络结构关于容量的那点“小”事为什么主变压器要分阶段扩容？成都的电价计费：基础电费（“座机费”）+电度电价（使用电量）算笔账：基础电费多少钱？成都市给地铁公司的基础电费是39元/kVA.月，如果一个主变电所的变压器近期容量40MVA，远期系统容量为63MVA，相差，23*1000*39*12/10000=1076.4万元/年，两台主变压器多少钱？（500~600万元）其他原因：减少一次性投资，避免主变压器负载率过低；寿命与远期想匹配。初近远期的设备配置标准

除了主变压器根据供电计算，选择采用近期容量还是远期容量，其他的线缆和设备（如110kV进线电缆、开关柜、35kV环网电缆、整流机组、接触网线缆等等），均按照远期系统容量一次实施到位。电度电价

（中压环网结构-交流系统图）2变电所选址和中压网络结构典型的集中配电方式1）主接线2）房建布置3）继电保护配置3牵引及降压变电所3牵引降压变电所-主接线型式进线出线35kV三相母排2*整流机组配电变1配电变2DC1500V母排DC1500V开关柜上网隔离开关接触网（轨）整流机组的原理3牵引变电所-主接线型式两套牵引整流机组接于同一段35kV母线，两台整流变压器二次侧输出电压相位角相差15°，并联运行构成等效24脉波整流。牵引变电所设备平面布置3牵引变电所-房建布置35kV开关柜室整流变压器室直流开关柜室再生制动室控制室检修储藏室、电缆井等3牵引变电所-对土建要求（挑重点）空间要求、柜体间距电缆敷设要求消防要求运输通道要求荷载要求装修要求照明要求通风要求其他要求确定系统方案确定设备数量设备尺寸采用包容设计，柜排列依据变电所设计规范设置电缆夹层，净高1.9m，设安全照明，防排水。耐火等级、疏散方式、防灾报警、气体灭火、双向开启防火门变电所设置在站台层，便于通过轨道运输，靠近轨旁侧采用可拆卸墙；设置在其他层时，应预留吊装孔。经验值，需要考虑设备运输时的动荷载。地面装修层厚度，地面采用耐磨水磨石。参考《建筑照明设计标准》GB50034提发热量及温湿度要求设备房集中设置，设备上方无其他管线，不临靠水房，防鼠。《地铁设计规范》(GB50157-2013)《20kV及以下变电所设计规范》（GB50053-2013）《3kV-110kV高压配电装置》(GB50060-2008)变电所内景图3牵引变电所-房建布置牵引变压器室3牵引变电所-房建布置牵引整流变压器和整流器柜（整流机组）35kV开关柜室3牵引变电所-房建布置35kV交流开关柜3牵引变电所-房建布置直流1500V开关柜负极柜直流开关柜室3牵引变电所-房建布置控制室控制信号屏+交流屏+直流屏+蓄电池柜3牵引变电所轨电位限制装置排流柜排流柜单向导通装置3牵引变电所-保护配置作用：继电保护装置是在供电系统中用来对电气一次系统进行监视、测量、控制和保护，由微机系统、继电器、电源系统等组成的一套专门的自动装置。要求：可靠性、选择性、灵敏性、速动性3牵引变电所-保护配置非电量保护电量（电流、电压）保护GB5015715.2.2015.2.2115.2.2215.2.23GB50062GB142854接触网4.1城轨接触网的类型第三轨供电方式架空刚性悬挂供电方式架空柔性悬挂供电方式主流对应的车辆型式4接触网4.1城轨接触网的类型跨座式单轨非主流唐山磁悬浮列车广州APM五轨珠海地面感应式有轨电车4接触线汇流排支撑结构支持绝缘子支持线夹4接触网-刚性悬挂汇流排终端中间接头刚柔过度元件4接触网-刚性悬挂电分段&电分相电分段（用于直流牵引的普铁）1）绝缘锚段关节，用于牵引变电所馈线上网点；2）分段绝缘器，一般用于渡线处。电分相（用于AC25kV的大铁和市域铁路）1）采用两个绝缘锚段关节，形成中间一段中性段（无电区）；2）用两套分段绝缘器，也可以形成中间一段中性段（无电区）；4接触网-刚性悬挂4接触网-柔性悬挂承力索接触线吊弦架空地线辅助馈线定位装置腕臂支柱基础承力索接触线吊弦架空地线支柱腕臂定位装置4接触网-柔性悬挂弓形腕臂悬挂弹性底座悬挂接触网-柔性悬挂安装方式4地下车辆段高架变电所综合自动化（PSCADA）5杂散电流（“迷流”）的产生杂散电流对金属结构的腐蚀有四个方面：钢轨、道床结构钢筋、隧道结构钢筋、地网及地铁外部其它公共设施杂散电流腐蚀防护6堵排测采取“以堵为主，以排为辅，防堵结合，加强监测”的设计原则：从源头上减少杂散电流限制杂散电流扩散加强金属构件腐蚀防护杂散电流检测杂散电流腐蚀防护6GB50157-2013CJJ49-921）走行钢轨和DC1500V设备采用绝缘法安装。2）利用道床结构钢筋的可靠电气连接，形成杂散电流主收集监测网；3）利用地下车站、明挖（或矿山法）区间隧道及U型槽、桥梁结构钢筋的可靠电气连接，形成杂散电流辅助监测网；4）在盾构区间采用隔离法对盾构管片结构钢筋进行防护。5）在正线牵引变电所附近设置道床结构钢筋排流端子，以便用排流电缆将杂散电流主收集监测网连接至牵引变电所内排流柜。6）在正线牵引变电所内设置排流柜。排流柜应根据运营过程中对杂散电流腐蚀状况的监测结果判断是否投入运行。7）在车站两端、地下区间联络通道及高架区间每隔200m左右设置上、下行均流电缆；在设置牵引变电所的车站一端不再设置均流电缆。在正线同一行的两根钢轨间每隔200m左右也设置一处均流电缆。8）车辆段（停车场）应根据接触网供电分段情况确定牵引回流回路，恰当的设置回流点和均流电缆。9）车辆段（停车场）线路与正线之间、车辆段（停车场）各电化线路的库内线路与库外线路之间应设置绝缘轨缝并装设单向导通装置。电化股道和非电化股道之间、电化股道尽头线与车挡设备之间应设置绝缘轨缝。10）应设置完善的杂散电流监测系统。杂散电流腐蚀防护6主所110kVGIS40.5kV开关柜配电变400V开关柜整流变上网电缆及开关地铁控制中心复示终端1500V直流开关柜架空接触网地下段钢性架空接触网供电维护机构的规划应立足于轨道交通线网规划的全局，实现维护资源的共享。考虑供电系统运行的重要性和接触网的无备用特性，应结合运营需求，适当考虑新型检测设备的概算，便于运营从周期修向状态修装换。供电车间7供电车间7防雷与综合接地8变电所35kV母线上设置避雷器，防止雷电过电压。地下整流器正、负母线间及正母线对地间各设置一台避雷器，地面和高架牵引降压混合变电所负母线对地间增设一台避雷器。交、直流屏两段母线及重要出线回路分别设置一组浪涌保护装置。接触网高架区段接触网兼做避雷线；架空地线通过放电间隙（地电位均衡器）接地，接触线通过避雷器接地；隧道口设置避雷器；地面（高架）区段接触网上网处设置避雷器。地下车站防雷地下车站，0.4kV开关柜进线柜、各弱电系统配电箱、出入口配电箱设置电涌保护器。地面冷却塔厂家自带接闪杆，环控电控室设置冷却塔变频控制柜，柜内设置电涌保护器。地面车站二级防雷建筑，利用金属屋面作接闪器，采用防雷接地系统。各级配电箱设浪涌保护器。高架区间利用接触网架空地线作为避雷线，防止直击雷电对区间电气设备的影响。各级配电箱设置电涌保护器。防雷与综合接地89其他9其他分区一分区二分区三分区四分区五分区六分区一分区二分区三分区四9