地铁工程供电系统设计讲座

成都地铁工程设计讲座2017年5月成都汇报人：常新亮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，成助都地杯区普砍通地雨铁的贪供电聚系统同采用获11铃0/暂35奖kV贪两级和电压想集中普供电僚方式薪，牵狼引供犬电系味统和互动力冒照明竞配电绵系统许共用葡35盛kV衡供电场网络麦。市域快蚕铁的供棕电系胸统采狡用1程10燥/25k渡V两级页电压昆集中址供电殖方式坏，动熄力照耗明配愧电系品统采治用11壶0/35/0伐.3瞎8kV否供电让方式毙。1供电诊系统随概述1供电凯系统洒概述-设计涂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“专句业”三小“专后业”2变电询所选肢址和片中压赢网络怠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变电贞所选饿址和蹈中压炕网络捐结构（主幻玉变电爱所的榜系统潜构成觉不在鸭本章阶节内邀容里唤介绍妇。）主变努电所A主变歼电所B11旗0k晃V电源输点11迟0k谦V电源完点11愿0k窗V电源项点11币0k懒V电源弄点降压绢变电核所牵引气变电走所39主变远电站戚设置桂原则地铁线柜网和筛本工处程的形关联险性，扮换乘清站数报量电源引呼入的瓣便利末性，晶主变江电站苦至城限市电敬网电激源距饲离不晕能太迫远主变电站摊的位婆置条华件尽可能裂靠近障轨道宰交通俱线路地形条乌件，莫避免壳设在盯坍塌毒或高料填土习方地嗓区维护管太理和塘生活乡丰条件臭，避取免设心在空拴气污俗秽及厌土壤够中电让阻率费过高是和有卫剧烈晌震动救的地河区与城市检规划杠相协协调，浸应注脂意与则外界生的景酱观协充调。需综合券考虑识主变左电站能容量加的选央择。规划主现变电团站的牵顺序乡丰。先名期实垒施的冶线路胆，对佣应的安相关武主变叉电站秋优先辞建设戒。2主变闹电所胡设置糟原则要有地要有电离线路要近线路输入戒：平浴纵断磁面资仿料；车辆输入：A、B、C型车、供涛电电毛压、与动拖蚀比、速度根、加速图情况端、制动愉等。行车养输入：行挂车对牺数、爪速度览曲线沸、能捷耗、开旅行额速度旷等。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变电糖所选侍址和景中压晌网络她结构2变电涉所选急址和匠中压若网络竿结构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、计算结果供电名计算进流程流：

平均运量法

运行图法1)牵引变孩电所布点.2)牵引屿网各挣导线定截面统。3)各牵引咸变电证所的梦整流鞭机组的容弄量、钢轨的般电位双值。4)环网电撒缆的烛截面。5)牵引弓变电命所的晴短路电修流值（最大刺、最赛小）。6)牵引济能耗务及电执能损页失计算。7)需用功败率及勿年用客电量。2变电体所选相址和样中压果网络阀结构关于申容量武的那策点“始小”忍事2变电旗所选熄址和批中压歪网络蜡结构关于棉容量瓦的那店点“凭小”拾事为什冶么主叠变压咳器要经分阶扭段扩架容？成都危的电剥价计裹费：潮基础电费悔（“在座机阿费”晒）+电度酒电价完（使期用电民量）算笔蔽账：辰基础跳电费委多少混钱？成都部市给评地铁粪公司线的基箱础电负费是39元/k错VA戒.月，如果毫一个厨主变锣电所依的变樱压器续近期耀容量40京MV豆A，远狡期系馅统容醉量为63役MV沃A，相差们，23秘*1痛00划0*萌39贵*1谦2/绳10池00循0=拍10必76堡.4万元/年，两台舱主变徐压器渠多少各钱？众（50偏0~因60蓄0万元插）其他原网因：档减少岸一次拖性投慢资，郑避免虫主变蹦压器射负载骨率过兄低；像寿命职与远宽期想非匹配匹。初近远期宣的设弦备配率置标雷准除了隔主变寻压器滤根据植供电垦计算抓，选楼择采概用近当期容则量还区是远片期容能量，里其他叹的线虏缆和堂设备尿（如11卸0k居V进线怜电缆说、开厘关柜扩、35厅kV环网急电缆值、整茎流机撇组、秧接触响网线匙缆等跑等）魄，均俭按照稀远期睁系统脂容量摆一次匙实施段到位复。电度好电价（中压阁环网改结构-交流系若统图馋）2变电皱所选慌址和圣中压脏网络光结构典型刺的集乖中配灭电方膊式1）主接线2）房建布置3）继电保护配置3牵引虾及降思压变非电所3牵引降筛压变电所-主接杰线型牺式进线出线35底kV三相柏母排2*整披流机帅组配电聚变1配电迷变2DC错15泽00翠V母排DC乐15央00捷V开关既柜上网鹊隔离止开关接触喊网（猜轨）整流机桥组的因原理3牵引丝式变电所-主接燥线型却式两套贵牵引殃整流葛机组搬接于槽同一喷段35括kV母线些，两虫台整伍流变温压器哲二次咳侧输将出电劫压相秘位角份相差15°，并锄联运疲行构愁成等府效24脉波堤整流犬。牵引奏变电包所设备平幕面布置3牵引卡变电所-房建订布置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牵引务变电所-对土达建要孕求（作挑重被点）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)变电所锡内景木图3牵引己变电所-房建挑布置牵引亮变压斩器室3牵引像变电所-房建系布置牵引啄整流仍变压逃器和坦整流钱器柜类（整肿流机稠组）35耽kV开关全柜室3牵引君变电所-房建槽布置35控kV交流登开关聚柜3牵引继变电所-房建漫布置直流15创00晋V开关牺柜负极脚柜直流奶开关拒柜室3牵引梳变电所-房建翁布置控制禽室控制权信号课屏+交流潮屏+直流急屏+蓄电器池柜3牵引左变电酷所轨电予位限带制装置惠排流柜蜘排姓流柜我单白向导氏通装污置3牵引趴变电理所-保护煎配置作用避：继电佛保护恼装置狱是在勒供电龙系统授中用抛来对侮电气缓一次覆系统束进行温监视鸣、测缝量、岗控制讯和保埋护，甘由微总机系厅统、筐继电术器、蝴电源先系统写等组乒成的钉一套飘专门晓的自巾动装帮置。要求豪：可靠苏性、选木择性匙、灵裹敏性订、速嫂动性3牵引轻变电手所-保护士配置非电量保梁护电量秒（电流甲、电压贪）保修护GB颠5锻01矛57GB典50吴06聋2GB罪14累28柜54接触拘网4.壳1城轨洪接触崭网的传类型第三撞轨供迈电方宪式架空踢刚性荡悬挂豪供电睁方式架空林柔性艺悬挂渐供电促方式主流对应哄的车摸辆型刚式4接触裁网4.腥1城轨扇接触业网的姻类型跨座式单轨非主谦流唐山姓磁悬醒浮列车广州AP秘M五轨珠海地面势感应抓式有洒轨电筋车4接触理线汇流昌排支撑全结构支持障绝缘兄子支持禁线夹4接触戚网-刚性哗悬挂汇流遥排终仍端中间贵接头刚柔坊过度犁元件4接触铜网-刚性炭悬挂电分段&电分相电分比段（方用于修直流捕牵引讲的普递铁）1）绝丑缘锚喊段关枯节，危用于范牵引张变电踪蝶所馈般线上胆网点拍；2）分绩段绝刚缘器六，一溪般用逐于渡脆线处叠。电分飘相（叛用于AC监25爱kV的大离铁和血市域器铁路续）1）采表用两剩个绝眉缘锚斧段关些节，埋形成蓝中间际一段纲中性寺段（央无电裙区）吐；2）用龟两套分段眼绝缘颤器，也诊可以呀形成中间惯一段尾中性露段（赞无电歼区）糖；4接触膝网-刚性屠悬挂4接触卫网-柔性迁悬挂承力孔索接触铜线吊弦架空柔地线辅助惧馈线定位兽装置腕臂支柱基础承力预索接触浴线吊弦架空叫地线支柱腕臂定位陆装置4接触由网-柔性学悬挂弓形腕臂悬挂弹性底座悬挂接触厨网-柔性齿悬挂某安装镇方式4地下车辆室段高架变电嘱所综狠合自头动化状（PS灶CA狱DA）5杂散便电流卵（“压迷流湖”）姿的产竟生杂散溜电流筐对金歪属结粒构的晌腐蚀卖有四志个方让面：钢轨描、道欲床结少构钢宾筋、稳隧道运结构缠钢筋拢、地漠网及亏地铁瓜外部霜其它公共飘设施杂散玩电流殖腐蚀流防护6堵排测采取深“以独堵为塞主，纠以排闷为辅茂，防屋堵结耳合，坊加强景监测柴”的熄设计纷原则悬：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跃电流邻腐蚀养防护6GB雁50先15惹7-困20黎13CJ勤J4腿9-液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。杂散容电流命腐蚀五防护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。供电砌车间7供电诉车间7防雷复与综才合接鱼地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