地鐵變配電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì).doc

地鐵變配電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)摘要：本文針對(duì)地鐵變配電系統(tǒng)工程，詳細(xì)論述了地鐵降壓變電所的主接線和運(yùn)行方式、繼電保護(hù)、測(cè)量與計(jì)量等，以及低壓配電系統(tǒng)和照明配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)。關(guān)鍵詞：地鐵變配電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)1引言地鐵車站一般分為地下二層，地下一層稱為站廳層，地下二層稱為站臺(tái)層，每層均分為公共區(qū)和兩端的設(shè)備區(qū)。公共區(qū)是乘客購(gòu)票、乘車的區(qū)域，設(shè)備區(qū)則是各種專業(yè)的設(shè)備機(jī)房，如BAS、FAS、AFC（自動(dòng)售檢票）、通信、信號(hào)、泵房、氣體滅火、照明配電室、環(huán)控機(jī)房、環(huán)控電控室、牽引/降壓變電所、蓄電池室、屏蔽門管理室、車站控制室等。上海軌道交通明珠線二期工程共設(shè)17座地下車站和1座地面車輛段，線路全長(zhǎng)22公里，與明珠線一期工程的中段連接，構(gòu)成環(huán)線。明珠線二期工程供電系統(tǒng)采用集中供電的110/35/10kV三級(jí)電壓供電方式，由主變電所、牽引供電系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)和電力SCADA系統(tǒng)組成。全線設(shè)兩座110/35/10kV主變電所，向牽引供電系統(tǒng)（35kV）和變配電系統(tǒng)（10kV）供電。由于地鐵牽引、車站動(dòng)力多為一級(jí)負(fù)荷，因此每座主變電所均由城市電網(wǎng)提供兩回獨(dú)立電源。變配電系統(tǒng)由10/0.4kV降壓變電所、低壓配電系統(tǒng)與照明配電系統(tǒng)組成。降壓變電所在規(guī)模較大的車站設(shè)置二座，以車站中心為界，每座變電所各提供半個(gè)車站和單側(cè)相鄰半個(gè)區(qū)間的負(fù)荷用電。而規(guī)模較小的車站則設(shè)置一座，提供整個(gè)車站和兩側(cè)相鄰半個(gè)區(qū)間的負(fù)荷用電。2地鐵降壓變電所設(shè)計(jì)21主接線全線的降壓變電所被分成若干個(gè)供電分區(qū)，每一個(gè)供電分區(qū)均從主變電所的35/10kV主變壓器，就近引入兩路10kV電源。在各供電分區(qū)設(shè)有網(wǎng)絡(luò)開(kāi)關(guān)，正常運(yùn)行時(shí)該開(kāi)關(guān)分?jǐn)?，形?0kV開(kāi)口雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)供電形式。每座降壓變電所的兩路電源分別由主變電所或相鄰降壓變電所10kV不同母線引入，接至兩段母線，同時(shí)在降壓變電所的每段母線設(shè)一路出線電源，向相鄰降壓變電所供電。降壓變電所10kV側(cè)接線采用單母線分段型式，設(shè)置母聯(lián)斷路器。降壓變電所設(shè)兩臺(tái)10/0.4kV動(dòng)力變壓器，分別接自不同10kV母線上。變壓器容量的容量滿足一臺(tái)退出運(yùn)行時(shí)，另一臺(tái)能負(fù)擔(dān)遠(yuǎn)期的一、二級(jí)負(fù)荷。圖一為降壓變電所的主接線。圖一降壓變電所的主接線22運(yùn)行方式正常運(yùn)行時(shí)，兩路10kV進(jìn)線電源分別向兩段母線供電，母聯(lián)斷路器打開(kāi)，兩段母線分段運(yùn)行。當(dāng)一段母線進(jìn)線電源失電時(shí)，進(jìn)線斷路器分閘，母聯(lián)斷路器自動(dòng)合閘。低壓母線為單母線分段運(yùn)行方式，當(dāng)一路電源故障時(shí)，母聯(lián)分段開(kāi)關(guān)自投，由另一路電源電源供一、二級(jí)負(fù)荷用電。23控制、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置（1）控制降壓變電所10kV斷路器采用SCADA遠(yuǎn)動(dòng)控制、變電所集中控制和就地控制；0.4kV進(jìn)線、母聯(lián)斷路器和三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)采用SCADA遠(yuǎn)動(dòng)控制和就地控制；自動(dòng)扶梯饋線開(kāi)關(guān)帶分勵(lì)脫扣器，分勵(lì)按鈕與FAS系統(tǒng)輸出繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)并聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)情況下FAS系統(tǒng)可將其斷開(kāi)。（2）繼電保護(hù)繼電保護(hù)要滿足可靠性、選擇性、靈敏性、速動(dòng)性要求，并力求簡(jiǎn)化保護(hù)配置；供電系統(tǒng)各級(jí)保護(hù)應(yīng)考慮配合關(guān)系。降壓變電所10kV系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置采用微機(jī)型綜合保護(hù)測(cè)控單元，實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)量、信息采集與控制、開(kāi)關(guān)間的聯(lián)鎖與聯(lián)動(dòng)、通信等功能，通過(guò)光纖以太網(wǎng)絡(luò)接口接入全所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)并上傳至控制中心，保護(hù)功能具有獨(dú)立性，不依賴于網(wǎng)絡(luò)。具體保護(hù)配置如下：10kV進(jìn)、出線線路差動(dòng)保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、零序電流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、低電壓保護(hù)10kV母聯(lián)限時(shí)電流速斷保護(hù)、零序電流保護(hù)動(dòng)力變壓器電流速斷保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、零序電流保護(hù)、溫度保護(hù)（變壓器內(nèi)部保護(hù)）、過(guò)電壓保護(hù)、低電壓保護(hù)0.4kV低壓進(jìn)線柜、母聯(lián)柜和環(huán)控一、二、三級(jí)負(fù)荷饋電柜均設(shè)過(guò)載、短路瞬時(shí)、短路延時(shí)及接地保護(hù)，其他低壓柜設(shè)過(guò)載、短路瞬時(shí)及接地保護(hù)。（3）自動(dòng)裝置10kV、0.4kV母聯(lián)斷路器設(shè)置自動(dòng)投入裝置/功能，自投功能可在當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方進(jìn)行投入/退出。交流所用電母聯(lián)斷路器設(shè)置自動(dòng)投入、進(jìn)線設(shè)來(lái)電自復(fù)功能。直流所用電的兩路交流進(jìn)線設(shè)置自動(dòng)投入功能。24測(cè)量和計(jì)量變電所的所有測(cè)量和計(jì)量均在開(kāi)關(guān)柜當(dāng)?shù)仫@示并通過(guò)變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)將主要數(shù)據(jù)送到控制中心，具體設(shè)置如下：10kV進(jìn)/出線電流、10kV母線電壓、動(dòng)力變壓器一次側(cè)電流/有功功率/有功電度、動(dòng)力變壓器二次側(cè)電流、0.4kV母線電壓、0.4kV饋線電流、交流所用電系統(tǒng)進(jìn)線電流及母線電壓、直流所用電系統(tǒng)母線電壓。25功率因素補(bǔ)償變電所采用低壓集中自動(dòng)補(bǔ)償方式，每段0.4kV母線上裝設(shè)電容自動(dòng)補(bǔ)償裝置，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，使補(bǔ)償后的功率因數(shù)大于0.9。26所用電系統(tǒng)（1）交流所用電系統(tǒng)由降壓變電所所0.4kV兩段母線分別引入相互獨(dú)立的兩路電源，作為交流所用電系統(tǒng)的進(jìn)線電源，兩路電源互為備用。交流所用電系統(tǒng)采用單母線分段接線型式，供全所交流所用電負(fù)荷。（2）直流所用電系統(tǒng)用于提供降壓變電所控制、操作、繼保電源及事故照明電源。正常運(yùn)行時(shí)，充電單元負(fù)責(zé)全所直流用電，蓄電池在浮充電狀態(tài)。交流失電后，變電所內(nèi)的蓄電池組容量應(yīng)保證所內(nèi)經(jīng)常性負(fù)荷、沖擊負(fù)荷、事故照明負(fù)荷停電1小時(shí)的放電容量及事故放電末期最大沖擊負(fù)荷容量（按4臺(tái)斷路器同時(shí)動(dòng)作考慮）的要求。直流系統(tǒng)操作電壓為DC220V，采用高頻開(kāi)關(guān)電源。27過(guò)電壓保護(hù)供電系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)遭受暫態(tài)過(guò)電壓、操作過(guò)電壓、雷電過(guò)電壓的侵襲，使設(shè)備絕緣直接破壞或不斷劣化，最終引發(fā)事故。過(guò)電壓保護(hù)裝置可有效限制過(guò)電壓水平，保護(hù)重要設(shè)備。過(guò)電壓保護(hù)屬于系統(tǒng)范疇，體現(xiàn)在供電系統(tǒng)中可能遭受過(guò)電壓的各個(gè)環(huán)節(jié)，降壓變電所作為供電系統(tǒng)的主要組成部分應(yīng)采取如下過(guò)電壓保護(hù)措施：（1）變電所每段10kV母線對(duì)地間設(shè)置一臺(tái)避雷器，位于地面的變電所房屋（如車輛段）按建筑物防雷規(guī)定設(shè)置避雷帶或避雷針。（2）在動(dòng)力變壓器0.4kV側(cè)和向重要設(shè)備供電的末端配電箱（BAS、FAS、AFC、通信、信號(hào)等）的各相母線上，裝設(shè)電涌保護(hù)器（SPD）。28防雷與接地考慮雷電過(guò)電壓下的絕緣配合合理，受避雷器保護(hù)的設(shè)備，其額定雷電沖擊耐受電壓應(yīng)不低于避雷器的雷電沖擊保護(hù)電壓乘以配合因數(shù)Kc,一般取Kc1.4。10kV系統(tǒng)經(jīng)小電阻接地，0.4kV系統(tǒng)采用TN-S接地系統(tǒng)。地鐵車站設(shè)置綜合接地網(wǎng)，接地網(wǎng)的接地電阻小于0.5，降壓變電所內(nèi)做局部等電位連接。3低壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)31負(fù)荷分類車站動(dòng)力、照明負(fù)荷按其重要性，分為一、二級(jí)及三級(jí)負(fù)荷。一級(jí)負(fù)荷由降壓變電所一、二段母線各提供一路電源供電并在末端自投，以實(shí)現(xiàn)不間斷供電，如BAS、FAS、AFC、通信、信號(hào)、屏蔽門、消防泵、噴淋泵、廢水泵、交/直流盤、氣體滅火、環(huán)控電控室一、二段母線等。二級(jí)負(fù)荷由降壓變電所一段或二段母線提供一路電源，在變電所處切換，必要時(shí)可以切除，如污水泵、雨水泵、自動(dòng)扶梯、直升電梯、正常照明等。三級(jí)負(fù)荷由降壓變電所三級(jí)負(fù)荷母線提供一路電源，當(dāng)變電所只有一路電源時(shí)必須切除，如廣告照明、冷水機(jī)組、環(huán)控電控室三段母線等。32環(huán)控電控室由于位于地下，地鐵車站的通風(fēng)和空調(diào)設(shè)備數(shù)量多、容量大，故在其較為集中的站廳層兩端設(shè)置環(huán)控電控室，以便于集中供電和控制。冷水機(jī)組雖屬空調(diào)設(shè)備，因其容量太大（一般在100kW以上），其電源直接由降壓變電所三級(jí)負(fù)荷母線提供。環(huán)控電控室一、二段母線進(jìn)線柜由降壓變電所一、二段母線各提供一路電源，設(shè)置ATS電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，具有自投自復(fù)功能。三段母線由降壓變電所三級(jí)負(fù)荷母線提供一路電源。除暖風(fēng)機(jī)、冷卻水泵、冷凍水泵和冷卻塔接至三段母線外，其余通風(fēng)和空調(diào)設(shè)備均接至一段或二段母線。一、二段母線進(jìn)線柜設(shè)過(guò)載、短路、接地保護(hù)，進(jìn)線斷路器設(shè)置帶延時(shí)的失壓脫扣器（延時(shí)范圍03S）；三段母線進(jìn)線柜設(shè)過(guò)載、短路瞬時(shí)、接地保護(hù)。環(huán)控電控室低壓開(kāi)關(guān)為就地控制。環(huán)控電控室進(jìn)線柜的保護(hù)整定，應(yīng)與降壓變電所低壓斷路器配合，防止越級(jí)跳閘。環(huán)控用電設(shè)備均采用就地、環(huán)控電控室和車站控制室三級(jí)控制。33配電線路車站動(dòng)力、照明設(shè)備配電回路由降壓變電所或環(huán)控電控室采用放射式方式供電，區(qū)間動(dòng)力、照明設(shè)備配電回路由降壓變電所采用樹(shù)干式方式供電。低壓配電回路均使用電纜或電線，一級(jí)負(fù)荷以及應(yīng)急照明采用低煙無(wú)鹵耐火電纜、電線，二、三級(jí)負(fù)荷采用低煙無(wú)鹵阻燃電纜、電線，消防設(shè)備回路采用礦物絕緣電纜。電纜額定電壓不低于1kV，電線額定電壓不低于500V；電纜、電線截面按持續(xù)載流量選擇，并校驗(yàn)其末端電壓水平（允許偏差為5%）。4照明配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)41照明分類地鐵照明由站廳/站臺(tái)照明、房間照明、區(qū)間照明、應(yīng)急照明（包括誘導(dǎo)標(biāo)志）、出入口照明和廣告照明等組成。車站和區(qū)間應(yīng)急照明為一級(jí)負(fù)荷，站廳/站臺(tái)照明、房間照明、區(qū)間工作照明、出入口照明為二級(jí)負(fù)荷，廣告照明為三級(jí)負(fù)荷。（1）照度標(biāo)準(zhǔn)1）照度標(biāo)準(zhǔn)類別照度標(biāo)準(zhǔn)值（lx）低中高計(jì)算機(jī)房、變電所控制室、售票室、檢票處150200300站廳、站臺(tái)、辦公室100150200通道、樓梯、自動(dòng)扶梯、休息室、值班室75100150設(shè)備室、機(jī)房、出入口門廳5075100衛(wèi)生間203050道岔區(qū)51015隧道、風(fēng)道235（2）正常情況下照度均勻度不宜低于0.7。（3）直接眩光限值質(zhì)量等級(jí)：控制室、值班室、車控室等房間為級(jí)，站廳、站臺(tái)、通道、辦公室、休息室等場(chǎng)所為級(jí)，其余場(chǎng)所為級(jí)。（4）光源色表：休息室、衛(wèi)生間、設(shè)備機(jī)房等房間為暖色、站廳、站臺(tái)、通道、辦公室等場(chǎng)所為中間色，控制室、值班室、車控室等房間為冷色。（5）顯色指數(shù)：控制室、值班室、車控室等房間Ra80，站廳、站臺(tái)、辦公室、休息室等場(chǎng)所60Ra80，通信、信號(hào)、無(wú)線傳輸機(jī)房等房間40Ra60，變電所設(shè)備間、風(fēng)機(jī)房等房間Ra40。（6）照明設(shè)計(jì)與車站裝飾有著非常密切的關(guān)系，應(yīng)該相互配合，在使用功能和藝術(shù)意境等方面取得統(tǒng)一。42照明電源設(shè)計(jì)（1）交流電源車站各類照明配電箱集中布置于站廳、站臺(tái)層兩端的照明配電室，由降壓變電所0.4kV不同母線段分別引來(lái)；區(qū)間照明配電箱分布于區(qū)間，由降壓變電所0.4kV不同母線段分別引至上、下行。照明配電箱饋線分區(qū)域供電。（2）直流應(yīng)急電源車站及區(qū)間應(yīng)急照明電源由降壓變電所直流電源裝置供電，其容量滿足60min事故情況下疏散人員的需要。（3）安全工作照明電源站臺(tái)板下電纜通道設(shè)安全工作照明，由設(shè)于站臺(tái)層照明配電室內(nèi)的220/36V電源變壓器供電，電源變壓器由站臺(tái)