地鐵供電系統(tǒng)設(shè)備要求.doc

地鐵供電系統(tǒng)第一節(jié)概述一、地鐵供電方式地鐵的供電電源要求安全可靠，通常由城市電網(wǎng)供給。目前，國內(nèi)各城市對地鐵及城市軌道交通的供電一般有三種方式，即分散供電方式、集中供電方式、分散與集中相結(jié)合的混合供電方式。分散供電方式是指沿地鐵線路的城市電網(wǎng)（通常是10KV電壓等級）分別向各沿線的地鐵牽引變電所和降壓變電所供電。其前提條件是城市電網(wǎng)在地鐵沿線有足夠的變電站和備用容量，并能滿足地鐵牽引供電的可靠性要求。如早期的北京地鐵采取的就是這種供電方式。集中供電方式是指城市電網(wǎng)（通常是110KV或66KV電壓等級）向地鐵的專用主變電所供電，主變電所再向地鐵的牽引變電所和降壓變電所供電，地鐵自身組成完整的供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。近幾年新建的地鐵系統(tǒng)多采用集中供電方式，如上海、廣州、深圳地鐵等。分散與集中相結(jié)合的供電方式是上述兩種供電方式的結(jié)合，可充分利用城市電網(wǎng)的資源，節(jié)約投資，但供電可靠性不如集中供電方式，管理亦不夠方便。集中和分散兩種不同供電方式的比較如表1-3-1所示，分散與集中相結(jié)合的供電方式優(yōu)缺點介于兩者之間。表1-3-1地鐵供電方式的比較 供電方式優(yōu)點缺點集中供電方式l 供電可靠性高，受外界因素影響較??；l 主變電所采用110/35KV有載自動調(diào)壓變壓器，并有專用供電回路，供電質(zhì)量好；l 地鐵供電可獨立進(jìn)行調(diào)度和運營管理；檢修維護(hù)工作相對獨立方便；l 可提高地鐵供電的可靠性和靈活性；l 牽引整流負(fù)荷對城市電網(wǎng)的影響??；l 只涉及城市電網(wǎng)幾個220KV變電站的增容改造，工程量較小，相對易于實現(xiàn)。l 投資較大。分散供電方式l 投資較??；l 便于城市電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和管理。l 因同時受110KV和10KV電網(wǎng)故障影響，故受外界因素影響較多；l 10KV電網(wǎng)直接向一般用戶供電，引起的故障幾率大，可靠性較低；l 與城市電網(wǎng)的接口多，調(diào)度和運營管理環(huán)節(jié)增多，故障狀態(tài)下的轉(zhuǎn)電不方便；l 牽引整流機組產(chǎn)生的高次諧波直接進(jìn)入10KV電網(wǎng)對其他用戶的影響較大；l 要求城市電網(wǎng)的變電所應(yīng)具有足夠的備用容量，以滿足地鐵牽引供電的要求；涉及較多110KV變電站的增容改造，工程量較大。對于某一城市究竟應(yīng)采用哪種供電方式，需要根據(jù)地鐵和城軌交通用電負(fù)荷并結(jié)合該城市電網(wǎng)的具體情況進(jìn)行分析。若該城市的電力資源缺乏，變電站較少，采用分散供電方式時由于需要新建多個地區(qū)變電站而使投資增大，在此情況下采用集中供電方式就比較合適。該供電方式具有管理方便、供電可靠性相對較高等優(yōu)點。若城市的電力資源較豐富，沿地鐵和城軌交通線路的地區(qū)變電站較多且容量也足夠給地鐵和城軌交通供電，則采用分散供電方式可節(jié)約建設(shè)資金。當(dāng)城市電網(wǎng)的情況介于上述兩種情況之間時，可考慮采用分散與集中相結(jié)合的供電方式。由于我國目前大多數(shù)地鐵和城軌交通均采用集中供電方式，故本文將以集中供電方式為主介紹地鐵的供電系統(tǒng)和設(shè)備。二、中壓供電網(wǎng)絡(luò)的電壓等級國外地鐵和城市軌道交通的中壓供電網(wǎng)絡(luò)一般有33KV、20KV、10KV三個電壓等級。國內(nèi)現(xiàn)有地鐵和城市軌道交通的中壓供電網(wǎng)絡(luò)有35KV、33KV、10KV電壓等級。北京和天津的地鐵和城市軌道交通的中壓供電網(wǎng)絡(luò)采用了10KV電壓等級；上海地鐵號線的中壓供電網(wǎng)絡(luò)中牽引供電網(wǎng)絡(luò)采用33KV電壓等級、動力照明供電網(wǎng)絡(luò)采用10KV電壓等級；廣州地鐵號線的中壓供電網(wǎng)絡(luò)采用了33KV電壓等級；深圳地鐵1、4號線和南京地鐵南北線的中壓供電網(wǎng)絡(luò)均采用35KV電壓等級。我國電力系統(tǒng)并未推薦過使用33KV電壓等級，上海、廣州地鐵采用此電壓等級有其特殊歷史原因。其他城市很少采用。不同電壓等級的中壓供電網(wǎng)絡(luò)有不同的特點：（1） 35KV中壓供電網(wǎng)絡(luò)：輸電距離和容量大、電能損失小、設(shè)備可實現(xiàn)國產(chǎn)化，但設(shè)備相對體積大、產(chǎn)品價格高、國內(nèi)無環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜。目前國內(nèi)城市配電網(wǎng)擬取消35KV電壓等級，但國內(nèi)地鐵和城市軌道交通的中壓供電系統(tǒng)仍在使用。（2） 20KV中壓供電網(wǎng)絡(luò)：輸電距離和容量適中、電能損失較小、設(shè)備可完全實現(xiàn)國產(chǎn)化、設(shè)備體積小、產(chǎn)品價格適中、國內(nèi)有環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜。國外地鐵和城市軌道交通大量采用，但國內(nèi)地鐵和城市軌道交通尚未使用此電壓等級。（3） 10KV中壓供電網(wǎng)絡(luò)：輸電距離和容量小、電能損失大、設(shè)備可完全實現(xiàn)國產(chǎn)化、設(shè)備體積小、產(chǎn)品價格低、國內(nèi)有環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜。國內(nèi)城市配電網(wǎng)大量使用，部分國內(nèi)地鐵和城市軌道交通也使用此電壓等級。表1-3-2不同電壓等級的中壓供電網(wǎng)絡(luò)的比較 序號項目35KV20KV10KV1輸電容量大中小2輸電距離大中小3電能損耗小較小大4設(shè)備價格高中低5設(shè)備國產(chǎn)化國產(chǎn)國產(chǎn)國產(chǎn)6設(shè)備體積及占地面積大中小7國內(nèi)生產(chǎn)環(huán)網(wǎng)柜無有有8國內(nèi)城市電網(wǎng)應(yīng)用擬取消有，很少廣泛應(yīng)用9國內(nèi)地鐵及城軌應(yīng)用有無有10適用標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)國家、國際標(biāo)準(zhǔn)中壓供電網(wǎng)絡(luò)既可采用牽引和動力照明同用一個供電網(wǎng)絡(luò)的方案，即牽引動力照明混合網(wǎng)絡(luò)；也可以采用牽引和動力照明供電網(wǎng)絡(luò)相對獨立的兩個供電網(wǎng)絡(luò)方案，即牽引供電網(wǎng)絡(luò)、動力照明供電網(wǎng)絡(luò)。由于電費在地鐵和城軌交通的運營成本中占很大比例，從長遠(yuǎn)的角度考慮，中壓供電網(wǎng)絡(luò)宜選擇較高的電壓等級，亦即35KV或20KV為優(yōu)選方案。三、地鐵供電系統(tǒng)的組成地鐵供電電源通常取自城市電網(wǎng)，通過城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)和地鐵供電系統(tǒng)實現(xiàn)輸送或變換，然后以適當(dāng)?shù)碾妷旱燃壒┙o地鐵各類設(shè)備。根據(jù)用電性質(zhì)的不同，地鐵供電系統(tǒng)可分為兩部分：由牽引變電所為主組成的牽引供電系統(tǒng)和以降壓變電所為主組成的動力照明供電系統(tǒng)。牽引供電系統(tǒng)主要由主變電所、牽引變電所、接觸網(wǎng)、電力監(jiān)控、供電纜網(wǎng)等組成。提供地鐵車輛的牽引動力電源。動力照明供電系統(tǒng)主要由降壓變電所、低壓母線排、配電設(shè)備、線纜、用電設(shè)備等組成。提供地鐵機電設(shè)備動力電源和照明電源。此外，還應(yīng)設(shè)置地鐵應(yīng)急電源系統(tǒng)，如小型發(fā)電機、電源、電源等。四、牽引供電系統(tǒng)的制式城市軌道交通和地鐵的牽引供電系統(tǒng)通常均采用較低電壓的直流供電制式，主要原因是：（1） 由于直流制供電無電抗壓降，因而比交流制供電的電壓損失??；（2） 電網(wǎng)的供電范圍（距離）、電動車輛的功率都不大，均不需太高的供電電壓；（3） 城市軌道交通和地鐵的供電線路都處在城市建筑群之間，供電電壓不宜過高，以確保安全；（4） 直流制供電的對象，即早期使用的直流牽引電動機和近期采用的變頻調(diào)速異步牽引電動機均具有良好的起動和調(diào)速特性，可充分滿足電動車輛牽引特性的要求?；谏鲜鲈?，世界各國城市軌道交通的供電電壓均在5501500V之間，其中間檔級很多，這是由各種不同交通形式、不同發(fā)展歷史時期造成的?，F(xiàn)國際電工委員會擬定的電壓標(biāo)準(zhǔn)為：600V、750V、1500V三種，后兩種電壓為推薦值。我國國標(biāo)亦規(guī)定為750V和1500V，不推薦600V電壓等級。我國北京地鐵采用的是750V直流供電電壓，上海地鐵、廣州地鐵、深圳地鐵等均采用的是1500V直流供電電壓。究競應(yīng)選擇哪種電壓等級，這涉及供電系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、供電質(zhì)量、運輸?shù)目土髅芏?、供電距離、車輛的選型等。必須根據(jù)各城市的具體條件和要求，通過綜合技術(shù)論證后決定。近年來，由于交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，車輛的牽引電動機已逐步采用結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、價格低廉的鼠籠式交流異步電動機替代原先的直流電動機。在城市軌道交通中采用交流變頻調(diào)速異步牽引電動機是一項新技術(shù)，也是牽引動力的發(fā)展方向，具有非常廣闊的發(fā)展前景。通常采用的“交直交”（AC-DC-AC）變頻調(diào)速方式，盡管在電動車輛上采用的是交流異步電動機，但其接觸網(wǎng)架線供電電壓還是直流的。從供電的角度分析，仍然還可認(rèn)為是屬于直流供電制式的擴大運用范疇。第二節(jié)牽引供電系統(tǒng)一、牽引供電系統(tǒng)的組成圖1-3-1表示地鐵和城軌交通牽引供電系統(tǒng)的各組成部分的示意圖。發(fā)電廠升壓變壓器升壓變壓器發(fā)電廠主變電所（降壓）牽引變電所整流裝置車輛電力網(wǎng)饋電線接觸網(wǎng)回流線軌 道車輛接觸網(wǎng)圖1-3-1牽引供電系統(tǒng)示意圖圖中，從發(fā)電廠（站）經(jīng)升壓變壓器、高壓輸電網(wǎng)、區(qū)域變電站至主變電所，通常被稱為“一次（外部）供電系統(tǒng)”。主變電所可以由電力系統(tǒng)部門直接管理（如采用分散式供電的情況），也可歸屬于地鐵或城市軌道交通單位管理（如采用集中式供電的情況）。主變電所（屬于地鐵或城市軌道交通單位管理時）、牽引變電所、整流裝置、饋電線路、接觸網(wǎng)、走行軌道、回流線等統(tǒng)稱為“牽引供電系統(tǒng)”。城市電網(wǎng)的三相高壓交流電110KV（或220KV）經(jīng)主變電所降低為1035KV作為牽引變電所的進(jìn)線電壓。牽引變電所再將1035KV電壓變成適合電動車輛應(yīng)用的低壓直流電。饋電線將牽引變電所的直流電輸送到沿車輛走行軌架設(shè)的接觸網(wǎng)（或接觸軌）上。電動車輛通過其受流器與接觸網(wǎng)（或接觸軌）的直接接觸而獲得電能。走行軌道構(gòu)成牽引供電回路的一個組成部分，回流線將軌道回流返回牽引變電所。二、主變電所1、概述地鐵主變電所將城市電網(wǎng)的高壓110KV（或220KV）電能降壓后以35KV或10KV的電壓等級分別供給牽引變電所和降壓變電所。為保證供電的可靠性，地鐵線路通常設(shè)置兩座或兩座以上主變電所。主變電所由兩路獨立的電源進(jìn)線供電，內(nèi)部設(shè)置2臺相同的主變壓器。根據(jù)牽引負(fù)荷和動力負(fù)荷的不同情況，主變壓器可采用三相三繞組的有載調(diào)壓變壓器或雙繞組的變壓器。采用有載調(diào)壓變壓器在電源進(jìn)線電壓波動時二次側(cè)電壓維持在正常值范圍內(nèi)。主變電所為地鐵線路的總變電所，承擔(dān)整條地鐵線路的電力負(fù)荷的用電。（1） 可根據(jù)負(fù)荷計算確定在地鐵線路上設(shè)置的主變電所數(shù)量。（2） 每座主變電所設(shè)置臺主變壓器，由城市電網(wǎng)地區(qū)變電站引入兩路獨立的110KV專用線路供電，兩回路同時運行，互為備用，以保證供電的可靠性和供電質(zhì)量。進(jìn)線電源容量應(yīng)滿足遠(yuǎn)期時其供電區(qū)域內(nèi)正常運行及故障運行情況下的供電要求。（3） 低壓35KV側(cè)采用單母線分段接線，兩段母線間設(shè)母聯(lián)斷路器，正常運行時母聯(lián)斷路器打開。（4） 正常運行時每座主變電所的兩路110KV電源和臺主變壓器分列運行。通過35KV饋出電纜分別向各自供電區(qū)域的負(fù)荷和動力照明負(fù)荷供電。2、主變電所的主要設(shè)備（一）主變壓器高壓側(cè)電壓為110KV，低壓側(cè)電壓為35KV（或10KV）。主變壓器容量應(yīng)能滿足正常運行時，每臺變壓器容量承擔(dān)其所供區(qū)域內(nèi)的全部牽引負(fù)荷和動力照明的供電。當(dāng)發(fā)生故障時，應(yīng)滿足如下條件：（1） 當(dāng)一臺主變壓器發(fā)生故障時，另一臺主變壓器應(yīng)能滿足該供電區(qū)域高峰小時牽引負(fù)荷和動力及照明一、二級負(fù)荷的供電。（2） 當(dāng)一座變電所因故解列時，剩余主變電所應(yīng)能承擔(dān)全線的動力和照明一、二級負(fù)荷及牽引負(fù)荷。主變壓器容量的選擇應(yīng)考慮近期實際負(fù)荷和遠(yuǎn)期發(fā)展的需求。單臺容量大約在20MVA40MVA范圍，主要考慮相鄰變電所故障解列時應(yīng)滿足向該段牽引負(fù)荷越區(qū)供電的要求。（二）110KV GIS組合電器主變電所采用110KV全封閉六氟化硫組合電器設(shè)備，SF6氣體絕緣的金屬封閉開關(guān)設(shè)備,簡稱GIS(Gas InsuLated metaL-encLosed Switchgear)。 GIS是由各種開關(guān)電器：斷路器GCB、隔離開關(guān)DS、接地開關(guān)ES、母線、現(xiàn)地匯控柜LCP以及電流互感器CT、電壓互感器VT和避雷器LA等組成的電力設(shè)備,具有結(jié)構(gòu)緊湊、抗污染能力強、運行安全、外型美觀、設(shè)備占用空間小等特點。主要技術(shù)規(guī)格如下：（1） 額定電壓：110KV（2） 最高工作電壓：126KV（3） 額定絕緣水平： 額定雷電沖擊耐受電壓（峰值）：相對地650KV斷口650+100KV（隔離開關(guān)）斷口650KV（斷路器） 額定1分鐘工頻耐受電壓（有效值）：耐受電壓275KV斷口315KV（隔離開關(guān)）斷口275KV（斷路器）（4） SF6氣體零表壓時耐受電壓（相對地）：1.3*1263 KV（5min）（5） 局部放電量（1.1倍相電壓下） 氣隔絕緣子：小于3PC 整體GIS：小于10PC（6） 額定電流：2000A（7） 額定熱穩(wěn)定電流及持續(xù)時間：40KA/3S（8） 額定動穩(wěn)定電流：100KA（9） 額定頻率：50HZ（10） 相數(shù)：3（11） 斷路器操動機構(gòu)和輔助回路的額定電壓：直流220V（三）主變電所二次設(shè)備（1）主變壓器保護(hù) SR745數(shù)字式變壓器管理繼電器，用于變壓器保護(hù)、控制、接口、測量和監(jiān)測?？蓪崿F(xiàn)以下功能：l 主變內(nèi)部故障時的縱差保護(hù)，保護(hù)動作跳主變兩側(cè)；l SR745低壓側(cè)過流元件和MIV電壓繼電器配合，組成低壓側(cè)復(fù)合過流，依次跳本側(cè)及主變兩側(cè)；l 按負(fù)荷起動風(fēng)扇回路；l 聯(lián)跳電容器回路；l 用于2主變時，作主變及線路的縱差保護(hù)，動作跳主變兩側(cè)。 MIF數(shù)字式饋線管理繼電器（裝于110KV側(cè)），用于主變壓器保護(hù)、接口、測量和監(jiān)測?？蓪崿F(xiàn)以下功能：l 同MIV電壓繼電器共同組成110KV復(fù)合電壓過流保護(hù)，第一時限跳本側(cè)，第二時限跳兩側(cè)；l 同MIV電壓繼電器共同組成110KV零序過流方向保護(hù)，第一時限跳本側(cè)，第二時限跳兩側(cè)；l 監(jiān)視零序，保護(hù)動作經(jīng)0.30.5S跳主變兩側(cè)；l 過負(fù)荷保護(hù)，發(fā)信號及閉鎖有載調(diào)壓開關(guān)。 MIV電壓繼電器，共2臺：l 一臺裝于110KV側(cè)，實現(xiàn)：同MIF共同組成復(fù)合電壓過流保護(hù)，第一時限跳本側(cè)，第二時限跳兩側(cè)；同MIF共同組成零序過流方向保護(hù)，第一時限跳本側(cè)，第二時限跳兩側(cè)；零序過壓保護(hù)保護(hù)動作經(jīng)0.30.5S跳主變兩側(cè)。l 另一臺裝于35KV側(cè)，實現(xiàn)：利用SR745的過流保護(hù)功能共同組成復(fù)合電壓過流保護(hù)，依次跳本側(cè)及主變兩側(cè)。（2）線路保護(hù)配置L90線路差動繼電器，實現(xiàn)線路保護(hù)要求。L90光纖縱差保護(hù)用于跳閘輸出的型繼電器動作時間小于4ms, 用于信號輸出的快速型繼電器動作時間小于0.6ms。L90與電力監(jiān)控系統(tǒng)的接口采用數(shù)字通訊方式，實現(xiàn)控制、監(jiān)視、測量和保護(hù)動作信號的數(shù)據(jù)交換。L90光纖縱差保護(hù)的3個通訊口，可以獨立或同時運行。L90具備完善的在線自檢功能，在正常運行時一直進(jìn)行自檢，但不影響任何保護(hù)功能，如檢出異常則發(fā)出告警信號并閉鎖保護(hù)。（四）環(huán)網(wǎng)電纜（110KV電纜，35KV電纜，1500V直流電纜）環(huán)網(wǎng)電力電纜選用低煙、低鹵、低毒、阻燃電纜；敷設(shè)于重要場所的電纜則選用無煙、無鹵、無毒、阻燃電纜。（1）敷設(shè)條件：布置于隧道（或地面）及變電所內(nèi)電纜支架上或敷設(shè)于地面電纜溝槽的電纜支架上，可敷設(shè)于可能短時積水的電纜溝內(nèi)。（2）材料要求：l 電纜應(yīng)具有低煙、低鹵、阻燃等特性，部分電纜還應(yīng)同時考慮防水、防紫外線要求。l 電纜的防水、防潮性能應(yīng)滿足：電纜樣品在水中浸泡72小時后，去除絕緣層外面的復(fù)合層后，用肉眼觀察，絕緣層外表面應(yīng)是干燥的。l 電纜燃燒時的阻燃性能、低煙或無煙、無毒性能應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)定的技術(shù)要求。l 電纜具有防白蟻性能，按照GB/T2952.38電線電纜白蟻試驗方法中擊倒法的規(guī)定進(jìn)行測試，測試結(jié)果要求為：KT50應(yīng)不大于250分鐘。l 電纜的絕緣電阻應(yīng)滿足GB12706-1991的規(guī)定。交聯(lián)聚乙烯絕緣在最高額定溫度下，絕緣電阻常數(shù)Ki應(yīng)不小于3.67Mkm。（3）電纜敷設(shè)要求地鐵電纜種類多、數(shù)量大、敷設(shè)空間條件惡劣。電纜敷設(shè)是否達(dá)到要求，不僅影響供電系統(tǒng)的可靠性，而且還影響故障發(fā)生率和事故范圍。l 上下行環(huán)網(wǎng)電纜分別敷設(shè)在線路兩側(cè)，電纜支架上的電纜按電壓等級由高到低分層敷設(shè)以減少相互間的干擾，特別是電力電纜與弱電電纜應(yīng)保持0.5米的間距要求。l 變電所電氣設(shè)備多、相互間連線密集，因此應(yīng)在設(shè)備室下設(shè)置電纜夾層以便于電纜敷設(shè)。電纜夾層設(shè)置進(jìn)人孔，其位置和數(shù)量應(yīng)滿足電纜敷設(shè)和后期運營維護(hù)的要求。l 在車輛段、停車場內(nèi)，電纜采用在電纜溝內(nèi)敷設(shè)方式，由于車輛段、停車場的管線多，設(shè)置電纜溝要注意與其他管線的協(xié)調(diào)。l 在電纜敷設(shè)施工完成后，應(yīng)嚴(yán)格封堵預(yù)留管、孔、洞，減少小動物進(jìn)入設(shè)備房造成事故的可能及控制火災(zāi)漫沿范圍。三、主變電所向牽引變電所供電的接線方式供電系統(tǒng)的安全性、可靠性是地鐵正常運行的重要保證。為此，牽引變電所均由兩個獨立的電源供電，考慮到地鐵線路分布范圍廣，通常需要在沿線設(shè)置多個牽引變電所。向牽引變電所供電的接線方式有多種方式，現(xiàn)歸納成以下幾種典型形式：1、環(huán)形供電接線方式主變電所1主變電所2牽引變電所牽引變電所牽引變電所牽引變電所地鐵軌道圖1-3-3環(huán)形供電接線圖優(yōu)點：供電線路工作可靠。如果一個主變電所或一路輸電線發(fā)生故障，均不導(dǎo)致中斷牽引變電所的工作。缺點：投資較大。2、雙邊供電接線方式主變電所1牽引變電所1牽引變電所2牽引變電所3牽引變電所4主變電所2地鐵軌道圖1-3-4雙邊供電接線圖優(yōu)點：雙路供電線路，每路均按輸送功率計算，工作可靠。缺點：投資較大。3、單邊供電接線方式主變電所牽引變電所1牽引變電所2牽引變電所3牽引變電所4地鐵軌道圖1-3-5單邊供電接線圖優(yōu)點：設(shè)備相對較少，投資小。缺點：單邊供電的可靠性不如環(huán)行供電和雙邊供電方式。為提高可靠性，仍應(yīng)采用雙路輸電線供電。4、幅射形供電接線方式牽引變電所1地鐵軌道主變電所牽引變電所2牽引變電所3圖1-3-6幅射形供電接線圖優(yōu)點：接線簡單，投資小。缺點：若主變電所發(fā)生故障，則將全線路停電。實際應(yīng)用時通常都是上述某些典型接線方式的綜合，變配電接線圖的設(shè)計選擇原則是：當(dāng)供電系統(tǒng)中的某一個元件發(fā)生故障或損壞時，它應(yīng)能自動解列而不致破壞牽引供電。四、牽引變電所1、概述牽引變電所將地鐵主變電所（或城市電網(wǎng)區(qū)域變電所）送來的35KV電能經(jīng)過降壓和整流變成車輛牽引所要求的直流電能。牽引變電所的容量和設(shè)置的距離是根據(jù)牽引供電計算的結(jié)果，并經(jīng)過經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析比較后所決定的。變電所的間隔一般為23Km, 牽引變電所按其所需的總?cè)萘吭O(shè)置組整流機組并列運行。沿線任一牽引變電所故障，則由兩側(cè)相鄰的牽引變電所承擔(dān)其供電任務(wù)。2、牽引變電所的主要設(shè)備（一）牽引整流機組整流變壓器與整流器單臺變壓器為六相12脈波整流變壓器，兩臺變壓器并聯(lián)運行構(gòu)成等效24脈波整流變壓器。整流變壓器的設(shè)計應(yīng)與整流器相匹配，構(gòu)成牽引整流機組。 地鐵采用兩套12脈波整流機組匹配構(gòu)成一套AC 35KV/DC1500V等效24脈波整流機組。單機組12脈波整流電路由兩個三相全波整橋并聯(lián)組成。每臺整流變壓器的二次繞組有一個星形繞組和一個三角形繞組，分別向兩個三相整流橋供電。因為整流變壓器二次側(cè)星形繞組和三角形繞組相對應(yīng)的線電壓相位錯開30，于是可以得到兩個三相整流橋并聯(lián)組成的12脈波整流電路。當(dāng)供給兩臺12脈波整流器的整流變壓器高壓網(wǎng)側(cè)并聯(lián)的繞組分別采用7.5外延三角形聯(lián)接時，兩套整流器并聯(lián)運行即可構(gòu)成24脈波整流。圖1-3-8是12脈波電路及其矢量圖。圖1-3-812脈波整流電路及其矢量圖a（1）電路特點：l 各整流橋按順序相互不干擾，當(dāng)不考慮重疊角時各橋臂整流管的導(dǎo)電時間為 ，輸出直流電流為二個并聯(lián)橋整流電流之和。l 各繞組線電壓相位錯開 ，直流輸出電壓波頂在時間上重合，也錯開，因此總的直流輸出電壓便有12相脈波?？紤]到牽引負(fù)荷的特殊性，整流變壓器與整流器應(yīng)具有相應(yīng)的過載能力，其過載能力應(yīng)符合GB3859類負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。（2）整流器技術(shù)參數(shù)及性能特點：l 額定頻率：50HZl 額定交流電壓：1180Vl 直流標(biāo)稱電壓：1500Vl 直流最高電壓：1800Vl 額定電流1467A（2200kW）2300A（3450kW）l 直流空載電壓1670Vl 整流器負(fù)荷性質(zhì)：反電動勢、再生l 整流器負(fù)荷類型：級（GB3859）100%額定負(fù)荷-連續(xù)；150%額定負(fù)荷-2小時；300%額定負(fù)荷-1分鐘。l 整流器耐壓工頻耐壓：整流器主回路對地、對輔助回路：5kV/1min輔助回路和主回路應(yīng)電氣隔離，并能承受2kV/1min沖擊電壓：12kV（標(biāo)準(zhǔn)沖擊波1.2/50S）。l 整流器承受短路電流能力如表1-3-3：單臺整流器應(yīng)能承受由于直流側(cè)短路而產(chǎn)生的短路電流的沖擊。表1-3-3整流器承受短路電流能力整流器功率（kW）22003450短路電流（kA，2s）2540l 整流器額定功率損耗。表1-3-4整流器額定功率損耗整流器功率（kW）22003450短路損耗（kW）58（二）35KV交流開關(guān)柜35KV交流開關(guān)柜采用六氟化硫SF6氣體絕緣開關(guān)柜，斷路器采用真空斷路器。（1）主要技術(shù)參數(shù)如下：l 額定電壓：35KVl 額定電流：1250Al 動穩(wěn)定電流（峰值）：63KAl 熱穩(wěn)定電流（3S）：25KA（2）額定絕緣水平：l 對地、相間及普通斷口工頻耐壓值：85KVl 隔離斷口間的絕緣工頻耐壓值：95KVl 對地、相間及普通斷口沖擊耐壓值（峰值）：185KVl 隔離斷口間的絕緣沖擊耐壓值（峰值）：215KVl 額定短路開斷電流：25KAl 額定關(guān)合電流（峰值）：63KAl 分、合閘機構(gòu)和輔助回路的額定電壓：DC220V（三）1500V直流開關(guān)柜直流開關(guān)柜采用戶內(nèi)式。直流進(jìn)線柜及直流饋電柜采用手車式直流快速開關(guān)，負(fù)極柜開關(guān)為手動隔離開關(guān)。主要技術(shù)參數(shù)如下：l 額定電壓：1500Vl 最高工作電壓：1800Vl 額定電流：3150A、4000A4、繼電保護(hù)與測控裝置微機繼電保護(hù)裝置采用多功能測控保護(hù)單元，并采用多CPU結(jié)構(gòu)方式，以實現(xiàn)監(jiān)控、保護(hù)、通信等功能。（1）微機繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性、速動性的要求。（2）35KV交流開關(guān)柜（XZ2型）采用REF542+和REL551智能控制/保護(hù)單元。與電力監(jiān)控系統(tǒng)（變電所綜合自動化系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)）的接口采用數(shù)字通信方式，使用光纖接口或RS485接口，實現(xiàn)控制、監(jiān)視、測量、保護(hù)動作信號的數(shù)據(jù)交換，并可實現(xiàn)保護(hù)定值的修改和切換。通信規(guī)約應(yīng)滿足電力通信系統(tǒng)的通信接口要求，對前置機的通信響應(yīng)時間不大于秒。（3）各種微機型繼電保護(hù)裝置都應(yīng)配置時鐘元件，并與變電所綜合自動化系統(tǒng)實現(xiàn)時鐘同步對時。所有輸出的信息都帶有時標(biāo)（ms級）并能上傳。（4）各種微機型繼電保護(hù)裝置的軟硬件都應(yīng)采取必要的抗干擾措施，實現(xiàn)高抗干擾性。（5）應(yīng)具有在線自檢功能，同時監(jiān)測硬件和軟件，當(dāng)檢測到內(nèi)部故障即發(fā)出報警信號。（6）各種微機型繼電保護(hù)裝置都應(yīng)具有可靠的硬件閉鎖功能，以保證在任何情況下不誤動，只有在保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障，才允許開放跳閘回路。（7）各種微機型繼電保護(hù)裝置都應(yīng)具有自復(fù)位電路，因干擾而造成的“死機”應(yīng)能通過復(fù)位電路恢復(fù)正常工作。（8）REF542+和REL551智能控制/保護(hù)單元所有的保護(hù)設(shè)定參數(shù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、實時時鐘信號及其他主要動作信號均儲存在非易失性存儲器中。在外部電源故障或失電時，上述各種數(shù)據(jù)、信號不應(yīng)丟失。并在外部電源恢復(fù)時，應(yīng)能恢復(fù)其正常功能、重新正確顯示和輸出。（9）各種微機型繼電保護(hù)裝置的輸入輸出均可擴展并具有PLC編程特性。（10）各種微機型繼電保護(hù)裝置均采用多CPU處理方式，控制、保護(hù)、通信等功能應(yīng)采用不同的CPU進(jìn)行處理。（11）各種微機型繼電保護(hù)裝置的控制輸出采用繼電器接點方式。（12）微機型繼電保護(hù)裝置應(yīng)能將故障信息存儲并送往電力監(jiān)控系統(tǒng)。（13）微機型繼電保護(hù)裝置的輸入輸出均具有過壓、過流保護(hù)措施。5、防雷與過電壓保護(hù)電氣設(shè)備在運行中承受的過電壓包括雷電過電壓和內(nèi)部操作過電壓，因此應(yīng)采取下述保護(hù)措施：（1） 地面牽引變電所直流饋線出口處設(shè)置避雷器，限制雷電波的入侵，保護(hù)牽引變電所的設(shè)備。（2） 在接觸網(wǎng)由地面進(jìn)入隧道處設(shè)置避雷器，限制雷電波的入侵，保護(hù)地下牽引變電所的設(shè)備。（3） 牽引變電所的35KV母線設(shè)置避雷器。（4） 地面牽引變電所應(yīng)考慮防雷措施，要求防雷接地電阻10歐姆。6、接地系統(tǒng)（一）設(shè)計原則（1） 地鐵車站由于受到地形的限制，供電系統(tǒng)單獨作一個接地網(wǎng)相當(dāng)困難，且很難滿足接地電阻的要求。故接地應(yīng)采用綜合接地系統(tǒng)方案，使全線形成統(tǒng)一的高低壓兼容、強弱電合一的接地系統(tǒng)。以滿足車站內(nèi)各類設(shè)備的工作接地、安全接地和防雷接地的功能要求。（2） 每個車站單獨設(shè)置一個高低壓兼容、強弱電合一的綜合接地網(wǎng)，接地網(wǎng)的接地電阻0.5歐姆（或1歐姆）。設(shè)置強電設(shè)備接地母排和弱電設(shè)備接地母排，兩種接地母排各自通過絕緣導(dǎo)線（2根以上）分別引接至綜合接地網(wǎng)。強、弱電電氣設(shè)備中需接