1、成都地铁工程设计讲座2017年 5月 成都 汇报人：常新亮供电系统第1页，共56页。第2页，共56页。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。第3页，共56页。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
2、电网络。供电系统概述第4页，共56页。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AC 380V）。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。供电系统概述第5页，共56页。供电系统概述第6页，共56页。供电系统概述第7页，共56页。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
3、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
4、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。第8页，共56页。供电系统概述第9页，共56页。供电系统概述-设计流程三大“专业”三小“专业”第10页，共56
5、页。变电所选址和中压网络结构第11页，共56页。变电所选址和中压网络结构主变电所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第12页，共56页。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。主变电所设置
6、原则第13页，共56页。19 127 K16 920m 1120m K16+334 草场坡站 1305m 920m K15+414 南稍门站 300.0 3.0 200.0 2.0 350.0 10.1 550.0 2.0 250.0 里 程 线 路 平 面 线 路 纵 断 面 电流 A 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 时间 s 60 50 40 30 20 10 0 km/h 速度 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 变电所选址和中压网络结构第14页，共56页。变电所选址和中压网络结构供电计算流程：第15页，共56页。变电
7、所选址和中压网络结构关于容量的那点“小”事第16页，共56页。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？（500600万元）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
8、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 第17页，共56页。变电所选址和中压网络结构第18页，共56页。牵引及降压变电所第19页，共56页。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）第20页，共56页。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。第21页，共56页。牵引变电所-房建布置第22页，共56页。牵引变电所-
9、对土建要求（挑重点）第23页，共56页。牵引变电所-房建布置第24页，共56页。牵引变电所-房建布置第25页，共56页。牵引变电所-房建布置第26页，共56页。牵引变电所-房建布置第27页，共56页。牵引变电所-房建布置第28页，共56页。牵引变电所第29页，共56页。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、速动性第30页，共56页。牵引变电所-保护配置非电量保护电量（电流、电压）保护GB 50157 15.2.20 15.2.21 15.2.22 1
10、5.2.23GB50062GB14285第31页，共56页。接触网第32页，共56页。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接触网第33页，共56页。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第34页，共56页。接触线汇流排支撑结构支持绝缘子支持线夹接触网-刚性悬挂第35页，共56页。汇流排终端中间接头刚柔过度元件接触网-刚性悬挂第36页，共56页。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
11、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）；接触网-刚性悬挂第37页，共56页。接触网-柔性悬挂第38页，共56页。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接触网-柔性悬挂第39页，共56页。弓形腕臂悬挂弹性底座悬挂接触网-柔性悬挂安装方式地下车辆段高架第40页，共56页。变电所综合自动化（PSCADA）第41页，共56页。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
12、第42页，共56页。采取采取“以堵为主，以排为辅，防堵以堵为主，以排为辅，防堵结合，加强监测结合，加强监测”的设计原则：的设计原则：杂散电流腐蚀防护GB50157-2013CJJ49-92第43页，共56页。杂散电流腐蚀防护第44页，共56页。主所110kV GIS40.5kV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
13、第45页，共56页。供电车间第46页，共56页。防雷与综合接地第47页，共56页。防雷与综合接地第48页，共56页。其他第49页，共56页。其他第50页，共56页。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其他-关于大小分区第51页，共56页。序号比较项目小分区大分区1灵活性在故障运行方式下，通过倒闸作业实现对全线的供电，灵活性好。同方案一2可靠性在各种运行方式下，均能向轨道交通供电，可靠性高。同方案一3继电保护配置可通过差动+过流保护来实现，后备保护（过流保护）时限配合易满足要求。继电保护可通过差动+数字通信电流保护来实现，4可实施性经验丰富，没有技术难度，可实施性好。电缆
14、减少，更利于电缆布置和工程实施。5中压供电网络电压水平满足要求满足要求6电缆投资基准投资较少7对土建影响由于主变电所向多条线的多个分区供电，在出口处，单个断面的电缆数量十分庞大，与土建配合困难。单个断面的电缆数量已经降至最低，对土建要求最低。8运营费用基准相对略少9维护管理基准相对方案一少 10目前国内应用情况上海地铁，广州地铁2、3、4号线，南京地铁广州地铁6号线，最大分区为11座变电所；天津地铁6号线，最大分区为10座变电所其他-关于大小分区第52页，共56页。其他-关于再生制动机械能电能机械能热能机械能热能第53页，共56页。其他-关于再生制动第54页，共56页。p 关于20kV中压环网p 非磁性钢管p 与车辆段综合管线的配合、信号机p 关于站台板预留开孔的问题p 关于轨道电连接其他第55页，共56页。谢谢！第56页，共56页。
