畢業(yè)論文----地鐵變配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　年級(jí)專業(yè) 城市軌道交通運(yùn)營(yíng)管理 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　

2、　評(píng) 卷 人 </p><p>　　教學(xué)地點(diǎn) </p><p>　　2013年 4 月 6 日</p><p><b>　　摘　　要</b></p><p>　　地鐵變配電系統(tǒng)提供除電動(dòng)列車以外所有負(fù)荷的電能

3、供應(yīng)，對(duì)地鐵的正常運(yùn)營(yíng)具有至關(guān)重要的作用。在我國加快地鐵工程建設(shè)，解決公共交通問題的時(shí)代背景下，研究地鐵變配電系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)，具有十分的重要意義。</p><p>　　首先，本文研究了地鐵負(fù)荷計(jì)算問題，給出了可供地鐵變配電負(fù)荷計(jì)算的地鐵單位容量指標(biāo)建議值和需要系數(shù)建議值，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行了具體的分析計(jì)算。其次，深入研究了地鐵變配電系統(tǒng)的特征，給出了實(shí)際工程的總體配電方案。根據(jù)地鐵變配電系統(tǒng)的特點(diǎn)以及城市電網(wǎng)所能提供

4、的外部電源，分析了中壓配電網(wǎng)絡(luò)、降壓變電所的功能和構(gòu)成，分別給出了三種設(shè)計(jì)方案。接著，闡述了地鐵動(dòng)力負(fù)荷劃分及供電要求，論述了地鐵動(dòng)力配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則、 配電線路設(shè)計(jì)、 低壓電器選擇以及微機(jī)電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置的應(yīng)用，并給出工程案例。最后，研究分析了地鐵照明的特點(diǎn)，給出了地鐵照明配電及其控制方式、照明質(zhì)量、燈具選用等設(shè)計(jì)方法，以及地鐵照明設(shè)計(jì)案例。</p><p>　　經(jīng)上海地鐵M8線等工程案例的設(shè)計(jì)表明，本文所

5、研究給出的地鐵負(fù)荷計(jì)算、地鐵總體配電方案、地鐵動(dòng)力配電設(shè)計(jì)以及地鐵照明設(shè)計(jì)的方法，對(duì)于地鐵變配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的參考意義。</p><p>　　關(guān)鍵詞：地鐵；負(fù)荷計(jì)算；變配電；工程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Power transformation and distribution sys

6、tem in subway provides all loads electric energy except electric train, has the very important functions to subway’s normal operation. Under the background of accelerating construction of subway’s engineering for resolvi

7、ng the mass transit problems in our country, the research on project design of power transformation and distribution system in subway is very important.</p><p>　　Firstly, the thesis studies the problem of su

8、bway’s load calculation, gives out suggestion values of subway's unit target and demand factor for load calculation of subway’s power transformation and distribution system, analyzes and computes the problems combini

9、ng with an example. Secondly, this thesis thoroughly studies the characteristics of subway’s power transformation and distribution system, produces the overall power distribution plan of actual project. Based on the char

10、acteristics of subw</p><p>　　After the M8 subway line in Shanghai, this thesis studies the ways of load calculation, overall power distribution plan, power distribution design as well as illumination design

11、 method in subway, which has the certain reference significance for design of subway’s power transformation and distribution system.</p><p>　　Keywords: Subway, Load calculation, Power transformation and dist

12、ribution，illumination Engineering design</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘　　要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b>&l

13、t;/p><p>　　1.1 地鐵變配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景與意義1</p><p>　　1.2 地鐵變配電系統(tǒng)的現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 地鐵變配電系統(tǒng)的內(nèi)容與目標(biāo)2</p><p>　　2 地鐵變配電設(shè)計(jì)的負(fù)荷計(jì)算4</p><p>　　2.1 負(fù)荷計(jì)算的目的和方法4</p><p&g

14、t;　　2.1.1 單位指標(biāo)法4</p><p>　　2.1.2 需要系數(shù)法5</p><p>　　2.1.3 二項(xiàng)式系法數(shù)6</p><p>　　2.2 地鐵變配電系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算實(shí)例7</p><p>　　2.2.1 地鐵負(fù)荷分類7</p><p>　　2.2.2 地鐵負(fù)荷計(jì)算7</p>&l

15、t;p>　　2.2.3 無功功率補(bǔ)償12</p><p>　　2.2.4 配電變壓器選擇13</p><p>　　2.3 地鐵的單位容量指標(biāo)和需要系數(shù)15</p><p>　　2.3.1 地鐵的單位容量指標(biāo)15</p><p>　　2.3.2 地鐵的需要系數(shù)15</p><p>　　3 地鐵總體配電方案

16、的工程設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.1 地鐵供電系統(tǒng)概述16</p><p>　　3.2 地鐵中壓配電網(wǎng)絡(luò)16</p><p>　　3.2.1 集中供電方式16</p><p>　　3.2.2 分散供電方式18</p><p>　　3.2.3 混合供電方式21</p><p>　

17、　3.3 降壓變電所21</p><p>　　3.3.1 降壓變電所的設(shè)置與形式21</p><p>　　3.3.2 降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)23</p><p>　　3.4 地鐵總體配電工程實(shí)例26</p><p>　　3.4.1 主變電所和中要求配電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方案26</p><p>　　3.4.2 降壓變電

18、所的設(shè)計(jì)方案28</p><p>　　4 地鐵動(dòng)力配電系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)31</p><p>　　4.1 地鐵動(dòng)力配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則31</p><p>　　4.2 配電線路的設(shè)計(jì)31</p><p>　　4.2.1 配電線路設(shè)計(jì)的基本要求31</p><p>　　4.2.2 消防設(shè)備電氣配電設(shè)計(jì)33</

19、p><p>　　4.3 低壓電器的選擇35</p><p>　　4.3.1 低壓電器選擇的基本要求35</p><p>　　4.3.2 低壓斷路器的選用35</p><p>　　4.4 微機(jī)電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置的應(yīng)用37</p><p>　　4.4.1 裝置的功能及配置37</p><p>

20、　　4.4.2 裝置保護(hù)的整定計(jì)算38</p><p>　　4.5 地鐵動(dòng)力配電設(shè)計(jì)工程實(shí)例40</p><p>　　4.5.1 動(dòng)力配電設(shè)計(jì)的基本要求40</p><p>　　4.5.2 動(dòng)力設(shè)備控制41</p><p>　　4.5.3 動(dòng)力電纜選擇41</p><p>　　4.5.4 動(dòng)力配電方式42&

21、lt;/p><p>　　5 地鐵照明配電工程設(shè)計(jì)43</p><p>　　5.1 地鐵照明分類43</p><p>　　5.2 地鐵照明配電設(shè)計(jì)43</p><p>　　5.3 地鐵照明技術(shù)要求45</p><p>　　5.3.1 照明標(biāo)準(zhǔn)45</p><p>　　5.3.2 照明質(zhì)量4

22、6</p><p>　　5.3.3 燈具選型46</p><p>　　5.4 地鐵照明系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算47</p><p>　　5.4.1 平均照度47</p><p>　　5.4.2 負(fù)荷密度48</p><p>　　5.5 地鐵照明配電設(shè)計(jì)工程實(shí)例48</p><p>　　5.5.1

23、照明分類和設(shè)置48</p><p>　　5.5.2 照明控制方式49</p><p>　　5.5.3 照明質(zhì)量和燈具選用49</p><p><b>　　結(jié)　　論51</b></p><p><b>　　致　　謝52</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)53

24、</p><p>　　附錄A 地鐵集中式供電系統(tǒng)主接線圖54</p><p>　　附錄B 地鐵動(dòng)力配電系統(tǒng)主接線圖55</p><p>　　附錄C地鐵動(dòng)力配電平面圖56</p><p>　　附錄D 地鐵照明配電系統(tǒng)主接線圖57</p><p>　　附錄E 地鐵照明配電平面圖58</p><

25、p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 地鐵變配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景與意義</p><p>　　隨著城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市交通的壓力越來越大，目前城市交通存在諸如道路容量不足、交通結(jié)構(gòu)不合理、中心區(qū)高峰小時(shí)機(jī)動(dòng)車車速較低，交通需求仍然有增無減等主要問題，廣州等多個(gè)城市已經(jīng)明確提出了逐步建立以公交為主體、軌道交通為骨干，各種交通方式相結(jié)合的

26、多層次、多功能、多類型的城市交通綜合體系，以地面路網(wǎng)和交通設(shè)施為基礎(chǔ)，建設(shè)軌道交通系統(tǒng)、高速公路系統(tǒng)、高架橋系統(tǒng)合理銜接的立體交通網(wǎng)路城市交通發(fā)展策略。</p><p>　　優(yōu)先發(fā)展大運(yùn)量軌道交通系統(tǒng)，強(qiáng)化區(qū)域間的高效聯(lián)系，并以軌道交通找點(diǎn)為核</p><p>　　心，通過適用于公交優(yōu)先的道路系統(tǒng)，建立軌道交通與周邊地區(qū)常規(guī)公交的便捷換乘，大力發(fā)展區(qū)域組團(tuán)的中心地帶，同時(shí)將步行系統(tǒng)完善導(dǎo)入

27、，構(gòu)筑沿軌道交通走廊發(fā)展的網(wǎng)狀城市結(jié)構(gòu)體系。</p><p>　　地鐵是地下鐵道的簡(jiǎn)稱。它是一種獨(dú)立的有軌交通系統(tǒng)，不受地面道路狀況和天氣情況的影響，能夠按照設(shè)計(jì)的能力正常運(yùn)行，從而快速、安全、舒適地運(yùn)送乘客。地鐵效率高，無污染，能夠?qū)崿F(xiàn)大運(yùn)量的要求，具有良好的社會(huì)效益。</p><p>　　1969年新中國第一條地鐵在北京正式通車。進(jìn)入上世紀(jì)90中后期，隨著國家經(jīng)濟(jì)和技術(shù)實(shí)力的增強(qiáng)，我國

28、加快了城市軌道交通的建設(shè)步伐、北京、上海、天津、廣州、深圳、南京、武漢、重慶、沈陽等各大城市紛紛開工建設(shè)多條地鐵或輕軌線路，僅上海市的軌道交通遠(yuǎn)景規(guī)劃就有17條線路，總里程達(dá)800多公里，地鐵正日益成為人們?nèi)粘Ｉ钪忻懿豢煞值囊徊糠諿1]。</p><p>　　地鐵的供電系統(tǒng)是為地鐵運(yùn)營(yíng)提供電能的。地鐵列車是電力牽引的電動(dòng)列車，其動(dòng)力是電能；此外，地鐵中的輔助設(shè)施包括照明、通風(fēng)、空調(diào)、排水、通信、信號(hào)、防災(zāi)報(bào)警、

29、自動(dòng)扶梯等，也都依賴電能。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(dòng)力照明供電系統(tǒng)[2]。因此，地鐵變配電系統(tǒng)的研究對(duì)于地鐵的發(fā)展有著極其重要的意義。</p><p>　　1.2 地鐵變配電系統(tǒng)的現(xiàn)狀</p><p>　　進(jìn)入20世紀(jì)90年代，我國城市人口迅速增加，機(jī)動(dòng)車數(shù)量快速增加，城市交通堵塞日益嚴(yán)重，城市環(huán)境不斷惡化。發(fā)

30、展城市軌道交通已經(jīng)成為我國大中城市發(fā)展公共交通的根本方針和緩解交通擁堵的最佳選擇，城市軌道交通進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期，建設(shè)規(guī)模世界上少見。而變配電系統(tǒng)作為城市軌道交通的重要組成，也隨著軌道交通的發(fā)展而快速發(fā)展。</p><p>　　我國城市軌道交通變配電系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r如下：</p><p>　　(1) 目前，針對(duì)地鐵負(fù)荷計(jì)算的單位容量指標(biāo)和需要系數(shù)還未頒布，往往需借鑒其它民用建筑（如寫字樓

31、、辦公樓等）的指標(biāo)和系數(shù)。因此，負(fù)荷計(jì)算的準(zhǔn)確與否，是地鐵變配電系統(tǒng)合理設(shè)計(jì)的前提，負(fù)荷計(jì)算已成為地鐵變配電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中遇的首要問題。</p><p>　　(2) 在供電方面，在地鐵車站內(nèi)一、二、三級(jí)負(fù)荷同時(shí)存在，因此增加了供電的復(fù)雜性。不論在高低壓的一次、二次接線中，都存在著需要進(jìn)一步探討、摸索和在實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、使之提高的過程。</p><p>　　(3) 在動(dòng)力上，不僅僅是幾臺(tái)

32、風(fēng)機(jī)、幾臺(tái)水泵、幾臺(tái)電梯，而是各成系統(tǒng)，如空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)；在控制上不是簡(jiǎn)單的起動(dòng)、停止，而是就地控制、遠(yuǎn)方集控、BAS系統(tǒng)自動(dòng)控制、火警信號(hào)控制及連鎖控制；起動(dòng)方式上有直接起動(dòng)、降壓起動(dòng)、軟起動(dòng)，還有風(fēng)機(jī)、水泵及空調(diào)系統(tǒng)的能量自動(dòng)調(diào)節(jié)等。</p><p>　　(4) 在照明上，照明在適應(yīng)國情的情況下盡可能與國際接軌；照明質(zhì)量的要求按照不同的用途，選擇不同的色溫及顯色指數(shù)的光源，以產(chǎn)生

33、冷色調(diào)、暖色調(diào)、中間色調(diào)及不同顯色性的照明；在燈具形式，既要滿足與地鐵的裝修相協(xié)調(diào)，又要達(dá)到節(jié)能的效果；照明的種類也日益增多，有一般照明、房間照明、區(qū)間照明、事故照明、出入口照明和廣告照明等；不同種類的照明，其供電要求不同，控制方式各異。</p><p>　　1.3 地鐵變配電系統(tǒng)的內(nèi)容與目標(biāo)</p><p>　　本文針對(duì)地鐵變配電系統(tǒng)的特點(diǎn)，以上海地鐵M8線一期工程變配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)為實(shí)例，

34、深入分析了地鐵變配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，研究解決了負(fù)荷計(jì)算、總體配電方案、動(dòng)力配電和照明系統(tǒng)等四個(gè)方面工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，為今后地鐵變配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了參考經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的內(nèi)容如下：</p><p>　　(1) 研究地鐵負(fù)荷計(jì)算問題，給出可供地鐵變配電負(fù)荷計(jì)算的地鐵單位容量指標(biāo)建議值和需要系數(shù)建議值，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行具體的分析計(jì)算。</p><

35、;p>　　(2) 深入研究地鐵變配電系統(tǒng)的特征，給出實(shí)際工程的總體配電方案。根據(jù)地鐵變配電系統(tǒng)的特點(diǎn)以及城市電網(wǎng)所能提供的外部電源，分析中壓配電網(wǎng)絡(luò)、降壓變電所的功能和構(gòu)成，分別給出三種設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　(3) 闡述地鐵動(dòng)力負(fù)荷劃分及供電要求，論述地鐵動(dòng)力配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則、配電線路設(shè)計(jì)、低壓電器選擇以及微機(jī)電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置的應(yīng)用，并給出工程案例。</p><p>　　

36、(4) 研究分析地鐵照明的特點(diǎn)，給出地鐵照明配電及其控制方式、照明質(zhì)量、燈具選用等設(shè)計(jì)方法，以及地鐵照明設(shè)計(jì)案例。</p><p>　　2 地鐵變配電設(shè)計(jì)的負(fù)荷計(jì)算</p><p>　　2.1 負(fù)荷計(jì)算的目的和方法</p><p>　　地鐵的實(shí)際負(fù)荷并不等于所有用電設(shè)備的額定功率總和。這是因?yàn)橛秒娫O(shè)備不可能同時(shí)全部工作，每臺(tái)設(shè)備也不可能全部滿負(fù)荷，各種用電設(shè)備的功率

37、因數(shù)也不可能完全相同。因此，地鐵電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，必須找出這些用電設(shè)備的等效負(fù)荷。所謂 “等效” 是指這些用電設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)與等效負(fù)荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等，產(chǎn)生的最大溫升與等效負(fù)荷產(chǎn)生的最高溫升相等。按照等效負(fù)荷，從滿足用電設(shè)備發(fā)熱條件來選擇各類用電設(shè)備，而計(jì)算的負(fù)荷功率或負(fù)荷電流稱為“計(jì)算負(fù)荷”。</p><p>　　計(jì)算負(fù)荷是某一假想的持續(xù)負(fù)荷，此負(fù)荷的熱效應(yīng)與實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)

38、相等。一般采用30min時(shí)間間隔的負(fù)荷最大平均值作為計(jì)算負(fù)荷，它是確定供電容量、電氣設(shè)備、線材規(guī)格、無功補(bǔ)償、線路壓降的依據(jù)。</p><p>　　計(jì)算負(fù)荷務(wù)求確當(dāng)，過小會(huì)引起變壓器和線路過熱，加速其絕緣損壞，過多損耗能量，增加電壓損失而破壞正常的運(yùn)行條件，甚至引起線路失火，造成重大事故。反之，計(jì)算負(fù)荷過大，則會(huì)引起變壓器容量過剩，線路截面過大，開關(guān)整定電流過高，使工程投資增加，造成不必要的浪費(fèi)。因此，要正確合理

39、地對(duì)地鐵的配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，負(fù)荷計(jì)算是至關(guān)重要的一環(huán)。</p><p>　　計(jì)算負(fù)荷的正確性，是指實(shí)際使用的負(fù)荷是否與計(jì)算負(fù)荷相等。它取決于以下三方面的因素：第一，取決于設(shè)計(jì)是否合理，若選用的需要系數(shù)、變壓器的負(fù)載率正確，則在建筑物功能充分發(fā)揮時(shí)，實(shí)際使用負(fù)荷應(yīng)該與計(jì)算負(fù)荷相接近。第二，取決于運(yùn)行管理水平，如對(duì)設(shè)備嚴(yán)格管理，定期維護(hù)檢修，在設(shè)計(jì)合理的前提下，實(shí)際使用負(fù)荷應(yīng)接近于計(jì)算負(fù)荷。第三，與需求相適應(yīng)有關(guān)，對(duì)

40、地鐵而言，是指客流量是否與規(guī)劃預(yù)期的客流量相符合，如果客流量過小，那么實(shí)際使用負(fù)荷必定小于計(jì)算負(fù)荷。事實(shí)上，以上三個(gè)因素都是不確定因素，因此負(fù)荷計(jì)算很難做到高度的準(zhǔn)確性，只有參考國內(nèi)外的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，通過個(gè)人知識(shí)的積累，嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)格規(guī)范，進(jìn)行仔細(xì)的計(jì)算和比較，才能解決上述難題[3]。</p><p>　　2.1.1 單位指標(biāo)法</p><p>　　(1) 單位指標(biāo)法的計(jì)算公式</p>

41、;<p>　　單位指標(biāo)法是以單位建筑面積負(fù)荷密度乘以建筑面積[4]，其公式如下： </p><p><b>　　(2.1)</b></p><p>　　式中，—有功計(jì)算負(fù)荷，kW；</p><p>　　—建筑單位面積負(fù)荷密度，W/m2；</p><p><b>　　—建筑面積，m2。</b&

42、gt;</p><p>　　在方案設(shè)計(jì)階段可采用單位指標(biāo)法。</p><p>　　(2) 各類建筑物的單位指標(biāo)</p><p>　　一般民用建筑如賓館、商場(chǎng)、學(xué)校、住宅、辦公樓等的單位指標(biāo)可從現(xiàn)有的電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)中查到，如表2.1所示。</p><p>　　表2.1 各類建筑物單位指標(biāo)</p><p>　　(3) 本文給

43、出的地鐵單位指標(biāo)建議值 </p><p>　　目前針對(duì)地鐵的單位指標(biāo)還未頒布。但是考慮到地鐵的負(fù)荷類型與大中型商業(yè)建筑相似的，都有大量的通風(fēng)空調(diào)設(shè)備、消防設(shè)施、電梯、扶梯以及BAS、FAS等各種智能建筑系統(tǒng)，兩者的負(fù)荷均比一般民用建筑大的多；同時(shí)地鐵也有其獨(dú)有的特點(diǎn)，如有商業(yè)建筑沒有的負(fù)荷（隧道風(fēng)機(jī)、排熱風(fēng)機(jī)、信號(hào)、AFC、屏蔽門等）、地鐵沒有自然通風(fēng)和采光，必須依靠機(jī)械通風(fēng)和人工照明，因此通風(fēng)和照明負(fù)荷相對(duì)較大

44、。</p><p>　　基于以上大致分析，筆者認(rèn)為地鐵的單位指標(biāo)可以參考大中型商業(yè)建筑的上限值，并適當(dāng)增加，即150W/m2，考慮功率因數(shù)和變壓器負(fù)荷率，折合成變壓器容量VA/m2 時(shí)應(yīng)乘以1.5的系數(shù)[5]，即225VA/m2。后面的文章還將以具體的地鐵車站為例，經(jīng)過計(jì)算分析得到地鐵的單位指標(biāo)，以驗(yàn)證上述觀點(diǎn)。</p><p>　　2.1.2 需要系數(shù)法</p><p

45、>　　(1) 需要系數(shù)法的計(jì)算公式。</p><p>　　需要系數(shù)法是用設(shè)備容量乘以需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)，直接求出計(jì)算負(fù)荷[4]。其公式如下：</p><p><b>　　(2.2)</b></p><p>　　式中，—有功計(jì)算負(fù)荷，kW；</p><p>　　—設(shè)備總?cè)萘?，kW；</p><p&

46、gt;<b>　　—需要系數(shù)。</b></p><p>　　需求系數(shù)與用電設(shè)備的工作性質(zhì)、設(shè)備臺(tái)數(shù)、設(shè)備功率及功能的充分利用有關(guān)。前三者是比較固定的因數(shù)，后一種是不確定的因素。因此，在值中包含一定份量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)成分，各國的值不同，即使在同一個(gè)國家的不同時(shí)期，值也會(huì)有所變化。 </p><p>　　在施工圖設(shè)計(jì)階段，一般采用需要系數(shù)法。用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多，各臺(tái)設(shè)備容量相

47、差不懸殊時(shí)，宜采用需要系數(shù)法，一般適用于干線、配變電所的負(fù)荷計(jì)算。民用建筑中的負(fù)荷大都采用需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算的，這種方法比較簡(jiǎn)變，應(yīng)用廣泛。</p><p>　　(2) 各類建筑物的需要系數(shù)</p><p>　　一般民用建筑的需要系數(shù)均可從現(xiàn)有的電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)中查到，如表2.2所示。 </p><p>　　表2.2 各類建筑物需要系數(shù)</p><

48、p>　　(3) 本文給出的地鐵需要系數(shù)建議值</p><p>　　目前針對(duì)地鐵的需要系數(shù)還未頒布。</p><p>　　基于已在表2.1中對(duì)地鐵與商業(yè)建筑兩者的負(fù)荷進(jìn)行了比較，可以考慮地鐵的需要系數(shù)應(yīng)能參考商業(yè)建筑的需要系數(shù)，即0.7～0.8，本文將在后面的章節(jié)中通過對(duì)地鐵的需要系數(shù)進(jìn)行具體的計(jì)算來加以驗(yàn)證。</p><p>　　2.1.3 二項(xiàng)式系法數(shù)&l

49、t;/p><p>　　需要系數(shù)法沒有考慮在同一組負(fù)荷中少數(shù)容量特別大的設(shè)備，對(duì)負(fù)荷計(jì)算是有影響的，不適合大容量設(shè)備的需要，因此提出了二項(xiàng)式系數(shù)法。其公式如下：</p><p><b>　　(2.3)</b></p><p>　　式中，—有功計(jì)算負(fù)荷，kW；</p><p>　　—用電設(shè)備總?cè)萘?，kW；</p>

50、<p>　　—n臺(tái)最大的設(shè)備容量之和，kW；</p><p><b>　　、—二項(xiàng)式系數(shù)。</b></p><p>　　由于二項(xiàng)式系數(shù)法不僅考慮了設(shè)備組的平均負(fù)荷，也考慮了設(shè)備組中幾臺(tái)大容量設(shè)備運(yùn)行時(shí)的附加負(fù)荷。所以此法適用于設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而容量相差較大的低壓分支線及干線的負(fù)荷計(jì)算。</p><p>　　二項(xiàng)式系數(shù)法適合于工業(yè)用電負(fù)荷，

51、不適用于地鐵設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.2 地鐵變配電系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算實(shí)例</p><p>　　2.2.1 地鐵負(fù)荷分類</p><p>　　地鐵動(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。</p><p>　　一級(jí)負(fù)荷由降壓變電所I、II段母線各提供一路專用電源供電并在末端自切，以實(shí)現(xiàn)不間斷供電，如BAS、FAS、AFC、通信、信號(hào)、

52、屏蔽門、消防泵、噴淋泵、廢水泵、直流盤、變電所所用電、消防聯(lián)動(dòng)的車站送、排風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥等、消防電源、兼作緊急疏散的自動(dòng)扶梯等。</p><p>　　二級(jí)負(fù)荷由降壓變電所I段或II段母線提供一路專用電源，在變電所處切換，必要時(shí)可以切除，如污水泵、雨水泵、普通風(fēng)機(jī)、自動(dòng)扶梯、直升電梯、正常照明、區(qū)間維修電源等。</p><p>　　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

53、源時(shí)必須切除，如廣告照明、冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、清潔設(shè)備、電熱設(shè)備等。</p><p>　　2.2.2 地鐵負(fù)荷計(jì)算</p><p>　　要進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，必須首先確定用電設(shè)備的容量。下面以上海軌道交通M8線一期工程延吉中路車站為例。</p><p><b>　　(1) 動(dòng)力負(fù)荷</b></p><p>　

54、　按照專業(yè)系統(tǒng)，將動(dòng)力用電設(shè)備劃分為通風(fēng)空調(diào)、給排水、消防、弱電、 運(yùn)輸、安全防護(hù)及其它等七個(gè)負(fù)荷組成，如表2.3所示。各類設(shè)備負(fù)荷的需要系數(shù)參照民用建筑電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)的值計(jì)取。</p><p>　　表2.3 延吉中路車站動(dòng)力設(shè)備容量</p><p>　　從表2.3可看出，由于處于地下這一特殊性，為了給乘客提供較為舒適的環(huán)境,地鐵車站的通風(fēng)空調(diào)設(shè)備數(shù)量多、容量大，其總?cè)萘空嫉罔F動(dòng)力設(shè)備總?cè)萘?/p>

55、的70%左右，是最主要的負(fù)荷類型。</p><p>　　動(dòng)力負(fù)荷計(jì)算的方法： </p><p>　?、?消防泵、噴淋泵、氣體滅火等消防負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于火災(zāi)時(shí)予以切除的III類負(fù)荷，因此進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，不考慮消防負(fù)荷。</p><p>　?、?除消防負(fù)荷以外，對(duì)上面所列的其余六個(gè)負(fù)荷組按照需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算；由于功率因素不盡相同，分別按需要系數(shù)及計(jì)算出有功功率和無功功

56、率，再幾何相加求得計(jì)算視在功率。計(jì)算公式如下：</p><p><b>　　a)計(jì)算有功功率</b></p><p><b>　　(2.4)</b></p><p><b>　　…</b></p><p>　　式中，—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個(gè)系統(tǒng)下的第一個(gè)用電設(shè)備有功負(fù)荷，kW；&l

57、t;/p><p>　　—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個(gè)系統(tǒng)下的第二個(gè)用電設(shè)備有功負(fù)荷，kW；</p><p>　　—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個(gè)系統(tǒng)下的第n個(gè)用電設(shè)備有功負(fù)荷，kW；</p><p>　　—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個(gè)系統(tǒng)下的第一個(gè)的需要系數(shù)；</p><p>　　—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個(gè)系統(tǒng)下的第二個(gè)的需要系數(shù)；</p><p>　　—通風(fēng)

58、空調(diào)系統(tǒng)等七個(gè)系統(tǒng)下的第n個(gè)的需要系數(shù)；</p><p>　　—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個(gè)系統(tǒng)下的第一個(gè)的設(shè)備總?cè)萘?，kW；</p><p>　　—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個(gè)系統(tǒng)下的第二個(gè)的設(shè)備總?cè)萘?，kW；</p><p>　　—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個(gè)系統(tǒng)下的第n個(gè)的設(shè)備總?cè)萘浚琸W。</p><p><b>　　b)計(jì)算無功功率</b>

59、</p><p><b>　　(2.5)</b></p><p><b>　　…</b></p><p>　　式中，—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個(gè)系統(tǒng)下的第一個(gè)的用電設(shè)備無功負(fù)荷，kVar；</p><p>　　—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個(gè)系統(tǒng)下的第二個(gè)的用電無功負(fù)荷，kVar；</p><p&g

60、t;　　—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個(gè)系統(tǒng)下的第n個(gè)的用電無功負(fù)荷，kVar；</p><p>　　—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個(gè)系統(tǒng)下的第一個(gè)用電設(shè)備有功負(fù)荷，kW；</p><p>　　—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個(gè)系統(tǒng)下的第二個(gè)用電設(shè)備有功負(fù)荷，kW；</p><p>　　—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個(gè)系統(tǒng)下的第n個(gè)用電設(shè)備有功負(fù)荷，kW；</p><p>　　—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

61、等七個(gè)系統(tǒng)下的第一個(gè)用電設(shè)備阻抗角正切值；</p><p>　　—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個(gè)系統(tǒng)下的第二個(gè)用電設(shè)備阻抗角正切值。</p><p>　　—通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個(gè)系統(tǒng)下的第n個(gè)用電設(shè)備阻抗角正切值。</p><p>　　c)計(jì)算視在功率 </p><p><b>　　(2.6)</b></p><

62、;p>　　式中，—用電設(shè)備總視在功率。</p><p>　　d)計(jì)算綜合功率因數(shù) </p><p><b>　　(2.7)</b></p><p>　　式中，—綜合功率因數(shù)。</p><p>　　計(jì)算結(jié)果如表2.4所示。</p><p>　　表2.4 延吉中路車站動(dòng)力計(jì)算負(fù)荷</p&

63、gt;<p><b>　　(2) 照明負(fù)荷</b></p><p>　　地鐵照明由站廳照明、站臺(tái)照明、區(qū)間照明、事故照明和廣告照明等組成，如表2.5所示。</p><p>　　表2.5 延吉中路車站照明容量</p><p>　　由于地鐵處于地下環(huán)境，所有的照明必須全部啟用，因此表2.5中需要系數(shù)均為1。</p>&l

64、t;p>　　根據(jù)式2.4～2.7照明計(jì)算負(fù)荷，如表2.6所示。</p><p>　　表2.6 延吉中路車站照明計(jì)算負(fù)荷</p><p><b>　　(3)綜合計(jì)算負(fù)荷</b></p><p>　　根據(jù)以上對(duì)動(dòng)力、照明負(fù)荷計(jì)算的結(jié)果，可以計(jì)算出地鐵車站的綜合計(jì)算負(fù)荷，如表2.7所示。</p><p>　　表2.7

65、 延吉中路車站綜合計(jì)算負(fù)荷</p><p>　　2.2.3 無功功率補(bǔ)償</p><p>　　由表2.3可以看出，地鐵動(dòng)力設(shè)備中有大量的風(fēng)機(jī)、水泵、電梯，這些設(shè)備的功率因數(shù)大都在0.8以下，因此導(dǎo)致整個(gè)配電系統(tǒng)的功率因素較低。功率因素的降低不僅會(huì)引起有功損耗，也會(huì)造成電壓降落，影響供電質(zhì)量。按國家供電規(guī)則要求，高壓供電用戶功率因數(shù)要求在0.9以上。因此，采用無功補(bǔ)償、提高功率因素是必不可少

66、的。</p><p>　　一般在地鐵降壓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)行無功功率補(bǔ)償，使補(bǔ)償后的功率因數(shù)大于0.9。無功補(bǔ)償原理和無功補(bǔ)償矢量圖如圖2.1，2.2所示。</p><p>　　圖2.1 無功補(bǔ)償原理圖 圖2.2 無功補(bǔ)償矢量圖</p><p>　　補(bǔ)

67、償容量可按下式求得：</p><p><b>　　(2.8)</b></p><p>　　式中，—補(bǔ)償容量，kVar；</p><p>　　—有功功率之和，kW；</p><p>　　—補(bǔ)償前功率因數(shù)角正切值；</p><p>　　—補(bǔ)償后功率因數(shù)角正切值；</p><p>

68、;　　、、均為已知，經(jīng)計(jì)算=300kVar。</p><p>　　目前大多采用自愈式金屬化全膜電容器代替舊式的油浸電容器，它具有體積小、重量輕、介質(zhì)損耗低、安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，如國產(chǎn)型號(hào)主要有BMMJ型，進(jìn)口產(chǎn)品有ABB公司的CLMD型等。CLMD型電容器更具有高容量和放電速度快的特點(diǎn)，單臺(tái)容量可達(dá)83kVar，放電速度可在斷開電源一分鐘后端電壓下降到50V[6]。</p><p>　　2.

69、2.4 配電變壓器選擇</p><p>　　《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50157-2003)規(guī)定：“配電變壓器的容量選擇應(yīng)滿足一臺(tái)配電變壓器退出運(yùn)行時(shí)，另一臺(tái)配電變壓器能負(fù)擔(dān)供電范圍內(nèi)遠(yuǎn)期的一、二級(jí)負(fù)荷”[7] 。</p><p>　　因此地鐵降壓變電所應(yīng)配備兩臺(tái)容量相等的配電變壓器，按照供電范圍內(nèi)的一、二級(jí)計(jì)算負(fù)荷選擇容量。在進(jìn)行變壓器容量計(jì)算時(shí)，還應(yīng)考慮參差系數(shù)，計(jì)算公式如下：</p

70、><p><b>　　(2.9)</b></p><p><b>　　(2.10)</b></p><p>　　式中，—變壓器總的低壓側(cè)有功功率, kW；</p><p>　　—變壓器總的低壓側(cè)無功功率，kVar； </p><p>　　— 一、二級(jí)計(jì)算有功功率之和，kW；<

71、;/p><p>　　— 一、二級(jí)計(jì)算無功功率之和，kVar；</p><p>　　—有功參差系數(shù)，0.85～0.95；</p><p>　　—無功參差系數(shù)，0.90～0.97。</p><p>　　這里取=0.9，=0.95，而、在表2-7中已經(jīng)求出(還應(yīng)計(jì)入無功補(bǔ)償容量)，因此根據(jù)式2.9、2.10可以求得：</p><p&

72、gt;<b>　　=911.3kW</b></p><p>　　=451.6kVar</p><p><b>　　=1017kVA</b></p><p>　　單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)負(fù)載率＜100%，因此選用標(biāo)稱容量=1250kVA的變壓器，其負(fù)載率為81%。</p><p>　　上面選擇變壓器容量時(shí)未考

73、慮三級(jí)負(fù)荷，因此還需根據(jù)三級(jí)負(fù)荷對(duì)變壓器容量進(jìn)行校驗(yàn)如下： </p><p>　　正常運(yùn)行過程時(shí)，兩臺(tái)配電變壓器同時(shí)運(yùn)行，共同承擔(dān)一、二、三級(jí)負(fù)荷。因此正常運(yùn)行時(shí)配電變壓器總?cè)萘繛?500kVA，根據(jù)表2.7可知車站綜合視在功率1737.7kVA，在不考慮參差系數(shù)的情況下，配電變壓器負(fù)載率為70%。</p><p>　　因此無論在兩臺(tái)配電變壓器同時(shí)運(yùn)行，還是任意一臺(tái)因故退出運(yùn)行，均能夠滿足

74、供電要求。單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)負(fù)載率＜100%，因此選用標(biāo)稱容量S=1250kVA的變壓器</p><p>　　地鐵降壓變電所配電變壓器首選SC型環(huán)氧樹脂干式變壓器。它具有良好的電氣和機(jī)械性能、較高的耐熱等級(jí)，并且是一種安全可靠、環(huán)保節(jié)能型新產(chǎn)品，能適應(yīng)多種惡劣環(huán)境。通過使用環(huán)氧樹脂干式變壓器可減少維護(hù)工作量和增強(qiáng)安全性，同時(shí)環(huán)氧樹脂干式變壓器較好的超銘牌運(yùn)行能力和抗短路能力，將給安全供電帶來可靠的保證。</p

75、><p>　　2.3 地鐵的單位容量指標(biāo)和需要系數(shù)</p><p>　　2.3.1 地鐵的單位容量指標(biāo)</p><p>　　根據(jù)2.2.4的計(jì)算，地鐵延吉中路車站降壓變電所配備兩臺(tái)1250kVA配電變壓器，裝機(jī)總?cè)萘繛?500kVA；該站總建筑面積為19372m2，扣除折返線建筑面積7530m2，有效建筑面積為11842 m2。</p><p>

76、　　因此該地鐵站的單位容量指標(biāo)（裝機(jī)密度）為211VA/ m2，與表2.1中設(shè)想的單位指標(biāo)225 VA/ m2 接近。</p><p>　　2.3.2 地鐵的需要系數(shù)</p><p>　　根據(jù)表2.7，可知地鐵延吉中路車站動(dòng)力、照明設(shè)備總?cè)萘繛?976.4kW，動(dòng)力、照明計(jì)算有功功率為1429.4kW 。</p><p>　　因此該地鐵站的需要系數(shù)為0.72，與表2

77、.2中設(shè)想的需要系數(shù)0.7～0.8相符。</p><p>　　通過對(duì)上海地鐵M8線延吉中路車站的負(fù)荷計(jì)算得出了單位容量指標(biāo)和需要系數(shù)。對(duì)于其他地鐵車站，可以借鑒該站的數(shù)據(jù)或本文提出的建議值進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　3 地鐵總體配電方案的工程設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 地鐵供電系統(tǒng)概述</p><p>　　地鐵的用電負(fù)荷按其功能不同

78、可分為兩大類，一是電動(dòng)機(jī)車運(yùn)行所需要的牽引電力，二是車站、區(qū)間、車輛段、控制中心等建筑物所需要的動(dòng)力照明用電，如風(fēng)機(jī)、空調(diào)、水泵、電梯、照明、BAS、FAS、AFC、通信、信號(hào)、屏蔽門等。地鐵供電系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著地鐵運(yùn)行所需電能的傳輸與供應(yīng)，是地鐵安全、可靠運(yùn)行的重要保證。</p><p>　　地鐵供電系統(tǒng)由外部電源、主變電所（或電源開閉所）、牽引供電系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）組成。外部電源來自城市電

79、網(wǎng)，可采用集中式、分散式、混合式等形式，外部電源的電壓等級(jí)一般為110kV或10kV。</p><p>　　主變電所適用于集中式供電，電源開閉所適用于分散式供電。地鐵集中式供電系統(tǒng)主接線圖如附圖A所示。</p><p>　　牽引供電系統(tǒng)包括牽引變電所和接觸網(wǎng)系統(tǒng)，牽引變電所一般每?jī)勺囌驹O(shè)置一座，向貫通地鐵全線的接觸網(wǎng)供電。變配電系統(tǒng)包括降壓變電所與低壓動(dòng)力、照明配電系統(tǒng)。降壓變電所在規(guī)模

80、較大的車站設(shè)置兩座，規(guī)模較小的車站設(shè)置一座，向本站及其相臨區(qū)間的動(dòng)力照明負(fù)荷供電[8]。</p><p>　　電力監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）由設(shè)在地鐵中央控制室的電力調(diào)度中心（主站）、設(shè)在各變電所自動(dòng)化系統(tǒng)（子站）及通信通道組成，擔(dān)負(fù)著全線供電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控任務(wù)[9]。</p><p>　　3.2 地鐵中壓配電網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　地鐵中壓配電網(wǎng)絡(luò)是通過中壓電

81、纜，縱向上把主變電所和牽引變電所、降壓變電所連接起來，橫向上把全線的各個(gè)牽引變電所、降壓變電所連接起來而形成的配電網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　中壓配電網(wǎng)既為牽引變電所供電（即牽引配電網(wǎng)絡(luò)），有位降壓變電所供電（即降壓配電網(wǎng)絡(luò)）。本文只討論為降壓變電所供電的降壓配電網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　降壓配電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)是地鐵配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中比較重要的一環(huán)。</p><p>　　

82、3.2.1 集中供電方式</p><p>　　根據(jù)用電容量和線路長(zhǎng)短，在地鐵沿線設(shè)置專用的主變電所，這種由主變電所構(gòu)成的供電方案，稱為集中式供電。主變電所應(yīng)有兩路獨(dú)立的電源進(jìn)線，進(jìn)線電壓一般為110kV，經(jīng)降壓后變成35可V或10kV，供給牽引變電所與降壓變電所。集中式供電有利于地鐵供電網(wǎng)形成獨(dú)立系統(tǒng)，便于管理和運(yùn)營(yíng)。上海軌道交通M8線一期工程即為集中式供電方案。集中式供電方案下的中壓配電網(wǎng)絡(luò)可分為牽引—降壓獨(dú)立

83、配電網(wǎng)絡(luò)和牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)兩種形式。</p><p>　　(1) 牽引—降壓獨(dú)立配電網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　牽引—降壓獨(dú)立配電網(wǎng)絡(luò)即牽引配電網(wǎng)絡(luò)和降壓配電網(wǎng)絡(luò)相互獨(dú)立的中壓網(wǎng)絡(luò)形式。對(duì)于牽引—降壓獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，牽引配電網(wǎng)絡(luò)和降壓配電網(wǎng)絡(luò)的電壓等級(jí)不同，牽引配電網(wǎng)絡(luò)電壓為35kV，降壓配電網(wǎng)絡(luò)電壓為10kV。</p><p>　　全線的降壓變電所被分成若干個(gè)分區(qū)，

84、每個(gè)分區(qū)一般不超過3個(gè)車站；每一個(gè)分區(qū)均從主變電所的35/10kV變壓器，就近引入兩路10kV電源；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，向相鄰降壓變電所供電；在各分區(qū)設(shè)有網(wǎng)絡(luò)開關(guān)，正常運(yùn)行時(shí)該開關(guān)分?jǐn)?，形?0kV開口雙環(huán)網(wǎng)供電形式，如圖3.1所示。</p><p>　　圖 3.1 集中式供電、降壓獨(dú)立配電網(wǎng)絡(luò)</p

85、><p>　　(2) 牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)是指牽引配電網(wǎng)絡(luò)和降壓配電網(wǎng)絡(luò)共用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的中壓網(wǎng)絡(luò)形式。當(dāng)中壓網(wǎng)絡(luò)采用牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)時(shí)，在有牽引變電所的車站，可以把牽引變電所和降壓變電所建成牽引—降壓混合變電所。牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)電壓可以為35kV或10kV，因35kV輸電容量大、距離長(zhǎng)，故一般采用35kV級(jí)。</p><

86、;p>　　全線的牽引—降壓混合變電所及降壓變電所被分成若干個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)一般不超過3個(gè)車站；每一個(gè)分區(qū)均從主變電所35(10)kV的不同母線就近引入兩路35(10)kV電源，中壓配電網(wǎng)絡(luò)采用雙環(huán)網(wǎng)接線方式；兩個(gè)主變電所之間的分區(qū)間通過環(huán)網(wǎng)電纜聯(lián)</p><p>　　絡(luò)，如圖3.2所示。</p><p>　　圖 3.2 集中式供電、牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)</p><

87、;p>　　3.2.2 分散供電方式</p><p>　　根據(jù)城市電網(wǎng)的特點(diǎn)，在地鐵沿線直接由城市電網(wǎng)引入多路電源構(gòu)成的供電形式，稱為分散式供電。這種供電方式的電壓一般為10kV，要求地鐵沿線有足夠的電源引入點(diǎn)及備用容量。中壓配電網(wǎng)絡(luò)適宜采用牽引降壓混合網(wǎng)絡(luò)，基本的接線方式有以下四種。</p><p>　　(1) 全線的牽引—降壓混合變電所、降壓變電所被分成若干個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)一般不超

88、過3個(gè)車站；每一個(gè)分區(qū)均從城市電網(wǎng)就近引入兩路10kV電源，兩路電源可以來自不同的地區(qū)變電所，也可以來自同一地區(qū)變電所的不同母線；中壓配電網(wǎng)絡(luò)采用雙環(huán)網(wǎng)接線方式；兩個(gè)相鄰分區(qū)之間通過兩路環(huán)網(wǎng)電纜聯(lián)絡(luò)，如圖3.3所示。</p><p>　　圖 3.3 分散式供電、牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)（接線方式一）</p><p>　　(2) 全線的牽引—降壓混合變電所，每?jī)蓚€(gè)分成一組。每一組均從城市電網(wǎng)引

89、入兩路來自不同地區(qū)變電所的10kV電源，分別作為兩個(gè)牽引—降壓混合變電所的主電源，同時(shí)同一組的兩個(gè)牽引—降壓混合變電所之間設(shè)雙路聯(lián)絡(luò)電纜，實(shí)現(xiàn)電源互為備用；相鄰兩組牽引—降壓混合變電所之間設(shè)單路聯(lián)絡(luò)電纜，增加系統(tǒng)的供電可靠性；無牽引變電所的車站，其降壓變電所的10kV電源可由相鄰牽引—降壓混合變電所的兩段10kV母線提供。該方式要求每組牽引—降壓混合變電所從城市電網(wǎng)引來的兩路10kV電源應(yīng)來自不同地區(qū)變電所，以增加供電的可靠性，如圖3.

90、4所示。</p><p>　　圖 3.4 分散式供電、牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)（接線方式二）</p><p>　　(3) 全線除末端牽引-降壓混合變電所從城市電網(wǎng)直接引入兩路10kV電源以外，其余牽引—降壓混合變電所均從城市電網(wǎng)引入一路10kV電源，這路電源既是本變電所的主電源，又是相鄰變電所的備用電源，也就是說，變電所的主電源直接來自城市電網(wǎng)的10kV電源，而備用電源則來自于相鄰變電所。換

91、而言之，當(dāng)前變電所的主電源直接來自城市電網(wǎng)的10kV電源，而備用電源則來自于下一個(gè)變電所。依次類推，最末端變電所則需要從城市電網(wǎng)各引入兩路10kV電源。無牽引變電所的車站，其降壓變電所的10kV電源可由相鄰牽引—降壓混合變電 所的兩段10kV母線提供。</p><p>　　該方式中N+1路10kV電源為N個(gè)牽引-降壓混合變電所供電，相鄰變電所間只有一路聯(lián)絡(luò)電源。該方式要求這些城市電網(wǎng)引來的10kV電源應(yīng)來自不同地

92、區(qū)變電所，以增加供電的可靠性，如圖3.5所示。</p><p>　　圖 3.5 分散式供電、牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)（接線方式三）</p><p>　　(4) 全線設(shè)有若干座電源開閉所，每座開閉所由城市電網(wǎng)的不同地區(qū)變電所引來兩路10kV電源，開閉所可以與車站變電所合建。全線的牽引—降壓混合變電所、降壓變電所被分成若干個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)一般不超過 4個(gè)車站，每個(gè)分區(qū)由一個(gè)電源開閉所供電。在

93、兩個(gè)相鄰電源開閉所之間，設(shè)置起聯(lián)絡(luò)作用的牽引—降壓混合變電所，其電源分別來自其兩側(cè)的電源開閉所，并通過在這種變電所的母線段上設(shè)置與電源開閉所間的專用聯(lián)絡(luò)電纜，將相鄰的兩個(gè)電源開閉所聯(lián)系起來。對(duì)于無聯(lián)絡(luò)功能的變電所，其電源來自就近的電源開閉所。</p><p>　　該接線方式比較復(fù)雜，為同一電源開閉所供電的兩路市網(wǎng)10kV電源，最好來自于不同的地區(qū)變電所，如圖3.6所示。</p><p>　

94、　圖 3.6 分散式供電、牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)（接線方式四）</p><p>　　3.2.3 混合供電方式</p><p>　　將集中式供電與分散式供電結(jié)合起來構(gòu)成的供電方式稱為混合式供電。這種方式一般以集中式供電為主，個(gè)別地段引入城市電網(wǎng)電源作為集中式供電的補(bǔ)充，使中壓配電網(wǎng)絡(luò)更加完善和可靠。北京地鐵環(huán)線、武漢輕軌等即為混合式供電方案。</p><p>　　以上

95、述及的只是地鐵中壓配電網(wǎng)絡(luò)的幾種基本形式，其中每一種形式又可以有多種不同的變化。對(duì)于大城市尤其是特大城市，軌道交通的遠(yuǎn)期建設(shè)將成網(wǎng)絡(luò)狀，因而地鐵中壓配電網(wǎng)絡(luò)方案的確定，不應(yīng)局限在某一種方式上，而應(yīng)結(jié)合軌道交通網(wǎng)和城市電網(wǎng)的具體情況進(jìn)行綜合考慮[10]。</p><p><b>　　3.3 降壓變電所</b></p><p>　　3.3.1 降壓變電所的設(shè)置與形式<

96、;/p><p>　　眾所周知，低壓供電半徑相對(duì)較小。為滿足《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50157-2003)中規(guī)定的“末端設(shè)備電壓偏差允許值（以額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示）為±5%”的要求，降壓變電所的設(shè)置必須遵循靠近車站負(fù)荷中心的基本原則。在此前提下，根據(jù)不同的地鐵車站，降壓變電所可以采用多種型式。</p><p><b>　　(1) 一所型式</b></p>

97、<p>　　車站只設(shè)一座降壓變電所，位于重負(fù)荷一端。車站所有重要的一、二級(jí)負(fù)荷及容量較大的三級(jí)負(fù)荷均從所內(nèi)以放射式供電。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)的地下雙層車站，降壓變電所送出回路在80～90個(gè)。除冷凍站以外，由于車站兩端負(fù)荷一般分布較為均勻，故遠(yuǎn)離降壓變電所一端的供電回路約占一半左右。</p><p>　?、?降壓變電所為一所型式的供電方案的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　整個(gè)車站的變配

98、電設(shè)備集中設(shè)置在一處，減少了降壓變電所的設(shè)備投資。</p><p>　　設(shè)備用房數(shù)量少，降低了土建造價(jià)。</p><p>　?、?降壓變電所為一所型式的供電方案的缺點(diǎn)</p><p>　　由于供電方案為放射式，勢(shì)必造成供電距離大幅度增加，為保障線路電壓損失限制在規(guī)定范圍內(nèi)，必須增大導(dǎo)線截面；同時(shí)低壓線路的數(shù)量也大幅度增加，出現(xiàn)故障的機(jī)率增大，一定程度上降低了供電的質(zhì)

99、量及可靠性。</p><p>　　因供電距離較長(zhǎng)，單機(jī)大容量設(shè)備需要采用大截面電纜或密集型母線供電，而二者（尤其是密集型母線）價(jià)格高昂，會(huì)引起電力投資的顯著增加。</p><p>　　(2) 一主所一跟隨所型式</p><p>　　在車站一端設(shè)一座主降壓變電所，另一端設(shè)一座跟隨式降壓變電所（跟隨所電源引自設(shè)在主降壓變電所的高壓開關(guān)室）。主所、跟隨所的高壓進(jìn)線均為兩路

100、獨(dú)立電源，引自不同的饋線回路，互不干擾，即為并列關(guān)系的兩座降壓變電所。因此，兩者低壓間亦不存在聯(lián)系，各負(fù)擔(dān)本端的負(fù)荷用電。</p><p>　　① 降壓變電所為一主所一跟隨所型式供電方案的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　兩所各負(fù)責(zé)本端的用電負(fù)荷，根本上解決了低壓供電的電壓損失問題，電纜截面及數(shù)量隨之顯著降低，供電方案較為合理。</p><p>　　兩所間采用高壓聯(lián)系，在供

101、電質(zhì)量、可靠性和安全性上有了根本提高，尤其突出體現(xiàn)在單機(jī)大容量設(shè)備的供電上。</p><p>　　一主所一跟隨所型式單臺(tái)變壓器容量一般為500、630、800kVA幾種規(guī)格，較一所型式規(guī)格為1250、1600kVA的配電變壓器，總安裝容量變化不大，但單臺(tái)安裝容量降低了二至三個(gè)級(jí)別，其運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性會(huì)大為提高。</p><p>　?、诮祲鹤冸娝鶠橐恢魉桓S所型式供電方案的缺點(diǎn)</p&g

102、t;<p>　　設(shè)置跟隨所須增加高壓柜、變壓器及低壓柜等設(shè)備，使整個(gè)降壓變電所的投資有較大增加。</p><p>　　因跟隨所的設(shè)置，其房屋面積增加許多，加大了土建工程投資。</p><p>　　(3) 一所一室型式</p><p>　　在車站一端設(shè)一座降壓變電所，另一端設(shè)一座低壓配電室。與一主所一跟隨所型式不同的是，低壓配電室替代了跟隨所。以車站中心

103、分界，降壓變電所與低壓配電室各負(fù)責(zé)本端的負(fù)荷供電（除單臺(tái)容量較大的設(shè)備外）。低壓配電室的電源引自降壓變電所低壓側(cè)，因此兩者的一、二級(jí)負(fù)荷母線為并列關(guān)系。</p><p>　?、?降壓變電所為一所一室型式的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　遠(yuǎn)離降壓變電所端的大部分設(shè)備從低壓配電室送出，供電負(fù)荷較一所型式有明顯地降低，從而減少了貫穿車站低壓電纜的數(shù)量。</p><p>　　低壓

104、配電室配電負(fù)荷的供電距離相對(duì)減小，可在一定程度上減少故障的機(jī)率，提高供電的質(zhì)量及可靠性。</p><p>　　低壓配電室房屋面積較跟隨所型式相對(duì)減少，同時(shí)亦減少兩面高壓送出柜，一定程度上降低了設(shè)備投資和土建造價(jià)。</p><p>　　② 降壓變電所為一所一室型式的缺點(diǎn)</p><p>　　由于低壓配電室電源引入為0.4kV低壓，不可避免地造成電壓損失，從根本上未解決

105、末端設(shè)備的電壓損失問題。</p><p>　　由于單機(jī)大容量設(shè)備還須從降壓變電所直接供電，所以仍存在一所型式的供電可靠性差的缺陷。</p><p>　　低壓配電室引入為低壓電源，為保障供電方案，進(jìn)線必須采用大截面電纜或密集型母線，增加了工程造價(jià)。</p><p>　　(4) 綜合分析比較</p><p>　　綜上所述，降壓變電所的設(shè)計(jì)一般采用

106、一所型式、一主所一跟隨所型式或一所一室型式，其性能對(duì)比如表 3.1所示。</p><p>　　表 3.1 三種降壓變電所性能對(duì)比</p><p>　　從技術(shù)角度而言，設(shè)置跟隨所為最佳方案，它可以保障供電質(zhì)量、提高供電可靠</p><p>　　性、減少有色金屬消耗和運(yùn)營(yíng)能耗，但須結(jié)合經(jīng)濟(jì)造價(jià)。一般換乘站、帶折返線的車站以及車站長(zhǎng)度超過200的大規(guī)模車站，由于其負(fù)荷容量

107、較大，供電距離較長(zhǎng)，設(shè)置一主所一跟隨所的方案較為合理；車站長(zhǎng)度低于200的一般車站，在節(jié)約投資的前提下，一所型式即可滿足供電方案。而一所一室型式由于沒有突出的優(yōu)點(diǎn)采用的并不多。</p><p>　　總之，因地鐵型式多種多樣，在設(shè)計(jì)中還要結(jié)合具體工程的特點(diǎn)因地制宜，在滿足供電要求的前提下，合理設(shè)計(jì)技術(shù)方案，作到性價(jià)比最優(yōu)[11]。</p><p>　　3.3.2 降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)<

108、/p><p><b>　　(1) 主接線</b></p><p>　　降壓變電所一般設(shè)在車站的負(fù)荷中心，擔(dān)負(fù)本車站和相鄰區(qū)間的全部動(dòng)力、照明用電。地鐵動(dòng)力、照明負(fù)荷大多為一、二級(jí)負(fù)荷，因此降壓變電所必須按兩路獨(dú)立電源供電設(shè)計(jì)[12]。</p><p>　　每座降壓變電所的兩路電源分別由主變電所、電源開閉所或相鄰變電所的35（10）kV不同母線引入，

109、接至兩段母線。降壓變電所35（10）kV測(cè)接線采用單母線分段，設(shè)置斷路器。正常運(yùn)行時(shí)，兩路 35（10）kV進(jìn)線電源分別向兩段母線供電，斷路器打開，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，斷路器自動(dòng)合閘。</p><p>　　35（10）kV開關(guān)柜內(nèi)設(shè)過電壓保護(hù)。每段母線分別設(shè)一組電壓互感器和避雷器，電壓互感器用于母線電壓測(cè)量和斷路器檢測(cè)電壓自投，避雷器用于系統(tǒng)過電壓保護(hù)。</p>

110、<p>　　降壓變電所設(shè)兩臺(tái) 35（10）/0.4kV配電變壓器，分別來自不同35（10）kV母線上，配電變壓器容量按一、二級(jí)負(fù)荷備用容量考慮。</p><p>　　低壓母線為單母線分段運(yùn)行方式，設(shè)開關(guān)，平時(shí)分段運(yùn)行。當(dāng)一臺(tái)配電變壓器退出運(yùn)行時(shí)，可自動(dòng)或手動(dòng)投入開關(guān)，由另一臺(tái)變壓器提供全部一、二級(jí)負(fù)荷用電。</p><p>　　進(jìn)線開關(guān)、開關(guān)之間應(yīng)實(shí)現(xiàn)互鎖，保證在任何情況下三

111、臺(tái)開關(guān)不同時(shí)處于合閘狀態(tài)（母線故障時(shí)不允許開關(guān)自動(dòng)投入）。當(dāng)任一進(jìn)線電源故障導(dǎo)致開關(guān)跳閘或其中一臺(tái)變壓器檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器只能提供全部一、二級(jí)負(fù)荷用電而必須切除三級(jí)負(fù)荷，否則會(huì)導(dǎo)致變壓器超負(fù)荷運(yùn)行而跳閘；因此，設(shè)置三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)，將三級(jí)負(fù)荷均置于該開關(guān)下級(jí)，同時(shí)兩臺(tái)進(jìn)線開關(guān)和三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)之間實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，斷開兩段母線上的三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)后，開關(guān)才能合閘[13]。降壓變電所低壓側(cè)的主接線如圖3.7所示。</p><p&g

112、t;　　圖 3.7 降壓變電所低壓側(cè)的主接線</p><p>　　(2) 控制、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置</p><p><b>　　① 控制</b></p><p>　　降壓變電所 35（10）kV斷路器采用SCADA遠(yuǎn)動(dòng)控制、變電所集中控制和地控制；0.4kV進(jìn)線、斷路器和三級(jí)負(fù)荷總開關(guān)采用 SCADA遠(yuǎn)動(dòng)控制和就地控制；自動(dòng)扶梯饋線開關(guān)帶脫扣器

113、，按鈕與FAS系統(tǒng)輸出繼電器的常開接點(diǎn)并聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)情況下FAS系統(tǒng)可將其斷開。</p><p><b>　?、?繼電保護(hù) </b></p><p>　　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。</p><p>　　降壓變電所 35（10）kV系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置采用微機(jī)型綜合保護(hù)測(cè)