地铁线牵引变电所毕业设计.doc

摘 要随着我国国民经济的持续发展，城市化进程的逐步加快，城市人口与机动车数量急剧增长，人员出行和物资交流频繁，在我国大城市及特大城市，普遍存在着交通道路阻塞、交通秩序混乱、交通事故频发、交通污染严重等问题。由于城市轨道交通运量大、速度快、安全节能、污染轻、占地少等特点，发展城市轨道交通已成为大城市发展公共交通的根本方针和缓解城市交通拥堵的最佳选择。目前，许多大城市形成了以地铁为主体，多种轨道交通类型并存的现代城市轨道交通新格局。电能是城市轨道车辆电力牵引系统必需的能源，在城市轨道交通运营中，若供电一旦中断，不仅会造成城市轨道交通运营瘫痪，而且还有可能危及旅客生命安全，造成财产损失。因此，高度安全、可靠而又经济合理的电力供给系统是城市轨道交通正常运营的重要条件和保证。而牵引变电所是城市轨道交通电力牵引系统的重要组成部分，牵引变电所设计的优劣直接影响到整个轨道交通的运行质量。本文首先对城市轨道交通系统的分类、特点及我国轨道交通发展状况作了简要介绍，然后谈到城市轨道交通供电系统，具体地对*地铁线行政中心站牵引变电所进行了设计，包括电气主接线、保护、监控等部分的设计及设备选型等，介绍了一些设计原则、设计步骤和系统设备功能。关键词 牵引变电所；电气主接线；监控系统AbstractWith the continued development of our national economy, the gradual speeding up the process of urbanization, rapid growth of urban population and the number of motor vehicles, personnel and material exchanges frequent travel, in the big cities and big cities in China, widespread traffic congestion and traffic disorder, frequent accidents, and serious problems of traffic pollution. As the rail freight volume, high speed, security, energy conservation, pollution light, small footprint, and so on, the development of urban rail transit has become the citys fundamental principle of the development of public transport and ease urban traffic congestion in the best choice. Currently, many major cities to metro as the main form, the coexistence of a variety of rail types a new pattern of modern urban rail transit. Power is the power of urban rail vehicle traction system required energy, the urban rail transit operations, if the power supply if interrupted, would not only result in paralysis of urban rail transit operations, but also may endanger the safety of passengers, resulting in property damage. Therefore, highly secure, reliable and economical electricity supply system is the normal operation of urban rail transit an important condition and guarantee. The traction power substation in urban rail transit system, an important component of traction, traction substation design will directly affect the quality of the entire rail operation. This article first introduce the urban rail transport system classification, characteristics and development of rail transportation in China, then talk about urban rail transit supply system, specifically design the Chengdu Metro Line 1 station administrative center of traction substation, including the main electrical connection, protection, monitoring and other parts of the design and equipment selection, etc., introduces some design principles, design procedures and systems equipment functions.Keywords Urban Mass Transit；Traction substation；Main Electrical Connection；Monitoring System目 录第1章 绪论11.1城市轨道交通概论及其分类11.1.1 城市轨道交通概论11.1.2 城市轨道交通的分类11.2我国城市轨道交通发展及必要性31.2.1 我国城市轨道交通发展31.2.2 我国城市轨道交通发展的必要性41.3城市轨道交通供电系统5第2章牵引变电所电气主接线设计92.1电气主接线的功能、基本要求与设计原则92.1.1 电气主接线应满足的要求92.1.2 电气主接线设计应遵循的主要原则与步骤102.2*地铁行政中心站电气主接线设计102.2.1 直流牵引变电所电气主接线的基本特点102.2.2 主接线的设计112.2.3*地铁行政中心站牵引变电所电气主接线122.3设备选择142.3.1 供电设备的选择要求142.3.2 设备选取152.4配电装置182.4.1 牵引变电所的配电装置类型182.4.2 配电装置应满足的基本要求182.4.3直流牵引变电所屋内配电装置及其特点19第3章牵引变电所保护设置203.1保护设置的基本要求213.2*地铁行政中心站牵引变电所保护的设置213.3主要保护形式介绍233.4地下杂散电流及其防护253.4.1 地下杂散电流253.4.2杂散电流的防护26第4章 电力监控系统设计274.1概述及一般要求284.1.1 概述284.1.2 一般要求284.2*地铁行政中心站综合监控系统设置294.2.1 地铁电力监控系统294.2.2 *地铁行政中心站电力监控系统304.3牵引、降压变电所综合自动化系统功能324.3.1 变电所综合自动化系统集成要求324.3.2 通信主要功能324.4变电所综合自动化系统结构、软/硬件设备组成354.4.1 概述354.4.2 变电所综合自动化系统结构及控制方式364.4.3 牵引、降压变电所综合自动化系统软件394.4.4 牵引、降压变电所综合自动化系统性能指标要求394.4.5 牵引、降压变电所综合自动化系统绝缘、抗干扰性能要求404.4.6 系统的可靠性、可维护性、可扩展性414.4.7 控制中心主站及被控站控制、监视、测量范围42结论44致谢45参考文献46附录47第1章 绪论1.1 城市轨道交通概论及其分类1.1.1 城市轨道交通概论城市轨道交通是指以轨道交通运输方式为主要技术特征，是城市公共客运交通系统中具有中等以上运量的轮轨交通系统（有别于道路交通），主要为城市（有别于市际铁路，郊区及大都市圈范围）公共客运服务，是一种在城市公共客运交通中起骨干作用的现代化立体交通系统。作为城市公共交通系统的一个重要组成部分，在中国国家标准城市公共交通常用名词术语中，将城市轨道交通定义为“通常以电能为动力，采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通之总称。”目前国际轨道交通有地铁、轻轨、市郊铁路、有轨电车以及悬浮列车等多种类型，号称“城市交通的主动脉”。城市轨道交通和其他公共交通相比，具有以下特点：用地省，运能大，轨道线路的输送能力是公路交通输送能力的近10倍。每一单位运输量的能源消耗量少，因而节约能源；采用电力牵引，对环境的污染小。噪声属集中型，人均噪声小，易于治理；乘客乘座安全、舒适、方便、快捷。1.1.2 城市轨道交通的分类城市轨道交通作为城市公共交通系统的一个重要组成部分，在我国国家标准城市公共交通常用名词术语中，将城市轨道交通定义为“通常以电能为动力，采取轮轨运转方式的快速大运量城市公共交通之总称。”目前国际轨道交通有地铁、轻轨、市郊铁路、有轨电车以及悬浮列车等多种类型，号称“城市交通的主动脉”。城市铁路凡是为城市交通服务的所有形式的轨道交通都可看作城市铁路。这里特指作为干线铁路中的铁路枢纽，利用现有的运输资源，能在市区内开行的公交化（站距短、停站多、密度大）的旅客列车线路。市郊铁路市郊铁路又称为通勤铁路，是连接城市市区与郊区以及连接城市周围几十千米甚至大范围的卫星城镇或城市圈的铁路，服务于上下班乘客，一般站距较长，对疏散中心城市人口到周围卫星城的作用十分明显。它往往又是连接中大城市干线铁路的一部分，一般和干线铁路设有联络线，设备与干线铁路相同，线路大多建在地面，其运行特点接近于干线铁路，只是服务对象不同。与城市轨道交通系统中的地下铁道等其他类型不同，在市郊铁路上通常是市郊旅客列车、干线旅客列车和货物列车混合运行。地下铁道地下铁道泛指建在地下的干线铁路。但是作为城市轨道交通、只有具有一定规模运量，按运行图行车，运行于地下的旅客列车，才叫做地下铁道。由于地下铁道一般建在城市里，加上具体线路的建设条件不同，它的延长线或部分线路，甚至整条线路可能建在地面或高架，也统称为地下铁道，如北京的13号线和上海的3号线都是地面或高架线路形式，但由于它的技术制式如车辆、信号、通信、线路都和其他地铁线路一致，故也把北京13号线、上海3号线称之为地铁系列的线路。也有人怕混淆地铁概念，又把这类线路笼统叫做城市轨道交通。地铁多用于超大城市或特大城市市区内部高密度地区间交通出行，车辆制式和线路特征依各国标准而不同，运行速度一般为3045km/h，最大车速可达80km/h。就容量指标而言，地铁系统均可达到单向高峰小时断面流量3000070000人次，属于大容量快速轨道交通系统。轻轨交通它是一种中运量快速轨道交通运输系统。英、美称之为LRT,俄国称为OPT，其意为“轻轨运输”或“轻轨系统”。德国把它称为“城市铁道”，日本称为“轻轨电车”。它可以运行在地下，也可以建成高架轨道形式，也可在地面运行，它是由现代有轨电车发展起来的，既可在技术上自成体系，也可采用地铁技术制式，几乎与地铁难以辨别。但从宏观上说，轻轨交通最主要特征是其运量规模比地铁小，其单向高峰小时断面流量在10000人30000人。因此，有人把凡是高峰小时断面流量在这个范围的其他形式轨道交通如单轨交通、新交通系统、直线电机驱动的城轨车辆交通等都称之为轻轨交通。单轨交通它是由车辆在一根导轨上行驶的交通工具，具有中等运量，分为悬挂式和跨座式两大类。悬挂式单轨交通始建于1901年的原联邦德国的伍珀塔尔市。日本第一条跨座式单轨交通线路始建于1961年，当年投入运营。中国正式作为城市交通用途的单轨交通已于2005年6月18日在重庆正式建成运营，型式为跨座式高架，全长14.35公里。单轨交通的运量一般在每小时单向500020000人次。由于它是一种让列车在高架的专用轨道上行驶的交通系统，不受地面交通堵塞的影响，可以安全正点地运行；也有效地利用了城市的空间，既占地少又不影响地面的绿化；与地铁相比，单轨施工周期短，成本低，经济性能好，可以按照城市规划和交通需求进行线路选择，减少城市建筑的拆迁和市民的搬迁。磁悬浮交通它是一种运用“同性相斥、异性相吸”的电磁原理、依靠电磁力使车厢悬浮并行走的轨道运输方式。磁浮交通有常导和超导两种类型。常导式磁浮线路能使车辆浮起10毫米15毫米的高度，运行速度较低，用感应线性电机来驱动。超导式磁浮线路能使车辆浮起100毫米以上，速度较高，用同步线性电机来驱动，技术难度较大。日本使用超导体产生的磁力使列车悬浮，列车时速可达500多公里。德国使用常导相吸原理达到磁浮，时速也提高到400多公里。中国的上海浦东建成的磁浮交通，最高时速可达430公里。 1.2 我国城市轨道交通发展及必要性1.2.1 我国城市轨道交通发展改革开放以来, 我国城市客运量急剧增加。这期间虽然交通能力有所加强, 但在一些城市, 特别是某些主要干道, 高峰期客运量远远超过大型公共汽车所能担负的运量, 道路阻塞已司空见惯。交通拥挤堵塞给城市居民出行带来了不便。以北京为例, 机动车平均车速逐年下降, 每小时客车车速已由25.4公里下降到21.5公里。同时, 交通阻塞造成车辆怠速行驶, 也加大了能耗和废气排放量。我国有近70 座大城市。这些城市每天都有大量的人口外出活动, 加上数以百万计的流动人口, 单个城市每1天的客运量已经超过1 000 万人次。高峰期一条公交线承担1 3 万人次的现象已经屡见不鲜。车上乘客密度最高时达到10 12 人m 2, 公交车辆行驶速度已经降到每小时10 13 公里,个别城市甚至每小时只有5公里交通系统已处于瘫痪的边缘。从目前我国大城市的客运结构来看, 轨道交通所占比例很低, 城市交通工具基本上是自行车、公共汽车、中巴和小汽车。以自行车为主的非机动车与机动车交叉混行, 大大降低了机动车的行车效率和对道路的使用率, 最近几年中巴、出租小汽车、私人小汽车的大量涌现更加重了这种现象。要真正缓解大城市的交通拥挤状况, 满足大多数人日常出行的需要, 就必须大力发展面向公众的集约型运输方式。由以上分析可知: 轨道运输系统才是可持续发展的唯一道路和最佳选择, 它不但能解决人们大批量流动的需求问题, 而且还改善了地面环境, 为其他机动车的运行腾出了更大的空间, 对发展我国汽车工业也必将产生积极的影响。据统计, 北京市1998年有地铁线路42公里,只占全市公共电汽车运营线的1.5% , 却承担了全市客运量的15% 。随着我国国民经济的持续发展，城市化进程的逐步加快，城市人口与机动车数量急剧增长，人员出行和物资交流频繁，在我国大城市及特大城市，普遍存在着交通道路阻塞、交通秩序混乱、交通事故频发、交通污染严重等问题。由于城市轨道交通运量大、速度快、安全节能、污染轻、占地少等特点，发展城市轨道交通已成为大城市发展公共交通的根本方针和缓解城市交通拥堵的最佳选择。进入21世纪以来，随着大城市交通问题的日益突出，大力发展城市轨道交通已成共识。城市轨道交通的建设已进入了新的高潮期，发展态势更为迅猛，全国48个百万人口以上的大城市已有30多个城市开展了城市轨道交通的建设或筹建工作，据有关课题组初步统计，近期规划建设55条线路，长约1700km，总投资达到60000多亿元；我国远期线网总长将超过3000km。1.2.2 我国城市轨道交通发展的必要性一、城市轨道交通是解决我国大城市交通问题的需要。目前我国大城市交通堵塞和拥挤是最为突出也是较为普遍的问题。在北京、上海、武汉、广州、*等超大城市，交通堵塞现象已比较严重，成为影响城市经济发展的重要制约因素。城市轨道交通具有运量大、速度快、时间准、能耗低、污染少和安全舒适的特点，不论是从运输能力、运输效率，还是从对资源的消耗和对城市环境的污染，城市轨道交通方式无疑是解决城市交通拥挤问题的一种有效手段。世界典型大城市如东京、巴黎、纽约等的发展已经充分证明了这一点。二、城市轨道交通是引导城市空间结构合理布局的需要。城市轨道交通可以为人们提供快速出入市中心的交通手段，缩短新城与城市中心区的时空距离，为使工业与居住等疏散出市中心创造了良好的交通支撑条件，从而对拓展城市空间布局和城市建设用地范围，缓解中心城区域用地供应紧张对城市发展的制约，调整城市布局和功能都具有不可替代的关键性作用。这样，不仅可以强化大城市市中心的金融、贸易、服务业等功能，而且将为城市副中心与新城的形式提供有力的支持，从而引导城市总体布局进一步向合理化方向发展。由此可见，城市轨道交通是实现引导城市规模有序扩大和城市总体布局向“多中心”方向发展的需要。三、城市轨道交通是我国大城市可持续发展的需要。首先，土地是一种不可再生资源，特别是在人口密集的大城市里，土地是一种非常稀缺和宝贵的资源，在城市变得越来越拥挤的情况下，城市土地必须十分珍惜。根据国内外相关统计资料，在同等的运输能力条件下，城市轨道交通设施所需土地远远小于道路交通方式；同时，城市轨道交通为沿线土地高密度开发提供了强有力的交通运输能力支撑，所以通过在城市轨道交通沿线及各站点周围根据不同的功能进行高密度开发，以提高城市土地的单位使用率，为城市土地资源带来土地的增量，从而可以促进城市对土地资源的合理利用。其次，我国交通能源消耗总量迅速增长，尤其是石油能源消耗在我国石油消耗总量中的比重快速上扬，对国家石油能源供给造成很大压力。根据国外相关统计资料，城市轨道交通单位运输量所需的能源消耗远远小于道路交通方式。再次，目前机动车污染已经上升为中国城市大气和噪声的主要污染源，在我国大城市空气污染中，60%的一氧化碳、50%的氮氧化物、30%的碳氢化合物污染来源于机动车的尾气排放。根据国内外相关统计资料，城市轨道交通单位运输量的大气勿扰物质排放量远远小于道路交通方式。最后，城市轨道交通单位运输量的死伤率远远小于道路轨道交通。1.3 城市轨道交通供电系统电能是城市轨道车辆电力牵引系统必须的能源，电动车辆以及为轨道交通运营服务的机电设备，包括通风、空调、照明、通信、信号、给排风、防灾报警、电梯和电动扶梯等也都依赖并消耗电能。在城市轨道交通运营中，若供电一旦中断，不仅会造成城市轨道交通运营瘫痪，而且还有可能危及旅客生命安全，造成财产损失。因此，高度安全、可靠而又经济合理的电力供给系统是城市轨道交通正常运营的重要条件和保证。城市轨道交通供电电源一般取自城市电网，通过城市电网一次电力系统和轨道交通供电系统实现运送或变换，最后以适当的电压等级和一定的电流形式（直流或交流电）供给用电设备。城市电网一次电力系统由国家电力部门建造与管理，它包括发电厂、传输线和区域变电所。发电厂是发出电能的中心，一般可分为火力发电厂、水力发电厂和原子能核电厂等。发电厂的发电机发出的电能，要先经过升压变电器升高电压，然后以110kv或220kv以为更高的电压，通过三相传输线输送到区域变电所。在区域变电所中，电能先经过降压变电所把110kv或220kv的高压降低电压等级（如10kv或35kv），再经过三相输电线输送给本区域内的牵引变电所和降压变电所，并再降为轨道交通所需的电压等级（DC1500V、380V等）。在地铁供电系统中，根据实际需要，也可以专设高压主变电所。发电厂或区域变电所对地铁主变电所供电，经主变电所降压后，分别以不同的电压等级对牵引变电所和降压变电所供电。牵引变电所的设置和容量应按运行的列车编组及行车密度进行牵引供电计算后确定，降压变电所的设置和容量可根据动力、照明和其他用电设备的用电量确定。对主变电所，其容量应由全部牵引、动力和照明用电电量来确定。图1-1为城市电网一次电力系统和地铁供电系统图。图中虚线1以上为电网高压电力系统，虚线1和虚线2之间是中压电力系统，虚线1以下为城市轨道供电系统。城市轨道交通系统是一个重要用电部门，它不同于一般工业和民用的用电，为一级负荷。一级负荷规定由两路独立的电源供电，当任何一路电源发生故障中断供电时，另一路应能保证一级负荷的全部用电。牵引变电所的电源进线应来自两个区域变电所或由区域变电所提供的两路独立电源，当一路电源失压时，另一路电源自动投入，牵引变电所能从区域变电所不间断地获得三相交流电。在城市轨道交通供电系统中，根据用电性质的不同可分为两部分，即为前因电力机车供电的牵引供电系统和为动力、照明及其他用电设备供电的降压供电系统。图1-1 电力系统和地铁供电系统示意图图1-2 地铁牵引供电系统示意图以地铁为例，地铁牵引供电系统示意图如图1-2所示，其各部分的名称及功能简述如下：（1） 牵引变电所：供给地铁一定区段内电动车组牵引电能的变电所。（2） 接触网（包括架空接触网或接触轨）：经过电动列车的受电器向电动列车供给电能的导电网。（北京、天津和武汉等地铁采用接触轨；上海和广州地铁采用架空接触网）。（3） 回流线：用以提供牵引电流返回牵引变电所通路的导线。（4） 馈电线：从牵引变电所向接触网输送牵引电能的导线。（5） 电分段：为便于检修和缩小事故范围，将接触网分为若干段的装置称为电分段。（6） 钢轨：承载列车的同时被用来作为牵引电流回流回路的一部分。一般将接触网、馈电线、钢轨、回流线总称为牵引网。牵引供电系统由牵引变电所和牵引网组成，其中牵引变电所和接触网是牵引供电系统的主要组成部分。地铁动力照明供电系统示意图如图1-3所示，各部分功能简述如下：图1-3 地铁动力照明供电系统（1） 降压变电所：将三相电源进线电压降为三相380V交流电，降压变电所主要为风机、水泵、照明、通信、信号和防火报警等用电设备供电。（2） 配电所（室）：配电所（室）仅起到电能分配作用。降压变电所通过配电所（室）将三相380V和单相220V交流电分别供给动力、照明设备，各配电所（室）对本车站及其两侧区间动力和照明等设备配电。（3） 配电线路：配电所（室）与用电设备之间的导线。在地铁供电系统中，降压变电所一般每个车站设置一个，有时也可几个车站合设一个；也可将降压（动力）变压器附设在某个牵引变电所之中，构成牵引与降压混合变电所。地铁车站及区间照明电源采用380/220V系统配电。正常时，工作照明、事故照明均由系统交流照明电源供电，当系统交流照明电源失去时，事故照明自动切换为蓄电池供电，确保事故期间必要的紧急照明。第2章 牵引变电所电气主接线设计2.1 电气主接线的功能、基本要求与设计原则牵引变电所的电气主接线，是指由主变压器、高压电器和设备等各种电器元件和连接导线所组成的接受和分配电能的电路。电气主接线反映了牵引变电所和铁路变、配电所（发电所）的基本结构和功能。在运行中，它表明本变电所（发电所）与高压电网、馈电线的连接方式以及相关一次设备的运行方式，成为调度控制和设备实际操作的依据；同时，电气主接线对牵引供电和铁路电力供电系统运行的可能性、电能质量、经济性和操作灵活性起着决定性作用；在设计中，电气主接线对变电所（发电所）电气设备选择、配电装置布置、继电保护方式及其配置与整定计算、自动装置和控制方式选择都有重大影响，因此，电气主接线及其组成的电气设备，是牵引变电所和铁路变、配电所（发电所）的主体部分。2.1.1 电气主接线应满足的要求1、运行的可靠性：主接线系统应保证对用户供电的可靠性，特别是保证对重要负荷的供电。2、运行的灵活性：主接线系统应能灵活地适应各种工作情况，特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时，能够通过倒换开关的运行方式，做到调度灵活，不中断向用户的供电。在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。3、主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下，做到经济合理，尽量减少占地面积，节省投资。4、应力求结线简洁明了，并有发展和扩建余地。主接线整体结构和各回路应力求简洁清晰、便于操作运行。同时牵引变电所的增容、增加馈线和其他内容的扩建经常存在，因而电气主接线的设计应留有发展余地。变电所的变压器与债线之间采用什么方式连接，以保证工作可靠、灵活是十分重要的问题、解决的措施是采用母线制。应用不同的母线连接方式、可使在变压器数量少的情况下也能向多个用户供电，或者保证用户的馈线能从不同的变压器获得电能。母线又称汇流排，在原理上它是电路中的一个电气节点。它起着集中变压器的电能和给各用户的馈电线分配电能的作用，所以，若母线发生故障，将使用户供电全部中断。故在主接线的设计中选择什么样的母线制就显得特别重要。2.1.2 电气主接线设计应遵循的主要原则与步骤在电气主接线的设计中，应遵循的主要原则与步骤如下：1、应以批准的设计任务书为依据，以国家经济建设的方针政策、技术规范和规程为准则，结合工程具体特点和实际调查掌握的各种基础资料，进行综合分析和方案研究。2、主接线的设计与整个牵引供电系统供电方案、电力系统对电力牵引供电方案密切相关，包括牵引网供电方式、变电所布点、主变压器接线方式和容量、牵引网电压水平及补偿措施、无功、谐波的综合补偿措施以及直流牵引供电系统电压等级选择等重大综合技术问题，应通过供电系统计算进行全面的综合技术经济比较，确定牵引变电所的主要技术参数和各种技术要求。3、根据供电系统计算结果提供的上述各种技术参数和有关资料，结合牵引变电所高压进线及其与系统联系、进线继电保护方式、自动装置与监控二次系统类型、自用电系统，以及电气化铁路当前运量和发展规划远景等因素，并全面考虑主接线的基本要求，做出综合分析和方案比较，以期设计合理的电气主接线。4、新技术的应用对牵引变电所主接线结构和可靠性等方面，将产生直接影响，按具体情况深入分析研究和考虑。2.2 *地铁行政中心站电气主接线设计2.2.1 直流牵引变电所电气主接线的基本特点地铁、轻轨交通供电系统，根据实际需要，可以专设地铁（轻轨）高压主变电所，由发电厂或区域变电所对其供电，经主变电所降压后，分别以不同的电压等级对牵引和降压变电所供电，这种供电方式被称为集中式供电方式。*地铁一号线就是采用这种供电方式。在地铁（或轻轨）供电系统中。也可以不设地铁（或轻轨）主变电所，由城市电网中的区域变电所直接对地铁（或轻轨）牵引变电所或降压变电所供电，这种供电方式被称为分散式供电方式，北京、天津地铁就采用这种方式。 对于地铁、轻轨交通直流牵引变电所主接线的设计，除应满足本节对主接线的基本要求和原则外，因该类变电所一般设在地下（如*地铁）或地面的城市闹市区街道两侧（轻轨系统），受环境条件制约及安全保障的需要，列车牵引、通信信号电源、站厅事故照明和必要的安全环卫设施（通风、排水、防灾、消防和自动扶梯等）都属一级负荷，它们对不间断供电的要求基本相同，此外还有其他的二、三级动力和照明负荷。全部负荷都有同一专用的环形供电系统网络所属的直流牵引变电所、降压变电所（动力用电）和牵引、降压混合变电所供电，各变电所门设有互联网络，如图2-1所示。以上特点使直流牵引变电所电气主接线的结构和运行，增加了复杂性；同时，为节约占地面积，节省昂贵的土建造价和满足防火、防灾需要，主接线变配电设备的选择也有其特殊性，应使用于式、高效率的成套设备，这对主接线和配电装置的结构有直接影响。 此外，还应考虑整流机组类型（整流、可控整流或整流一逆变型）及其整流（逆变）接线方式，对主接线的结构和运行的重大影响。图2-1 地铁专用供电系统连接方式2.2.2 主接线的设计牵引变电所主接线应力求简单可靠，全线尽量一致，便于运营管理。如果与降压变电所合建，则中压侧需单母线分段，设分段开关，双路电源引入，分列运行；否则，亦可为单母线，双路电源一用一备。牵引变电所一般设两套牵引整流机组。牵引变电所主接线由两部分组成：中压交流侧和牵引直流侧。1、中压交流侧主接线 中压交流侧主接线有两种接线方式：一种方式为两套整流机组接至两段母线上；另一种方式为两套整流机组接至同一段母线上。1）两套整流机组分别接至中压两段母线，有利于两路电源负荷平衡。这样做是有条件的，即牵引变电所两路中压电源电压需平衡或差别甚微，否则会引起两套整流机组负荷不均匀，有时差别比较大，造成一套整流机组重载而另一套轻载。2）两套整流机组接至同一段母线上，有利于两套整流机组负荷的平衡，也有利于构成等效24脉波整流。城市电网的实际情况是很难保证两路中压电源电压平衡，故在牵引变电所的主接线中，一般将两套整流机组接至同一段母线上。2、牵引直流侧主接线 牵引直流侧主接线有两种方案：一种是双母线系统方案，另一种是单母线系统方案。双母线系统是早期地铁采用的一种方案，可以实现大双边供电。但电动隔离开关过多，实现操作连锁复杂。这种现已不再使用。单母线系统，接线简单，节省投资。在同一馈电区电分段处设置一台纵向电动隔离开关，可以通过它实现大双边供电。根据以上要求、原则及特点等设计*地铁行政中心站电气主接线。2.2.3*地铁行政中心站牵引变电所电气主接线根据以上要求、原则及特点等，*地铁行政中心站电气主接线，中压交流侧主接线采用单母线分段，两台整流机组接在同一段母线上；牵引直流侧主接线采用单母线系统，在同一馈电区电分段处设置一台纵向电动隔离开关。*地铁行政中心牵引变电所电气主接线，主要包括35 kV电压受、配电系统，直流1.5 kV电压受、馈电系统，整流变压器整流器组等部分，用以实现将交流电压、变相（变换为12相）和整流功能，并向直流牵引网供电。*地铁牵引、降压混合变电所主接线图如图2-2所示。图2-2 *地铁行政中心站牵引、降压混合变电所电气主接线交流侧电源进线设有两回路互为备用的独立电源电缆线，其中一路进线由专用供电系统主变电所A的低压母线1段馈出（如图2-1）。另一电源进线则由该车站另一端设置的降压变电所高压母线引人，此高压母线的电源进线，是由主变电所A（或B）独立并联运行降压变压器的低压II段母线馈出（母线分段断路器处于断开运行），每路电源进线容量应满足车站两个变电所（牵引、降在混合所和降压所）全部一、二级负荷的要求。此外，高压母线的馈出线是相邻变电所电源进线所需要的。正常运行时两路进线同时为两段母线连接的负荷供电，进线断路器均合闸，母线分段断路器（或电动刀闸）断开。当任一电源进线发生故障而断路时，则由自动装置动作使母线分段断路器合闸，全变电所负荷由另一电源进线供电。高压汇流进线采用断路器或电动刀闸分段，有利于母线维修和任一电源进线故障时电路转换的灵活性。交流高压配电回路设有两台并联工作的整流机组，两台动力变压器分别连接于分段汇流母线的两段上，每台动力变压器容量应满足一、二级动力与照明负荷的需要。当整个供电系统环网只有一路电源时，允许将二、三级负荷部分或全部切除。高压断路器柜采用手车式真空断路器、金属全封闭开关柜。单纯的直流牵引变电所高压单母线可不必分段。直流侧系统主接线，包括从整流机组的直流输出至直流正母线的电路、回流线、负母线和整流器阳极连接电路，以及从直流母线馈出的馈线电路等（见图2-2），每台整流机组的直流输出通过直流快速开关与正母线相连。其作用是当任一整流机组和母线之间发生短路故障时，由快速开关动作跳闸以保护机组，并使全部馈线快速开关联锁跳闸。切断相邻牵引变电所通过接触轨（网）向故障点馈出故障电流的电路。从正母线馈出的馈电线也设有快速开关作为接触网短路的保护。直流快速开关为手车式结构，装于直流开关柜内。地铁牵引变电所直流母线，为防止雷电浪涌过电压和操作过电压对设备造成损坏，一般在正、负母线上都应安装避雷器。2.3 设备选择2.3.1 供电设备的选择要求设备选择即确定设备类型和技术参数，其原则是安全可靠、经济合理。应考虑三个方面的问题：其一是设备使用的条件，如设备正常使用的温度、湿度、海拔高度等；这需根据地铁工程建设地点的气象条件、海拔高度、地震烈度、设备安装设置位置等综合考虑确定；其二是设备的有关参数，如开关设备要满足系统所要求的电压等级、动热稳定性等要求，这需根据系统设计确定；其三是设备类型，这需按照目前设备的技术现状进行合理选择，以满足技术、经济的合理性。在地铁工程中，设备选择还要考虑工程整体合理性以及方便运营管理问题，因此，选择使用的设备不仅要满足系统对设备功能和电气参数的要求，还要在技术、经济合理的前提下，尽可能设备小型化。尤其对于地下工程，土建费用比较高，通过设备小型化和合理设备配置，可减少变电所的面积，为降低土建投资创造条件。建设是为运营服务的，因此，供电设备的选择也不能脱离为运营服务的根本，设备选择不仅应便于维修、便于管理、减少维护量、节约人工成本，还应采用低损耗设备，构建节约型设备系统。地铁工程的供电设备选择应立足于国产化设备，应不采用或慎重采用非环保产品，对于不得已使用的高压SF6开关设备，应严格保证产品的密封性，将其泄漏量降低到最低限度。2.3.2 设备选取2.3.2.1 电气设备选择的一般原则正常工作条件下选择额定电流、额定电压及型号等, 按短路情况校验开关的开断能力、短路热稳定和动稳定。按正常工作条件选择电气设备1 ) 电气设备的额定电压不得低于所接电网的最高运行电压;2 ) 电气设备的额定电流不小于该回路的最大持续工作电流或计算电流;3 ) 选择电气设备时还应考虑设备的安装地点、环境及工作条件,合理地选择设备的类型, 如户内户外、海拔高度、环境温度及防尘、防腐、防爆等。按短路情况进行校验短路热稳定校验当系统发生短路, 有短路电流通过电气设备时, 导体和电器各部件温度 ( 或热量) 不应超过允许值, 即满足热稳定的条件，式中: 短路电流的稳态值; 短路电流的假想时间; 设备在秒内允许通过的短时热稳定电流; 设备的热稳定时间。短路动稳定校验当短路电流通过电气设备时, 短路电流产生的电动力应不超过设备的允许应力, 即满足动稳定的条件或, 式中: ,短路电流的冲击值和冲击有效值; ,设备允许通过的极限电流峰值和有效值。开关设备断流能力校验对要求能开断短路电流的开关设备, 如断路器、熔断器, 其断流容量不小于安装处的最大三相短路容量, 即: 或，式中: , 三相最大短路电流与最大短路容量; ,断路器的开断电流