【正文】 變電所 35kV 側(cè)接線采用單母線分段，設(shè)置斷路器。 降壓變電所設(shè)兩臺 35kV/ 配電變壓器，分別來自不同 35kV 母線上，配電變壓器容量按一、二級負(fù)荷備用容量考慮。當(dāng)任一進(jìn)線電源故障導(dǎo)致開關(guān)跳閘或其中一臺變壓器檢修時，另一臺變壓器只能提供全部一、二級負(fù)荷用電而必須切除三級負(fù)荷，否則會導(dǎo)致變壓器超負(fù)荷運(yùn)行而跳閘；因此，設(shè)置三級負(fù)荷總開關(guān)，將三級負(fù)荷均置于該開關(guān)下級，同時兩臺進(jìn)線開關(guān)和三級負(fù)荷總開關(guān)之間實現(xiàn)聯(lián)動，斷開兩段母線上的三級負(fù)荷總開關(guān)后，開關(guān)才能合閘。所謂短路，是指供配電系統(tǒng)正常運(yùn)行之外的相與相或相與地之間的短接。 短路的危害：由于短路后電路的阻抗比正常運(yùn)行時電路的阻抗小得多，所以短路電流比正常電流一般要大幾十倍甚至幾百倍。 短路的危害 （ 1）元件發(fā)熱：熱量與電流的平方成正比，所以強(qiáng)大的短路電流將引起電機(jī)，電器及載流導(dǎo)體的發(fā)熱。在短路剛發(fā)生后，電流達(dá)到最大值（即所謂的沖擊電流），這時機(jī)械應(yīng)力最大。 （ 2）要合理地配置各種繼電保護(hù)和自動裝置并準(zhǔn)確確定其參數(shù)，必須對 電力網(wǎng)發(fā)生的各種短路進(jìn)行計算和分析。 （ 5）確定電力線路對通信線路的影響等。這涉及到短路計算的目的。 由于用標(biāo)么值法計算短路計算可以使計算簡便，且結(jié)果明顯，便于迅速及時地判斷計算結(jié)果的正確性。如圖 61所示。 （ 3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理 （ 4）選擇異體時應(yīng)盡量減少品種 （ 5）擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器型號一致 （ 6）選用新產(chǎn)品，均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。 配電線路的選擇 由于地鐵處于地下這一特殊環(huán)境，地鐵普遍采用電纜進(jìn)行配電。 (2) 選擇導(dǎo)體截面，應(yīng)符合下列要求： ①線路電壓損失應(yīng)滿足用電設(shè)備正常工作及起動時端電壓的要求； ②按敷設(shè)方式及環(huán)境條件確定的導(dǎo)體載流量，不應(yīng)小于計算電流； ③導(dǎo)體應(yīng)滿足動態(tài)穩(wěn)定與熱穩(wěn)定的要求； ④導(dǎo)體最小截面應(yīng)滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求，固定敷設(shè)的導(dǎo)線。根據(jù)配電系統(tǒng)要求（ TNS系統(tǒng)）以及 設(shè)備電源要求，一般用三～五芯電纜或電線。 （ 8）結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕，便于安裝和檢修。 （ 1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行，檢修，短路和過電壓情況下的需求，并考慮到遠(yuǎn)景發(fā)展需要。 變壓器等值電抗計算 （ 1） 35KV側(cè)基準(zhǔn)值 ,標(biāo)幺值計算 取 bS =100MVA 1bU =37KV（規(guī)定 nb UU ?? ) (b表示基準(zhǔn)值、 n表示額定值 ) 9 4 3735*3733731 0 0311111111????????????bnbbbBbUUUIUZKAUSbI （ 2） ,標(biāo)幺值計算 同樣，取 bS =100MVA 2bU = 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 26 *3100322222222????????????bnbbbbbbUUUIUZKAUSI 短路點的選擇 在正常接線方式下，通過電器設(shè)備的短路電流為最大的地點稱為短路計算 點，比較斷路器的前后短路點的計算值，比較選取計算值最大處為實際每段線路上短路點。用來選擇校驗低壓側(cè)設(shè)備的短路計算，應(yīng)選擇低壓母線為短路計算點。歐姆法屬于最基本的短路電流計算法，但標(biāo)么值法在工程設(shè)計中應(yīng)用廣泛。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 25 （ 4）進(jìn)行電 力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算，研究短路時對用電客戶工作的影響等。 （ 3）破壞電氣設(shè)備正常運(yùn)行。 （ 2）短路電流引起很大的機(jī)械應(yīng)力。在電流急劇增加的同時，系統(tǒng)中的電壓降大幅度下降。 （ 2） 運(yùn)行，維護(hù)不當(dāng)，如不遵守操作規(guī)程而發(fā)生誤操作，技術(shù)水平低，管理不善等。其主接線圖如下。當(dāng)一臺配電變壓器退出運(yùn)行時，可自動或手動投入開關(guān)，由另一臺變壓器提供全部一、二級負(fù)荷用電。 35kV 開關(guān)柜內(nèi)設(shè)過電壓保護(hù)。因為地鐵動力、照明負(fù)荷大多為一、二級負(fù)荷，所以降壓變電所必須按兩路獨立電源供電設(shè)計。 ③應(yīng)有較好的經(jīng)濟(jì)性，力求減少投資和運(yùn)行費(fèi)用。 電氣主接線應(yīng)該滿足以下要求： ①首先應(yīng)保證電力牽引負(fù)荷，運(yùn)輸用動力、信號負(fù)荷安全、可靠供電的需求和電能質(zhì)量。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 22 5 變電所主接線設(shè)計 牽引變電所（含開閉所、降壓變電所）的電氣主結(jié)線，是由主變壓器、高壓電器和設(shè)備等各種電器元件和連接導(dǎo)線所組成的接受和分配電能的電路。 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。 上面選擇變壓器容量時未考慮三級負(fù)荷，因此還需根據(jù)三級負(fù)荷對變壓器容量進(jìn)行校驗如下： 正常運(yùn)行過程中，兩臺配電變壓器同時運(yùn)行，共同承擔(dān)一、二、三級負(fù)荷。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 20 4 變壓器的選擇 我國地鐵設(shè)計規(guī)定：配電變壓器的容量選擇應(yīng)滿足一臺配電變壓器退出運(yùn)行時，另一臺配電變壓器能負(fù)擔(dān)供電范圍內(nèi)遠(yuǎn)期的一、二級負(fù)荷。 U I RLCI 2?1?CILI 2I1IU 圖 31 無功功率補(bǔ)償原理圖 圖 32 無功補(bǔ)償矢量圖 補(bǔ)償容量可按下式求得： ? ?21jsc tgtg ?? ?? ? PQ （ 38） 式中 ， cQ — 補(bǔ)償 容量， kVar； ?jsP — 有功功率之 和， kW； 1tg? — 補(bǔ)償 前功率因數(shù)角正切 值 ； 2tg? — 補(bǔ)償 后功率因數(shù)角正切 值 ； ?jsP 、 2tg? 、 1tg? 均 為 已知， 經(jīng)計 算 cQ =300kVar。 按國家供電規(guī)則要求，高壓供電用戶功率因數(shù)要求在 。根據(jù)式 34～ 37 照明計算負(fù)荷，如表 36所示。 ④ 計算綜合功率因數(shù) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 16 ? ?? ????????????????????????? ......tgc o sc o s2js1js2js1js1 PP ? （ 37） 式中， ??cos — 綜 合功率因 數(shù)。計算公式如下： ① 計算有功功率 1e1c1js PKP ?? 2e2c2js PKP ?? ... （ 34） nn PKP ejs ?? 式中， 1jsP — 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第一個用電設(shè)備有功負(fù)荷， kW； 2jsP — 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第二個用電設(shè)備有功負(fù)荷， kW； nPjs — 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第 n 個用電設(shè)備有功負(fù)荷， kW； 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 15 1cK — 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下 的第一個的需要系數(shù)； 2cK — 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第二個的需要系數(shù)； nKc — 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第 n 個的需要系數(shù)； 1eP — 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第一個的設(shè)備總?cè)萘浚?kW； 2eP — 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第二個的設(shè)備總?cè)萘浚?kW； nPe — 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等七個系統(tǒng)下的第 n 個的設(shè)備總?cè)萘浚?kW。各個設(shè)備負(fù)荷的需要系數(shù)參照民用建筑電氣設(shè)計手冊的值選取。所以此法只適用于設(shè)備臺數(shù)較少而且容量相差較大的低壓分支線及干線的負(fù)荷計算。 (2) 各類建筑物的需要系數(shù) 一般民用建筑的需要系數(shù)一般可從現(xiàn)有的電氣設(shè)計手冊中查到，如表 32所示。因此，在取值中包含一定份量的 經(jīng)驗數(shù)據(jù)成分，各國的值不相同，即使在同一個國家的不同時期和地區(qū)，值也會有所變化。 表 31 各類建筑物單位指標(biāo) 建筑 類別 單 位（ W/m2） 建筑 類別 單 位指 標(biāo) （ W/m2） 辦 公 40～ 80 中小學(xué) 12～ 20 公寓 30～ 50 醫(yī)院 40～ 70 旅 館 40～ 70 高校 20～ 40 商 業(yè) 一般： 40～ 80 展覽館 50～ 80 大中型： 70～ 130 體育 40～ 70 演播室 250～ 500 劇場 50～ 80 汽車庫 5～ 18 需要系數(shù)法 (1) 需要系數(shù)法的計算公式 需要系數(shù)法是用 設(shè)備容量乘以需要系數(shù)和同時系數(shù)，直接求出計算負(fù)荷 [4]。 地鐵負(fù)荷計算方法 在地鐵變電所負(fù)荷計算常用的方法有三種，即單位指標(biāo)法、需要系數(shù)法、二項式系數(shù)法。 地鐵負(fù)荷分類 地鐵動力、照明負(fù)荷按其重要性，分為一、二級及三級負(fù)荷。按照等效負(fù)荷，從滿足用電設(shè)備發(fā)熱條件來選擇各種用電設(shè)備，而計算的負(fù)荷功率或負(fù)荷電流稱為“計算負(fù)荷”。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 10 3 負(fù)荷計算 地鐵變電所的實際負(fù)荷并不等于所有用電設(shè)備的額定功率 總和。當(dāng)中壓網(wǎng)絡(luò)采用牽引 — 降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)時，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 — 降壓獨立配電網(wǎng)絡(luò) 牽引 — 降壓獨立配電網(wǎng)絡(luò)即牽引配電網(wǎng)絡(luò)和降壓配電網(wǎng)絡(luò)相互獨立的中壓網(wǎng)絡(luò)形式。 根據(jù)用電容量和線 路長短，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。 地鐵中壓配電網(wǎng)絡(luò)是通過中壓電纜，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牽引變電所、降壓變電所連接起來而形成的配電網(wǎng)絡(luò)。外部電源來自城市電網(wǎng)，大多采用集中式、分散式、混合式等形式，外部電源的電壓等級通常為 110kV 或 10kV。故選用一主所一跟隨所方式。 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。 ① 降壓變電所為一所一室型式的優(yōu)點 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。 (3) 一所一室型式 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。 兩所間采用高壓聯(lián)系，在供電質(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。 (2) 一主所一跟隨所型式 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） 。 ① 降壓變電所為一所型式的供電方案的優(yōu)點 整個車站的變配電設(shè)備集中設(shè)置在一處，減少了降壓變電所的設(shè)備投資。 降壓變電所 降壓變電所一般的設(shè)置和形式有以下幾種： (1) 一所型式 車站只設(shè)一座降壓變電所，位于重負(fù)荷一端。采用工頻單相交流制的優(yōu)點是，消除了低頻單相交流制的兩個主要缺點（與電力工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)頻率并行的非標(biāo)準(zhǔn)頻率和構(gòu)造復(fù)雜的交流整流子式牽引電動機(jī)）；牽引供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)備大為簡化，牽引變電所只要選擇適宜的牽引變壓器 ，就可以完成降壓、分相、供電的功能；接觸網(wǎng)的額定電壓較高，其中通過的電流相對較小，從而使接觸網(wǎng)導(dǎo)線截面減小、結(jié)構(gòu)簡化；牽引變電所的間距延長、數(shù)量減少；工程投資和金屬消耗量降低，電能損失和運(yùn)營費(fèi)用減少；電力機(jī)車采用直流串勵牽引電動機(jī)，也遠(yuǎn)比交流整流子式牽引電動機(jī)牽引性能好，運(yùn)行可靠。從那時以來，許多國家都相繼采用。低頻單相交流制的出現(xiàn)，與力圖提高牽引網(wǎng)電壓以降低接觸網(wǎng)中的有色金屬用量有關(guān)。由于這些緣故，許多國家已逐漸停止發(fā)展直流制。牽引網(wǎng)電壓有 1200V， 1500V， 3000V 和 600V， 750V 等，后兩種分別 用于城市電車、地下鐵道。 ① 直流制 即牽引網(wǎng)供電電流為直流的電力牽引電流制。 ③環(huán)形供電 是指若干個發(fā)電廠、地區(qū)變電站通過高壓輸電線連接成環(huán)形的電力系統(tǒng)，牽引變電所處于環(huán)形電力系統(tǒng)的一個環(huán)路中。牽引變電所把區(qū)域電力系統(tǒng)送來的電能，根據(jù)電力牽引對電流和電壓的不同要求，轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用于電力牽引的電能，然后分別送到沿鐵路線上空架設(shè)的接觸網(wǎng)，為電力機(jī)車供電，或 者送到地下鐵道等城市交通所需的供電系統(tǒng)，為地鐵電動車輛或電車供電。繼電保護(hù)為電磁型，河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 2 不具備四遙、遠(yuǎn)方操作 功能，需要一支專業(yè)的運(yùn)行與檢修隊伍和一整套相應(yīng)的管理機(jī)構(gòu)、制度進(jìn)行管理，才可以滿足安全運(yùn)行的要求。 目前，我國針對地鐵負(fù)荷計算的單位容量指標(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、辦公樓等）的指標(biāo)和系數(shù)。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在國外 ,一些發(fā)達(dá)國家為了滿足國內(nèi)的需求，減少在網(wǎng)路中的損耗，這些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)形成了完善的變電設(shè)計理論。進(jìn)入上世紀(jì) 90 年代中后期，隨著國家經(jīng)濟(jì)和技術(shù)實力的增長，我國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