【正文】 的選擇 378 防雷、接地、消防設(shè)施的設(shè)計(jì) 38 防雷設(shè)計(jì) 38 接地設(shè)計(jì) 39 消防設(shè)施的設(shè)計(jì) 409 照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 42 地鐵照明分類和設(shè)置 42 地鐵照明控制方式 43 地鐵照明燈具選用和布置 4410 結(jié)論 46致 謝 47參考文獻(xiàn) 48附錄1 電氣主接線圖 49附錄2 平面設(shè)計(jì)圖 501 緒論 課題的目的和意義隨著城市的發(fā)展，城市的交通壓力越來越大，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。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。地下鐵道簡稱地鐵，它是一種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)送乘客的獨(dú)立的有軌交通系統(tǒng)。我國的短期目標(biāo)是既要充分利用原有設(shè)備，又要能夠發(fā)展微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)；既要實(shí)現(xiàn)無人值守，又要滿足安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。直流制存在的主要問題是，直流牽引電動(dòng)機(jī)額定電壓受到換向條件的限制不能太高，即牽引網(wǎng)電壓很難進(jìn)一步提高，這就要求沿牽引網(wǎng)輸送大量電流來供應(yīng)電力機(jī)車。采用工頻單相交流制的缺點(diǎn)是，對電力系統(tǒng)引起的撫恤電流分量和高次諧波含量增加以及功率因數(shù)降低；對沿電氣化鐵路架設(shè)的通信線有干擾。一主所一跟隨所型式單臺變壓器容量一般為500、6800kVA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，但單臺安裝容量降低了二至三個(gè)級別，其運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性會大為提高。 設(shè)計(jì)任務(wù) 本次設(shè)計(jì)主要對牽引降壓混合變電所的一次部分進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。對于牽引—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。一級負(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、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。表32 各類建筑物需要系數(shù)建筑類別需求系數(shù)建筑類別需求系數(shù)住宅～醫(yī)院～辦公～高校～商業(yè)～綜合樓～體育～餐飲～劇場～加工業(yè)～ 二項(xiàng)式系數(shù)法由于需要系數(shù)法沒有考慮在同一組負(fù)荷中一些容量特別大的設(shè)備，所以對負(fù)荷計(jì)算是有影響的，不能滿足大容量設(shè)備的需要，因此提出了二項(xiàng)式系數(shù)法。根據(jù)以上各式得出以下結(jié)果，如表34所示。因此地鐵降壓變電所應(yīng)配備兩臺容量相等的配電變壓器，按照供電范圍內(nèi)的一、二級計(jì)算負(fù)荷選擇容量。主接線應(yīng)在變壓器接線方式、諧波無功補(bǔ)償和調(diào)壓方面采取有效的改善電壓質(zhì)量措施。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臺開關(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）。（2）短路電流引起很大的機(jī)械應(yīng)力。 短路計(jì)算 短路電流的計(jì)算方法有歐姆法（又稱有名單位制法），標(biāo)么值法（又稱相對單位制法）和短路容量法。（7）選擇的高壓電氣設(shè)備應(yīng)滿足各項(xiàng)電氣技術(shù)要求。交流牽引負(fù)荷側(cè)由于故障跳閘頻繁，操作次數(shù)多，從減少運(yùn)行維修工作量考慮，本設(shè)計(jì)35KV側(cè)選用斷路器。GN235T/40052型隔離開關(guān)的參數(shù)如表75。 表76 LMC35的電流互感器技術(shù)參數(shù)型號額定電流比（A）準(zhǔn)確度等級二次負(fù)荷（)短路時(shí)熱穩(wěn)定電流（KA)動(dòng)穩(wěn)定電流（KA)LMC35151000/5242動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)，而所以，動(dòng)穩(wěn)定性滿足要求。按安裝條件及用途選擇不同類型高壓熔斷器如屋外跌開式、屋內(nèi)式。接閃的金屬網(wǎng)稱為避雷網(wǎng)。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，稱為接地體，或稱接地極。地鐵消防設(shè)備配電線路的具體防火設(shè)計(jì)，應(yīng)分不同系統(tǒng)考慮各自消防設(shè)備的耐火、耐熱配線方案。同時(shí)礦物絕緣電纜的銅護(hù)套可作為地線使用，與其它類型相比可減少一根芯線，容易安裝，加之使用壽命長，因此在消防設(shè)備的電氣配線中采用礦物絕緣電纜會產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。(3) 區(qū)間照明：單線隧道設(shè)置于行車方向左側(cè)墻上，分工作照明和應(yīng)急照明，每隔5m設(shè)置一盞11W熒光燈，兩種照明相間布置。夜間列車停運(yùn)后把一般照明關(guān)閉，依靠應(yīng)急照明。(4) 氣體滅火、FAS配電線路 鹵代烷等滅火設(shè)備以及FAS控制盤的電源由雙電源末端切換供給，采用耐火配線。因此消防設(shè)備的電氣配電線路配電系統(tǒng)應(yīng)滿足可靠性、耐火性、安全性、有效性、科學(xué)性的要求，以保證火災(zāi)時(shí)消防設(shè)備供電不會中斷，保證人身安全，保證供電持續(xù)時(shí)間，確保供電質(zhì)量并力求系統(tǒng)接線簡單，投資少、運(yùn)行費(fèi)用低。(2) 校核陡坡沖擊電流下的殘壓 35kV變壓器類設(shè)備的內(nèi)絕緣截?cái)嗬纂姏_擊耐受電壓為220kV，計(jì)算陡坡沖擊電流下的殘壓為 選擇陡坡沖擊電流下殘壓（峰值）為154kV。其中，接閃器就是專門用來接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。表78 電壓互感器額定電壓選擇參數(shù)表型式一次電壓（V）二次電壓(V)第三繞組電壓(V)單相接于一次相電壓上中性點(diǎn)非直接接地，100/3中性點(diǎn)直接接地 100接在線電壓上100三相100100/3 準(zhǔn)確級的選擇，用于電壓測量不應(yīng)低于1級，用于繼電保護(hù)不應(yīng)低于3P級。 準(zhǔn)確級的選擇，1級用于盤式指示儀表，3級用于過電流保護(hù)，10級用于非精密測量及繼電器，D級用于差動(dòng)保護(hù)。①用于隔離電源，將高壓檢修設(shè)備與帶電設(shè)備斷開，使其間有一明顯可看見的斷開點(diǎn)。低煙即要求燃燒時(shí)煙塵較小，其煙霧透光率達(dá)60%以上；無鹵即當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，不產(chǎn)生有毒的酸性氣體。圖61短路點(diǎn)標(biāo)示圖由于35kv側(cè)架空線路長度為5km，則架空線路電抗值：電纜線路電抗值：變壓器的電抗值：(1)短路點(diǎn)的計(jì)算(2)短路點(diǎn)的計(jì)算(3) 短路點(diǎn)的計(jì)算(4) 短路點(diǎn)的計(jì)算表61 短路點(diǎn)電流匯總短路點(diǎn)F1F2F3F4短路電流7 電氣設(shè)備的選擇導(dǎo)體和電器的選擇設(shè)計(jì)、必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需求。在電流急劇增加的同時(shí)，系統(tǒng)中的電壓降大幅度下降。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量和斷路器檢測電壓自投，避雷器用于系統(tǒng)過電壓保護(hù)。電氣主結(jié)線反映了牽引變電所的基本結(jié)構(gòu)和功能。目前國內(nèi)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)，國產(chǎn)型號主要有BMMJ型，進(jìn)口產(chǎn)品有ABB公司的CLMD型等。②計(jì)算無功功率 ... （35）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； —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；—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；—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；—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；—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； —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)備阻抗角正切值； —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。 在施工設(shè)計(jì)階段，大多采用需要系數(shù)法。計(jì)算負(fù)荷必須確當(dāng)，如果過小會引起變壓器和線路過熱，加速其絕緣損壞，過多損耗能量，增加電壓損失從而破壞正常的運(yùn)行條件，甚至引起線路失火，造成重大事故。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。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)。主所、跟隨所的高壓進(jìn)線均為兩路獨(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。這種電流制在電力機(jī)車上降壓后應(yīng)用整流裝置整流來供應(yīng)直流牽引電動(dòng)機(jī)。電力系統(tǒng)將三相交流電送到牽引變電所一次側(cè)，經(jīng)過牽引變電所降壓并整流變成直流電，再通過牽引網(wǎng)供給電力機(jī)車使用。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。關(guān)鍵詞：牽引供電 變電所 電氣主接線 變壓器 AbstractPower transformation and distribution system 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 resolving the mass transit problems in our country, the research on project design of power transformation and distribution system in subway is very important. The thesis studies the problem of subway’s load calculation, gives out suggestionvalues of subway39。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。地鐵效率高、速度快、無污染，能夠?qū)崿F(xiàn)大運(yùn)量的要求，具有良好的社會效益。 牽引降壓混合變電所牽引降壓混合變電所是由牽引變電所和降壓變電所組成的。由于牽引電流增大，接觸網(wǎng)導(dǎo)線截面要隨著增大（一般得使用兩根銅接觸線和銅承力索），牽引網(wǎng)電壓損失也相應(yīng)增大，所以牽引變電所之間的距離要縮短，一般只有15~30 km。但是，經(jīng)過技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)方面的綜合分析比較，上述優(yōu)點(diǎn)是主要的。②降壓變電所為一主所一跟隨所型式供電方案的缺點(diǎn)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。通過對負(fù)荷資料的分析計(jì)算得到計(jì)算負(fù)荷；然后確定變壓器的容量和臺數(shù)，根據(jù)所算出的參數(shù)選擇合適的變壓器型號；然后進(jìn)行電氣主接線的設(shè)計(jì)；根據(jù)電氣主接線進(jìn)行短路計(jì)算得出各短路點(diǎn)的短路電流；根據(jù)短路電流等來選擇一次設(shè)備；最后進(jìn)行防雷、接地、消防等基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)。全線的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。二級負(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。其公式如下： （33）式中，—有功計(jì)算負(fù)荷，kW；—用電設(shè)備總?cè)萘?，kW；—n臺最大的設(shè)備容量之和，kW； 、—二項(xiàng)式系數(shù)。表34 動(dòng)力計(jì)算負(fù)荷序號設(shè)備名稱總?cè)萘浚╧W）計(jì)算有功功率(kW)計(jì)算無功功率(kVar)1通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)6072給排水系統(tǒng)1673消防系統(tǒng)61不計(jì)不計(jì)4弱電系統(tǒng)10584635運(yùn)輸系統(tǒng)6安全防護(hù)系統(tǒng)487其他6021負(fù)荷總計(jì)917其中I類負(fù)荷II類負(fù)荷III類負(fù)荷489視在功率1512綜合功率因數(shù) 照明負(fù)荷地鐵照明主要由站廳照明、站臺照明、區(qū)間照明、事故照明和廣告照明等組成，如表35所示。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： （41） （42）式中，—變壓器總的低壓側(cè)有功功率, kW；—變壓器總的低壓側(cè)無功功率，kVar； — 一、二級計(jì)算有功功率之和，kW；— 一、二級計(jì)算無功功率之和，kVar；—有功參差系數(shù)，～；—無功參差系數(shù)，～。②還要具有必要的運(yùn)行靈活性，使檢修維護(hù)安全方便。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(shí)，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(shí)兩臺進(jìn)線開關(guān)和三級負(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負(fù)荷總開關(guān)后，開關(guān)才能合閘。電流流過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力與電流的平方成正比。歐姆法屬于最基本的短路電流計(jì)算法，但標(biāo)么值法在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。 （8）結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕，便于安裝和檢修。 高壓側(cè)斷路器的選取額定電壓選擇：額定電流選擇：開斷電流選擇： 本次設(shè)計(jì)中，35kV側(cè)采用戶外型的配電裝置，故采用戶外式真空斷路器，參考《變電設(shè)備合理選擇與運(yùn)行檢修