【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 整、協(xié)調(diào)的保護(hù)措施，供電系統(tǒng)的各級(jí)繼電保護(hù)應(yīng)相互配合和協(xié)調(diào)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)當(dāng)只切除故障設(shè)備，從而使故障范圍縮小。系統(tǒng)的各級(jí)保護(hù)應(yīng)當(dāng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性、速度性的要求。分散式供電系統(tǒng)的中壓交流側(cè)保護(hù)，應(yīng)和城市電網(wǎng)的保護(hù)相配合和協(xié)調(diào)，因此其保護(hù)選擇性會(huì)受到一定制約。 （ 4）防誤操作功能 系統(tǒng)中任何一個(gè)環(huán)節(jié)的操作都應(yīng)具有相應(yīng)的聯(lián)鎖條件，不允許因誤操作而發(fā)生故障。防止誤操作的聯(lián)鎖條件 可以是機(jī)械的，也可以是電氣的，還可以是電氣設(shè)備本身所具備的或在操作規(guī)程上所規(guī)定。防止誤操作，是保證系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行所不可缺少的環(huán)節(jié)。 （ 5）便于調(diào)度功能 供電系統(tǒng)應(yīng)能在控制中心進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、監(jiān)視和測(cè)量，并應(yīng)能根據(jù)運(yùn)行需要，方便靈活地進(jìn)行調(diào)度看，變更運(yùn)行方式，分配負(fù)荷潮流，使系統(tǒng)的運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)合理。 第一章 概述 11 （ 6）控制、顯示和計(jì)量功能 系統(tǒng)應(yīng)能進(jìn)行就地和距離控制，并可以方便地進(jìn)行操作轉(zhuǎn)換，同時(shí)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)有明確的顯示，使運(yùn)行人員一目了然。各種電量的測(cè)量和電能的計(jì)量應(yīng)準(zhǔn)確，并便于運(yùn)行人員查證和分析，牽引用 電和動(dòng)力照明用電應(yīng)分別計(jì)量，以利用對(duì)用電指標(biāo)進(jìn)行考核與分析。 （ 7）電磁兼容功能 城市軌道交通處于強(qiáng)電、弱電多個(gè)系統(tǒng)共存的電磁環(huán)境，為了使各種設(shè)備或系統(tǒng)在這個(gè)環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中其他設(shè)備、裝置或系統(tǒng)構(gòu)成不能承受的電磁干擾，各種電氣和電子設(shè)備的系統(tǒng)內(nèi)部以及和其他系統(tǒng)之間的電磁兼容顯得尤為重要。供電系統(tǒng)及其設(shè)備在城市軌道交通這個(gè)電磁環(huán)境中，首先是作為電磁干擾源存在，同是也是敏感設(shè)備。在城市軌道交通電磁環(huán)境中，供電系統(tǒng)與其他設(shè)備、裝置或系統(tǒng)應(yīng)是電磁兼容的。這要在技術(shù)上采取措施，抑制干擾源，消除或減弱電磁 耦合，提高敏感設(shè)備的抗干擾能力。 系統(tǒng)的基本要求 城軌供電系統(tǒng)應(yīng)滿足安全性、可靠性、適用性、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)行的基本要求。 （ 1） 安全性 城軌供電系統(tǒng)的安全性，是指在城市軌道交通工程運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的安全程度。 供電系統(tǒng)的安全性，關(guān)系著乘客安全、運(yùn)營(yíng)人員安全、行車安全、設(shè)備安全等多個(gè)方面，而且各種安全性是相互聯(lián)系、不可分割的。 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，一般從系統(tǒng)安全性和設(shè)備安全性兩個(gè)方面進(jìn)行分析研究。系統(tǒng)安全性分析，一般包括聯(lián)鎖關(guān)系、繼電保護(hù)、牽引網(wǎng)、直流牽引系統(tǒng)、綜合接地系統(tǒng)、應(yīng)急照明電源等方面；設(shè)備安全性分 析，一般包括變壓器、牽引整流器、斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電纜等方面。 （ 2）可靠性 城軌供電系統(tǒng)的可靠性，是指城市軌道交通供電系統(tǒng)對(duì)列車及各種動(dòng)力照明負(fù)荷的持續(xù)供電能力。 供電系統(tǒng)的可靠性，是正常運(yùn)營(yíng)、事故處理、災(zāi)害救援等方面的前提條件。供電系統(tǒng)可靠性涉及規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理等各個(gè)方面，并滲透到供電、變電、配電等不同環(huán)節(jié)。每一個(gè)環(huán)節(jié)的可靠性既包括電氣原理的可靠性又包括電氣設(shè)備的可靠性。例如構(gòu)成變電所的可靠性包括變電所主接線可靠性及組成主接線的斷路器、變壓器、母線等設(shè)備的可靠性。 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從各個(gè) 環(huán)節(jié)著手，分析系統(tǒng)的故障現(xiàn)象，研究定性或定量的評(píng)定指標(biāo)，提出提高可靠性的措施。雙電源供電方式是供電系統(tǒng)可靠性實(shí)施的重要手段。 根據(jù)城市軌道交通可靠性要求，供電系統(tǒng)應(yīng)滿足“ N1 準(zhǔn)則”，又稱單一故障華南理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 ） 12 安全準(zhǔn)則。按照這一準(zhǔn)則，供電系統(tǒng)的 N 個(gè)元件中的任一獨(dú)立元件（發(fā)電機(jī)、輸電線路、變壓器等）發(fā)生故障而切除后，其他元件不過(guò)負(fù)荷，電壓和頻率均在允許范圍內(nèi)，供電系統(tǒng)應(yīng)能保持穩(wěn)定運(yùn)行和正常供電。 對(duì)于城市軌道交通電源網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，當(dāng)一個(gè)電源推出時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)能保證系統(tǒng)的正常供電，保證列車正常運(yùn)行；當(dāng)一個(gè)電源點(diǎn)（主變電所或電源 開閉所）的兩個(gè)電源都推出時(shí)，應(yīng)從相鄰電源點(diǎn)引入兩路應(yīng)急電源，提供一定的運(yùn)輸能力和必要的動(dòng)力照明，維持城市軌道交通繼續(xù)運(yùn)行。 （ 3） 適用性 城軌供電系統(tǒng)的適用性，是指城軌供電系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)滿足業(yè)主 的 建設(shè)目的與性能要求。 設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)業(yè)主建設(shè)需求的首要環(huán)節(jié)。供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)業(yè)主需求進(jìn)行，供電系統(tǒng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)水 平 、設(shè)備檔次、工期要求、投資控制等，應(yīng)與城市特點(diǎn)、本線功能定位及特殊要求相適應(yīng)。 （ 4） 經(jīng)濟(jì)性 城軌供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，這里是指從項(xiàng)目全生命周期的角度實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)合理。 在滿足供電系統(tǒng) 的 安全性 、可靠性、適用性的前提下，要重視供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)濟(jì)性不但要求節(jié)省工程投資，同 時(shí) 還要求降低運(yùn)營(yíng)成本，爭(zhēng)取得到最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)化電源網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)外部電源資源共享；另外應(yīng)盡可能地采用成熟設(shè)備、新型材料，做到經(jīng)濟(jì)合理、簡(jiǎn)便實(shí)用。 （ 5）先進(jìn)行 城軌供電系統(tǒng)的先進(jìn)性，體現(xiàn)在先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、先進(jìn)的系統(tǒng)方案、現(xiàn)金的設(shè)備及工藝、 先進(jìn)的管理手段等方面。 供電系統(tǒng)應(yīng)具有一定的先進(jìn)性，但要兼顧系統(tǒng)基本功能、投資規(guī)模、運(yùn)營(yíng)成本、環(huán)保要求、操作靈活性以及技術(shù)發(fā)展等因素，合理選擇。 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)采用先進(jìn)的 理念。要充分認(rèn)識(shí)到環(huán)境保護(hù)與節(jié)約能源的重要性，采取必要措施進(jìn)行環(huán)境保護(hù)與降低能耗。要解決好電磁輻射、噪音、溫室氣體、不易分解廢料等問(wèn)題。 供電系統(tǒng)的構(gòu)成 為便于設(shè)計(jì)任務(wù)的分割及設(shè)計(jì)界面的清晰，城市軌道交通供電系統(tǒng)可以劃分成以下設(shè)計(jì)單元：主變電所、全線系統(tǒng)、牽引變電所、降壓變電所、接觸網(wǎng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、雜散電流。腐蝕防護(hù)系統(tǒng)。動(dòng)力照明設(shè)備，屬于車站等建筑物附屬設(shè)備，一般劃歸土建工點(diǎn)單位連同建筑結(jié)構(gòu)一起進(jìn)行設(shè)計(jì)，而不由供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)單位進(jìn)行第一章 概述 13 設(shè)計(jì)。 (1)主變電所 主變電所設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：主接線、二次接線、 設(shè)備選擇、設(shè)備布置、土建設(shè)計(jì)等。主變電所與城市電網(wǎng)的設(shè)計(jì)界面為城網(wǎng)變電所 110 kV(或 66 kV)高壓出線間隔，電源外線一般由主變電所設(shè)計(jì)單位同時(shí)設(shè)計(jì)；主變電所與全線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)界面為主變電所中壓饋線開關(guān)的電纜接線端，主變電所饋出電纜一般由全線系統(tǒng)設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)。 (2)全線系統(tǒng) 全線系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：供電系統(tǒng)方案、中壓網(wǎng)絡(luò)、牽引變電所布點(diǎn)、系統(tǒng)運(yùn)行方式、潮流分析、諧波計(jì)算、綜合接地系統(tǒng)、再生能量吸收裝置、 UPS電源整合等。全線系統(tǒng)與牽引變電所和降壓變電所的設(shè)計(jì)界面為中壓進(jìn)線開關(guān)的引入端。 (3)牽引變電所 牽引變電所設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：主接線、二次接線、自用電、設(shè)備平面布置、電纜敷設(shè)等。牽引變電所與接觸網(wǎng)的設(shè)計(jì)界面為接觸網(wǎng)隔離開關(guān)的電源端、回流箱的電源端。上網(wǎng)電纜及回流電纜由牽引變電所負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)。 (4)降壓變電所 降壓變電所設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：主接線、二次接線、自用電、低壓無(wú)功補(bǔ)償、設(shè)備平面布置、電纜敷設(shè)等。降壓變電所與動(dòng)力照明的設(shè)計(jì)界面為降壓變電所低壓開關(guān)柜的饋出端子，低壓饋出電纜由動(dòng)力照明負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)。 (5)接觸網(wǎng) 接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：接觸懸掛、支持結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)、附加導(dǎo)線、防雷與接地、平面布置等。接觸網(wǎng)隔離開關(guān)、回流箱及 尾線由接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)。 (6)電力監(jiān)控系統(tǒng) 電力監(jiān)控系統(tǒng)與變電所的設(shè)計(jì)界面在變電所綜合自動(dòng)化屏的通信端口；變電所綜合自動(dòng)化由變電所設(shè)計(jì)。電力監(jiān)控系統(tǒng)所需要的通信通道由通信專業(yè)設(shè)計(jì)。如果采用綜合監(jiān)控系統(tǒng)，電力監(jiān)控系統(tǒng)將被集成到綜合監(jiān)控系統(tǒng)中，作為綜合監(jiān)控系統(tǒng)的一部分而進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì) (7)雜散電流腐蝕防護(hù)系統(tǒng) 雜散電流腐蝕防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：排流柜設(shè)置、排流鋼筋設(shè)置、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)置等 SCADA 系統(tǒng)的角色和意義 電力監(jiān)控系統(tǒng)又稱電力 SCADA 系統(tǒng)或者遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，往往簡(jiǎn)稱 SCADA 系統(tǒng)，有時(shí)也稱 PSCADA 系 統(tǒng)。它對(duì)城軌供電系統(tǒng)主變電所、牽引變電所、降壓變電所等不同類別變電所內(nèi)的高壓 66~110KV 設(shè)備、中壓 10~35KV 設(shè)備、直流 750V 或直流 1500V華南理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 ） 14 設(shè)備、低壓 400V 設(shè)備、交直流電源屏、排流柜、鋼軌電位限制裝置等對(duì)象進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種設(shè)備的控制、信息采集、數(shù)據(jù)分析處理 、遠(yuǎn)方維護(hù)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、事故報(bào)警、畫面調(diào)閱、 歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。 早期的城軌供電系統(tǒng)由于技術(shù)的局限，沒有條件設(shè)立電力監(jiān)控系統(tǒng)，其監(jiān)控管理以人工為主，輔以調(diào)度電話方式來(lái)實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的運(yùn)行管理。這種監(jiān)控方式要求變電所內(nèi)設(shè)置當(dāng)?shù)貓?bào)警設(shè)備，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生 故障時(shí)值班人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并上報(bào)調(diào)度部門。 20 世紀(jì)末，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，各個(gè)分立的自動(dòng)化系統(tǒng)逐步走向綜 合集成，城市軌道交通各專業(yè)的自動(dòng)化系統(tǒng)采用統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和統(tǒng)一的軟件體系，構(gòu)成綜合監(jiān)控系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)不同自動(dòng)化系統(tǒng)的集成。按目前的技術(shù)水平，典型的綜合監(jiān)控系統(tǒng)一般集成電力監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)等自動(dòng)化系統(tǒng)，這種方式有利于不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)信息互通、軟硬件資源共享。綜合監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行所依賴的底層基礎(chǔ)依然是原先各分立系統(tǒng)的遠(yuǎn)程終端數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)或者設(shè)備。電力監(jiān)控系統(tǒng)集成于綜合監(jiān)控 系統(tǒng)后，電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)范圍包括電力調(diào)度中心主站系統(tǒng)及供電復(fù)示系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)、變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，而電力調(diào)度中心主站系統(tǒng)、供電復(fù)示系統(tǒng)的硬件及軟件則由綜合監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一建設(shè)。雙方的硬件接口一般位于變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的通信連接裝置的通信端子。 本設(shè)計(jì)的主要工作 本次設(shè)計(jì)主要針對(duì)軌道交通供電系統(tǒng)的組成部分 高壓設(shè)備、中壓設(shè)備和低壓設(shè)備 進(jìn)行介紹， 介紹設(shè)備的選擇，具備的作用及其參數(shù)。 并 針對(duì)這些設(shè)備的參數(shù)與狀態(tài)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控設(shè)計(jì)一個(gè)電力監(jiān)控系統(tǒng) （ SCADA） ， SCADA 系統(tǒng)的組成、方案 的選擇，監(jiān)控、監(jiān)測(cè)對(duì)象的分析。設(shè)計(jì)一個(gè) 能夠使軌道交通安全、可靠的運(yùn)行與服務(wù) 的電力監(jiān)控系統(tǒng) 。 設(shè)計(jì)的內(nèi)容： 控制中心電力監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求； 供電復(fù)示工作站電力監(jiān)控系統(tǒng)功能要求； 電力監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的相關(guān)內(nèi)容第二 章 軌道交通供電系統(tǒng)介紹 15 第二章 軌道交通供電系統(tǒng)介紹 設(shè)備分類 按照電壓等級(jí)可劃分為高壓設(shè)備、中壓設(shè)備和低壓設(shè)備、高壓設(shè)備包括高壓開關(guān)設(shè)備、主變壓器；中壓設(shè)備包括中壓開關(guān)設(shè)備和配電變壓器、牽引變壓器、 1500V直流開關(guān)設(shè)備；低壓設(shè)備包括低壓開關(guān)設(shè)備、整流器、 750V 直流開關(guān)設(shè)備、繼電保護(hù)類設(shè)備。按照設(shè)備所位置劃 分為主變電所設(shè)備、牽引變電所設(shè)備和降壓變電所設(shè)備。主變電所設(shè)備主要包括高壓開關(guān)設(shè)備、主變壓器、接地變壓器、所變壓器、中壓開關(guān)設(shè)備；牽引變電所設(shè)備主要包括中壓開關(guān)設(shè)備、直流開關(guān)設(shè)備、牽引變壓器、整流器；降壓變電所設(shè)備主要包括中壓開關(guān)設(shè)備、低壓開關(guān)設(shè)備、配電變壓器等。 設(shè)備的功能和型式 高壓開關(guān)設(shè)備 高壓開關(guān)設(shè)備應(yīng)用于城軌工程主變電所，作為高壓配電設(shè)備，接受城網(wǎng)電源并分配給所內(nèi)主變壓器。高壓開關(guān)設(shè)備為戶內(nèi)式安裝，一般采用高壓 GIS全封閉組合電器設(shè)備。 高壓 SF6全封閉組合電器，將 SF6 斷 路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、互感器、避雷器、母線、連接件和出線終端等組合在一起，這些設(shè)備或部件全部封閉在已接地的金屬外殼中，在其內(nèi)部充有一定壓力的 SF6 絕緣氣體。該設(shè)備簡(jiǎn)稱 GIS（ gas isolate system）。由于 GIS 是將 多個(gè)高壓電器元件有機(jī)的組合在一起，因此 具有結(jié)構(gòu)緊湊、元器件不受污染及大氣環(huán)境因素的影響、安裝方便、有利于縮短安裝工期等特點(diǎn)。 高壓 sF6全封閉組合電器不僅電氣絕緣介質(zhì)采用 sF6氣體，滅弧介質(zhì)也是 sF6氣體。雖然 SF6 氣體本身極穩(wěn)定，有很高的絕緣強(qiáng)度和滅弧能力，但在 SF6 氣體環(huán)境中 的斷路器和電器設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性完全取決于 sF6 氣體的純潔度。如果純潔度受到破壞，例如混入了過(guò)量的水分、雜質(zhì)及加工余屑和金屬粉末等，它的穩(wěn)定性就會(huì)受到破壞，同時(shí)絕緣強(qiáng)度和滅弧能力也會(huì)大大降低。此時(shí)受到弧光溫度的作用和影響，還將分解出有害的分解物，在嚴(yán)重的情況下甚至?xí)a(chǎn)生對(duì)人體有害的物質(zhì)。 中壓開關(guān)設(shè)備 （ 1） 功 能 中壓開關(guān)設(shè)備應(yīng)用于城軌工程的主變電所、電源開閉所、牽引變電所和降壓變電所，用于接受和分配中壓電能。 華南理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 ） 16 在主變電所，中壓開關(guān)設(shè)備的進(jìn)線電源引自主變壓器，饋出線引至主變電所供電范圍內(nèi) 的牽引變電所、降壓變電所。 電源開閉所的中壓開關(guān)設(shè)備接受城網(wǎng)或主變電所的中壓電源，并為開閉所供電范圍內(nèi)的牽引變電所、降壓變電所提供中壓電源。 依據(jù)中壓網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，牽引變電所的中壓開關(guān)設(shè)備由主變電所、電源開閉所、相鄰牽引變電所或降壓變電所引入中壓電源，并供給所內(nèi)牽引變壓器。降壓變電所的中壓開關(guān)設(shè)備由主變電所、電源開閉所、相鄰牽引變電所或降壓變電所引入中壓電源，并供給所內(nèi)配電變壓器。 （ 2） 開關(guān)柜型式 按照電氣絕緣介質(zhì)可分為空氣絕緣開關(guān)柜、復(fù)合絕緣開關(guān)柜和 SF6 氣體絕緣開關(guān)柜。按照開關(guān)柜內(nèi)安裝的開關(guān)設(shè)備可分為斷 路器柜、負(fù)荷開關(guān)柜、隔離開關(guān)柜和熔斷器柜。 空氣絕緣和復(fù)合絕緣開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)形式為金屬鎧裝封閉式，內(nèi)部設(shè)有不同功能隔室，手車可為落地式或中置式。 SF6 氣體絕緣開關(guān)柜可分為全密封充氣 (SF6)環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜和 C GIS(Cubicle Type— GIS)開關(guān)柜。 不同的電氣絕緣介質(zhì)，對(duì)開關(guān)柜的外形尺寸影響很大，采用空氣絕緣的開關(guān)柜體積最大，采用復(fù)合絕緣次之，采用 SF。氣體絕緣時(shí)開關(guān)柜體積最小。對(duì)于 10 kV開關(guān)柜，空氣絕緣開關(guān)柜的寬度多為 800 10