【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(kāi)關(guān)，正常運(yùn)行時(shí)該開(kāi)關(guān)分?jǐn)?，形?0kV開(kāi)口雙環(huán)網(wǎng)供電形式。圖 集中式供電、降壓獨(dú)立配電網(wǎng)絡(luò)(2) 牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)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)。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(guò)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(guò)環(huán)網(wǎng)電纜聯(lián)絡(luò)。圖 集中式供電、牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò) 分散供電方式根據(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。(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)一般不超過(guò)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(lái)自不同的地區(qū)變電所，也可以來(lái)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(guò)兩路環(huán)網(wǎng)電纜聯(lián)絡(luò)。 圖 分散式供電、牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)（接線方式一）(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)引入兩路來(lái)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(wú)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(lái)的兩路10kV電源應(yīng)來(lái)自不同地區(qū)變電所，以增加供電的可靠性。圖 分散式供電、牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)（接線方式二）(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(shuō)，變電所的主電源直接來(lái)自城市電網(wǎng)的10kV電源，而備用電源則來(lái)自于相鄰變電所。換而言之，當(dāng)前變電所的主電源直接來(lái)自城市電網(wǎng)的10kV電源，而備用電源則來(lái)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(wú)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(lái)的10kV電源應(yīng)來(lái)自不同地區(qū)變電所，以增加供電的可靠性。圖 分散式供電、牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)（接線方式三）(4) 全線設(shè)有若干座電源開(kāi)閉所，每座開(kāi)閉所由城市電網(wǎng)的不同地區(qū)變電所引來(lái)兩路10kV電源，開(kāi)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(guò) 4個(gè)車站，每個(gè)分區(qū)由一個(gè)電源開(kāi)閉所供電。在兩個(gè)相鄰電源開(kāi)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(lái)自其兩側(cè)的電源開(kāi)閉所，并通過(guò)在這種變電所的母線段上設(shè)置與電源開(kāi)閉所間的專用聯(lián)絡(luò)電纜，將相鄰的兩個(gè)電源開(kāi)閉所聯(lián)系起來(lái)。對(duì)于無(wú)聯(lián)絡(luò)功能的變電所，其電源來(lái)自就近的電源開(kāi)閉所。該接線方式比較復(fù)雜，為同一電源開(kāi)閉所供電的兩路市網(wǎng)10kV電源，最好來(lái)自于不同的地區(qū)變電所。圖 分散式供電、牽引—降壓混合配電網(wǎng)絡(luò)（接線方式四） 混合供電方式將集中式供電與分散式供電結(jié)合起來(lái)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。以上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]。 降壓變電所 降壓變電所的設(shè)置與形式眾所周知，低壓供電半徑相對(duì)較小。為滿足《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB501572003)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177。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。(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。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。① 降壓變電所為一所型式的供電方案的優(yōu)點(diǎn)整個(gè)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。設(shè)備用房數(shù)量少，降低了土建造價(jià)。② 降壓變電所為一所型式的供電方案的缺點(diǎn)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)量及可靠性。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。(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(kāi)關(guān)室）。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。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。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)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(wèn)題，電纜截面及數(shù)量隨之顯著降低，供電方案較為合理。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。一主所一跟隨所型式單臺(tái)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(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。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。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。(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。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。① 降壓變電所為一所一室型式的優(yōu)點(diǎn)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。低壓配電室配電負(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。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)。② 降壓變電所為一所一室型式的缺點(diǎn)，不可避免地造成電壓損失，從根本上未解決末端設(shè)備的電壓損失問(wèn)題。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。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)。(4) 綜合分析比較綜上所述，降壓變電所的設(shè)計(jì)一般采用一所型式、一主所一跟隨所型式或一所一室型式，其性能對(duì)比如表 。表 三種降壓變電所性能對(duì)比型式供電質(zhì)量供電靈活性低壓電纜數(shù)量投資一所低低多低一主所一跟隨所高高少高一所一室較高較高較少較高從技術(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(guò)200的大規(guī)模車站，由于其負(fù)荷容量較大，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(méi)有突出的優(yōu)點(diǎn)采用的并不多?？傊?，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]。 降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)(1) 主接線降壓變電所一般設(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]。每座降壓變電所的兩路電源分別由主變電所、電源開(kāi)閉所或相鄰變電所的35（10）kV不同母線引入，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(kāi)，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。35（10）kV開(kāi)關(guān)柜內(nèi)設(shè)過(guò)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(guò)電壓保護(hù)。降壓變電所設(shè)兩臺(tái) 35（10）/，分別來(lái)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。低壓母線為單母線分段運(yùn)行方式，設(shè)開(kāi)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(kāi)關(guān)，由另一臺(tái)變壓器提供全部一、二級(jí)負(fù)荷用電。進(jìn)線開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)之間應(yīng)實(shí)現(xiàn)互鎖，保證在任何情況下三臺(tái)開(kāi)關(guān)不同時(shí)處于合閘狀態(tài)（母線故障時(shí)不允許開(kāi)關(guān)自動(dòng)投入）。當(dāng)任一進(jìn)線電源故障導(dǎo)致開(kāi)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(kāi)關(guān)，將三級(jí)負(fù)荷均置于該開(kāi)關(guān)下級(jí)，同時(shí)兩臺(tái)進(jìn)線開(kāi)關(guān)和三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)之間實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，斷開(kāi)兩段母線上的三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)后，開(kāi)關(guān)才能合閘[13]。圖 降壓變電所低壓側(cè)的主接線(2) 控制、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置① 控制降壓變電所 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；、斷路器和三級(jí)負(fù)荷總開(kāi)關(guān)采用 SCADA遠(yuǎn)動(dòng)控制和就地控制；自動(dòng)扶梯饋線開(kāi)關(guān)帶脫扣器，按鈕與FAS系統(tǒng)輸出繼電器的常開(kāi)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(kāi)。② 繼電保護(hù) 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。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)控單元，實(shí)現(xiàn)保護(hù)、測(cè)量、信息采集與控制、開(kāi)關(guān)間的互鎖與聯(lián)動(dòng)、通信等功能，通過(guò)光纖以太網(wǎng)絡(luò)接口接入全所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)并上傳至控制中心，保護(hù)功能具有獨(dú)立性，不依賴于網(wǎng)絡(luò)[14]。具體保護(hù)配置如下：35（10）kV進(jìn)、出線—線路差動(dòng)保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、零序電流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、低電壓保護(hù)35（10）kV電流速斷保護(hù)、零序電流保護(hù)配電變壓器—電流速斷保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、零序電流保護(hù)、溫度保護(hù)（變壓器內(nèi)部保護(hù)）、過(guò)電壓保護(hù)、低電壓保護(hù)。、開(kāi)關(guān)柜和環(huán)控一、二、三級(jí)負(fù)荷饋電柜均設(shè)過(guò)載、短路瞬時(shí)、短路延時(shí)及接地保護(hù)，其他低壓配電柜設(shè)過(guò)載、短路瞬時(shí)及接地保護(hù)。③ 自動(dòng)裝置35（10）kV、自動(dòng)投切功能可在當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方進(jìn)行投入/退出。交流所用電斷路器設(shè)置自動(dòng)投入、進(jìn)線設(shè)來(lái)電自復(fù)功能。直流所用電的兩路交流進(jìn)線設(shè)置自動(dòng)投入功能。(3) 測(cè)量和計(jì)量變電所的所有測(cè)量和計(jì)量均在開(kāi)關(guān)柜當(dāng)?shù)仫@示并通過(guò)變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)將主要數(shù)據(jù)送到控制中心，具體設(shè)置如下：35（10）kV進(jìn)/出線電流、35（10）kV母線電壓、配電變壓器一次側(cè)電流/有功功率/有功電度、配電變壓器二次側(cè)電流、交流所用電系統(tǒng)進(jìn)線電流及母線電壓、直流所用電系統(tǒng)母線電壓。(4) 功率因素補(bǔ)償變電所采用低壓集中自動(dòng)補(bǔ)償方式，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償。(5) 所用電系統(tǒng)① 交流所用電系統(tǒng)，作為交流所用電系統(tǒng)的進(jìn)線電源，兩路電源互為備用。交流所用電系統(tǒng)采用單母線分段接線型式，供全所交流所用電負(fù)荷。② 直流所用電系統(tǒng)直流所用電系統(tǒng)用于提供降壓變電所控制、操作、繼保電源及事故照明電源。正常運(yùn)行時(shí)，充電單元負(fù)責(zé)全所直流用電，蓄電池在浮充電狀態(tài)。交流失電后，變電所內(nèi)的蓄電池組容量應(yīng)保證所內(nèi)經(jīng)常性負(fù)荷、沖擊負(fù)荷、事故照明負(fù)荷停電1小時(shí)的放電容量及事故放電末期最大沖擊負(fù)荷容量（按4臺(tái)斷路器同時(shí)動(dòng)作考慮）的要求。直流系統(tǒng)操作電壓為DC220V，采用高頻開(kāi)關(guān)電源。(6) 過(guò)電壓保護(hù)、防雷與接地 ① 過(guò)電壓保護(hù)供電系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)遭受暫態(tài)過(guò)電壓、操作過(guò)電壓、雷電過(guò)電壓的侵襲，使設(shè)備絕緣直接破壞或不斷劣化，最終引發(fā)事故。過(guò)電壓保護(hù)裝置可有效限制過(guò)電壓水平，保護(hù)重要設(shè)備。過(guò)電壓保護(hù)屬于系統(tǒng)范疇，體現(xiàn)在供電系統(tǒng)中可能遭受過(guò)電壓的各個(gè)環(huán)節(jié)，降壓變電所作為供電系統(tǒng)的主要組成部分應(yīng)采取如下過(guò)電壓保護(hù)措施：變電所每段35（10）kV母線對(duì)地間設(shè)置一組避雷器，目前最先進(jìn)的是串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器[15]；位于地面的變電所房屋（如車輛段）按建筑物防雷規(guī)定設(shè)置避雷帶或避雷針。（BAS、FAS、AFC、通信、信