【正文】 作用。 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，運輸用動力、信號負(fù)荷安全、可靠供電的需求和電能質(zhì)量。主接線應(yīng)在變壓器接線方式、諧波無功補償和調(diào)壓方面采取有效的改善電壓質(zhì)量措施。 ②還要具有必要的運行靈活性，使檢修維護安全方便?，F(xiàn)代技術(shù)的自動裝備和監(jiān)控自動化系統(tǒng)的應(yīng)用對提高主接線的運行靈活性和可靠性都是很有利的。 ③應(yīng)有較好的經(jīng)濟性，力求減少投資和運行費用。在可能和充分論證的條件下，可采取按遠(yuǎn)期規(guī)劃設(shè)計主接線規(guī)模、分期實施投資、增加設(shè)備，達(dá)到最 好的經(jīng)濟效益。 ④接線應(yīng)該盡量簡潔明了，并有發(fā)展和擴建的余地。 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)間的全部動力、照明用電供應(yīng)。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。 各個降壓變電所的兩路電源分別由主變電所、電源開閉所或相鄰變電所的 35kV不同母線引入，接至兩段母線。降壓變電所 35kV 側(cè)接線采用單母線分段，設(shè)置斷路器。正常運行時，兩路 35kV 進(jìn)線電源分別向兩段母線供電，斷路器打開，兩段母線分段運行；當(dāng)一段母線進(jìn)線電源失電時，進(jìn)線斷路器分閘，斷路 器自動合閘。 35kV開關(guān)柜內(nèi)設(shè)過電壓保護。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。 降壓變電所設(shè)兩臺 35kV/，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。低壓母線為單母線分段運行方式，設(shè)開關(guān)，平時分段運行。當(dāng)一臺配電變壓器退出運行時，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。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 23 進(jìn)線開關(guān)、開關(guān)之間應(yīng)實現(xiàn)互鎖，保證在任何情況下三臺開關(guān)不同時處于合閘狀態(tài)（母線故障時不允許 開關(guān)自動投入）。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。 牽引變電所設(shè)兩臺 35kV/1500V整流變壓器，來自相同的 35kV母線上，低壓母線為單母線運行方式。其主接線圖如下。 圖 51 電氣主接線圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 24 6 短路計算 地鐵 供配電系統(tǒng)要求安全，可靠，不間斷地供電，以保證地鐵正常的運行，但是由于各種原因，系統(tǒng)難免出現(xiàn)故障，其中最嚴(yán)重的故障就是短路。所謂短路，是指供配電系統(tǒng)正常運行之外的相與相或相與地之間的短接。 短路計算的必要性 造成短路的原因主要有： （ 1）電氣設(shè)備存在隱患，如設(shè)備的絕緣材料自然老化，絕緣材料機械損傷，設(shè)備缺陷未被發(fā)現(xiàn)和消除，設(shè)計安裝有誤等。 （ 2） 運行，維護不當(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。 （ 3）自然災(zāi)害，如雷電過電壓擊穿設(shè)備絕緣，特大風(fēng)，冰雪，地震等引起的線路損壞，斷線等。 短路的危害：由于短路后電路的阻抗比正常運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。在大的電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)到幾萬安甚至幾十萬安。在電流急劇增加的同時，系統(tǒng)中的電壓降大幅度下降。所以短路的后果往往都是破壞性的。 短路的危害 （ 1）元件發(fā)熱：熱量與電流的平方成正比，所以強大的短路電流將引起電機，電器及載流導(dǎo)體的發(fā)熱。由于短路電流很大，即使流過的時間很短也會使這些元件引起不能允許的過熱，而招致?lián)p壞。 （ 2）短路電流引起很大的機械應(yīng)力。電流流過導(dǎo)體時產(chǎn)生的機械應(yīng)力與電流的 平方成正比。在短路剛發(fā)生后，電流達(dá)到最大值（即所謂的沖擊電流），這時機械應(yīng)力最大。如果導(dǎo)體和它的固定支架不夠堅韌，可能遭到破壞。 （ 3）破壞電氣設(shè)備正常運行。 短路計算的目的 （ 1）為了選擇有足夠機械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備。 （ 2）要合理地配置各種繼電保護和自動裝置并準(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。 （ 3）在設(shè)計和選擇電力系統(tǒng)和電氣主接線時，在比較各種不同的方案的接線圖，確定是否采用限制短路電流的措施等，都要進(jìn)行必要的短路計算。 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。也包含一部分短路計算。 （ 5）確定電力線路對通信線路的影響等。 短路計算 短路電流的計算方法有歐姆法（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。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。其實短路計算是否合理，首先是看短路計算點選擇是否合理。這涉及到短路計算的目的。用來選擇校驗電氣設(shè)備的短路計算，其短路計算點應(yīng)選擇為使電氣設(shè)備可能通過最大短路電流的地點，一般來講，用來選擇校驗高壓側(cè)設(shè)備的短路計算，應(yīng)選擇高壓母線為計算短路點。 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。但如果線路裝有限流電抗器（用來限制短路電流），則選擇校驗線路設(shè)備的短路計算點，應(yīng)選在限流電抗器之后。 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。所以本次設(shè)計采用標(biāo)幺值法計算。 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 ) 3735*373373100311111111????????????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。基于該原則選取短路點如下： 35KV線路上短路點為 F3,F4， F1,F2。如圖 61所示。 圖 61短路點標(biāo)示圖 由于 35kv側(cè)架空線路長度為 5km， 2km，則 架空線路電抗值： ???? 電纜線路電抗值： ???? 變壓器的電抗值： ????? tX河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 27 (1) 1F 短路點的計算 KAZUIIZbF *211111?????????? (2) 2F 短路點的計算 KAZUIIZbF *21122?????????? (3) 3F 短路點的計算 KAZUIIZbF *131233???????? (4) 4F 短路點的計算 KAZUIIZbF *41244?????????? 表 61 短路點電流匯總 短路點 F1 F2 F3 F4 短路電流 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 28 7 電氣設(shè)備的選擇 導(dǎo)體和電器的選擇設(shè)計、必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)、經(jīng)濟的政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、運行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的需求。 （ 1）應(yīng)滿足正常運行，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。 （ 2）按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。 （ 3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟合理 （ 4）選擇異體時應(yīng)盡量減少品種 （ 5）擴建工程應(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。 （ 7）選擇的高壓電氣設(shè)備應(yīng)滿足各項電氣技術(shù)要求 。 （ 8）結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕，便于安裝和檢修。 （ 9） 在制造廠給定的技術(shù)條件下，能長期可靠地運行，有一定的機械壽命和電氣壽命。 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。從降壓變電所、電控室的低壓開關(guān)柜到各動力設(shè)備配電室，一般采用電纜配電，從動力配電箱到動力設(shè)備可采用電纜或電線配電。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。配電線路選擇要按以下要求 [24]： (1) 符合工作電壓的要求。 (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)滿足機械強度的要求，固定敷設(shè)的導(dǎo)線最小芯線截面應(yīng)符合表 71的規(guī)定。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 29 表 71 固定敷設(shè)的導(dǎo)線最小芯線截面 敷設(shè)方式 最小芯線截面（ mm2） 銅芯 鋁芯 裸導(dǎo)線鋪設(shè)于絕緣子上 10 10 絕緣導(dǎo)線鋪設(shè)與絕緣子上 室內(nèi) L≤ 2m 室外 L≤ 2m 室內(nèi)外 2＜ L≤ 6m 6＜ L≤ 16m 16＜ L≤ 25m 4 6 4 6 10 絕緣導(dǎo)線穿管敷設(shè) 絕緣導(dǎo)線槽板敷設(shè) 絕緣導(dǎo)線線槽敷設(shè) 塑料絕緣護套導(dǎo)線扎頭直敷 (3) 沿不同冷卻條件的路徑敷設(shè)線路時，當(dāng)冷卻條件最壞段的長度超過 5m應(yīng)按該段條件選擇絕緣導(dǎo)線和電纜的截面，或只對該段采用大截面的絕緣導(dǎo)線和電纜。 (4) 線纜的允許載流量，應(yīng)根據(jù)敷設(shè)處的環(huán)境溫度進(jìn)行校正，溫度校正系數(shù)可按下式 計算： ? ?? ??????? ???2101 ttt tK （ 71） 式中， K — 溫度校正系數(shù) ； 1t — 導(dǎo)體最高允許工作溫度 (℃ )，式中為常量； 0t — 敷設(shè)處的環(huán)境溫度 (℃ )； 2t — 導(dǎo)體載流量標(biāo)準(zhǔn)中所采用的環(huán)境溫度 (℃ )，式中為常量 。 (5) PE線最小 截面應(yīng)符合如表 72所示的規(guī)定。 表 72 PE線最小截面 相線截面面積 S（ mm2） PE線最小截面（ mm2） S≤ 16m S 16＜ L≤ 35m 16 S＞ 35 S／ 2 (6) 地鐵車站采用的電纜要特別注意對電纜材料性能的要求，必須是低煙無鹵電纜。低煙即要求燃燒時煙塵較小，其煙霧透光率達(dá) 60%以上；無鹵即當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，不產(chǎn)生有毒的酸性氣體。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 30 斷路器的選擇 高壓斷路器是主系統(tǒng)的重要設(shè)備之一。它的主要功能是：正常運行時，用它來倒換運行方式，把設(shè)備和線路接入電路或退出運行，起著控制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故 障時，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運行，能起保護作用。斷路器選擇和校驗的原則就是：按正常工作狀態(tài)選擇，按短路狀態(tài)校驗。 交流牽引負(fù)荷側(cè)由于故障跳閘頻繁，操作次數(shù)多，從減少運行維修工作量考慮，本設(shè)計 35KV側(cè)選用斷路器， 。 高壓側(cè)斷路器的選取 最大長期工作電流按變壓器過載 額定電壓選擇： KVUU N 35?? 額定電流選擇： AII g ?? 開斷電流選擇： KAII FK ?? 本次設(shè)計中， 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)備合理選擇與運行檢修》，比較各種 35kV的高壓斷路器，采用型號為 SW235/1000型的少油斷路器，該型號斷路器結(jié)構(gòu)簡單，開斷能力強，壽命長，操作功能齊全，無爆炸危險，維修簡便，適用于城鄉(xiāng)電網(wǎng)配電裝置中電氣設(shè)備的控制和保護，尤其適用于開斷重要負(fù)荷及頻繁操作的場所。 SW235/1000型斷路器的參數(shù)如表 73。 表 73 SW235/1000型斷路器的參數(shù) 型號 額定電壓（ KV） 額定電流（ A) 開斷容量（ ) 開斷電流（ KA） 極限通過電流（ KA) 固有分閘時間 (S) 合閘時間（ S) 峰值 有效值 SW235 35 1000 1500 短路關(guān)合