《鐵路線路供電系統(tǒng)的外部電源及主變電站設(shè)計案例綜述》3300字

鐵路線路供電系統(tǒng)的外部電源及主變電站設(shè)計案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u30334鐵路線路供電系統(tǒng)的外部電源及主變電站設(shè)計案例綜述 1242161.1外部電源概述 111941.2供電方式 1171591.3主變電站設(shè)置 2212871.1.1主變電站設(shè)置方案 2272131.1.2主變電站容量 447921.1.3無功補償及諧波治理 5170411.4網(wǎng)絡(luò)接線方案 581051.4.1地鐵環(huán)網(wǎng)電壓等級 5191081.4.2網(wǎng)絡(luò)接線方案 61.1外部電源概述A市地方變電站主要包括500kV變電站、220kV變電站、110kV變電站。位于2號線附近的變電站較為豐富，基本滿足2號線的供電需求。由于地鐵負(fù)荷為重要的一類負(fù)荷，且遠期負(fù)荷比較大，為了保證供電的可靠性，同時不限制周邊110kV變電站供電負(fù)荷，原則上地鐵主變電站外部電源應(yīng)從220kV變電站的110kV側(cè)母線引入。為了保證供電可靠性，兩路外部電源應(yīng)來自不同220kV變電站110kV側(cè)母線，或者接入同一220kV變電站110kV側(cè)不同母線。困難情況下，可一回從220kV變電站110kV側(cè)母線引入，另一回T接。1.2供電方式軌道交通的供電方式一般有三種，包括分散供電方式、集中供電方式、以及分散和集中相結(jié)合的方式。分散與集中相結(jié)合的供電方式是上述兩種供電方式的結(jié)合，能充分利用城市電網(wǎng)的資源，直接向城市軌道交通的牽引變電所和降壓變電所或?qū)Ｓ弥髯冸娬竟╇奫10]。2號線一期工程供電系統(tǒng)采用何種供電方式，主要應(yīng)從線網(wǎng)規(guī)劃、電力系統(tǒng)的電源分布、對軌道交通的供電能力、征地的困難程度以及投資大小等方面綜合考慮。結(jié)合2號線一期工程的線位、車站分布及行車組織等，對集中供電方式和分散供電方式進行了比較(詳見表3-1)，而分散與集中相結(jié)合的供電方式的優(yōu)缺點介于兩者之間。根據(jù)A城市2號線的線路特點，從供電系統(tǒng)的安全性、可靠性以及管理的便捷性等多方面綜合考慮，建議本線路采用集中供電方式。表3-1供電方式比較表[11，12]項目集中供電方式分散供電方式供電可靠性1）受外界因素影響?。?）故障較少；3）系統(tǒng)接線簡單；4）運行方式轉(zhuǎn)換方便；5）不易發(fā)生故障。1）受外界影響因素較多；2）故障率較高；3）接口較多；4）接線復(fù)雜；5）運行方式轉(zhuǎn)換操作復(fù)雜；6）事故概率較大。供電質(zhì)量供電質(zhì)量好供電質(zhì)量較好對城市電網(wǎng)的影響1）對城市電網(wǎng)的影響較小2）對其它用戶的影響較小。1）對電力系統(tǒng)中其它用戶的影響較大；2）若想減小影響，需要較大的投資。運營和管理與城市電網(wǎng)的接口少；內(nèi)部自成系統(tǒng)；調(diào)度和運營管理方便。與城市電網(wǎng)的接口多；調(diào)度和運營管理不便。1.3主變電站設(shè)置1.1.1主變電站設(shè)置方案1）主變電站設(shè)置原則在確定主變電站分布時，應(yīng)從整個城市的線網(wǎng)規(guī)劃出發(fā)，充分考慮供電需求和主變電站的資源共享，以節(jié)約投資。一條城市軌道交通主變電站的數(shù)量取決于負(fù)荷分布和大小，滿足《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB50157-2003）[13]第14.1.12要求：“供電系統(tǒng)的中壓網(wǎng)絡(luò)應(yīng)按列車運行的遠期通過能力設(shè)計，對互為備用線路，一路退出運行，另一路應(yīng)承擔(dān)其一、二級負(fù)荷的供電，線路末端電壓損失不宜超過5%。”根據(jù)A市軌道交通的牽引、動照負(fù)荷情況，及其他城市軌道建設(shè)經(jīng)驗，當(dāng)一座主變電站故障解列，由其他主變電站支援供電時，主變電站的最大供電距離一般在25km左右。2）軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃A市軌道交通線網(wǎng)共規(guī)劃7條線路（5條市區(qū)線、2條市域線），近期建設(shè)項目包括1號線一期工程和2號線一期工程。A市城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃見表3-2。表3-2A市城市軌道交通線網(wǎng)線路表線路名稱長度（km）車站（座）換乘站（座）市區(qū)線1號線32.02672號線37.63173號線22.52064號線32.02795號線31.8297市域線6號線48.12347號線27.6152合并231.6150213）主變電站設(shè)置方案通過與業(yè)主、電力和規(guī)劃等相關(guān)部門的結(jié)合，根據(jù)A供電分公司《關(guān)于A市軌道交通建設(shè)籌備處征詢地鐵牽引站站址方案的復(fù)函》，從整體線網(wǎng)出發(fā)，A市軌道交通全線網(wǎng)共設(shè)12座主變電站，其中近期建設(shè)的1、2號線一期工程共設(shè)4座主變電站（如圖3-1所示），主變電站的資源共享情況如表3-3所示。表3-3主變電站共享情況一覽表序號主變電站編號共享情況11#1、3號線22#1號線33#1、4號線44#2、5號線55#2、4號線66#2、5號線77#3、5號線88#6號線99#4、7號線1010#7號線1111#6號線1212#6號線圖3-1主變電站分布示意圖2號線一期工程設(shè)置兩座主變電站，分別為#1主變電站和#2主變電站，#1主變電站為2號線和4號線供電，#2主變電站為2號線和5號線供電。2號線二期需增建#3主變電站，為2號線和5號線共享。5）外部電源引入方案城市軌道交通主變電站需從城市地方變電站引入外部電源，外部電源的電壓等級一般為110kV。每座主變電站須引入兩回獨立電源，困難時必須保證其中一回為獨立電源。2號線一期工程#1和#2主變電站可從現(xiàn)有變電站引入。具體的主變電站外部電源引入方案由相關(guān)單位通過研究后確定。6）主變電站接線考慮供電的可靠性及運行方式的靈活性，110kV接線可采用線路變壓器組、內(nèi)橋接線的方式，主變電站內(nèi)有兩臺主變壓器。通常情況，兩臺變壓器都進行工作。但是如果其中一臺主變壓器因特殊情況需要停止運行時，則另一臺需要承擔(dān)本供電區(qū)域的一、二級負(fù)荷。35kV接線采用單母線分段接線。主變電站開關(guān)設(shè)備均采用GIS設(shè)備，室內(nèi)布置方式。1.1.2主變電站容量根據(jù)各種運行方式下的負(fù)荷計算，建議主變電站的容量按近期負(fù)荷選擇，#1主變電站容量選擇為2×31.5MVA，考慮將來為4號線供電，建議預(yù)留遠期擴容的條件；#2主變電站為2號線和5號線共享，主變電站容量選擇為2×31.5MVA，并預(yù)留遠期擴容的條件。1.1.3無功補償及諧波治理1）無功補償全國供用電規(guī)則規(guī)定：凡功率因數(shù)達不到規(guī)定的用戶，供電部門會在使用電費的基礎(chǔ)上按一定比例對其進行罰款（功率因數(shù)調(diào)整電費）。地鐵運營過程的電力負(fù)荷主要是牽引過程和動力照明過程產(chǎn)生的，地鐵各時段運營差別很大，在白天既有牽引負(fù)荷也有動力照明負(fù)荷，在晚上停運后只有動力照明負(fù)荷。另外，城市軌道交通采用了大量電力電纜，對功率因數(shù)也有很大影響。為減少運營成本，改善電能質(zhì)量，建議本線主變電站設(shè)置無功補償裝置。2）諧波治理由于目前地鐵牽引系統(tǒng)均采用24脈波整流機組，牽引系統(tǒng)所產(chǎn)生的諧波量相對較低。隨著技術(shù)的成熟，低壓設(shè)備諧波量也在進一步減少。根據(jù)目前供電系統(tǒng)所掌握數(shù)據(jù)計算，供電系統(tǒng)在遠期高峰小時各種運行方式下，由供電系統(tǒng)經(jīng)主變電站注入系統(tǒng)PCC點的諧波電流均遠小于國標(biāo)要求值。由于本階段系統(tǒng)參數(shù)具有不確定性，地區(qū)電力系統(tǒng)分布將來也可能會發(fā)生變化，為盡量提高供電質(zhì)量，推薦2號線主變電站建設(shè)時預(yù)留濾波裝置的安裝條件和場地，根據(jù)實際情況決定是否裝設(shè)該類裝置。1.4網(wǎng)絡(luò)接線方案1.4.1地鐵環(huán)網(wǎng)電壓等級國內(nèi)目前城市軌道交通可采用的中壓供電網(wǎng)絡(luò)有35千伏、33千伏、20千伏和10千伏電壓等級。采用35千伏電壓的案例主要有深圳、西安和成都地鐵等；采用33千伏的主要是廣州地鐵和上海地鐵；，以及北京地鐵和天津地鐵的中壓供電網(wǎng)絡(luò)多數(shù)采用10kV電壓等級；采用20千伏的主要是蘇州地鐵；上海地鐵的動力照明網(wǎng)絡(luò)也采用10kV電壓等級。不同電壓等級的各有特點，鑒于33kV與35kV接近，且33kV略有別于我國電力標(biāo)準(zhǔn)電壓制式，表3-4就是對35kV、20kV和10kV的供電電壓的比較。表3-435kV、20kV和10kV的供電電壓的對比[14]輸電半徑容量供電質(zhì)量電能損失設(shè)備價格使用情況35kV20～30km大好小國產(chǎn)化、體積大較高均有使用20kV15～20km適中較好較小大部分國產(chǎn)、體積適中適中未使用10kV6～15km小一般大完全國產(chǎn)、體積小較小均有使用綜合考慮供電能力、供電質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟及資源共享等方面因素，推薦本線采用35kV中壓環(huán)網(wǎng)電壓等級，牽引動力照明混合網(wǎng)絡(luò)方式。1.4.2網(wǎng)絡(luò)接線方案根據(jù)全線負(fù)荷分布以及供電系統(tǒng)繼電保護配置便利性，并考慮遠期線路延伸的需要，設(shè)置了6個供電分區(qū)（見表3-4）。每個供電分區(qū)均從主變電站35kV側(cè)兩段母線上分別引接一路電源，實現(xiàn)兩路不同的電源對車站變電所供電。表3-4供電分區(qū)一覽表#1主變電站第一分區(qū)車輛段小店南人民南路化章街第二分區(qū)通達街康寧街畜研所嘉節(jié)第三分區(qū)龍城大街西中心街西南中環(huán)街學(xué)府街#2主變電站第四分區(qū)長風(fēng)街王村南街南內(nèi)環(huán)街雙塔西街第五分區(qū)大南門鐘樓街輯虎營第六分區(qū)北大街礦機西澗河#1主變電站供電范圍共11個