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15.2 变电所


15.2.1 变电所应分为主变电所、电源开闭所、牵引变电所、降压变电所。牵引变电所与降压变电所可合建成牵引降压混合变电所。
15.2.2 变电所的数量、容量及其在线路上的分布应经计算分析比选后确定。车辆基地应设牵引变电所。
15.2.3 变电所选址应符合下列要求:
        1 应靠近负荷中心;
        2 应便于电缆线路引入、引出;
        3 应便于设备运输;
        4 不应设在冷冻机房等场所的经常积水区的正下方,且不宜与厕所、泵房等场所相贴邻;
        5 独立设置的变电所,宜靠近地铁线路,并应和城市规划相协调。该变电所与地铁线路间应设置专用电缆通道。
15.2.4 主变压器的数量与容量应根据近、远期负荷计算确定,并宜分期实施。当一台主变压器退出运行时,其余主变压器应能负担供电范围内的一、二级负荷。
15.2.5 牵引负荷应根据运营高峰小时行车密度、车辆编组、车辆类型及特性、线路资料等计算确定。牵引整流机组容量宜按远期负荷确定。
15.2.6 牵引变电所应设置两套牵引整流机组,当一套牵引整流机组退出运行,另一套牵引整流机组具备运行条件时宜继续运行。
15.2.7 正常运行方式下,两相邻牵引变电所应对其同一供电分区采用双边供电方式。
15.2.8 当正线的中间牵引变电所退出运行时,应由相邻的两座牵引变电所依靠其两套牵引整流机组的过负荷能力实施大双边供电。
15.2.9 牵引整流机组的负荷特性应符合表15.2.9的要求。

表15.2.9  牵引整流机组的负荷特性
表15.2.9  牵引整流机组的负荷特性

15.2.10 当变电所设置两台配电变压器时,配电变压器的容量选择应满足一台配电变压器退出运行时另一台配电变压器能负担供电范围内的远期一、二级负荷。
15.2.11 牵引变电所应设在车站内。当不具备条件时,牵引变电所可设在车站附近或区间。车站降压变电所应设在重负荷端,可分层布置;当技术经济合理时可设置跟随式的降压变电所。
15.2.12 变电所的中压侧、低压侧应采用分段单母线接线,两套牵引整流机组应接在同一段中压母线上,直流牵引母线宜采用单母线接线。
15.2.13 直流牵引配电装置的馈线回路,应设置能分断最大短路电流和感性小电流的直流快速断路器。
15.2.14 主变电所宜采用有载调压主变压器。
15.2.15 变电所设备布置应符合现行国家标准《3~110kV高压配电装置设计规范》GB 50060或《10kV及以下变电所设计规范》GB 50053的有关规定。直流牵引配电装置应满足中压开关设备的布置要求。非封闭干式变压器应设于独立房间。
15.2.16 控制室各屏间及通道最小距离,宜符合表15.2.16的规定。

表15.2.16  控制室各屏间及通道最小距离(mm)
表15.2.16  控制室各屏间及通道最小距离(mm)

    注:括号内数值适用于有人值守情况。

15.2.17 变电所交、直流电源屏的电源,应接自变电所的两段低压母线。
15.2.18 变电所直流操作电源宜采用成套装置,正常运行时蓄电池应处于浮充状态。蓄电池容量应满足交流停电情况下连续供电2h的要求。
15.2.19 变电所的中压继电保护设置应符合国家现行标准《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB/T 50062的有关规定。
15.2.20 对牵引整流机组的下列故障及异常运行,应设相应的保护装置:
          1 内部短路;
          2 元件故障;
          3 元件温升超过限定值;
          4 外部短路。
15.2.21 对直流牵引馈线的短路故障及异常运行,应设置下列基本保护:
          1 大电流短路断路器直接跳闸;
          2 过电流保护;
          3 电流变化率及其增量保护;
          4 双边联跳保护。
15.2.22 直流牵引供电设备应设置框架保护。
15.2.23 直流牵引馈线开关应具有在线检测的自动重合闸功能。
15.2.24 变压器的中压配电回路宜设置操作过电压吸收装置。
15.2.25 地上牵引变电所及与地上相邻的地下牵引变电所,每路直流馈线及负母线应设置雷电过电压吸收装置。
15.2.26 地上变电所配电变压器的高、低压侧应设置避雷器或浪涌保护器。
15.2.27 过电压保护应符合现行行业标准《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T 620的有关规定。
15.2.28 变电所设计应满足电力监控系统的要求。
15.2.29 变电所综合自动化装置应具备下列基本功能:
          1 保护、控制、信号、测量;
          2 电源自动转接;
          3 必要的安全联锁;
          4 程序操作;
          5 装置故障自检;
          6 开放的通信协议及接口。

条文说明
15.2.1 在降压变电所的类型中,对于用负荷开关或“负荷开关+熔断器”组合电器从地铁其他的变电所引入中压电源而独立设置的降压变电所,可称为跟随式降压变电所。
15.2.5 在每天上下班高峰期间,行车密度最大,牵引用电负荷最大,因而牵引负荷计算应以此高峰小时的运行情况为依据。由于目前客流预测存在不确定性,为应对可能出现的客流快速增长现象,因此建议牵引整流机组容量按照远期负荷确定。
15.2.6 运行条件包括:机组过负荷满足要求;谐波含量满足要求;不影响故障机组的检修。如果这些条件能满足,那么一套机组维持运行,将有利于提高牵引网电压水平、减少能耗、降低走行轨对地电位、减少杂散电流影响。
15.2.7 双边供电有利于提高牵引网电压水平,有利于减少牵引网能耗,有利于杂散电流腐蚀的防护。除车辆基地外,正线正常运行方式均应采用双边供电方式。
15.2.8 当正线末端牵引变电所退出运行,可通过线路末端的横联开关由次末端牵引变电所供电,或实施大单边供电。车辆基地牵引变电所退出运行,应由正线牵引网为车辆基地运营车辆实施供电。
15.2.9 根据国际电工委员会IEC164规定,地铁作为重型牵引负荷,其负荷等级为Ⅵ级,其负荷特性如表中所示。
15.2.10 该规定针对不同负荷的供电要求,既能满足地铁重要设备的供电可靠性,确保地铁运转安全,又可降低一次性投资,并提高了平时配电变压器的负荷率,使运营更为经济。该规定是对配电变压器供电能力的基本要求。若不能满足本要求,将造成二级负荷甚至部分一级负荷停电,或者会引起配电变压器过载而导致全部用电负荷停电,地铁运营瘫痪。
15.2.11牵引变电所的占用面积,在地铁设备用房中占有较大的比重。当车站内不具备设置条件时,可将牵引变电所设在车站附近的地面;当按照车站设置牵引变电所,牵引供电能力确实不能满足要求时,也可在区间设置牵引变电所。因巡视维护不便,远离车站的区间牵引变电所应能不设就不设。
    为减少低压配电线路损耗,降低建设投资与运营费用,降压变电所应设在动力照明负荷集中、容量较大的车站一端。现行行业标准《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008电压选择和电能质量一节中规定:当用电设备总容量在250kW及以上或变压器容量在160kVA及以上时,宜以10(6)kV供电。鉴于地铁负荷特点,建议车站另一端变压器总容量在630kVA及以上时,经对技术经济合理性和工程可实施性分析比较,可设置跟随式降压变电所。
15.2.13 直流牵引配电装置包括直流开关柜和上网开关柜,直流开关柜馈线回路的直流快速断路器要求切断回路中可能出现的任何电流。在地铁牵引网中,根据实测的参数,短路电流大时其线路L/R(电感与电阻之比)的值小,因而在灭弧条件不变的情况下,有利于直流电弧的熄灭;短路电流小时其线路L/R的值大,在灭弧条件不变的情况下,直流电弧的熄灭比较困难。因此本条针对两种情况都提出要求是必要的。
15.2.16 当变电所设置在地下时,变电所设备布置受土建条件影响较大,控制室各屏间及通道距离可按条文列表中的数值控制,确有困难时,有人值守情况下的距离要求可适当减小。
15.2.18 电力行业标准《电力工程直流系统设计技术规程》DL/T5044-2004按照值班条件的不同,对直流操作电源的供电时间提出了不同的要求,结合地铁变电所多采用无人值守方式,直流操作电源供电时间为2h。
15.2.20 当直流进线采用隔离开关时,应增设逆流保护作为整流机组内部短路保护。
15.2.22 为避免直流牵引供电设备绝缘能力降低而造成杂散电流腐蚀,牵引变电所内直流牵引供电设备(整流器、直流牵引配电装置、再生制动吸收装置)采用绝缘安装。为解决设备漏电对人身造成伤害以及避免杂散电流的泄露,要求设置框架保护。使用一套框架保护的直流牵引供电设备的外壳应电气连接并采用一点直接接地。
15.2.23 牵引网的非永久性故障和牵引负荷变化特性引起的短时过负荷情况,在保护起动中所占概率较大,采用自动重合闸装置能减少不必要的停电。自动重合闸设置的在线检测功能可防止误合到故障点上。

 

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地铁设计规范 GB50157-2013
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