轨道交通地铁车供电系统设计技术要求规范供电系统.docx
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轨道交通地铁车供电系统设计技术要求规范供电系统
轨道交通地铁防灾设计供电系统
设计规范及标准地铁设计规范》（GB50157-2013）城市轨道交通技术规范》（GB50490-2009）城市轨道交通直流牵引供电系统》（GB/T10411-2005）供配电系统设计规范》（GB50052-2009）20kV及以下变电所设计规范》（GB50053-2013）低压配电设计规范》（GB50054-2011）通用用电设备配电设计规范》（GB50055-2011）建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）35～110kV变电所设计规范》（GB50059-2011）3～110kV高压配电装置设计规范》（GB50060-2008）交流电气装置的接地设计规范》（GB/T50065-2011）电力工程电缆设计规范》（GB50217-2007）电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB/T50062-2008）电力装置的测量仪表装置设计规范》（GB/T50063-2008）建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）电气化铁道接触网零部件技术条件》（TB/T2073-2010）电气化铁道接触网零部件试验方法》（TB/T2074-2010）电气化铁道用铜及铜合金接触线》（TB/T2809-2005）绝缘子试验方法》（GB775.1-2006、GB775.2-2003、GB775.3-2006）钢结构设计规范》（GB50017-2003）地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》（CJJ49-92）铁路电力牵引供电设计规范》（TB10009-2005）铁路电力设计规范》（TB10008-2006）电能质量公用电网谐波》GB/T14549-1993电能质量供电电压偏差》GB/T12325-2008半导体变流器与供电系统的兼容及干扰防护导则》GB/T
10236-2006
《半导体变流器通用要求和电网换相变流器第1-1部分：
基本要求规范》GB/T3859.1-2013
《电力系统调度自动化设计技术规程》DL/T5003-2005《地区电网调度自动化设计技术规程》DL/T5002-2005《电测量及电能计量装置设计技术规程》DL/T5137-2001《牵引变电所运行检修规程》铁运[1999]101号《接触网运行检修规程》铁运[2007]69号《铁路电力管理规则和安全工作规程》铁运[1999]103号《电气化铁路接触网故障抢修规则》铁运（2009）39号《电力设备预防性试验规程》（DL/T596-1996）
设计范围四期工程范围内的供电系统、牵引变电所、降压变电所、跟随式降压变电所、接触网、杂散电流腐蚀防护及综合接地系统、电力监控系统、车站及车场动力照明系统、区间动力照明系统、管理和维护机构、供电车间工艺设计等（其中车站及车场动力照明系统属车站与车场设计）。
供电系统
1.供电系统为集中供电方式，采用66kV/35kV二级电压。
2.供电系统应满足安全、可靠、经济、接线简单、运行灵活的要求。
3.供电系统容量按远期高峰小时负荷设计，并应预留一定裕度。
4.轨道交通供电系统中的牵引变电所和降压变电所均应有两个电源，这两个电源可以来自不同主变电所，也可以来自同一主变电所的不同母线。
5.牵引变电所整流机组容量应满足行车组织远期高峰小时负荷要求，同时考虑其中一座相邻变电所退出运行时越区供电需要。
每座牵引变电所设两套整流机组构成等效24脉波整流，以减少注入电力系统的谐波。
6.根据车站设备负荷分布情况，在车站站台层设置1~2个降压变电所，当设置两个降压变电所时，一所为35kV侧单母线分段接线方式，另一个所为跟随式。
每个降压变电所及跟随式降压变电所均设置两台配电变压器。
牵引变电所的DC1500V侧采用单母线接线。
7.接触网供电电压采用直流1500V，接触网最高、最低电压水平按GB50157-2003规定。
（1）在任何运行方式下，接触网最高电压不得高于1800V。
（2）在任何运行方式下，接触网最低电压不得低于1000V。
8.牵引变电所出现故障或因检修退出运行时，由相邻的牵引变电所实现大双边越区供电。
9.在设有牵引变电所的车站及车辆段，牵引、降压变电所尽量合建为牵引降压混合变电所。
10.杂散电流腐蚀防护应按照“以防为主、以排为辅、防排结合，加强监测”的原则。
11.杂散电流腐蚀防护与接地要求应统一，当杂散电流腐蚀防护与安全接地发生矛盾时，应优先考虑安全接地。
12.为防止钢轨电位超过一定值，危及人身和设备安全，每座车站设置一台钢轨电位限制装置，钢轨电位限制装置动作电压值DC25V~DC250V可调。
13.各车站设置综合接地装置，接地电阻≤0.5Ω。
14.66kV系统接地型式按电业部门要求，35kV系统采用中性点小电阻接地方式。
0.4/0.23kV系统采用TN-S制，1500V直流牵引系统正负极和设备外壳采用对地绝缘安装。
15.SCADA系统在控制中心通过主变电所、牵引变电所、降压变电所的综合自动化控制柜实现对各变电所主要电气设备及接触网电动隔离开关的遥测、遥信、遥控及遥调。
SCADA系统接入一期工程调度主站。
16.SCADA系统的硬软件的设计应充分考虑可靠性、可维护性和开放性。
17.SCADA系统的通信通道利用通信光缆网络，不单独设置。
18.轨道交通供电系统总功率因数不低于0.9；无功补偿采取就地补偿的原则。
在降压变电所0.4kV侧设置自动投切无功补偿装置，补偿后供电检测点的功率因数≥0.9，但应防止向系统反送无功。
19.继电保护
（1）继电保护应满足可靠性、选择性、速动性和灵敏性，供电系统各级保护应相互协调配合。
（2）66kV主变电所内的有关保护设置，应与电力系统协调配合，与电业部门商定后确定。
（3）主变电所35kV馈线线路及35kV系统环网电缆线路设纵联差动保护、过电流保护和零序保护。
20.供电系统应进行谐波分析研究，使通过主变电所注入电力系统的谐波满足国家标准的规定。
必要时确定治理措施，或预留采取治理措施的条件。
21.自动装置
（1）牵引变电所及降压变电所35kV侧两段母线设母联断路器，母联断路器设置带连锁的自动投切装置。
（2）降压变电所0.4kV侧两段母线设母联断路器，母联断路器设置带连锁的手动/自动投切装置。
22.系统防雷及过电压
（1）地面与地下交界处（隧道口）的接触网设置线路避雷器，防止雷击。
（1）牵引变电所DC1500伏母线设置避雷器。
（2）变电所的母线设置避雷器，抑制操作过电压。
（3）避雷器应根据需要有选择地设置计数器，监视避雷器动作情况。
（4）地面建筑的防雷应按相应国家规范要求进行。
23.各主变电所按规范设置必要的电气测量仪表装置，以监视供电系统的运行情况。
24.供电电缆截面选择应能满足各种运行方式下供电负荷的需要。
25.设备选型在满足技术要求和功能要求的前提下，应优先选用国产优质设备。
26.牵引回流馈线电缆和回流电缆的设置：
（1）应满足载流截面要求。
（2）无牵引变电所的车站应设置与上、下行牵引轨连接的均流电缆。
（3）在有牵引变电所的车站，应设置回流电缆与牵引变电所的负极柜相连，设置回流电缆的站端，不再设均流电缆。
回流电缆与钢轨连接的位置应与信号专业协商确定。
回流及均流电缆与钢轨的焊接由信号专业完成。
牵引变电所
牵引变电所由35kV供电，根据牵引供电计算，沿轨道交通线路设置在车站及车场。
1.牵引整流变压器高压侧额定电压为35kV，直流牵引标称电压为DC1500V。
2.牵引整流变压器容量应满足列车运行远期高峰小时负荷的要求。
3.牵引变电所设两套整流机组，构成等效24脉波整流。
4.两套整流机组接于同一段直流母线，并联运行。
正常运行时：
与相邻牵引变电所共同向区间的接触网供电组成双边供电。
当一台整流机组出现故障或检修时，另一台机组在其允许过负荷的情况下，可继续运行。
当一牵引变电所出现故障或检修退出运行时，由相邻牵引变电所越区大双边供电。
5.全线牵引变电所不考虑装设再生能吸收装置。
列车再生制动能量在接触网上供其它列车吸收。
当其它列车不能吸收该部分能量时，由车载再生制动吸收电阻消耗。
6.35kV母线采用单母线分段接线方式，设母联开关，母联开关正
常时为分断状态，两套整流变压器接在同一段35kV母线上。
7.牵引变电所直流母线采用单母线。
DC1500V进线及馈线均采用快速断路器，负极柜内为手动隔离开关。
正、负极采用对地绝缘系统。
8.牵引变电所内电气设备采用全所综合自动化控制，并实现全线电力SCADA监控。
9.继电保护应符合可靠性、选择性、速动性和灵敏性的要求。
10.当同一座车站内设牵引变电所和降压变电所时，应尽量合建为牵引降压混合变电所。
11.牵引变电所设备选择立足于国内，技术性能应达到国内先进水平。
12.牵引变电所设下列保护：
（1）35kV进出线：
光纤纵联差动保护、过电流、零序电流保护等。
（2）牵引整流机组：
电流速断保护、过电流保护、零序电流保护、温度保护、整流元件故障保护等。
（3）直流馈线：
大电流直接脱扣保护、电流增量ΔI保护、电流上升率di/dt保护、双边联跳保护、定时限过流保护、接触网过热保护，并设置带故障性质判别的自动重合闸。
（4）全所设置一套直流系统框架漏电保护。
13.控制与信号
（1）三级控制
开关柜就地控制、全所综合自动控制和远动控制（SCADA监控）。
（2）所内设预告、事故音响及灯光信号，音响信号在无人值班时可解除。
14.测量与计量变电所的电气测量仪表的设置应符合《电力装置的电测量仪表装置设计规范》的有关规定，表计装在相应的开关柜上。
降压变电所
1.各车站均设1~2座降压变电所，当设置两座降压变电所时，一所35kV电源侧为单母线分段，另一个所应为跟随式，采用线路变压器组接线。
每座变电所设置二台配电变压器，配电变压器接线型式D/Yn11。
2.高压侧电压为35kV，低压侧电压为0.4kV。
3.降压变电所35kV侧及0.4kV侧均采用单母线分段，并设置母联断路器。
当车站同时有牵引变电所时，35kV开关设备列入牵引变电所内。
4.降压变电所内两台配电变压器容量应满足：
正常情况下，两台变压器同时运行，负荷率≤70%。
故障情况下，一台变压器退出运行时，自动切除三级负荷，运行变压器应能满足向全所供电范围内一、二级负荷供电。
5.全线降压变电所的一次主要设备的规格型号在满足经济及技术要求的前提下，力求统一。
6.降压变电所应设置35kV、0.4kV开关柜及变压器室、控制室（含蓄电池）等。
7.变电所内的设备布置应尽量统一。
8.变电所的二次回路设计实现标准化设计。
9.继电保护装置要满足可靠性、选择性、速动性和灵敏性要求，并应满足级间的保护配合要求。
35kv进出线设限时速断保护、过电流保护、零序电流保护、失压保护；配电变压器设置电流速断，过电流保护、零序电流保护及变压器温度保护。
10.降压变电所采用低压集中自动无功补偿，补偿的功率因数自动可调，使供电检测点的cosф≥0.9，并防止向系统反送无功。
无功补偿的计算暂按cosф≥0.9进行。
11.降压变电所电气测量仪表的设置应符合《电力装置的电测量仪表装置设计规范》。
12.降压变电所低压供电系统的接地形式为TN-S制。
13.所内主要电气设备采用全所综合自动化控制，并实现全线电力SCADA监控。
14.变电所内设置交、直流自用电系统，由降变0.4kV的不同母线各供一路，互为备用，供所内设备及直流电源屏用。
设置直流220V的直流电源设备，由蓄电池和充电机两部分组成，正常时，充电机处于浮充电状态。
当两路交流电源失电后，由蓄电池供电，供电对象为操作电源及所内事故照明。
蓄电池寿命为25℃10年以上。
15.设备选择
（1）设备应选用成熟、可靠、技术先进的经鉴定产品。
（2）配电变压器选用环氧树脂浇注干式自然风冷变压器，并预留强迫风冷的条件，外壳防护等级为IP20。
（3）35kV开关柜选用金属封闭移开式开关柜，断路器采用真空断路器。
（4）0.4kV开关柜宜选用抽屉式与固定分隔式相结合的混装式开关柜。
（5）车站及隧道内电线电缆宜选择低烟、无卤阻燃铠装电缆。
在火灾时仍需供电的电缆应采用耐火电缆。
16.地下车站降变每段母排留有100kW容量的馈入回路，以备战时人防电源的接入。
17.负荷分类及供电要求
（1）一级负荷：
消防用电、防灾报警、设备监控、通信、信号、售检票、事故风机、排风/排烟机及相关风阀，公共区照明、应急照明（疏散照明）、废水泵、变电所自用电、消防兼用的自动扶梯等重要负荷。
由来自降压变电所的两段母排各一回路供电，在末端切换。
（2）二级负荷：
设备、管理用房照明，出入口照明、标志灯箱、污水泵、一般风机、生产用电热设备、直升电梯、一般自动扶梯等较重要负荷。
由变电所任一段母排（非三级负荷母排）供电，必要时可切除。
（3）三级负荷：
广告照明、空调设备、生活用电热设备、清洁机械等不属于一、二级负荷，停电后不影响轨道交通的正常运行的负荷，由变电所的三级母排供电，当降压变电所只有一路电源（或一台配电变压器退出运行）时，自动切除。
以上负荷等级名称中未列入的供电负荷，按重要、较重要和停电后不影响轨道交通的正常运行原则，分别列入一、二、三级负荷。
接触网
1.采用架空接触网，设计应能满足下列运行条件，以确保机车的正常取流。
（1）电气条件
1接触网采用直流供电方式，标称电压DC1500V、允许电压波动范围1000~1800V。
2接触网载流截面应满足远期高峰小时持续最大电流值，并满足大双边供电时列车运行和起动电压。
3机车由接触网上取流，经走行轨和回流电缆返回牵引变电所。
（2）线路条件（详见第六章“线路与轨道”）线路平面最小曲线半径、最小竖曲线半径及最大坡度：
详见表12.6.1
线路最小曲线、竖曲线半径及最大坡度表表12.6.1
线路类型
最小曲线半径（m）
最小竖曲线半径（m）
最大坡度
区间正线
（80km/h）
300（困难时250）
3000
30‰（困难时35‰）
车站
1000（无站台门时600）
2000（车站端部）
3‰
辅助线
200（困难时150）
40‰
线路钢轨、道岔型号、道床：
见表12.6.2。
钢轨、道岔型号、道床表表12.6.2
线路类型
钢轨（kg/m）
道岔型号
道床
新建隧道正线
60
9
整体道床
既有隧道正线
60
7
辅助线
60
9
车场线
库线
50
7
整体道床
地面线
碎石道床
轨道
①轨距：
标准轨距1435mm。
②外轨最大超高：
最大为120mm
（3）气象条件
主要气象条件表12.6.3
名称
单位
数值
最高气温
C
+40（隧道外）
+30（隧道内）
最低气温
C
-40（隧道外）
5（隧道内）
最大计算风速
m/s
30
最大积雪厚度
41cm
雷暴日
30～60天
最大土壤基本冻结深度
205cm
（4）限界要求
设备除与机车车辆有相互作用的设备外，在任何情况下不得侵入设备限界，以确保行车安全。
（5）绝缘距离
带电体距接地体的安全绝缘距离，静态为150mm，动态为100mm。
（6）机车最高运行速度80km/h，受电弓滑板工作宽度1050mm。
2.接触网悬挂类型
（1）隧道内接触网悬挂类型采用刚性接触网。
（2）出入段线和试车线采用全补偿简单链形悬挂。
（1）车场线采用带补偿简单悬挂。
（2）隧道内刚性接触网与隧道外柔性接触网连接点，设置刚柔接触过渡段。
3.接触导线距轨顶面最小高度车辆受电弓工作高度范围3985mm~6480mm，受电弓工作宽度为1050mm。
4.接触网线材选用
（1）接触线宜选用银铜合金线。
（2）若采用柔性接触网时，承力索及架空地线宜采用硬铜绞线。
（3）当采用刚性架空接触网时，（在隧道内）接触网用Π型铝汇流排加银铜合金接触线。
接地线宜采用硬铜绞线。
5.跨距及锚段长度设置地面线接触网跨距值应根据线路曲线半径、导线拉出值、受电弓工作宽度及地面最大风速等因素确定。
隧道内接触网跨距值应根据悬挂类型、导线高度等因素确定。
隧道外柔性接触网，锚段长度不宜大于1500m，当锚段长度大于或等于750m时锚段两端设自动张力补偿装置，当锚段长度小于750m时可在锚段的一端硬锚而另一端设自动张力补偿装置，对于两端设自动张力
补偿装置的锚段应设中心锚段。
隧道内采用刚性接触网时锚段长度（自由伸缩段）不宜大于250m。
6.支柱、绝缘子及主要零部件
（1）腕臂柱可选环形等径预应力混凝土支柱或热镀锌钢支柱，大容量软横跨柱可选用热镀锌钢柱。
（2）绝缘子可采用表面上釉的瓷绝缘子或性能可靠的有机材料绝缘子。
应便于清扫和自然清洁。
（3）绝缘子采用直流电压等级3kV，泄漏距离应不小于250mm。
（4）接触网零部件要满足直流供电系统高强度、大电流的特点，零件表面防腐性能要好，悬挂和支撑件可采用铝合金件，零件的规格和种类要具有一定的通用性。
（5）安全系数接触线：
磨耗面积小于15%时，≥2.5、磨耗面积>15%<25%时，≥
2.2。
承力索、定位索、附加导线：
≥2.0，瓷棒式绝缘子，针式绝缘子抗
弯：
2.5，悬式绝缘子（受机电联合荷载时抗拉）：
2.0零部件：
3.0
7.电分段原则
（1）设有牵引变电所的车站（除终端车站外）、接触网应在正线上设置电分段，电分段一般采用绝缘锚段关节，电分段一般设在进站端。
（2）两正线的渡线、停车场至正线间的出入线、车场内各供电分区之间、车库的进口处、洗车库前、试车线与车场线之间设置电分段，电分段采用分段绝缘器。
8.电连接线隧道内必需采用无卤、阻燃、耐油性电连接电缆，电连接线允许通过的电流量不低于触网允许持续载流量。
9.隔离开关的设置原则
（1）应满足供电要求及运营检修的方便，设置隔离开关。
隔离开关本体机电性能要安全、可靠、灵活。
（2）正线电分段和牵引变电所馈出线与接触网连接处应设置电动隔
离开关，其他地点应根据需要采用电动、手动隔离开关或带接地刀闸的手动隔离开关。
10.在车场、地面牵引变电所馈线上网点及隧道口处设置避雷器。
11.分段绝缘器应保证受电弓在规定速度下平滑过渡，并具有良好的消弧性能。
12.接地接触网支柱及接触网带电体邻近的金属结构通过全线设架空地线与牵引变电所接地网连接构成保护接地回路。
动力、照明
12..1动力配电设计
1.按降压变电所负荷分级的原则进行配电。
2.动力设备主要采用放射式配电。
3.车站站厅层环控负荷中心附近设环控电控室，环控设备由环控电控室集中配电（特大负荷可直接由降压变电所配电）。
4.环控配电系统的一次主要元件力求统一，二次控制按通用图作。
5.车站动力容量的起动要求要满足规范规定，当单机容量较大，启动时产生电压降影响其它供电负荷时，采用软起动方式。
6.站台、站厅公共区每隔20m设置一处清扫用插座，其配电回路应装设漏电保护装置。
7.区间每隔100m设一动力插座箱供区间维修用电，容量为15kW，每路仅考虑一组使用，插座箱应设漏电开关保护，插座箱密封防水淋。
8.区间射流风机为一级负荷，应从最近车站降压变电所引入两路电源供电，设车站车控室集中控制和就地手动控制。
9.区间废水泵为一级负荷，应从最近车站降压变电所引入两路电源供电，废水泵控制设水源自动控制、就地手动控制及车站车控室控制，在车控室设置水泵工作状态显示装置。
12..2照明设计
1.配电原则
采用放射式供电和树干式供电相结合的方式。
以树干式供电方式为主。
公共区照明用来自降变的两段不同母线电源交叉供电。
2.站台、站厅两侧各设一照明配电室，作照明配电和控制用。
3.车站两端各设一事故照明室，应急照明电源采用EPS装置，设在车站事故照明室内，为车站及区间提供应急照明电源。
其容量必须满足1.5h供电需要。
4.照明种类和控制方式
（1）照明分为公共区一般照明、设备房、管理房照明、导向照明、应急照明（疏散诱导照明）、出入口照明、广告照明和安全照明、区间照明。
（2）站台层照明以光带照明为主。
（3）公共区一般照明的配出回路数要充分考虑管理控制的灵活性和可控性。
导向照明由专用回路供电。
（4）应急照明兼作夜间列车停运后晚间值班照明，由EPS盘供电。
（5）公共区一般照明既可在车站控制室经BAS控制，又可在现场设备上控制。
（6）地下车站站台板下检修坑内安全照明采用24V安全电压。
变电所的电缆夹层或通道净高<2m时用24V安全电压。
（7）区间照明每隔6m左右设置一盏照明灯，道岔区灯具布置更密一些。
（8）区间应急照明每隔18m左右设一盏照明灯。
（9）在各房间设一定数量的单相安全插座，个别房间按需要设置三相插座，站台、站厅层每隔30m设单相插座。
插座回路均装设漏电保护开关。
5.照度标准
照明标准表12.7.1
序号
场所
参考平面及高其度
正常照明平均照度值（LX）
疏散照明
（LX）
备用照明照度LX）
1
站厅公共区
地面
200
≥20
2
站台公共区
地面
150
≥15
3
出入口、通道，楼梯
地面
150
≥15
4
自动售票机、售票亭
台面
300
≥150
5
车站/消防控制室
台面
300
≥150
6
变电所、配电室、通号等设备用房
1.5m垂直面
150
≥75
7
管理用房
台面
100~300
≥10
8
泵房、风机房
地面
100
≥10
9
消防泵房
地面
100
≥100
10
地下线路渡线、岔线、折返线等道岔区段
轨平面
20
余未述及区域的照度水平应满足相关国家设计标准。
6.灯具
为节能，地铁车站灯具以荧光灯为主，荧光灯灯具内自带补偿装置，补偿后的功率因数≥0.85。
灯具要根据使用场合选型。
12..3电缆电线选型及敷设方法
1.地下公共区电线采用低烟、无卤铜芯线，电缆选用低烟、无卤阻燃型铠装电缆，与消防有关的电缆为耐火型。
2.电线穿钢管敷设、或敷设于电缆桥架内。
3.电缆穿越楼板的孔洞应用防火堵料封堵。
12..4设备选型
1.设备选型主要立足于国产化。
首选技术可靠、成熟并经过长期运营考验，性能稳定的设备。
2.设备应为防火、防潮、防霉产品及低噪音、低损耗的设备。
3.箱、柜的制作单
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