城市轨道交通主降压变电所主接线的设计

摘要城轨主降压变电所主要给牵引变电所和降压变电所供电，对地铁的正常运营具有很重要的作用。

在我国加快地铁工程建设，解决公共交通问题的背景下，研究地铁主降压变电所主接线的工程设计，具有十分的重要意义。

首先，本文研究了主变电所主接线的选择问题，按照主变电所主接线的行业共识分别提出了高压侧和中压侧的主接线设计方案，通过对比分析，在满足可靠性、灵活性和经济性的要求下确定了主接线的设计方案。

其次，根据主变电所的容量要求和变压器的发展，完成变压器台数和型号的选择。

接着，将电力系统原始网络图用标幺值法转换，画出其等值电路图，并且按照方便电气设备选择和校验的原则选择短路点，进行短路容量的计算。

最后，根据短路电流的计算结果和我国电气设备的发展情况，进行电气设备的选择。

根据主接线确定的方案和电气设备的选择结果，利用CAD软件画出主接线图，按照国标规定、电气设备的尺寸和主变电所实际情况进行电气设备的布置，画出了平面布置图和断面图。

关键词：主接线；变压器；短路容量AbstractThe main subway Step-down Substation mainly supply power to Traction Substation and Step-down Substation, it has a crucial role for the normal operation of the whole subway. Under the background of accelerating the construction of the subway engineering and solving the problem of public transportation in our country, it is vital significance to study design of the main wiring of the mian subway Step-down Substation engineeringFirstly, this paper studies the problem of selection of main wiring of main substation, and come up with the main wiring design and conduct a comparative analysis. Under the requirement of reliability, flexibility and economy to determine the design scheme of the main wiring. Secondly, according to design requirements of the main transformer’s capacity, completed the selection of the transformer. Then, based on the equivalent network simplification, selection and calculation of short-circuit point short-circuit capacity. Finally, according to the short-circuit current calculation results and the development of electrical equipment of our country, to complete electrical equipment selection and layout. The program established under main wiring and electrical equipment selection resultsusing the CAD software to draw the main wiring diagram, according to the national standard, electrical equipment size and the actual situation of the main substation electrical equipment layout, draw a floor plan and sectional view.Key Words: The main wiring, Transformers, Short-circuit capacity目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1 绪论 (5)1.1 工程背景 (5)1.2 设计原则和依据 (5)1.3 设计内容 (6)2 电气主接线的方案确定 (7)2.1 电气主接线设计的原则 (7)2.2 主接线的设计 (7)2.2.1 高压侧主接线 (7)2.2.2 中压侧主接线 (9)2.2.3 动力照明系统主接线的设计 (10)3 变压器的选择 (11)3.1 主变压器的选择 (11)3.2 动力照明系统变压器的选择 (13)4 短路电流的计算 (14)4.1 短路电流计算方法 (14)4.2 短路电流的具体计算 (14)5 电气设备选择及其布置 (19)5.1 110kV侧电气设备的选择及校验 (19)5.1.1 断路器和隔离开关的选择及校验 (19)5.1.2 互感器的选择 (22)5.235kV侧电气设备的选择 (23)5.3 10kV侧电气设备的选择 (24)5.4 电气设备的布置 (25)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)附录A 主要元件清单 (29)附录B 主接线图 (30)附录C 平面布置图和断面图 (31)1 绪论1.1 工程背景本设计为地铁二号线静安寺主变电所主接线的设计。

地铁二号线一期工程外部电源方案为集中式供电，设2座110kV 主变电所。

中压网络采用独立的35kV 牵引供电网络以及独立的10kV 动力照明供电网络。

全线设7座牵引变电所。

地铁二号线一期工程设置的2座主变电所分别设于中央公园和静安寺。

每座主变电所均从区域变电所引入两路可靠的110kV 电源，静安寺主变电所的两路电源引自华山区域变电所的两段母线，距离为3km 。

地铁主降压变电所主要给牵引变电所和降压变电所供电，牵引系统和动力照明系统的负荷统计如表1.1所示。

表1.1 主变电所符合统计表1.2 设计原则和依据本次设计完全遵循主变电所主接线设计的原则和设计依据。

变电所主接线设计的原则和设计依据概括起来有下述几个方面。

(1) 设计的原则主接线设计必须贯彻执行国家有关工程建设的法令和政策，应符合现行的国家标准和设计规范。

(2) 设计的依据所名远期最大负荷 COS θ 回路数 重要负荷百分数(%) 中山公园2745 kW 0.9 2 96 静安寺2790 kW 0.9 2 96 人民公园2730 kW 0.91 1 96 陆家嘴2852 kW 0.92 1 96 东方路2898 kW 0.92 96 中央公园2700 kW 0.9 96 停车场2844 kW 0.9 96 动力照明系统8190 kW 0.91 2 88经有关部门正式批准的设计任务书是初步设计的主要依据；经过有关部门审查批准的初步设计文件和修改意见以及建设单位的补充要求是平面布置图、断面图设计的依据。

中华人民共和国现行主要标准及法规：(1)《35-110kV变电所设计规范》GB50059-92；(2)《35-110kV高压配电装置设计规范》GB50060-92；(3)《供配电系统设计规范》GB50052-95。

1.3 设计内容以地铁供电工程设计为基础，完成一次主电路设计，进行相关的容量计算和高压电气设备的选择，并完成主接线图的设计和方案比较工作。

主要设计任务：(1) 确定主接线方案；(2) 确定主降压变电所的设计容量；(3) 进行相关负荷计算及短路容量计算；(4)110kV、35kV、10kV侧主变电所的主要设备选择；(5) 绘制主接线电路图，平面布置图，断面图。

2 电气主接线的方案确定2.1 电气主接线设计的原则电气主接线是构成电力系统的重要环节,也是主降压变电所设计的首要任务。

变电所运行的可靠性、灵活性和经济性与主接线的方案密切相关[1]。

(1)可靠性供电可靠性的客观衡量标准是运行实践，评估某个主接线图的可靠性时，应充分考虑长期运行经验。

我国现行设计规程中的各项规定就是对运行实践经验的总结，设计时应予以遵循。

(2)灵活性电气主接线不但在正常运行情况下能根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快的推出设备、切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，并在检修设备时能保证检修人员的安全。

(3)经济性主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上还应使投资和年运行费用最小，使占地面积最少，使变电站尽快的发挥经济效益。

2.2 主接线的设计主变电所的电气主接线可以从高压侧和中压侧两个方面来描述[4]。

2.2.1 高压侧主接线A方案采用线路-变压器接线方式，如图2.1所示。

QS1 QS3QS2 QS4QF1QF2 T1T2图2.1 线路-变压器组接线方式线路-变压器组接线是最简单的主接线方式。

在正常运行方式下，两条线路各带一台主变压器；当进线线路故障时，通过区域变电所出线断路器的跳闸来消除故障。

系统接线简单，主接线运行的可靠性和经济性高，有利于实现主变电所的无人化和自动化[2]。

B方案采用内桥形接线方式，如图2.2所示。

QS1 QS3QS2 QS4QF1QF2T1T2图2.2 內桥形接线内桥形接线是变电所最常用的主接线形式。

其特点是高压侧的断路器数量较少；线路故障操作简单；接线清晰。

平时桥断路器分闸，相当于线路-变压器组接线，两条线路各带1台主变压器。

当输电线路发生故障时，只要断开故障线路的断路器就能切除故障而不会影响到其它回路正常运行；当变压器发生故障时，需要断开与其相连的两台断路器，这样就对未故障线路的正常运行造成了影响[3]。

但是随着主变压器质量的提高，各厂家生产的变压器都变成了免维护式的。

由于主变压器的运行可靠性高并且也不需要经常的切换，因此在主变压器容量不能满足N-1要求的情况下，主降压变电所采用内桥形接线形式可以提高系统供电的可靠性。

结论：相比而言，线路-变压器组接线受区域变电所故障的影响比较明显。

在地铁主降压变电所的设计中，根据两个电源都来自于同一个区域变电所的情况，主接线一般采用线路-变压器组接线形式。