大连地铁12号线主变电所供电能力分析0901.docx
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大连地铁12号线主变电所供电能力分析0901
大连地铁1、2线供电系统
主变电所供电能力分析
针对铁三院方案三）
北京城建设计研究总院有限责任公司
2010年9月
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壮:
1、中压网络构成方案错误!
未定义书签。
2、中压环网供电分区划分方案5
3、中压网络环网电缆设计与潮流计算6
4、计算与分析方法7
5、中压环网电缆选择及设置方案7
6、计算与分析验证内容8
7、计算结果与分析8
8、研究结果分析错误!
未定义书签。
大连地铁1、2号线主变电所供电能力分析
1、中压网络构成方案
中压网络既可以采用大分区环网供电方式，也可以采用小分区环网供电方式。
一般情况下，大分区中压供电网络（如：
杭州地铁），主变电所之间两个供电分区带8〜10座变电所。
小分区两座主变电所之间供电网络带4〜5座变电所，中压供电网络正常运行方式下分级不超过4级。
（1）主所之间大分区供电网络的特点：
1）电缆数量少：
每个供电分区带8〜10座变电所，供电分区之间为2路35kV环网电缆环入环出，电缆数量少。
2）建设投资小：
随着铜材料涨价，电缆价格居高不下，由于电缆供电范围内的负荷较高，电缆截面较大，也就增加了建设投资，与小分区方案比较，还是节省投资。
3）可靠性低：
由主变电所单独给各变电所提供电源，下级的各变电所之间，设有联络电缆，分区相互之间没有电力支援，当下级某座变电所的两路进线电源失电时，整个分区失电，影响范围较大。
4）继电保护选择性：
大分区方案采用差动+过流保护的方案。
在继电保护选择性不满足要求的情况下，线路设置差动保护，在差动保护退出条件下，投入过流保护，过流保护不设置级差选择性。
（2）主所之间小分区供电网络的特点：
1）电缆数量多：
每个供电分区带4〜5座变电所，供电分区之间为2路35kV环网电缆环入环出，电缆数量多。
2）建设投资大：
随着铜材料涨价，电缆价格居高不下，由于供电分区
较小，同一断面上存在多回路电缆的情况，电缆数量多。
3）可靠性高：
每个供电分区供电范围内的变电所数量较少，当一个供电分区故障时，受影响的范围较小。
4）继电保护选择性：
小分区方案采用差动+过流保护的方案。
线路设置差动保护，在差动保护退出条件下，投入过流保护，过流保护设置级差选择性，可以有效的缩小故障范围，便于查找故障。
5）节能效果差：
由于正常运行方式下，小分区方案需要设置多路馈线开关，虽然供电分区所带的供电负荷较小，分区内的负荷电流小，在分区系统内的电能损耗小，但是综合建设成本高，用铜量高，节能效果一般。
综上以上分析，考虑到大分区和小分区的方案各有优缺点，可以吸收大小分区的优点综合利用。
建议本工程在两座主变电所之间采用大分区的双环网供电方式，其他分区采用小分区的方案。
2、中压环网供电分区划分方案
为降低系统电压损失，当一座主变电所退出运行时，降低主变电所间的负荷
矩，一号线一座主变电所设置4个供电分区，在攻城街站设置与二号线的中压环网联络开关。
二号线两座主变电所设置7个供电分区，构成环式供电，在春光街站、西安路站、革镇铺站设置中压环网联络开关。
序
号
供电分区
供电范围
I段母线计
算容量
（kW）
I段母线计
算容量
（kW）
功率分
配率
所属电源
开环点
位置
一号线
1
1#供电分
区
东海公园、东海新
区、东港广场、港湾
广场、中山广场
4257
6880.5
20.7%
学苑广场
主变电所
功成街
站
2
2#供电分
区
胜利广场、友好街、
一二九街、长春路、
七十九中
7276.05
6828.75
26.2%
3
3#供电分
区
攻成街、会展中心、
星海广场、医大二
院、黑石礁
6666.3
6837.3
25.1%
4
4#供电分
区
学苑广场、海事大
学、高新园区、河口、车辆段
10405.38
4608.45
28.0%
二号线
5
1#供电分
区
车辆段、姚家、华北
路、泉水路
5536.8
5017.5
27.1%
6
2#供电分
区
中华广场、千山路、
松江路、东纬路、促
进路
6690.6
6672.6
34.3%
泉水路主
变电所
春光街站、西安路站
7
3#供电分
区
春光街、香工街、沙
河口火车站、兴工
街、西安路
7456.05
7578.45
38.6%
8
4#供电分
区
交通大学、师范大
学、马栏广场
1244.25
7541.55
16.9%
9
5#供电分
区
湾家、红旗西路、南
松路、张前路停车场
9745.43
1575
21.8%
10
6#供电分
区
南林路站、机场站、
张前路、前革站、中
革站、革镇堡站
7146.45
11408.85
35.7%
张前路主
变电所
革镇堡
站
11
7#供电分
区
后革站、卫生中心、
体育中心、南关岭
镇、南关岭
6740.1
6587.1
25.6%
3、中压网络环网电缆设计与潮流计算
在确定中压供电网络接线方案的同时，需要对中压供电网络在各种运行方式下的电压、电流和功率分布进行计算和分析，即进行潮流分布计算及分析，通过对中压供电网络潮流分部的计算与分析，可进一步验证中压供电网络系统的合理性、可靠性和安全性，并可以对中压环网电缆截面进行选择。
以下将根据中压供电网络推荐方案（第三个方案），进行潮流分布计算与分析。
4、计算与分析方法
（1）根据工程经验及电缆选择原则，首先初步确定电缆设置方案；
（2）针对中压供电网络的不同运行方式，计算各种运行方式下的功率分布、电流分布和压降；
（3）参照《地铁设计规范》（GB50157-2003）中的相关规定，对各种运行方式下功率分布、电流分布和压降的计算结果进行分析，以验证所选择的电缆截面是否能满足供电系统各种运行方式的需要，是否还有可以优化的余地；
5、中压环网电缆选择及设置方案
（1）电缆选择原则
1）35kV电缆载流量能够满足远期高峰小时牵引负荷和动力照明负荷的要求，即在正常运行方式下，能够满足其向所在供电范围内的全部牵引负荷及动力照明负荷的供电要求。
2）当110/35kV主变电所正常运行，环网中任一回路35kV进线电缆故障时，另一回路35kV电缆载流量能满足向其所在供电范围内的牵引负荷和动力照明全部负荷供电要求。
3）当一座主变电所/二级电源开闭所故障解列时，中压环网电缆的载流量满足该电缆供电范围内的高峰小时牵引负荷和动力照明一、二级负荷的用电需求，以保证轨道交通线路在1座变电所退/二级电源开闭所退出运行时，继续运营。
4）电缆能承受系统在各种运行方式下的短路电流，满足轨道交通安全性要求和不同敷设环境的要求。
（2）电缆设置方案
电缆截面按回路在各种工况下的最大负荷电流计算，对于互为备用线路，一路退出运行，另一路承担其一、二级负荷的供电，线路末端电压损失压差不超过5%。
此外，通过不同供电分区的负荷合理配置，避免截面预留过大而造成浪费。
6、计算与分析验证内容
中压供电网络潮流分布计算与分析验证的主要内容包括：
（1）中压供电网络系统中各变电所的母线电压是否在设计允许范围内；
（2）中压供电网络系统中的中压电缆，在各种运行方式情况下，是否出现过负荷情况；
（3）中压供电网络系统中，供电分区中的功率分布是否平衡；
（4）中压供电网络系统电缆的选择。
7、计算结果与分析
本计算结果主要包括：
各种运行方式下主变电所至车站变电所母线处的电压降、主变电所馈线电缆（即车站变电所的电源进线电缆）所承担的负荷容量，系统电缆流经的电流。
根据主变电所运行方式，分四种最严重情况对中压网络电压损失进行计算。
（1）2号线泉水路主所解列，2号线全线一、二级负荷由张前路主所供电。
1）潮流构造图
详细内容请见附件CAD图
2）功率分布
序号
变电所位置
供电距离（m）
I段母线计算负荷
（kw）
II段母线计算负荷
（kw）
1
促进路站
27869
519.75
519.75
2
东苇路站
27099
315
315
3
松江路站
25634
5147.1
315
4
千山路站
24493
393.75
393.75
5
中华广场站
23227
315
5129.1
6
车辆段
27186
1102.5
4072.5
7
姚家站
26186
315
315
8
华北路站
23284
3804.3
315
9
泉水路站
22021
315
315
10
春光街站
13820
315
6050.7
11
香工街站
12999
315
315
12
沙河口火车站站
12090
315
315
13
兴工街站
11202
393.75
393.75
14
西安路站
10375
6117.3
504
15
交通大学站
8381
535.5
535.5
16
师范大学
7609
393.75
393.75
17
马栏广场站
6674
315
6612.3
18
南关岭
18837
913.5
5327.1
19
南关岭镇站
17049
315
315
20
体育中心
15465
4881.6
315
21
卫生中心
14118
315
315
22
后革站
12926
315
315
23
革镇堡站
11445
315
4388.4
24
中革站
10136
519.75
519.75
25
前革站
8868
4988.7
315
26
张前路站
6973
567
567
27
机场站
4171
441
5303.7
28
南林路站
3294
315
315
29
湾家站
5471
315
315
30
红旗西路站
4596
315
315
31
南松路站
2300
5542.2
441
32
张前路停车场
1000
3573.23
504
1）压降与电流（分以下两种情况：
①2号线全部米用截面240电缆（已
经考虑电缆乘以系数）②1、2、5、6、7分区采用120电缆，3、
4分区采用240,第六、第七分区已经考虑电缆系数）③压降与电流
（1、2分区采用185电缆、5、6、7分区采用120电缆，3、4分区采用240）
12号线全部采用截面240电缆
泉水路主变电所退出运行（2号线全部采用240电缆）
序号
变电所位置
供电距离
（m）
I段进线电流（A）
II段进线电流（A）
供电分区1段进线电压损失（%）
供电分区II段进线电压损失（%）
2号线供电分区一、二、三、四
1
促进路站
27869
9.53
9.53
4.59
4.82
2
东苇路站
27099
15.30
15.30
4.59
4.81
3
松江路站
25634
109.64
21.07
4.57
4.80
4
千山路站
24493
116.86
28.29
4.48
4.78
5
中华广场站
23227
122.63
122.30
4.37
4.75
6
车辆段
27186
20.21
74.65
4.29
4.77
7
姚家站
26186
25.98
80.42
4.28
4.71
8
华北路站
23284
95.71
86.19
4.22
4.54
9
泉水路站
22021
101.48
91.97
4.13
4.46
10
春光街站
13820
229.89
289.06
3.51
3.90
11
香工街站
12999
235.66
294.84
3.37
3.72
12
沙河口火车站站
12090
241.44
300.61
3.22
3.53
13
兴工街站
11202
248.66
307.83
3.06
3.33
14
西安路站
10375
360.78
317.07
2.90
3.14
15
交通大学站
8381
370.60
326.88
2.37
2.67
16
师范大学
7609
377.81
334.10
2.16
2.48
17
马栏广场站
6674
383.59
455.30
1.90
2.25
2号线供电分区六、七
18
南关岭
18837
16.74
97.64
2.26
2.78
19
南关岭镇站
17049
22.52
103.41
2.24
2.65
20
体育中心
15465
111.99
109.19
2.21
2.53
21
卫生中心
14118
117.77
114.96
2.10
2.42
22
后革站
12926
123.54
120.74
2.00
2.32
23
革镇堡站
11445
129.31
201.17
1.86
2.18
24
中革站
10136
138.84
210.70
1.74
1.99
25
前革站
8868
230.28
216.47
1.61
1.79
26
张前路站
6973
240.67
226.86
1.28
1.49
27
机场站
4171
248.75
324.08
0.78
1.02
28
南林路站
3294
254.53
329.96
0.62
0.81
2号线供电分区五
29
湾家站
5471
5.77
5.77
0.22
0.06
30
红旗西路站
4596
11.55
11.55
0.21
0.05
31
南松路站
2300
113.13
19.63
0.19
0.03
2号线张前路停车场
32
张前路停车场
1000
65.49
9.24
0.05
0.01
21、2、5、6、7分区采用120电缆，3、4分区采用240,第六、第七分区已经
考虑电缆系数
泉水路主变电所退出运行（1、2、5、6、7分区采用120电缆，3、4分区采用240）
序号
变电所位置
供电距离
（m）
I段进线电流（A）
II段进线电流（A）
供电分区1段进线电压损失（%）
供电分区II段进线电压损失（%）
2号线供电分区一、二、三、四
1
促进路站
27869
9.53
9.53
5.1411
5.2888
2
东苇路站
27099
15.30
15.30
5.1329
5.2806
3
松江路站
25634
109.64
21.07
5.1078
5.2555
4
千山路站
24493
116.86
28.29
4.9677
5.2286
5
中华广场站
23227
122.63
122.30
4.8020
5.1885
6
车辆段
27186
20.21
74.65
4.6845
5.2117
7
姚家站
26186
25.98
80.42
4.6619
5.1281
8
华北路站
23284
95.71
86.19
4.5775
4.8667
9
泉水路站
22021
101.48
91.97
4.4421
4.7448
10
春光街站
13820
229.89
289.06
3.51
3.90
11
香工街站
12999
235.66
294.84
3.37
3.72
12
沙河口火车站站
12090
241.44
300.61
3.22
3.53
13
兴工街站
11202
248.66
307.83
3.06
3.33
14
西安路站
10375
360.78
317.07
2.90
3.14
15
交通大学站
8381
370.60
326.88
2.37
2.67
16
师范大学
7609
377.81
334.10
2.16
2.48
17
马栏广场站
6674
383.59
455.30
1.90
2.25
2号线供电分区六、七
18
南关岭
18837
16.74
97.64
3.76
4.62
19
南关岭镇站
17049
22.52
103.41
3.7237
4.40
20
体育中心
15465
111.99
109.19
3.6797
4.20
21
卫生中心
14118
117.77
114.96
3.4938
4.02
22
后革站
12926
123.54
120.74
3.3209
3.85
23
革镇堡站
11445
129.31
201.17
3.0955
3.63
24
中革站
10136
138.84
210.70
2.8870
3.31
25
前革站
8868
230.28
216.47
2.67
2.98
26
张前路站
6973
240.67
226.86
2.1325
2.47
27
机场站
4171
248.75
324.08
1.3016
1.69
28
南林路站
3294
254.53
329.96
1.0329
1.34
2号线供电分区五
29
湾家站
5471
5.77
5.77
0.33
0.09
30
红旗西路站
4596
11.55
11.55
0.3211
0.0803
31
南松路站
2300
113.13
19.63
0.2914
0.0506
2号线张前路停车场
32
张前路停车场
1000
65.49
9.24
0.07
0.01
3压降与电流（1、2分区采用185电缆、5、6、7分区采用120电缆，3、4分
区采用240）
泉水路主变电所退出运行（1、2分区采用185电缆、5、6、7分区采用120电缆，3、4分区采用240）
序号
变电所位置
供电距离
（m）
I段进线电流（A）
II段进线电流（A）
供电分区1段进线电压损失（%）
供电分区II段进线电压损失（%）
2号线供电分区一、二、三、四
1
促进路站
27869
9.53
9.53
4.8460
5.0382
2
东苇路站
27099
15.30
15.30
4.8393
5.0315
3
松江路站
25634
109.64
21.07
4.8187
5.0109
4
千山路站
24493
116.86
28.29
4.7039
4.9888
5
中华广场站
23227
122.63
122.30
4.5681
4.9559
6
车辆段
27186
20.21
74.65
4.4725
4.9749
7
姚家站
26186
25.98
80.42
4.4540
4.9064
8
华北路站
23284
95.71
86.19
4.3848
4.6922
9
泉水路站
22021
101.48
91.97
4.2739
4.5923
10
春光街站
13820
229.89
289.06
3.51
3.90
11
香工街站
12999
235.66
294.84
3.37
3.72
12
沙河口火车站站
12090
241.44
300.61
3.22
3.53
13
兴工街站
11202
248.66
307.83
3.06
3.33
14
西安路站
10375
360.78
317.07
2.90
3.14
15
交通大学站
8381
370.60
326.88
2.37
2.67
16
师范大学
7609
377.81
334.10
2.16
2.48
17
马栏广场站
6674
383.59
455.30
1.90
2.25
2号线供电分区六、七
18
南关岭
18837
16.74
97.64
3.4187
4.1985
19
南关岭镇站
17049
22.52
103.41
3.3852
4.0030
20
体育中心
15465
111.99
109.19
3.3452
3.8195
21
卫生中心
14118
117.77
114.96
3.1762
3.6548
22
后革站
12926
123.54
120.74
3.0190
3.5013
23
革镇堡站
11445
129.31
201.17
2.8141
3.3010
24
中革站
10136
138.84
210.70
2.6245
3.0061
25
前革站
8868
230.28
216.47
2.4273
2.7069
26
张前路站
6973
240.67
226.86
1.9386
2.2475
27
机场站
4171
248.75
324.08
1.1833
1.5356
28
南林路站
3294
254.53
329.96
0.9390
1.2173
2号线供电分区五
29
湾家站
5471
5.77
5.77
0.33
0.09
30
红旗西路站
4596
11.55
11.55
0.3211
0.0803
31
南松路站
2300
113.13
19.63
0.2914
0.0506
2号线张前路停车场
32
张前路停车场
1000
65.49
9.24
0.07
0.01
由上述计算可以看出，二号线只有第五、第六、第七三个分区可以
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