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1、常州铁道技术学院毕业设计（论文）年级专业城市轨道交通运营管理学生姓名陈浩然指导老师徐群威评卷人教学地点2013年4月6日摘要地铁变配电系统供应除电动列车以外全部负荷的电能供应，对地铁的正常运营具有至关重要的作用。在我国加快地铁工程建设，解决公共交通问题的时代背景下，探讨地铁变配电系统的工程设计，具有特别的重要意义。首先，本文探讨了地铁负荷计算问题，给出了可供地铁变配电负荷计算的地铁单位容量指标建议值和须要系数建议值，并结合实例进行了具体的分析计算。其次，深化探讨了地铁变配电系统的特征，给出了实际工程的总体配电方案。依据地铁变配电系统的特点以与城市电网所能供应的外部电源，分析了中压配电网络、降压
2、变电所的功能和构成，分别给出了三种设计方案。接着，阐述了地铁动力负荷划分与供电要求，论述了地铁动力配电系统设计原则、配电线路设计、低压电器选择以与微机电动机综合爱护装置的应用，并给出工程案例。最终，探讨分析了地铁照明的特点，给出了地铁照明配电与其限制方式、照明质量、灯具选用等设计方法，以与地铁照明设计案例。经上海地铁M8线等工程案例的设计表明，本文所探讨给出的地铁负荷计算、地铁总体配电方案、地铁动力配电设计以与地铁照明设计的方法，对于地铁变配电系统的设计具有肯定的参考意义。关键词：地铁；负荷计算：变配电：工程设计AbstractPowertransformationanddistributio
3、nsysteminsubwayprovidesallloadselectricenergyexceptelectrictrain,hastheveryimportantfunctionstosubway,snormaloperation.Underthebackgroundofacceleratingconstructionofsubway,sengineeringforresolvingthemasstransitproblemsinourcountry,theresearchonprojectdesignofpowertransformationanddistributionsystemi
4、nsubwayisveryimportant.Firstly,thethesisstudiestheproblemofsubway,sloadcalculation,givesoutsuggestionvaluesofsubway,Sunittargetanddemandfactorforloadcalculationofsubway,spowertransformationanddistributionsystem,analyzesandcomputestheproblemscombiningwithanexample.Secondly,thisthesisthoroughlystudies
5、thecharacteristicsofsubway,spowertransformationanddistributionsystem,producestheoverallpowerdistributionplanofactualproject.Basedonthecharacteristicsofsubway,spowertransformationanddistributionsystemandexternalpowerplanincity,thisarticleanalyzesthefunctionsandformationsofthemedium-voltagepowerdistri
6、butionnetworkandthesubstation,givesthreekindsdesignplansrespectively.Afterthen,thethesisexplainsloadsdivisionaswellaspowersupplyrequest,discussestheprinciplesofpowerdistributionsystemdesign,designofdistributionline,choicesoflowvoltageelectricapplianceandtheapplicationofmicrocomputerprotectivedeviceo
7、felectricmotors.Intheend,thethesisanalyzesthecharacteristicsofilluminationinsubway,suggestsdesignmeasuresonilluminationpowerdistributionanditscontrollingmodes,illuminationqualities,lampselectionsaswellasthedesigncaseofsubway,sillumination.AftertheM8subwaylineinShanghai,thisthesisstudiesthewaysofload
8、calculation,overallpowerdistributionplan,powerdistributiondesignaswellasilluminationdesignmethodinsubway,whichhasthecertainreferencesignificancefordesignofsubway,spowertransformationanddistributionsystem.Keywords:Subway,Loadcalculation,Powertransformationanddistribution,illuminationEngineeringdesign
9、摘要IAbstractIII1绪论11.1 地铁变配电系统设计的背景与意义11.2 地铁变配电系统的现状11.3 地铁变配电系统的内容与目标22地铁变配电设计的负荷计算42.1 负荷计算的目的和方法41. 1.1单位指标法42. 1.2须要系数法63. 1.3二项式系法数72.2 地铁变配电系统负荷计算实例72.2.1地铁负荷分类72.2.2地铁负荷计算82.2.3无功功率补偿142.2.4配电变压器选择152.3地铁的单位容量指标和须要系数162. 3.1地铁的单位容量指标163. 3.2地铁的须要系数163地铁总体配电方案的工程设计173.1 地铁供电系统概述173.2 地铁中压配电网络1
10、73. 2.1集中供电方式174. 2.2分散供电方式195. 2.3混合供电方式223.3降压变电所223. 3.1降压变电所的设置与形式224. 3.2降压变电所的电气设计253.4地铁总体配电工程实例283. 4.1主变电所和中要求配电网络的设计方案284. 4.2降压变电所的设计方案304地铁动力配电系统的工程设计334.1 地铁动力配电系统的设计原则334.2 配电线路的设计344. 2.1配电线路设计的基本要求345. 2.2消防设备电气配电设计354.3低压电器的选择374.3.1低压电器选择的基本要求374.3.2低压断路器的选用374.4微机电动机综合爱护装置的应用404.4
11、.1装置的功能与配置404.4.2装置爱护的整定计算414. 5地铁动力配电设计工程实例434. 5.1动力配电设计的基本要求435. 5.2动力设备限制446. 5.3动力电缆选择447. 5.4动力配电方式455地铁照明配电工程设计467.1 地铁照明分类467.2 地铁照明配电设计467.3 地铁照明技术要求488. 3.1照明标准485. 3.2照明质量495. 3.3灯具选型495.4地铁照明系统参数计算505. 4.1平均照度516. 4.2负荷密度515.5地铁照明配电设计工程实例515.5.1照明分类和设置525.5.2照明限制方式525.5.3照明质量和灯具选用53结论55致
12、谢56参考文献57附录A地铁集中式供电系统主接线图59附录B地铁动力配电系统主接线图59附录C地铁动力配电平面图60附录D地铁照明配电系统主接线图61附录E地铁照明配电平面图621绪论1.1 地铁变配电系统设计的背景与意义随着城市社会经济的不断发展，城市交通的压力越来越大，目前城市交通存在诸如道路容量不足、交通结构不合理、中心区高峰小时机动车车速较低，交通需求仍旧有增无减等主要问题，广州等多个城市已经明确提出了逐步建立以公交为主体、轨道交通为骨干，各种交通方式相结合的多层次、多功能、多类型的城市交通综合体系，以地面路网和交通设施为基础，建设轨道交通系统、高速马路系统、高架桥系统合理连接的立体交
13、通网路城市交通发展策略。优先发展大运量轨道交通系统，强化区域间的高效联系，并以轨道交通找点为核心，通过适用于公交优先的道路系统，建立轨道交通与周边地区常规公交的便捷换乘，大力发展区域组团的中心地带，同时将步行系统完善导入，构筑沿轨道交通走廊发展的网状城市结构体系。地铁是地下铁道的简称。它是一种独立的有轨交通系统，不受地面道路状况和天气状况的影响，能够依据设计的实力正常运行，从而快速、平安、舒适地运输乘客。地铁效率高，无污染，能够实现大运量的要求，具有良好的社会效益。1969年新中国第一条地铁在北京正式通车。进入上世纪90中后期，随着国家经济和技术实力的增加，我国加快了城市轨道交通的建设步伐、北
14、京、上海、天津、广州、深圳、南京、武汉、重庆、沈阳等各大城市纷纷开工建设多条地铁或轻轨线路，仅上海市的轨道交通远景规划就有17条线路，总里程达800多公里，地铁正日益成为人们日常生活中密不行分的一部分。地铁的供电系统是为地铁运营供应电能的。地铁列车是电力牵引的电动列车，其动力是电能；此外，地铁中的协助设施包括照明、通风、空调、排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等，也都依靠电能。依据用电性质的不同，地铁供电系统可分为两部分：由牵引变电所为主组成的牵引供电系统和以降压变电所为主组成的动力照明供电系统。因此，地铁变配电系统的探讨对于地铁的发展有着极其重要的意义。1.2 地铁变配电系统的现状进入20
15、世纪90年头，我国城市人口快速增加，机动车数量快速增加，城市交通堵塞日益严峻，城市环境不断恶化。发展城市轨道交通已经成为我国大中城市发展公共交通的根本方针和缓解交通拥堵的最佳选择，城市轨道交通进入了一个快速发展时期，建设规模世界上少见。而变配电系统作为城市轨道交通的重要组成，也随着轨道交通的发展而快速发展。我国城市轨道交通变配电系统的发展状况如下：(1)目前，针对地铁负荷计算的单位容量指标和须要系数还未颁布，往往需借鉴其它民用建筑(如写字楼、办公楼等)的指标和系数。因此，负荷计算的精确与否，是地铁变配电系统合理设计的前提，负荷计算已成为地铁变配电系统工程设计中遇的首要问题。(2)在供电方面，在
16、地铁车站内一、二、三级负荷同时存在，因此增加了供电的困难性。不论在凹凸压的一次、二次接线中，都存在着须要进一步探讨、摸索和在实践中不断总结阅历、使之提高的过程。(3)在动力上，不仅仅是几台风机、几台水泵、几台电梯，而是各成系统，如空调通风系统、给排水系统、消防系统、运输系统；在限制上不是简洁的起动、停止，而是就地限制、远方集控、BAS系统自动限制、火警信号限制与连锁限制；起动方式上有干脆起动、降压起动、软起动，还有风机、水泵与空调系统的能量自动调整等。(4)在照明上，照明在适应国情的状况下尽可能与国际接轨；照明质量的要求依据不同的用途，选择不同的色温与显色指数的光源，以产生冷色调、暖色调、中间
17、色调与不同显色性的照明；在灯具形式，既要满足与地铁的装修相协调，又要达到节能的效果；照明的种类也日益增多，有一般照明、房间照明、区间照明、事故照明、出入口照明和广告照明等；不同种类的照明，其供电要求不同，限制方式各异。1.3 地铁变配电系统的内容与目标本文针对地铁变配电系统的特点，以上海地铁M8线一期工程变配电系统设计为实例，深化分析了地铁变配电系统的设计原则和设计要点，探讨解决了负荷计算、总体配电方案、动力配电和照明系统等四个方面工程设计的关键问题，为今后地铁变配电系统的设计供应了参考阅历。本文设计的内容如下：(1)探讨地铁负荷计算问题，给出可供地铁变配电负荷计算的地铁单位容量指标建议值和须
18、要系数建议值，并结合实例进行具体的分析计算。（2）深化探讨地铁变配电系统的特征，给出实际工程的总体配电方案。依据地铁变配电系统的特点以与城市电网所能供应的外部电源，分析中压配电网络、降压变电所的功能和构成，分别给出三种设计方案。（3）阐述地铁动力负荷划分与供电要求，论述地铁动力配电系统设计原则、配电线路设计、低压电器选择以与微机电动机综合爱护装置的应用，并给出工程案例。（4）探讨分析地铁照明的特点，给出地铁照明配电与其限制方式、照明质量、灯具选用等设计方法，以与地铁照明设计案例。2地铁变配电设计的负荷计算2.1 负荷计算的目的和方法地铁的实际负荷并不等于全部用电设备的额定功率总和。这是因为用电
19、设备不行能同时全部工作，每台设备也不行能全部满负荷，各种用电设备的功率因数也不行能完全相同。因此，地铁电气系统设计过程中，必需找出这些用电设备的等效负荷。所谓“等效”是指这些用电设备在实际运行中所产生的最大热效应与等效负荷产生的热效应相等，产生的最大温升与等效负荷产生的最高温升相等。依据等效负荷，从满足用电设备发热条件来选择各类用电设备，而计算的负荷功率或负荷电流称为“计算负荷”。计算负荷是某一假想的持续负荷，此负荷的热效应与实际变动负荷所产生的最大热效应相等。一般采纳30min时间间隔的负荷最大平均值作为计算负荷，它是确定供电容量、电气设备、线材规格、无功补偿、线路压降的依据。计算负荷务求确
20、当，过小会引起变压器和线路过热，加速其绝缘损坏，过多损耗能量，增加电压损失而破坏正常的运行条件，甚至引起线路失火，造成重大事故。反之，计算负荷过大，则会引起变压器容量过剩，线路截面过大，开关整定电流过高，使工程投资增加，造成不必要的奢侈。因此，要正确合理地对地铁的配电系统进行设计，负荷计算是至关重要的一环。计算负荷的正确性，是指实际运用的负荷是否与计算负荷相等。它取决于以下三方面的因素：第一，取决于设计是否合理，若选用的须要系数、变压器的负载率正确，则在建筑物功能充分发挥时，实际运用负荷应当与计算负荷相接近。其次，取决于运行管理水平，如对设备严格管理，定期维护检修，在设计合理的前提下，实际运用
21、负荷应接近于计算负荷。第三，与需求相适应有关，对地铁而言，是指客流量是否与规划预期的客流量相符合，假如客流量过小，那么实际运用负荷必定小于计算负荷。事实上，以上三个因素都是不确定因素，因此负荷计算很难做到高度的精确性，只有参考国内外的相关阅历，通过个人学问的积累，严格执行规格规范，进行细致的计算和比较，才能解决上述难题。2.1.1 单位指标法(1)单位指标法的计算公式单位指标法是以单位建筑面积负荷密度乘以建筑面积匕其公式如下:1100O(2.1)式中，生一有功计算负荷，kW；Ks一建筑单位面积负荷密度，W/m2；S一建筑面积，m2o在方案设计阶段可采纳单位指标法。(2)各类建筑物的单位指标一般
22、民用建筑如宾馆、商场、学校、住宅、办公楼等的单位指标可从现有的电气设计手册中查到，如表2.1所示。表2.1各类建筑物单位指标建筑类别单位(Wm2)建筑类别单位指标(Wm2)公寓30-50医院4070旅馆4070高校2040办公4080中小学1220一般：4080商业大中型：70展览馆5080130体育4070演播室250500剧场5080汽车库518(3)本文给出的地铁单位指标建议值目前针对地铁的单位指标还未颁布。但是考虑到地铁的负荷类型与大中型商业建筑相像的，都有大量的通风空调设备、消防设施、电梯、扶梯以与BAS、FAS等各种智能建筑系统，两者的负荷均比一般民用建筑大的多；同时地铁也有其独有
23、的特点，如有商业建筑没有的负荷(隧道风机、排热风机、信号、AFC屏蔽门等)、地铁没有自然通风和采光，必需依靠机械通风和人工照明，因此通风和照明负荷相对较大。基于以上大致分析，笔者认为地铁的单位指标可以参考大中型商业建筑的上限值，并适当增加，即150Wm2,考虑功率因数和变压器负荷率，折合成变压器容量VA/时应乘以L5的系数，即225VAm20后面的文章还将以具体的地铁车站为例，经过计算分析得到地铁的单位指标，以验证上述观点。2.1.2须要系数法(1)须要系数法的计算公式。须要系数法是用设备容量乘以须要系数和同时系数，干脆求出计算负荷。其公式如下：PJS=KCXPe(2.2)式中，与一有功计算负
24、荷，kW；Pc一设备总容量，kW；KC-须要系数。需求系数KC与用电设备的工作性质、设备台数、设备功率与功能的充分利用有关。前三者是比较固定的因数，后一种是不确定的因素。因此，在(值中包含肯定份量的阅历数据成分，各国的K,值不同，即使在同一个国家的不同时期，Kc值也会有所改变。在施工图设计阶段，一般采纳须要系数法。用电设备台数较多，各台设备容量相差不悬殊时，宜采纳须要系数法，一般适用于干线、配变电所的负荷计算。民用建筑中的负荷大都采纳须要系数法进行计算的，这种方法比较简变，应用广泛。(2)各类建筑物的须要系数一般民用建筑的须要系数均可从现有的电气设计手册中查到，如表2.2所示。表2.2各类建筑
25、物须要系数建筑类别需求系数建筑类别需求系数住宅0.40.5医院0.55-0.65办公0.708高校0.6-0.7商业0.7-0.8综合楼0.6-0.65体育0.650.7餐饮0.80.85剧场0.6-0.7加工业0.4-0.45(3)本文给出的地铁须要系数建议值目前针对地铁的须要系数还未颁布。基于已在表2.1中对地铁与商业建筑两者的负荷进行了比较，可以考虑地铁的须要系数应能参考商业建筑的须要系数，即070.8,本文将在后面的章节中通过对地铁的须要系数进行具体的计算来加以验证。2. 1.3二项式系法数须要系数法没有考虑在同一组负荷中少数容量特殊大的设备，对负荷计算是有影响的，不适合大容量设备的须
26、要，因此提出了二项式系数法。其公式如下：Pjs=A+CPn(2.3)式中，以一有功计算负荷，kW；A一用电设备总容量，kW；P“一台最大的设备容量之和，kW；bc一二项式系数。由于二项式系数法不仅考虑了设备组的平均负荷，也考虑了设备组中几台大容量设备运行时的附加负荷。所以此法适用于设备台数较少而容量相差较大的低压分支线与干线的负荷计算。二项式系数法适合于工业用电负荷，不适用于地铁设计。2.2地铁变配电系统负荷计算实例2.2.1地铁负荷分类地铁动力、照明负荷按其重要性，分为一、二级与三级负荷。一级负荷由降压变电所I、11段母线各供应一路专用电源供电并在末端自切,以实现不间断供电，如BAS、FAS
27、、AFC、通信、信号、屏蔽门、消防泵、喷淋泵、废水泵、直流盘、变电所所用电、消防联动的车站送、排风机、风阀等、消防电源、兼作紧急疏散的自动扶梯等。二级负荷由降压变电所I段或II段母线供应一路专用电源，在变电所处切换,必要时可以切除，如污水泵、雨水泵、一般风机、自动扶梯、直升电梯、正常照明、区间修理电源等。三级负荷由降压变电所三级负荷母线供应一路电源，当变电所只有一路电源时必需切除，如广告照明、冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、清洁设备、电热设备等。2.2.2地铁负荷计算要进行负荷计算，必需首先确定用电设备的容量。下面以上海轨道交通M8线一期工程延吉中路车站为例。(1)动力负荷依据专业系统，
28、将动力用电设备划分为通风空调、给排水、消防、弱电、运输、平安防护与其它等七个负荷组成，如表2.3所示。各类设备负荷的须要系数参照民用建筑电气设计手册的值计取。表2.3延吉中路车站动力设备容量序号设备名称总容量COSKe负荷类型1通风空调系1187.6统隧道风机4400.80.75I排热风机1500.80.75I回排风机740.80.75I小系统新风11.80.80.75I机小系统排风46.80.80.75I机组合空调机880.80.75I组空气处理机270.80.75I组冷水机组2800.90.7III冷冻泵600.80.75III电动组合风100.70.6I阀2给排水系统167冷却塔190.
29、80.75III300.80.75III570.80.75I120.80.75II90.80.75II电热开水器4010.7III消防系统61消火栓泵150.80.75I喷淋泵300.80.75I气体灭火160.80.8I弱电系统105BAS、FAS100.80.8IAFC200.80.8I通信200.80.8I信号250.80.8I公共无线300.80.8I运输系统120.8自动扶梯1080.50.6II直升电梯12.80.50.4II6平安防护系48统屏蔽门300.70.6I门禁、卷帘门180.80.6I7其他60检修600.60.35III续表2.3序号设备名称总容量COSKC负荷类型负
30、荷总计其中I类负荷其中II类负荷其中IH类负荷1749.41118.6141.8489从表2.3可看出，由于处于地下这一特殊性，为了给乘客供应较为舒适的环境,地铁车站的通风空调设备数量多、容量大，其总容量占地铁动力设备总容量的70%左右，是最主要的负荷类型。动力负荷计算的方法：消防泵、喷淋泵、气体灭火等消防负荷远远小于火灾时予以切除的11I类负荷，因此进行负荷计算时，不考虑消防负荷。除消防负荷以外,对上面所列的其余六个负荷组依据须要系数法进行负荷计算；由于功率因素不尽相同，分别按须要系数KC与COSO计算出有功功率和无功功率，再几何相加求得计算视在功率。计算公式如下：a)计算有功功率rG=KC
31、IX匕Y6s2=Kc2X&(2.4)式中，生一通风空调系统等七个系统下的第一个用电设备有功负荷，kW；隼,一通风空调系统等七个系统下的其次个用电设备有功负荷，kW；/%,一通风空调系统等七个系统下的第个用电设备有功负荷，kw；心一通风空调系统等七个系统下的第一个的须要系数；通风空调系统等七个系统下的其次个的须要系数；(“一通风空调系统等七个系统下的第个的须要系数；“一通风空调系统等七个系统下的第一个的设备总容量，kw；电一通风空调系统等七个系统下的其次个的设备总容量，kw；匕一通风空调系统等七个系统下的第个的设备总容量，kwob)计算无功功率QjSl=PjSlXtggjs2=Pjs2Xtg02
32、5)I。加=4SnX哈。式中，Qjd一通风空调系统等七个系统下的第一个的用电设备无功负荷，kVar；0s2通风空调系统等七个系统下的其次个的用电无功负荷，kVar；0s3一通风空调系统等七个系统下的第n个的用电无功负荷，kVar；生一通风空调系统等七个系统下的第一个用电设备有功负荷，kW；与2通风空调系统等七个系统下的其次个用电设备有功负荷，kW；小,一通风空调系统等七个系统下的第个用电设备有功负荷，kW；tg必一通风空调系统等七个系统下的第一个用电设备阻抗角正切值；tg2一通风空调系统等七个系统下的其次个用电设备阻抗角正切值。tg一通风空调系统等七个系统下的第个用电设备阻抗角正切值。C)计算
33、视在功率SjSE=(/+(js.+.)2F(2.6)式中，Sj立一用电设备总视在功率。d)计算综合功率因数/-I(QjSl+Qjs2+)I97。一心品+/+517)式中，CoS内一综合功率因数。计算结果如表2.4所示。表2.4延吉中路车站动力计算负荷序号设备名称总容量(kW)计算有功功率一(kW)计算无功功率Qjs(kVar)1通风空调系1187.6875.3607统2给排水系统167123.471.63消防系统61不计不计4弱电系统10584635运输系统120.869.9121.16平安防护系4828.826.5统7其他602127.9负荷总计1749.41202.4917其中I类负荷11
34、18.6789.9600.9II类负荷141.885.7132.9HI类负荷489326.8183.2视在功率综合功率因数15120.795(2)照明负荷地铁照明由站厅照明、站台照明、区间照明、事故照明和广告照明等组成,如表2.5所示。表2.5延吉中路车站照明容量序号照明种类总容量(kW)COSKC负荷类型1站厅照明680.951II2站台照明350.951II3区间照明160.91II4事故照明1811I5广告照明900.951III负荷总计227其中I类负18荷H类负荷119IH类负荷90由于地铁处于地下环境,全部的照明必需全部启用，因此表2.5中须要系数K,均为1。依据式2.42.7照明
35、计算负荷，如表2.6所示。表2.6延吉中路车站照明计算负荷序号照明种类总容量(kW)计算有功功率PiJkW)计算无功功率(2is(kVar)1站厅照明686822.32站台照明353511.53区间照明16167.84事故照明181805广告照明909029.6负荷总计22722771.2其中I类负18180荷H类负荷11911941.6IH类负荷909029.6视在功率237.9综合功率0.954因数(3)综合计算负荷依据以上对动力、照明负荷计算的结果，可以计算出地铁车站的综合计算负荷，如表2.7所示。表2.7延吉中路车站综合计算负荷序号负荷种类总容量计算有功功率NkW)计算无功功率js(k
36、Var)1动力1749.41202.49172照明22722771.2总计1976.41429.4988.2其中I类负荷1136.6807.9600.9H类负荷260.8204.7174.5III类负荷579416.8212.8视在功率1737.7综合功率因0. 8232.2.3无功功率补偿由表2.3可以看出，地铁动力设备中有大量的风机、水泵、电梯，这些设备的功率因数大都在0.8以下，因此导致整个配电系统的功率因素较低。功率因素的降低不仅会引起有功损耗，也会造成电压着陆，影响供电质量。按国家供电规则要求，高压供电用户功率因数要求在0.9以上。因此，采纳无功补偿、提高功率因素是必不行少的。一般在
37、地铁降压变电所采纳低压集中自动补偿方式，每段0.4kV母线上装设电容自动补偿装置，对系统进行无功功率补偿，使补偿后的功率因数大于09。无功补偿原理和无功补偿矢量图如图2.1,2.2所示。功补偿矢量图补偿容量可按下式求得:(2.8)式中,以一补偿容量，kVar；ZiS一有功功率之和，kW；tg必一补偿前功率因数角正切值；皿一补偿后功率因数角正切值；Z4、tg02、tg0均为已知，经计算QC二30OkVaro目前大多采纳自愈式金属化全膜电容器代替旧式的油浸电容器，它具有体积小、重量轻、介质损耗低、平安性能高等优点，如国产型号主要有BM町型，进口产品有ABB公司的CLMD型等。CLMD型电容器更具有
38、高容量和放电速度快的特点，单台容量可达83kVar,放电速度可在断开电源一分钟后端电压下降到50V。2.2.4配电变压器选择地铁设计规范(GB50157-2003)规定：“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远期的一、二级负荷”O因此地铁降压变电所应配备两台容量相等的配电变压器，依据供电范围内的一、二级计算负荷选择容量。在进行变压器容量计算时，还应考虑参差系数，计算公式如下：GjS=pZe(2.9)QZjS=小ZQjS(2.10)式中，&js变压器总的低压侧有功功率，kW；。少一变压器总的低压侧无功功率，kVar；Ps、二级计算有功功率之和，kW
39、；ZQjs、二级计算无功功率之和，kVar；外一有功参差系数，0.85-0.95；%一无功参差系数，0.90-0.97o这里取乙=0.9,77q=O.95,而汇之、ZQjS在表2-7中已经求出(ZQjS还应计入无功补偿容量以)，因此依据式2.9、2.10可以求得：lis=911.3kWzjs=451.6kVar5ri=1017kVA单台变压器运行时负载率Vlo0%,因此选用标称容量S=1250kVA的变压器，其负载率为81%。上面选择变压器容量时未考虑三级负荷，因此还需依据三级负荷对变压器容量进行校验如下：正常运行过程时，两台配电变压器同时运行，共同担当一、二、三级负荷。因此正常运行时配电变压
40、器总容量为2500kVA,依据表2.7可知车站综合视在功率1737.7kVA,在不考虑参差系数的状况下，配电变压器负载率为70机因此无论在两台配电变压器同时运行，还是随意一台因故退出运行，均能够满足供电要求。单台变压器运行时负载率VlOO%,因此选用标称容量S=1250kVA的变压器地铁降压变电所配电变压器首选SC型环氧树脂干式变压器。它具有良好的电气和机械性能、较高的耐热等级，并且是一种平安牢靠、环保节能型新产品，能适应多种恶劣环境。通过运用环氧树脂干式变压器可削减维护工作量和增加平安性，同时环氧树脂干式变压器较好的超铭牌运行实力和抗短路实力，将给平安供电带来牢靠的保证。2. 3地铁的单位容
41、量指标和须要系数3. 3.1地铁的单位容量指标依据2.2.4的计算，地铁延吉中路车站降压变电所配备两台125OkVA配电变压器，装机总容量为2500kVA;该站总建筑面积为1937211A扣除折返线建筑面积7530m2,有效建筑面积为11842m2o因此该地铁站的单位容量指标（装机密度）为211VA11）2,与表2.1中设想的单位指标225VA/in?接近。4. 3.2地铁的须要系数依据表2.7,可知地铁延吉中路车站动力、照明设备总容量为1976.4k肌动力、照明计算有功功率为1429.4kW。因此该地铁站的须要系数为0.72,与表2.2中设想的须要系数0.70.8相符。通过对上海地铁M8线延
42、吉中路车站的负荷计算得出了单位容量指标和须要系数。对于其他地铁车站，可以借鉴该站的数据或本文提出的建议值进行设计。3地铁总体配电方案的工程设计4.1 地铁供电系统概述地铁的用电负荷按其功能不同可分为两大类，一是电动机车运行所须要的牵引电力，二是车站、区间、车辆段、限制中心等建筑物所须要的动力照明用电，如风机、空调、水泵、电梯、照明、BAS、FAS、AFC、通信、信号、屏蔽门等。地铁供电系统担负着地铁运行所需电能的传输与供应,是地铁平安、牢靠运行的重要保证。地铁供电系统由外部电源、主变电所（或电源开闭所）、牵引供电系统、变配电系统、电力监控系统（SCADA）组成。外部电源来自城市电网，可采纳集中
43、式、分散式、混合式等形式，外部电源的电压等级一般为IlOkV或IOkV。主变电所适用于集中式供电，电源开闭所适用于分散式供电。地铁集中式供电系统主接线图如附图A所示。牵引供电系统包括牵引变电所和接触网系统，牵引变电所一般每两座车站设置一座，向贯穿地铁全线的接触网供电。变配电系统包括降压变电所与低压动力、照明配电系统。降压变电所在规模较大的车站设置两座，规模较小的车站设置一座，向本站与其相临区间的动力照明负荷供电。电力监控系统（SCADA）由设在地铁中心限制室的电力调度中心（主站）、设在各变电所自动化系统（子站）与通信通道组成，担负着全线供电系统的数据采集与监控任务。4.2 地铁中压配电网络地铁中压配电网络是通过中压电缆，纵向上把主变电所和牵引变电所、降压变电所连接起来，横向上把全线的各个牵引变电所、降压变电所连接起来而形成的配电网络。中压配电网既为牵引变电所供电（即牵引配电网络），有位降压变电所供电（即降压配电网络）。本文只探讨为降压变电所供电的降压配电网络。降压配电网络的设计是地铁配电系统设计中比较重要的一环。5. 2.1集中供电方式依据用电容量和线路长短，在地铁沿线设置专用的主变电所，这种由主变电所构成的供电方案，称为集中式供电。主变电所应有两路独立的电源进线，进线电压一般为Il
