地铁降压变电系统（通用4篇）
地铁降压变电系统 篇1
1 概述
地铁是我国大型城市公共交通的重点发展方向, 而可靠的供电是地铁安全运营的重要保障, 功能强大的地铁供电变电站系统又是保证供电质量的基础。地铁供电变电站按功能划分主要有4种类型:主变电站、牵引变电站、降压变电站和跟随变电站。主变电所将110k V电网电压降为35k V, 给牵引变电站和降压变电站供电 (电压等级仅为参考值, 进口一次设备可能略有差异, 以下同) ;牵引变电站则是将35k V交流电经变压器、整流器转换为直流1500V/750V, 给接触网/接触轨供电;降压变电站则是将35k V电网电压降为400V, 提供车站的动力和照明电源, 同时也是跟随变电站的进线电源;跟随变电站无变压器, 是降压变电站400V侧在地理上的延伸, 是为离降压变电站较远的地铁设备供电。
主变电站、降压变电站、跟随变电站与交流电网上的其他变电站并无本质的区别, 无论是电气接线方式还是运行方式均与普通变电站类似, 只有直流牵引变电站是地铁供电系统所特有的。地铁变电站自动化系统的很多独特之处也多与直流牵引变电站有关。
2 地铁降压变电所设计
2.1 主接线
地铁全线的降压变电所被分成若干个供电分区, 每一个供电分区均从主变电所的35/10k V主变压器, 就近引入两路10k V电源。在各供电分区设有网络开关, 正常运行时该开关分断, 形成10k V开口双环网络供电形式。每座降压变电所的两路电源分别由主变电所或相邻降压变电所10k V不同母线引入, 接至两段母线, 同时在降压变电所的每段母线设一路出线电源, 向相邻降压变电所供电。降压变电所10k V侧接线采用单母线分段型式, 设置母联断路器。降压变电所设两台10/0.4k V动力变压器, 分别接自不同10k V母线上。变压器容量的容量满足一台退出运行时, 另一台能负担远期的一、二级负荷。
2.2 运行方式
正常运行时, 两路10k V进线电源分别向两段母线供电, 母联断路器打开, 两段母线分段运行。当一段母线进线电源失电时, 进线断路器分闸, 母联断路器自动合闸。低压母线为单母线分段运行方式, 当一路电源故障时, 母联分段开关自投, 由另一路电源供一、二级负荷用电。
2.3 控制、继电保护和自动装置
2.3.1 控制。
降压变电所10k V断路器采用SCADA远动控制、变电所集中控制和就地控制;0.4k V进线、母联断路器和三级负荷总开关采用SCADA远动控制和就地控制;自动扶梯馈线开关带分励脱扣器, 分励按钮与FAS系统输出继电器的常开接点并联, 以实现火灾情况下FAS系统可将其断开。2.3.2继电保护。降压变电所10k V系统的继电保护装置采用微机型综合保护测控单元, 实现保护、测量、信息采集与控制、开关间的联锁与联动、通信等功能, 通过光纤以太网络接口接入全所综合自动化系统并上传至控制中心, 保护功能具有独立性, 不依赖于网络。具体保护配置如下:10k V进、出线———线路差动保护、过电流保护、零序电流保护、过电压保护、低电压保护;10k V母联———限时电流速断保护、零序电流保护;动力变压器) 电流速断保护、过电流保护、过负荷保护、零序电流保护、温度保护 (变压器内部保护) 、过电压保护、低电压保护;0.4k V低压进线柜、母联柜和环控一、二、三级负荷馈电柜均设过载、短路瞬时、短路延时及接地保护, 其他低压柜设过载、短路瞬时及接地保护。2.3.3自动装置。10k V、0.4k V母联断路器设置自动投入装置/功能, 自投功能可在当地/远方进行投入/退出。交流所用电母联断路器设置自动投入、进线设来电自复功能。直流所用电的两路交流进线设置自动投入功能。
2.4 测量和计量
变电所的所有测量和计量均在开关柜当地显示并通过变电所综合自动化系统将主要数据送到控制中心, 具体设置如下:
10k V进/出线电流、10k V母线电压、动力变压器一次侧电流/有功功率/有功电度、动力变压器二次侧电流、0.4k V母线电压、0.4k V馈线电流、交流所用电系统进线电流及母线电压、直流所用电系统母线电压。
2.5 所用电系统
2.5.1 交流所用电系统由降压变电所所0.
4k V两段母线分别引入相互独立的两路电源, 作为交流所用电系统的进线电源, 两路电源互为备用。交流所用电系统采用单母线分段接线型式, 供全所交流所用电负荷。2.5.2直流所用电系统用于提供降压变电所控制、操作、继保电源及事故照明电源。正常运行时, 充电单元负责全所直流用电, 蓄电池在浮充电状态。交流失电后, 变电所内的蓄电池组容量应保证所内经常性负荷、冲击负荷、事故照明负荷停电1小时的放电容量及事故放电末期最大冲击负荷容量 (按4台断路器同时动作考虑) 的要求。直流系统操作电压为DC220V, 采用高频开关电源。
2.6 过电压保护
供电系统在运行过程中会遭受暂态过电压、操作过电压、雷电过电压的侵袭, 使设备绝缘直接破坏或不断劣化, 最终引发事故。过电压保护装置可有效限制过电压水平, 保护重要设备。过电压保护属于系统范畴, 体现在供电系统中可能遭受过电压的各个环节, 降压变电所作为供电系统的主要组成部分应采取如下过电压保护措施:
2.6.1 变电所每段10k V母线对地间设置一台
避雷器, 位于地面的变电所房屋 (如车辆段) 按建筑物防雷规定设置避雷带或避雷针。2.6.2在动力变压器0.4k V侧和向重要设备供电的末端配电箱 (BAS、FAS、AFC、通信、信号等) 的各相母线上, 装设电涌保护器 (SPD) 。
3 施工调试
3.1 电气试验的标准和内容
3.1.1 标准和依据。
a.试验标准:采用GB50150《电气设备交接试验标准》以及工程设计图纸为依据。b.针对上海地铁八号线延吉中路站牵引供电工程, 认真编写了调试大纲, 注明试验的内容、对象和标准以及仪器仪表和试验人员的配备。3.1.2试验内容:主要有设备单体试验、保护装置单元件试验和整组试验和监控系统联调。整组试验主要为交流回路通电试验、控制信号检查、定值复合和保护动作检查、自动装置试验功能试验以及监控系统联调试验。具体试验方法鉴于篇幅有限不再叙述。
3.2 调试中遇到的问题和解决方法和建议
3.2.1 快速闭锁试验方法和选择:
为便于分析, 这里简单介绍一下快速闭锁工作原理。为防止在进线或联络保护与出线保护具有相同的动作延时时间下, 特别是在电流速断情况下, 馈线或出线故障时, 地线或联络断路器跳闸, 造成停电范围扩大, 影响运行。设计时增设了出现故障快速闭锁进线或联络断路器跳闸功能。当出线发生故障时, 保护装置发出跳闸信号出线断路器跳闸, 同时向进线断路器或联络断路器发出跳闸快速闭锁信号, 闭锁进线断路器和联络断路器跳闸, 即快速闭锁功能。试验方式的确定:检查快速闭锁功能时, GE公司推荐的试验方法需要两路同源的电流源, 分别注入进出线保护装置, 试验时由于仅有一套继电保护测试仪, 产生两路同源等值电流接线复杂, 试验电流不易保持等值。经过分析我们认为可以采用一套继电保护测试仪的一路电流源进行测试, 现场测试时把出线保护装置与进线保护装置串联连接, 注人一路电流进行试验。这种方法产生了同源同流的试验电流, 接线简单, 试验方便, 满足了测试的要求, 顺利完成了快速闭锁功能的检查。3.2.2整定组的切换问题。地铁降压系统中采用双边供电, 正常情况下使用第一组整定值 (SETTING GROUPI) , 当某35 k V主所解列时, 采用单边供电, 分为非正常供电方式A和非正常供电方式B, 分别对应整定组2 (SET-TING GROUP2) 和整定组3 (SETTING GROUP3) , 试验时发现在进行第一组整定值测试时, 保护装置动作、跳闸均正常, 但是其对应的断路器闭锁关系不对, 经过对程序逻辑反复检查核对, 发现属于编程时没有把相应的闭锁关系逻辑编入二三组整定中, 经过程序的修改;三组整定值的切换功能、闭锁关系和保护动作均正常。
参考文献
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[2]魏晓东.城市轨道交通自动化系统与技术[M].北京:电子工业出版社, 2004.
地铁降压变电系统 篇2
我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，现在已有许多变电站实现了集中控制和采用计算机监控．电力系统也实现了分级集中调度，所有电力企业都在努力增产节约，降低成本，确保安全远行。电力工业的发展,单机容量的增大、总容量在百万千瓦以上变电站的建立促使变电所建筑结构和设计不断地改进和发展。变电站结构的改进、新型建材的采用、施工装备的更新、施工方法的改进、代管理的运用、队伍素质的提高、使火电厂土建施工技术及施工组织水平也相应地随之不断提高。电力工业的迅速发展，对变电所的设计提出了更高的要求。
变电站是电力系统的重要组成部分，是电力网中的一个中间环节，它的作用就是通过变压器和线路将各级电压的电力网联系起来，以用于变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压，并起到联系发电厂和用户的中间环节。110∕35∕10 KV降压变电站电气一次系统设计内容
在电力系统中，变电站主要承担电压变换这一重要任务，其作用可以概括：
1.提高输电电压，减少电能损失。电能在输送过程中，由于电能的热效应，就要产生电能损失，且电能转化为热能的损失与电流的平方成正比。因此，当输送功率一定时，提高输电电压就可以减少电流，电网就会相应减少电能损失。
2.降低电压，分配电能。电能经升压输送到用户后，用户很难使用这些高压的电气设备，需要降压变电所把电压降低再分配到用户供用户使用。
3.集中电能，控制电力流向。一个电网多数由多个电源点提供电能，这些电能的集中必须通过枢纽升压变电所来实现。在用电地区，根据负荷情况，再由降压变电所来控制电力的流向。
4.调整电压，提高电能质量，满足用户的要求。通过变电所的变压器调压装置和无功补偿设备，既可使用户得到稳定的电压，也可提高线路的输电功率。变电站是电网建设和电网络改造中非常重要技术环节，所以变电站的设计是我国电网建设的重要环节。其运行的安全与否，直接关系到电网的安全和稳定，对国民经济和社会的发展至关重要。在目前的电网建设中，尤其是在变电所的建设中，土地、资金等资源浪费现象严重，存在重复建设、改造困难、电能质量差
。等问题已成为影响高压输变电工程建设成本和运行质量的重要因素。随着电网的发展及超高压大容量的形成，变电站运行设备和运行操作一旦发生事故而不能
及时消除或处理不当，就将危机电网的安全运行，严重时甚至酿成大面积停电。所以变电站需要采用节约资源的设计方案,既要保证电能质量和用电安全等问题，同时还要满足以后电网改造简单、资源再利用率高的要求。对一个中小型变电站的主接线就毋须要求过高的可靠性，也就没有必要太复杂的接线形式；而对于超高压变电所，由于它们在电力系统中的地位很重要，供电容量大、范围广，发生事故可能使系统稳定运行遭破坏，甚至瓦解，造成巨大损失，所以就要求较高的可靠性。
在借鉴已建110∕35∕10 kV降压变电站设计经验的基础上，对110 ∕35∕10 kV降压变电站电气主接线、电气设备的平面布置、电气设备选型、防雷、接地、等方面提出一系列设计思路。
（1）主变容量和型号的选择是根据负荷发展的要求。包括主变压器型号的选择，冷却方式，有载还是无载调压方式。
（2）电气主接线的设计确定主接线的形式对变电所电气设备的选择、配电装置的布置、供电可靠性、运行灵活性、检修是否方便以及经济性等都起着决定性作用。变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。主接线必须满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力，可以进行定量评价。
发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求。运行的可靠
断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。具有一定的灵活性
主接线正常运行时可以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，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。操作应尽可能简单、方便
主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。经济上合理
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小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。
5应具有扩建的可能性
由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。总结
本次设计是《110 ∕35∕10 kV降压变电站电气一次系统设计》，变电所的设计或改造需要既能保证安全可靠性和灵活性，又能保证保护环境、节约资源、易于实现自动化设计方案。在这种要求下，变电所电气主接线简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑。因而，变电所应从电力系统整体出发,力求电气主接线简化,配置与电网结构相应的保护系统，采用紧凑布置、节约资源、安全环保的设计方案。以节约资源、保护环境、设计高安全、高质量的变电所为目的，从电源设置、主接线形式确定、设备选择和配电装置布置等方面提出设计思路。
参考文献
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地铁降压变电系统 篇3
随着我国经济的高速发展和城市化进程速度的加快，导致对电力能源的需求量越来越大，尤其是城市地铁的运营实际的需电量和耗电量也是非常大的，因此变电站系统工程建设成了目前所要关注的首要问题。地铁变电站的自动化系统功能的强弱，直接关系到整个地铁系统使用的安全、平稳，因此必须在了解变电站工作系统构成的同时，更加准确地分析系统的功能。
现代城市的发展一日都离不开电，对电的需求量也在不断攀升，这就要求变电站供电系统能够有效地供应足够的电力资源，并且能够保障所有电力设备的正常运行。由于目前电网的覆盖面积比较大，自身的结构也结构也比较复杂，接入变电站的设备种类和数量也在不断增多，因此对变电站自动化系统的要求也越来越高。现代科学技术发展到了今天，在变电站自动化系统的方案设计上已经日趋成熟，能够完成对电网运行的智能化远程管理和控制，不但大大节省了相应的人力资源，而且也很大程度上增强了系统的安全性与稳定性。
一、地铁变电站自动化系统的构成
地铁变电站自动化系统的构成比较复杂，虽然还没有完全统一确定为同样的一种模式，但是除了一些结合具体情况而采用的特殊设计方案外，通常不会有太大构成和功能上的差别，因此本文以北京地铁二号线的变电站自动化系统为例，简要介绍地铁变电站自动化系统的构成。它主要利用的是分层分布式的结构，从纵向分布排列上看包括了網络管理层级、数据的传输层级与基础的设备层级。网络管理层级上的所有设备都是利用开放分布的设计理念，相互协调来完成对地铁站的内部实施全程监控，对设备运行过程中所处的状态进行实时的监控，对相关信息进行详细的记录和分析，确保一旦发生故障或者出现相应的故障危险，设备可以对系统进行灵活合理的处理，以更好地确保整个系统的安全性。数据传输的层级上的设备主要利用的是开放分类的设计理念，对于一些关键性的核心设备利用网络交换机和具体的通信服务器来连接，将基础设备的数据信息转为双网的信息，从而更好地实现地铁运行信息的传输。位于系统最底端的基础设备层级主要采用的是间隔分布的配置方式，为了缩减对二次接线电缆的使用数量和节省具体的资金投入，所有的设备在各自相互独立的情况下都与大地直接的接触，同时也与通信网络管理保持联系，从而避免了在主控室内重复连接监控和保护电缆的投入。大体上我们可以根据功能分类将变电站系统分割为网络监控、数据通信、保护和监控系统等几个主要的组成部分。
二、地铁供电变电站自动化系统的功能
对于地铁供电变电站自动化系统的实施，目前还没有形成一套统一并且适用于所有地方的标准方案或者实施模式，只是能够满足系统本身所具有的功能与其实际的性能要求而已。从逻辑意义上讲变电站自动化系统可分为变电站本身层、各部分的间隔层和运行过程层，还包含了如时钟同步和自检的支撑功能，参数配置和测试的维护功能，如全程遥控的控制功能，如数据采集的自动化处理功能，如联锁的自动化支撑功能，如电压控制的自动化功能等。大体上地铁变电站自动化系统主要包含了遥控功能、网络通信功能、继电保护功能这三种典型基本功能。
1、遥控功能
自动化的供电远动系统对变电站系统的功能要求包含了遥控、遥测和自检等六项基本的内容，地铁变电站的自动化系统，可以按照所控制的具体对象而被分成单控，即只针对一个控制对象的控制，还可以分成程控，即针对整个运行过程中的多个对象进行控制这样两种类型，二者均包含了联锁和控制这样两个部分。单控联锁功能的实现主要由被控制的各个不同间隔层完成，如合闸出口的继电器在正式的投入使用前，必须检测开关的分位情况、手车的运行情况、合闸闭锁信号有无情况等，还要对线路进行检测无误后才能合闸。程控功能的实现主要通过判断操对象与联锁情况判断来完成，它们可以在一个或者多个变电站的内部，当变电站的动力变压器进行停电或恢复，就需要依靠对不同的断路器进行操作。如果要对接触网或接触轨进行越区供电，那么就需将不同的直流断路器进行分段的隔离操控。
2、网络通信功能
它是地铁变电站自动化系统的基本功能，也是区别于传统的远动终端设备的重要标准，更是将来变电站自动化系统的主推方向，目前各大城市的地铁建设都具备了这种功能，无论是通信的硬件技术还是软件技术的应用都已经达到了一定的程度。地铁变电站自动化系统的网络通信功能与普通的大型电网之间有很大的分别，由于各种原因还不能完全做到大型电网的统一网络通信标准，只能利用系统中的间隔设备的数据传输功能，来支撑各类网络通信所需的硬件与网络协议。
3、继电保护功能
继电保护设备是地铁变电站自动化系统一项非常关键的核心设备，也是发挥系统继电保护功能的主要设备。IEC 60870-5-103的问世已经将二者融为一个统一体，地铁自动化系统中除了牵引变电站的继电保护功能是采用直流馈线而比较特殊以外，其他如降压变电站等与大型电网的继电保护功能基本是完全一致。地铁变电站自动化系统的继电保护所使用的直流断路器，一定要实施大电流流脱扣保护安装和逆流保护以及框架保护，并且还需根据实际情况合理选配其他保护装置。
三、结语
随着社会的不断发展以及高新科学技术的不断涌现，城市地铁的变电站自动化系统的功能也逐步越来越完善，并且正在朝向全自动智能化的发展趋势发展，在总体的系统功能配置方面也越发成熟，未来的地铁自动化系统将给地铁的使用带来巨大的方便，在保障整个变电站供电安全的同时，一定会带来巨大的社会效益，加快城市经济建设的发展。由于变电站的自动化系统功能质量的高低，直接影响了变电站为地铁的实际供电效果，因此必须采取一系列合理的措施，更大限度地提升和完善系统功能，不断探索出新的发展出路。
地铁降压变电系统 篇4
地铁位于地下,用电设备负荷等级高、数量多,一旦发生停电事故将给地铁系统的运营和旅客人身带来严重的危害;地铁车站降压变电所低压系统复杂,回路众多,一般采用无人值班制。设置的电力监控系统(SCADA)只监控所内高压回路和0.4 kV总进线,母联和三级负荷总进线及少数几个低压供电回路,对所内低压系统缺乏有效的监控和管理,给及时发现故障、排除故障和完成故障后的恢复以及日常维护保养带来诸多困难。随着计算机技术、微电子技术、电力电子技术、抗干扰技术等新技术的迅速发展,特别是网络通讯技术的发展使得电力自动化技术得到了空前发展,基于现场总线技术的低压智能监控技术已步入成熟阶段,并逐步应用于地铁领域。
1 系统管理体制研究
目前,地铁系统均设置电力监控系统(SCADA)对其供电系统进行远程监视与控制。SCADA系统由设在控制中心的主站系统、设在被控站内的综合自动化系统和通信通道构成,采用两级管理(控制中心和车站级)、三级控制(控制中心控制、车站级控制和就地控制)的方式,安全可靠,具有很强的网络传输和数据处理能力。
为了优化资源配置,避免重复投资,便于地铁供电系统的统一调度和管理,低压智能配电系统不单独组网和设置控制中心,在变电所处就地纳入SCADA系统,由SCADA系统统一监控和管理。
2 监控方案比选
低压智能监控可采用两种控制方式:
1)集中控制方案。集中设置智能控制元件,低压柜单元内设置模拟仪表和变送器,采用控制线连接。
2)分层分布控制方案。控制系统分为工作站和现场智能电子装置(IED)两层设置,采用现场工业总线进行通信。现场智能电子装置(IED)内置微处理器,是集信息采集、显示、处理、通信和优化控制为一体的嵌入式智能装置,分散设于低压柜单元内。
控制方案结构见图1。控制方式比较见表1。
由上可知,相对于集中控制方式,分层分布控制方案具有安全可靠、结构简单、易于扩展和环境适应力强等突出优点,适合用于地铁降压所低压智能监控系统。
3 系统构成
低压智能监控采用分层分布系统,由现场工作站、智能电子装置(IED)和现场工业总线构成。为了保证系统的安全可靠,现场工作站和现场工业总线采用冗余配置,以5类双绞屏蔽线作为传输媒介。现场工作站负责对降压所内的低压设备进行监控和管理,设于降压所低压室,由两台相互冗余配置的控制器组成,当其中一台故障时,不影响系统正常运行;现场智能电子装置(IED)设于低压柜配电单元内,负责对降压所低压系统进行遥控、遥信和遥测。两者通过现场冗余总线相连接,进行通讯,当线路发生单点故障时,不影响数据正常传输。冗余控制器通过网络交换机和通信协议转换接口与车站级SCADA系统相连,接收控制指令和上传各种现场数据。
4 现场智能监控装置配置
4.1 地铁车站降压变电所低压系统构成
地铁车站降压所低压主接线一般采用单母线分段中间加母联断路器的方式,并设照明和三级负荷分母线。0.4 kV总进线、母联和三级负荷总进线需要SCADA系统控制(见图2)。
4.2 低压系统三遥量配置
根据SACADA系统的监控要求和《电测量仪表装置技术规程》的有关规定,结合降压所低压主接线、用电负荷等级和地铁运营管理的需要,变电所低压系统遥控、遥信、遥测量配置见表2,表3。
5 结语
基于现场总线技术的低压智能监控系统将正常及事故情况下的保护、控制、测量、信号同集散控制系统融合在一起,具有简单、可靠、经济、实用等突出的优点。实时对地铁降压变电所低压系统进行监控和管理,能够及时的发现故障、排除故障和完成故障后的恢复,提高了地铁供电系统的安全可靠性、自动化水平和工作效率,降低了日常维修保养工作量和运营成本,以较小的代价为地铁运营管理者提供了高效透明的管理手段,必将成为地铁变电所自动化系统的发展趋势和方向。
参考文献
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