（电气工程专业论文）新版《地铁设计规范（供电篇）》的编制研究与应用.pdf

西南交通大学工程硕士毕业设计( 论文)第f 页 摘要 论文结合国家标准地铁设计规范( g b5 0 1 5 7 - - 2 0 0 3 ) 供电篇的修订编写 及应用而撰写的。在总结分析旧版地下铁道设计规范执行情况的基础上， 通过对编制过程中一些重点问题的专题研究，为规范修订编写工作提供了直 接的技术支撑；而征求意见稿和送审稿的修改意见与建议的逐条分析，又对 新编规范的补充完善工作起到了重要作用。同时通过新旧“设计规范”的对 比分析，以及地铁设计规范与其他相关国家、行业、地方标准的对比分 析，为地铁设计规范的工程应用提供了极大的方便，这将有利于新版规 范的学习、贯彻、应用，有效地促进我国城市轨道交通建设事业的可持续发 展。 论文对旧版地下铁道设计规范执行情况进行了总结分析，在分析了 旧版规范所存在的一般性问题之后，对旧版规范供电篇所存在的专业问题又 进行了分析，并就旧版规范执行中存在问题及修改建议进行了收集整理，这 为规范的修订提供了条件。在此基础上，论文对修订过程中的一些重点问题 进行了专题研究，这包括：城市轨道交通供电系统的功能与构成分析；中压 网络及2 0 k v 电压等级的引入；牵引网单双边供电方式的分析与研究；地铁用 电负荷分级及其供电要求分析：利用自然接地体作为接地装置的可行性分析； 电力电缆与通信信号电缆两者敷设关系的研究：所有这些专题研究的成果， 均被直接用于新版规范的相关条文，成为新版规范的重要要求，这对规范的 修订编写起到了技术支撑作用。另外，论文对征求意见稿和送审稿的修改意 见与建议，进行了逐条分析处理。最后，为便于新版规范的实际应用，论文 将新旧“设计规范”进行了对比分析，同时还将新版地铁设计规范与香 港地铁设计标准、国家标准城市轨道交通直流牵引供电系统、上海城市 轨道交通设计规范等国家、行业、地方标准进行了对比分析，指出了它们 之间的不同，这将为新版规范的使用提供极大的方便。 关键词：地铁供电设计规范编写研究应用 西南交通大学工程硕士毕业设计( 论文)第1l 页 a b s t r a c t a c c o r d i n g t ot h e e x p e r i e n c e o f r e c e n s i o n ,c o m p i l a t i o n a n d a p p l i c a t i o no fp o w e rs u p p l ys y s t e ms e c t i o ni nt h en a t i o n a l s t a n d a r d c o d ef o rd e s i g no fm e t r o ( g b 5 0 1 5 7 2 0 0 3 ) ，t h ea u t h o rw r o t et h i sa r t i c l e o nt h eb a s i so fa n a l y z i n ga n ds u m m a r i z i n gt h ei m p l e m e n t a t i o n so f t h e o l dn a t i o n a ls t a n d a r dc o d ef o rt h ed e s i g no fm e t r o ，t h i sa r t i c l ep r o v i d e i m p o r t a n ts u p p o r t sf o rt h er e c e n s i o na n dc o m p i l a t i o no ft h es t a n d a r d b ys t u d y i n gs o m ek e yp r o b l e m sd u r i n g t h ec o m p i l a t i o n a n da l s o ， a n a l y z i n gt h ea m e n d m e n ta n ds u g g e s t i o n so ft h ee x p o s u r ed r a f ta n d c e n s o rd r a f ta r eh e l p f u lt os u p p l e m e n ta n dc o m p l e t et h en e ws t a n d a r d b yc o n t r a s t i v e l ya n a l y z i n gt h en e wa n do l ds t a n d a r d s ，a n df u r t h e r m o r e c o m p a r i n gt h ec o d ef o rd e s i g no fm e t r oa n df o r e i g ns t a n d a r d s ，t r a d e s t a n d a r d sa n dl o c a ls t a n d a r d s ，t h i sa r t i c l ep r o v i d ec o n v e n i e n c ef o r t h ee n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o no ft h ec o d ef o rd e s i g no fm e t r o ，a n di t w i l lb e n e f i tt h e s t u d y ，i m p l e m e n t a t i o na n da p p l i c a t i o no ft h en e w s t a n d a r d ， a n dw ii ip r o m o t et h ec o n t i n u a b l ed e v e l o p m e n to ft h e c o n s t r u c t i o no fc h i n e s eu r b a nr a i lt r a n s i t i nt h eb e g i n n i n go ft h ea r t i c l e ，t h es u m m a r i z e da n a l y s i si s p e r f o r m e df o rt h ea p p l i c a t i o no ft h eo l ds t a n d a r dc o d ef o rt h ed e s i g n o fm e t r o a f t e ra n a i y z i n gt h eg e n e r a lp r o b l e m so ft h eo l ds t a n d a r d ， t h ea u t h o ra n a l y z e dt h ed e t a i l e dp r o b l e m so fp o w e rs u p p l ys y s t e m s e c t i o no ft h eo l ds t a n d a r d ，a n dc o l l e c t e da n di t e m i z e dt h ep r o b l e m s a n ds u g g e s t i o n sd u r i n gt h ep e r i o do fi m p l e m e n t a t i o no fo l ds t a n d a r d a st h ed r e c o n d i t i o n so ft h er e c e n s i o no ft h es t a n d a r d a n dt h e n ，s o m e i m p o r t a n tp r o b l e m sa r es t u d i e de m p h a s i z e d ，i ti n c l u d e s ：a n a l y z i n gt h e f u n c t i o n sa n dc o m p o s i n go fp o w e rs u p p l ys y s t e mo fu r b a nr a i1t r a n s i t ： m i d d l ev o l t a g en e t w o r ka n di n t r o d u c eo f2 0 k vv o l r a g eg r a d e ，a n a l y z i n g a n ds t u d y i n gt h eu n i l a t e r a la n db i l a t e r a lp o w e rs u p p l ym o d eo ft r a c t i o n n e t w o r k ，a n a l y z i n gt h ec l a s s i f i c a t i o no fe l e c t r i c a ll o a d sa n dt h e i r r e q u i r e m e n t sf o rp o w e rs u p p l yi nm e t r o ，f e a s i b i l i t ya n a l y s i so ft h e 西南交通大学工程硕士毕业设计( 论文)第1i i 页 e a r t h i n gd e v i c eb yn a t u r a le a r t h i n ge l e c t r o d e s ，s t u d yo ft h er e l a t i o n s o ft h el a y o u tb e t w e e np o w e rc a b l ea n dc o m m u n i c a t i o n s i g n a lc a b l e a l lo ft h ep r o d u c t i o no fs t u d yw i l lb eu s e dd i r e c t l yi nr e l a t e dc l a u s e s ，o ft h en e ws t a n d a r da n dw i l lb ei m p o r t a n tr e a u i r e m e n t so ft h en e w s t a n d a r d i tw i l lp r o v i d et e c h n i c a ls u p p o r t sf o rt h er e c e n s i o no ft h e s t a n d a r d o t h e r w i s e ，t h ea m e n d m e n ta n ds u g g e s t i o n so ft h ee x p o s u r e d r a f ta n dc e n s o rd r a f ta r ei t e m i z e di nt h i sa r t i c l e f i n a l l y ，i no r d e r t ob ec o n v e n i e n tf o rt h ea c t u a la p p l i c a t i o no fn e ws t a n d a r d ，t h ea u t h o r a n a l y z e dt h en e ws t a n d a r dc o d ef o rd e s i g no fm e t r ob yc o m p a r i n gw i t h t h eo l ds t a n d a r dc o d ef o rt h ed e s i g no fm e t r o ，d e s i g ns t a n d a r do fm e t r o o fh o n g k o n g ，n a ti o n a ls t a n d a r dd c t r a c t i o np o w e rs u p p l ys y s t e mf o r u r b a nr a i lt r a n s i t ，s h a n g h a il o c a ls t a n d a r du r b a nr a i lt r a n s i td e s i g n s t a n d a r da n ds oo n 。a n dp o i n t e do u tt h ed i f f e r e n c e sb e t w e e nt h e mi n t h ea r t i c l e ，a n di tw i l lp r o v i d ea d v a n t a g ef o rt h ea p p l i c a t i o no fn e w s t a n d a r d k e y w o r d s ：m e t r o ) p o w e rs u p p l y ：d e s i g n c o d e ：c o m p i l i n g s t u d ；a m p l i c a t i o n 西南交通大学工程硕士毕业设计( 论文)第1 页 1 1 引言 第1 章绪论 2 0 0 1 年2 月至2 0 0 3 年8 月，本人有幸作为地铁设计规范的主要起 草人，参加了该规范“供电篇”的修订编写工作，并在其颁布之后的实际工 程中执行应用本规范。本文就是结合 牵引变电所两套 整流机组全部退出运行；2 ) 直流母线、上下行4 路馈线开关及其二次回路完 好无损且能正常运行。 这样构成大双边供电的优点是简单方便，容易实现：缺点是凡涉及到直 流母线或4 路馈线开关的任何故障都不适用这种方式。 ( 2 ) 利用纵向联络开关构成大双边供电 当牵引变电所故障解列时，利用电分段处的纵向联络开关( z d c ) 构成大双 边供电，使整座牵引变电所可以退出运行( 含隧道开关柜) ，运行不受故障牵 引变电所的影响。示意图如图2 - 8 所示。 r 一一赢磊一一二一 图2 - 8 利用纵向联络开关构成大双边供电的示意图 2 4 4 新版规范关于双边供电的规定 综上所述，双边供电方式与单边供电方式相比，具有许多优点，应该尽可 能采用。故新版规范第1 4 3 1 0 条规定如下：“正常工作状态下，正线接触 西南交通大学工程硕士毕业设计( 论文)第19 页 网应采用由两相邻变电所构成的双边供电方式；当某中间牵引变电所退出运 行时，相关正线接触网应由与该变电所相邻的两牵引变电所通过直流母线或 纵向联络开关等方式越区供电，即采用大双边供电方式。”【l i 2 5 地铁用电负荷分级及其供电要求分析 2 5 1 旧版地下铁道设计规范的相关规定 ( 1 ) 地下铁道重要的电力用户如站厅和站台厅照明、电动车辆、通信、防 灾装置等为一级负荷。 ( 2 ) 对重要电力用户供电的变电所应有两路电源，每路进线电源容量应满 足变电所全部一、二级负荷的要求。 ( 3 ) 地下铁道的动力与照明，一级负荷应有两路电源及专用电缆供电；二 级负荷应有两路电源供电：三级负荷可由一路电源供电【2 l 。 2 5 2 新版地铁设计规范的相关规定 ( 1 ) 牵引用电负荷为一级负荷；动力照明等用电负荷可分成一级负荷、二 级负荷、三级负荷。 ( 2 ) 一级荷应由双电源双回线路供电，当一个电源发生故障时，另一个电 源不应同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷，除由双电源供电外，尚 应增设应急电源。 ( 3 ) 二级负荷宜由双回线路供电i 对电梯及其它距变电所不超过半个站台 有效长度的负荷，可采用双电源单回线路专线供电。 ( 4 ) 三级负荷可为单电源单回线路供电，当系统中只有一个电源工作时允 许自动切除该负荷。l 。 以上三种级别的要求及接图，如表2 - 2 ，图2 - 9 所示。 西南交通大学工程硕士毕业设计( 论文)第2 0 页 表2 2 用电负荷等级及供电要求 负荷 性质 供电要求要求说明一般做法 一级 应由双电源从降压变电所两段低压母线各引入一路 负荷双回线路 强调双电源双线路 电源，一主一各，末端切换。 宣由双回线 二级路( 可采用双 只强调双线路，而对一般做法是从降压变电所两段低压母线 负荷电源单回线 电源是单电源还是双的其中一段引入一路电源。依靠单母线系 电源则没有要求统的各自投实施不问断供电。 路1 三级可为单电源 一般做法是从降压变电所两段低压母线 负荷单回线路 强调单电源单回线路的其中一段引入一路电源。但当系统中只 有一个电源工作时允许自动切除该负荷。 一级负瞢供电示意翻二缓负荷供电示意图 注1 ：单电潭运行时不允许自动切除该负荷 洼2 ：簟电潭运行时允许自动切除该负荷 图2 - 9 不同等级用电负荷的供电示意图 2 5 3 二级负荷供电要求的分析与解释 一级负荷应由双电源双回线路供电，三级负荷可为单电源单回线路供电。 二级负荷的供电可靠性总体上介入一级负荷和三级负荷之间，难以像对一级 fq甲上： l 洼 上90窜广o 由1。 l 注 人9v广o 审士苫 “讲学 西南交通大学工程硕士毕业设计( 论文) +第2 1 页 负荷和三级负荷那样做出明确的规定，所以只能描述为“二级负荷宜由双回 线路供电”1 1 5 这意味着根据不同情况可以采用不同的供电方式：对有些负 荷( 如区间照明) 可以往一级负荷供电要求靠，即采用双电源双回线路供电；当 然对有些负荷也可以采用单电源双回线路供电( 只是地铁工程中这种情况较 少) ；另外对有些负荷也偏向了三级负荷供电形式，并利用地铁供配电的有利 因素，对如电梯及距变电所距离较近豹负荷，可采用“双电源单回线路”专 线供电，这一点规范中已经给予明确。如果一定要明确“双回线路供电”，双 回线路供电，就是两回电源线路供电。这两回电源线路，可以来自予不同的 变电所，也可以来自于同一个变电所的不同母线，还可以来自于同一个变电 所的同一段母线。当这两回电源线路采用电缆线路时，每回电缆线路应能承 受的二级负荷为1 0 0 ，且互为热备用u 习。 2 6 利用自然接地体作为接地装置的可行性分析 2 6 1 地铁为什么采用外引接地极 1 9 6 5 年当北京地铁开始设计对，电气设各的工作接地和保护接地如何解 决，有以下两种意见： 第一种意见认为，地下车站的横向主钢筋和纵向分布钢筋因杂散电流防 护的要求，进行相互焊接，构成一个庞大的等电位法拉第笼，用结构钢筋作 自然接地体是很合适的，人就在等电位的法拉第笼内活动，是很安全的，是 电气设备理想的“地”。 另一种意见则认为，不能甩钢筋作自然接地体，需另外打接地极。其理 由有两个：一是由结构钢筋构成的法拉第笼的接地电阻是多少? 对此当时没 有人能说清楚；二是低压配电系统采用三相四线制接零系统，在钢筋中有不 平衡的交流电流通过，对测试钢筋中的杂散电流有无影响? 对此当时也没有 人能说清楚。正是由于这两个当时无法说清楚的问题，北京地铁没有利用自 然接地体而需在隧洞外另打了接地极，采用了外引接地极，绝缘引入”的 接地网方案。即变电所的接地网是由两部分组成的，一部分是由设备的基础 槽钢用镀锌扁钢联接起来构成的内部接地网；另一部分就是外引接地极用镀 锌扁钢联接起来构成外部接地网。外部接地网绝缘引入在接地端接箱处和内 部接地网联接构成地铁的接地网。 但通过三十多年的工程实践和现场实验，已逐步证实这两条理由现在己 西南交通大学工程硕士毕业设计( 论文)第2 2 页 不复存在。 2 6 2 接地网各部分之间过渡电阻测试 ( 1 ) 测试示意图 对于浅埋地铁，外引接地极、电气设备的基础槽钢、结构钢筋、走行轨， 它们之间究竟是什么关系，是绝缘? 还是存在过渡电阻? 这个电阻是多少? 1 9 7 9 年北京城建院黄德胜等电气工程师对j e 京地铁各部分之间的过渡电阻用 电流电压法进行了测试，测试示意图下图2 1 0 所示。 j ! 俸结拇主锕毒 图2 - 1 0 测试各部分示意图 在进行测试时，把变电所内部接地网和外部接地网在接地端接箱处断开。 ( 2 ) 测试数据 表2 - 3 钢筋、走行轨、基础槽钢对外引接地极之间的过渡电阻 序号钢筋一接她极q走行轨接地撮q基础槽钢接她极q l1 5 61 5 61 3 2 21 4 l1 5 21 3 9 31 4 81 51 3 7 41 5 01 5 21 3 4 5 1 4 2 1 5 01 2 8 61 3 71 4 9 1 3 3 71 3 41 5 ll 3 2 西南交通大学工程硕士毕业设计( 论文)第2 3 页 i l 序号钢筋接地极。走行轨接地极q基础槽钢接地极qi i 8 平均过渡电阻1 “平均过渡电阻1 5 1平均过渡电阻1 3 2 i 表2 - 4 结构钢筋、接地网、基础槽钢对走行轨的过渡电阻 序号 钢筋一走行轨q接地网一走行轨q 基础槽钢走行轨q lo 3 3o 3 0o 3 3 2o _ 3 l0 3 l o 3 l 3o 3 40 3 00 3 2 4 o 3 2 0 3 0o 2 9 5o 3 60 3 0o 3 l 6o 3 2o 3 0o 3 1 7 平均过渡电阻o 3 3平均过渡电阻o 3 0平均过渡电阻0 3 l 表2 5 设备基础、接地网对结构钢筋的过渡电阻 序号 设备基础一结构钢筋q接地阿一结构钢筋q lo 0 5o 0 6 8 2o 0 5 3o 0 5 6 3o 0 4 9o 0 5 3 4o 0 4 8 o 0 4 8 5 平均过渡电阻o 0 5平均过渡电阻0 0 5 6 注：表2 - 4 、表2 - 5 中的接地网为内、外接地网在接地端接箱处联接 ( 3 ) 测试结论 上面三个表中所列的结构钢筋、设备基础槽钢( 内部接地网) 、走行轨、外 引接地极相互之间的过渡电阻是经过多次测试，各次所测数据稳定，差别甚 微。当然上面一些数据是在低压下测出来的。电压改变时，其过渡电阻还可 能有变化，只能是随着电压的升高而变小。通过上面所测数据可以得出以下 几个重要结论： 1 ) 设备的基础槽钢( 变电所内部接地网) 对结构钢筋并非是绝缘的，它 们之间的过渡电阻仅有0 0 5 q 。尽管在设计和施工中要求基础槽钢对结构钢 筋进行绝缘处理，但在大规模的施工中很难达到绝缘的要求。0 0 5 q 的过渡电 阻是很微小的，可以忽略不计，可以认为设备的基础槽钢( 变电所内部接地 网) 和结构钢筋实际上是不可分割的个整体，是联在一起的。 2 ) 设备的基础槽钢( 变电所内部接地网) 以及结构钢筋对走行轨之间的 西南交通大学工程硕士毕业设计( 论文)第2 4 页 过渡电阻为0 3 f l ，说明走行轨轨枕下绝缘垫还是起作用的，但大量( 数千米 以上) 的绝缘垫并联起来，其过渡电阻还是比较小的。 3 ) 设备的基础槽钢( 变电所内部接地网) 、结构钢筋、走行轨三者对外 引接地极的过渡电阻为1 3 - 1 5 f l 之间，说明外引接地极和前三者并无任何电 气联接，而是独立的。它们之间完全是靠大地联接起来的。 2 6 3 地下车站接地电阻测试 在测试接地电阻时，将内部接地网和外部接地网在接地端接箱处断开。 前面已经谈到，变电所的内部接地网( 设备的基础槽钢) 和结构钢筋之间并 不存在什么绝缘问题，其过渡电阻在0 0 5 f l 以下，而基础槽钢对走行轨的过 渡电阻与结构钢筋对走行轨的过渡电阻相同，皆为0 3 q ，因此可以把设备基 础槽钢和结构钢筋看成是等电位体。而过去认为地下结构的外层作了防水层， 对大地是绝缘的，因此地下结构对地不仅具有防水性能，同对也具有绝缘性 能。通过现场实验，证实了这种设想与实际情况是不相符的。 ( 1 ) 1 9 7 9 年测试数据， 北京城建院曾于1 9 7 9 年7 月份对北京地铁的一线六个车站和环线的三个 车站变电所的内部接地网和外部接地网进行了实地测试，测试结果如表2 - 6 所示。 表2 - 6 北京地铁车站变电所接地电阻测试结果 道点 复兴阜成车公北京宣武立新万寿 八宝古城 测瀛门站门站庄站站站门站站路站 山站 路站 外部接地网 1 3 6 8 5 0 5 4o 9 4 2o 9 9 21 2 9 22 5 9 21 1 4 23 8 4 2 接地电阻q 内部接地网 o 50 2 8o 3 70 2 9 70 2 9 20 4 3 70 4 2 20 3 9 2 0 4 7 7 接地电阻q 变电所总接 ( o 5o 2 8 o 3 4 0 。2 5 2 o 2 6 2o 4 2 2 0 4 1 20 3 5 70 4 5 2 地电阻q 注：变电所总接地电阻为内部接地网与外部接地网联接后所测接地电阻，使用z c 一8 型接地电阻测量仪，测试季节为7 月。 上面表中所列变电所接地电阻是二十年前所测得的数据，从所测数据可 以得出以下几点结论： 1 ) 九个车站内部接地网的接地电阻均在0 5 q 以下，而外引接地体的接 西南交通大学工程硕士毕业设计( 论文)第2 5 页 地电阻均l q ，接地装置总电阻的大小取决于内部接地网的接地电阻。 2 ) 二期环线三个车站( 表中的前三个车站) 的内部接地网的接地电阻值 和一期工程的六个车站的内部接地网的接地电阻值差别不大，这说明此电阻 值不受通车及修建年限的影响。 3 ) 一期六个站的内部接地网电阻值的大小，略受车站水位高低影响，东 边几个站的水位高其电阻值也略小些。 4 ) 北京地下铁道各车站内部接地网的接地电阻值差别不大，且数值大小 稳定，完全能满足规程上对接地电阻值的要求。 ( 2 ) 1 9 8 8 - - 1 9 9 7 年测试数据 在三十多年的运营中，北京地铁公司也曾对北京地铁一线和环线的车站 变电所的接地电阻进行了多次全面的测试，其测试结果摘录如表2 - 6 、表2 7 、 2 8 所示。 表2 - 7 北京地铁一线各变电所接地电阻实测值 序号站名 1 9 8 8 年测量值( n )1 9 9 1 年铡量值( q )1 9 9 7 年测量值( q ) 1 北京站站 0 1 2o 2 0o 1 l 2 崇文门站 o 2 00 3 5o 1 9 3前门站o 1 l o 2 00 0 8 4 和平门站0 2 5 o 3 5 0 0 9 5 宣武门站 o 1 l o 2 0o 1 0 6长椿街站0 1 8o 3 0o 2 0 7礼士路站o 3 0o 2 0o 1 l 8 木樨地站 0 1 8o 3 00 1 8 9 军事博物馆站 0 2 0o 2 0o 0 9 4 l o公主坟站o 1 9 o 9 0o 。2 4 l l 万寿路站 o 2 50 2 0o 1 4 1 2 五棵松站 o 1 7o 3 5o 1 8 1 3玉泉路站o 1 50 ，8 00 1 5 1 4八宝山站0 2 00 4 0o 1 3 1 5八角村站o 5 0o 3 5o 1 6 1 6 古城路站 0 1 50 4 0o 2 4 1 7 苹果园站 o 5 00 3 00 2 5 i s5 2 号站 o 2 5o 2 0 o 2 8 西南交通大学工程硕士毕业设计( 论文)第2 6 页 注：所测接地电阻为内部接地网与外部接地网在接地端接箱处联接所得 数值，使用z c 一8 型接地电阻测量仪，测试季节为4 月至6 月1 5 日。 表2 - 8 北京地铁环线各变电所接地电阻实铡值 序号站名1 9 8 7 年测量值( q )1 9 9 1 年测量值( q )1 9 9 7 年测量值) l 复兴门站 o 1 2o 2 0o 0 6 2车公庄站o 2 00 3 5o 1 2 3 阜成门站 o 1 l0 2 0o 2 7 4 西直门站 o 2 5o 3 5o 1 5 5 积水潭站 o 1 lo 2 0o 1 7 6 鼓楼站 o 1 8o 3 0o 1 7 7 安定门站 0 3 00 2 00 1 2 8雍和宫站0 1 80 3 0 o 1 7 9东直门站o 2 0o 2 0o 2 0 1 0 东四十条站 0 1 9o 9 0o 1 7 l l朝阳门站o 2 50 2 00 3 4 1 2 建国门站 o 1 7o 3 5o 1 7 注：所测接地电阻为内部接地网与外部接地网在接地端接箱处联接所得 数值，使用z c - 8 型接地电阻测量仪，测试季节为4 月至6 月1 5 日。 ( 3 ) 测试结论 从二十多年前的测试数据和近十几年的测试数据来看，尽管时间不同、单 位不同、人员不同、方法不同、仪器不同，但测试数据十分相似，都证明了 地下车站的结构钢筋的接地电阻值很低，都在0 5 f l 以下。这回答了近4 0 年前 能不能用地下结构钢筋作自然接地体的第一个疑问。实际测试表明，地下车 站结构钢筋的接地电阻在0 5 f l 以下，是满足接地电阻要求的砼”。 ( 4 ) 关于地下结构钢筋中交流不平衡电流的说明 北京地铁一期工程和环线工程的低压配电系统采用三相四线制接零系 统，在结构钢筋中存在交流不平衡电流。随着科学技术的不断发展，地铁的低 压配电系统向国际上接轨，向地面工程靠拢，从上海地铁一号线开始，低压配 电系统已采用三相五线制( t n - s ) 系统，北京地铁的复一八线、广州地铁一号线 均采用这一系统，地线和中性线分开，在地线中没有交流不平衡电流，对测试钢 筋中台争杂散电流没有影响。这就给三十年前不能用地下结构钢筋作自然接地 体的第二个理由作了答复，即钢筋中不存在交流不平衡电流。当初不能用结构 西南交通大学工程硕士毕业设计( 论文)第2 7 页 钢筋作自然接地体的理由就这两条，没有其它任何原因。现在，不能用地下 结构的钢筋作自然接地体的理由已不复存在了，这不仅是依靠理论推导和论 证，而是用三十多年的工程实践证明了这一点。 2 6 4 新版规范关于“自然接地体作为接地装置”的规定 地下车站结构的钢筋可以作为地铁电气设备( 包括强电和弱电) 的共用的 自然接地体。由于杂散电流防护的要求，结构的横向主筋和纵向分布筋相互 焊接，构成一个庞大的等电位法拉第笼，这个法拉第笼约有5 0 0 0 0 m 3 ，这就是 地铁的“地”，是一切需要接地的电气设备最理想的“地”，经测试：地下结 构钢筋和变电所内部接地网是联在一起的，其过渡电阻甚微仅为0 0 5 q ；地 下结构钢筋的接地电阻均在0 5 f l 以下，有的甚至在0 1 t ) 以下。这一电阻值 很稳定，无论是新建地铁还是已运营多年的地铁，这一接地电阻值几乎没有 什么变化。取消外引接地极，利用地铁这个现成的自然接地体，不仅可以节 省大量铜材，还可以减化施工程序，无疑对地铁建设是非常有利的。 当时地铁杂散电流防护技术规程( c 玎4 9 9 2 ) 第4 2 3 条的规定：“地 铁的隧洞衬砌结构和钢筋结构不应兼作它用”，是有其原因的。即没有考虑道 床中普遍铺设排流钢筋。现在新版地铁设计规范已经建议在道床钢筋中 设置专用杂散电流排流网，那么结构钢筋也就可以兼作他用了。 因此，新版规范第1 4 7 5 规定：“变电所应敷设以水平接地极为主的人工 接地网，此外宜利用自然接地体作为接地装置。自然接地体与人工接地网的 接地电阻值的测量应能分别进行。”“1 2 7 电力电缆与通信信号电缆两者敷设关系的研究 由于地铁工程空间关系紧张( 尤其是隧道内) ，长期以来，设计时经常遇到 电力电缆与通信信号电缆敷设布置发生矛盾。 2 7 1 旧版规范的相关规定不明确 ( 1 ) 旧版规范。供电”章节中的相关规定 在旧版规范“供电”章节中，对电力电缆和通信信号电缆的敷设关系没有 明确的规定。只是在第8 4 3 条中有如下的规定：“单线隧道内的动力电缆和 控制电缆，宜敷设在沿行车方向的左侧。”这意味着：对于单洞单线隧道来说， 西南交通大学工程硕士毕业设计( 论文)第2 8 页 供电系统用的动力电缆( 电力电缆) 一般敷设在沿行车方向的左侧，即隧道中 墙位置，而通信信号电缆则一般敷设在沿行车方向的右侧”1 ( 2 ) 旧版规范。通信”章节中的相关规定 在旧版规范“通信”章节中，对电力电缆和通信电缆的敷设关系也没有明 确的、完整的规定。只是在第1 0 4 3 条中有如下的规定：“通信电缆应与强 电电缆分开敷设”。另外，在“地下直埋电缆与其它建筑物的最小间距表”中， 如表2 - 9 所示，对“地下直埋通信电缆与电力电缆的最小净距”做出了如下 规定2 】： 表2 - 9 地下直埋通信电缆与电力电缆的最小净距 平行时交叉时 3 5 k v 以下级 0 5 m 0 5 m 电力电缆 3 5 k v 及以上级电力电 2 o m o 5 m 缆 可见旧版规范通信章节中的条文对隧道中通信电缆和电力电缆的空间布 置关系也没有规定清楚。 ( 3 ) 旧版规范。信号”章节中的相关规定 同样在旧版规范“信号”章节中，对电力电缆和信号电缆的敷设关系也缺 乏明确的、完整的规定。只是在第1 1 6 3 条中有如下的规定：“信号电线路应 与电力线路分开敷设。交叉敷设时，应采取防护措施”。“ ( 4 ) 旧版规范的可操作性分析 在实际设计过程中，电缆敷设方式涉及：直埋、明敷等：敷设位置也涉及： 车站、隧道、车辆段、高架桥等，其中隧道又包括单洞单线隧道和单洞双线 隧道。对于直埋敷设方式，旧版规范对两者的净距做出了规定；对于单洞单 线隧道，旧版规范也给出了原则要求，这使得设计时有据可依；但对于单洞 双线隧道和车站来说，旧版规范对两者的净距并有做出规定，这使得设计时 很难以操作。 2 7 2 电力电缆与通信信号电缆两者的敷设关系研究 ( 1 ) 问题由来：通信信号系统涉及地铁调度指挥、行车运营的安全，其信 息、数据的传输，对防干扰要求较高。电力电缆属于强电的范畴，通信信号 电缆则属于弱电的范畴，为了减少强电对弱电系统的干扰，弱电系统的电缆、 西南交通大学工程硕士毕业设计( 论文)第2 9 页 光缆要求离开电力电缆有一定的距离，即两者分开敷设。但两者净间距是多 少合适，旧版规范对此并没有给出全面的、具体的规定。 ( 2 ) 工程实际：目前在缝铁工程设计中，遇到了单洞双线隧道，如图2 - - l l 所示。在这种情况下，所有的地铁管线都要在一个隧道中敷设。如何合理 的安排布置电力电缆和通信信号电缆，这是轨旁系统设计的一项重要内容， 而设计是需要依据的。这要求我们必须面对空间紧张的工程实际，讨论并确 定电力电缆和通信信号电缆的净距问题。 j 一 一弋 二二 j l 少 爿二 k h - 藿 一一 晷 j _ - l j i - _ _ _一- - 一b - 4 * _ i 一：! 霭 _ _ _ 垂r 严 堇型! 皇皇蔓螬哇兰色=d _ - i - 一 i i ii c 1 。 工 一 q j 【墨 ) ( l一、 ：o l 叶_ _ j o，# ；， j o 移 - 【 一 竺i i - 图2 一l l 单洞双线隧道轨旁设备布置示意图 另外，对于侧式站台车站，在车站与区间的结合部，电力电缆和信信号电 缆只能走站台板下一个通路，无法实现不同侧敷设。这也是工程的实际情况。 ( 3 ) 问题解决：当电力电缆和通信信号电缆确实不能布置在隧道的不同 侧，而必须周侧并行敷设时，经综合分析研究，将两者的净距确定为“并行 敷设时，两者间距应不小于1 5 0 r a m ；两者垂直交叉时，其间距应不小于5 0 r a m ”。 主要分析研究如下： 1 ) 通信信号系统的电源电缆与通信信号用控制电缆的间距，可以是电缆支 架的层间距； 一西南交通大学工程硕士毕业设计( 论文)第3 0 页 2 ) 供电系统的电力电缆与其控制电缆的间距，可以是电缆支架的层间距； 3 ) 通信信号系统的电源电缆与供电系统的电力电缆同性质； 4 ) 通信信号系统的控制电缆与供电系统的控制电缆同性质； 5 ) 地铁工程中电缆支架的层间距，一般为1 5 0 r m 。这比电力系统的规定要 小； 6 ) 系统与设备的电磁兼容设计； 7 ) 设备抗干扰能力的提高； 8 ) 工程的实际应用情况。 2 7 3 新版规范的相关规定 在规范修订过程中，供电、通信、信号等编写人员对此问题进行了沟通 与研究，并形成了致意见。新版规范的相关规定如下： ( 1 ) 供电系统 电力电缆与通信信号电缆并行敷设时，两者间距应不小于1 5 0 r a m ；两者垂 直交叉时，其间距应不小于5 0 u “1 。 ( 2 ) 通信系统 通信电缆、光缆应与强电电缆分开敷“1 。 。直埋通信电缆、光缆与电力电缆的最小净距”应符合如下表2 1 0 规定： 表2 1 0 直埋通信电缆、光缆与电力电缆的最小净距 平行时交叉时 3 s k y 以下级 0 5 m0 5 m 电力电缆 3 5 k v 及以上级 电力电缆 2 o m0 5 m “沿墙架设通信电缆、光缆与电力线的最小净距”应符合如下表2 1 l 规 定： 表2 1 l 沿墙架设通信电缆、光缆与电力线的最小净距 i 平行时交叉时 f电力线 o 1 5 m0 0 5 m ( 3 ) 信号系统 信号电线路应与电力线路分开敷设。交叉敷设时，信号系统的电线路应采 取防护措施，敷设闯距按“通信电缆、光缆与电力电缆( 线) 最小净距”执行。 西南交通大学工程硕士毕业设计( 论文)第3 1 页 2 8 对征求意见稿修改意见与建议的分析处理 ( 1 ) 征求意见稿8 i 3 条： 1 ) 地下铁道中压网络的电压等级可采用3 5 k v 、( 2 0 k v ) 、l o k v 。目前国内 2 0 k v 电压的电气产品尚未系列化，同时产品的可选择范围也不大，是否将2 0 k v 电压等级纳入推荐项目内请考虑。 分析处理：经认真研究、综合考虑，认为2 0 k v 电压等级有其优点”1 ，故 维持条文原意。 2 ) 在l o k v 后加：采用分散式供电的应与城市供电电压等级一致，完全 采用集中供电的可根据用电用量比较确定供电电压等级。 分析处理：在原条文中增加“对于分散式供电方案，中压网络的电压等 级应与城市电网相一致；” ( 2 ) 征求意见稿8 1 6 - - 条：此条内容若指中压网络的一次接线方案( 由 于8 1 6 一条中已将外部电源的接线方案解决了) ，是否可不必会同城市电力 部门协商确定。 分析处理：“供电系统的一次接线方案”是指中压网络构成方案，并不包 括在外部电源方案中，故维持条文原意。 ( 3 ) 征求意见稿8 1 6 三、五条：两条内容基本相同，合并成一条是否 表达更清晰。 分析处理：“8 1 s 三”是指电源引入点的资料，。8 1 6 、五”是指电 网资料不样，故维持条文原意。 ( 4 ) 征求意见稿8 1 9 条 1 ) “可采用双电源单回线线路供电”宜改为“可采用双电源单回线专线 线路供电”。 分析处理：同意修改意见，将原条文改成“可采用双电源单回线路专线供 电”。 2 ) 一级负荷宜由双电源双回路，二级负荷可采用双电源单回线，三级负 荷可由单电源单回路供电。删去“当一个电源发生不应同时受到损坏”。 分析处理：“当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。”这 是一级负荷的供电原则，故维持条文原意。 ( 5 ) 征求意见稿8 1 1 3 条 1 ) 表后加注：“在地铁车辆采用电力再生时电压可瞬时超过最高值，但对 于7 5 0 v 系统不得高于1 0 0 0 v ，1 5 0 0 v 系统不得高于2 0 0 0 v 。” 西南交通大学工程硕士毕业设计( 论文)第3 2 页 分析处理：依据不充分，故维持条文原意。 2 ) 增加“直流牵引馈电采用双导线制，正负极均不接地。 分析处理：同意修改意见，增加新条文“直流牵引网采用双导线制，正极、 负极均不接地”。“” 3 ) 建议增加3 0 0 0 v 一档。 分析处理：3 0 0 0 v 多用于郊区铁路等，在地铁工程中很少用，故维持条文原 意。 ( 6 ) 征求意见稿8 i 1 6 条：由于地下铁道供电系统中牵引供电部分无 需采用无功补偿，故此条可否改成：地下铁道供屯系统中动力照明部分应采 用并联电力电容器作为无功补偿装置宜在降压变电所内集中补偿。 分析处理：将条文改成了“地铁动力照明供电系统应采用并联电力电容 器作为无功补偿装置”，并纳入到。动力与照明”一节中。 ( 7 ) 征求意见稿8 2 变电所；i ) 能否增加关于强弱电之间的电磁兼容内 容。2 ) 变电所要否考虑结构抗震要求。 分析处理：电磁兼容是一个综合性问题，重在设备设计：而变电所结构 抗震属结构设计问题，故维持条文原意。 ( 8 ) 征求意见稿8 2 3 条：变电所分布应考虑下列因素：负荷容量、运 行方式、电压水平、保护可靠性、安全措施、治理谐波水平，杂散电流防护 等，经计算并由技术经济比较确定。 分析处理：将原条文改成“变电所的数量、容量及其在线路上的分布应 在综合考虑的基础上由计算确定。” ( 9 ) 征求意见稿8 2 4 条：变电所的数量和容量根据近、远期负荷分别 计算，可分期建设，亦可按远期负荷一次建设。 分析处理：将原条文改成“主变压器的数量与容量宜根据近、远期负荷 计算确定、分期实施，并在一台主变压器退出运行时其他变压器能负担供电 范围内的一、二级负荷。” ( 1 0 ) 征求意见褊8 2 7 条：牵引变电所一次侧接线增加单母线分段，直 流侧可根据运行可靠性要求增加备用母线或分段母线。 分析处理：直流侧备用母线不是一种普遍做法，故维持条文原意。 ( 1 1 ) 征求意见稿8 2 8 条 1 ) 应选用体积小、低损耗、低噪音、防潮、无自爆、难燃、低烟、低毒 性产品，与消防有关宜选用耐火性产品。 2 ) 设备和材料应“选用质量可靠、安全、技术成熟、节能的产品，并向 西南交通大学工程硕士毕业设计( 论文)第3 3 页 无维修和少维修、小型化方向发展”，选用体积小、低损耗阻燃型的定型 产品。 分析处理：将原条文的q “耐火或阻燃型产品”改成了q ”阻燃或 耐火的定型产品”。 ( 1 2 ) 征求意见稿表8 2 9 ：各种通道应满足正常维护和检修的要求。开 关柜单列布置，单车( 抽屉) 长+ 1 2 0 0 ；开关柜双