沙特麦加地铁供电系统汇报

1、中 沙 铁 路 合 作 项 目 1 供电系统 中 沙 铁 路 合 作 项 目 2 汇报内容 p系统构成原则 p各所设备介绍 p供电系统方案 p供电系统运行方式 p保护 p系统基本条件 中 沙 铁 路 合 作 项 目 3 供电系统原理单线图供电系统原理单线图 中 沙 铁 路 合 作 项 目 4 系统构成原则 中 沙 铁 路 合 作 项 目 5 1、当一个主要设备故障时，如变压器、电缆、母 线及主变电站110 kV进线，不会影响到线路正常 运行。 2、当一个牵引变电所故障退出运行时，不影响列 车的正常运行。 3、当一个主变电站故障退出运行时，全线由相邻 另一主变电站承担供电。 系统构成原则 中 沙

2、 铁 路 合 作 项 目 6 系统基本条件 中 沙 铁 路 合 作 项 目 7 主变电站进线额定电压： 110 kV 主变电站出线额定电压： 13.8 kV 额定低压配电电压： 380/220V 额定蓄电池电压： 110V DC 频率： 60 Hz1Hz 环境温度： 45 max/ 15 min 系统基本条件 中 沙 铁 路 合 作 项 目 8 湿度： 50 max，0 min 接触网额定电压： 1500V Min：1000V， Max：1800V 列车运行能力：18辆车同时线上运行，2辆 备用，每辆车12节编组 系统基本条件 中 沙 铁 路 合 作 项 目 9 供电系统方案 中 沙 铁 路

3、合 作 项 目 10 本线采用集中供电方式，110kV/13.8kV两级 电压制式，13.8kV中压供电网络，全线在车辆段 和Mina设两座110kV/13.8kV主变电站，牵引网电 压采用DC1500V，全线设11座牵引变电所，其中 车辆段设置1座牵引变电所。 供电系统方案 中 沙 铁 路 合 作 项 目 11 1、主变电站 本工程在Mina和车辆段分别设置1座 110kV/13.8kV主变电站，每一座主变电站引入两 路相互独立的110kV电源，当任一路电源停电时 ，由另一路电源给全所的全部负荷供电。每一座 主变电站设置两台并联平行工作的主变压器，应 沙特电力公司要求，主变电站内主变压器容量

4、均 采用67MVA。 供电系统方案 中 沙 铁 路 合 作 项 目 12 1、主变电站 主变电站110kV侧采用内桥接线，当一路110kV电 源电缆故障检修时，通过桥断路器可实现一回 110kV电源带两台主变压器运行，不影响地铁系 统的运营。正常运行时桥断路器打开，两台主变 压器分列运行。13.8kV侧采用单母线分段接线方 式。 供电系统方案 中 沙 铁 路 合 作 项 目 13 2、降压变电所 根据各车站的低压负荷资料，各车站及EEP、控 制中心、车辆段分别设置2个降压变电所。每个降 压变电所设置1台降压变压器，并且在各车站及控 制中心设置应急备用的发电机，为工点重要负荷 提供应急备用电源。

5、 供电系统方案 中 沙 铁 路 合 作 项 目 14 2、降压变电所 工点工点降压变压降压变压 器容量器容量 （kVA） 发电机容发电机容 量（量（kVA） 工点工点降压变压降压变压 器容量器容量 （kVA） 发电机容发电机容 量（量（kVA） Jamarat225001000Muz 2225001000 Mina 2225001000Muz 1225001000 Mina 1 225001000EEP 32500/ Muz 3225001000EEP 22500/ 供电系统方案 中 沙 铁 路 合 作 项 目 15 2、降压变电所 工点工点降压变压降压变压 器容量器容量 （kVA） 发电机容

6、发电机容 量（量（kVA） 工点工点降压变压降压变压 器容量器容量 （kVA） 发电机容发电机容 量（量（kVA） EEP 12500/LV 121600/ Arafat 3225001000LV 2225001250 Arafat 2225001000LV 322500/ Arafat 1225001000LV 432500/ 供电系统方案 中 沙 铁 路 合 作 项 目 16 3、牵引变电所 每座牵引变电所设置2组 整流机组。DC1500V母线 采用单母线接线方式，正 线牵引变电所设置4回馈 线，分别向上、下行接触网 供电（车辆段牵引变电所 设置6回馈线向站场供电)。 供电系统方案 中 沙

7、 铁 路 合 作 项 目 17 3、牵引变电所 牵引变电所分布 牵引所牵引所JamaratMina2Mina1Muz3Muz2 所间距 （km） 2.660.930.971.151.27 牵引所Muz1EEP2Arafat3Arafat2Arafat1 所间距 （km） 2.533.510.97.0.81/ 供电系统方案 中 沙 铁 路 合 作 项 目 18 3、牵引变电所 牵引变电所整流变压器安装容量 牵引所牵引所JamaratMina2Mina1Muz3Muz2 整流变安 装容量 （kVA） 40004000400040004000 牵引所Muz1EEP2Arafat3Arafat2Ara

8、fat1 整流变安 装容量 （kVA） 40004000400040004000 三、供电系统方案 中 沙 铁 路 合 作 项 目 19 4、环网供电方案 地铁供电网络采用AC13.8kV电压等级。在车辆段 和车站设置AC13.8kV/DC1500V的牵引变电所和 AC13.8kV/0.4kV的降压变电所。各变电所之间通 过AC13.8kV电缆连接，构成地铁AC13.8kV供电 网络。详见供电原理单线图。 三、供电系统方案 中 沙 铁 路 合 作 项 目 20 4、环网供电方案 全线分为牵引负荷和低压电力负荷两个环网。牵 引负荷以三个或四个牵引变电所为一个供电分区, 在每个供电分区中，由其中两

9、个牵引变电所直接 从同一个主变电站的13.8kV两段母线引入两回专 供电源，构成环网供电结构。在EEP2牵引变电所 内设置13.8kV环网联络开关，用于主变电站之间 的相互支援。 供电系统方案 中 沙 铁 路 合 作 项 目 21 4、环网供电方案 牵引环网系统共分四个供电分区： 第一分区：Jmarat Mina2 Mina1 第二分区：Muz3 Muz2 Muz1 第三分区：EEP2 Arafat3 Arafat2 Arafat1 第四分区：车辆段 供电系统方案 中 沙 铁 路 合 作 项 目 22 4、环网供电方案 在正常运行方式下，Mina主变电站向第一、二供 电分区的牵引负荷供电。车辆

10、段主变电站向第三 、四供电分区的牵引负荷供电。 供电系统方案 中 沙 铁 路 合 作 项 目 23 4、环网供电方案 低压电力负荷以三个或四个车站为一个供电分区 ，在每个供电分区中，由其中一个车站直接从同 一个主变电站的13.8kV两段母线引入两回专供电 源，构成环网供电结构。在Muz1车站内设置 13.8kV环网联络开关，用于主变电站之间的相互 支援。 供电系统方案 中 沙 铁 路 合 作 项 目 24 4、环网供电方案 低压电力环网系统共分四个供电分区： 第一分区：Jmarat Mina2 Mina1 第二分区：Muz3 Muz2 Muz1 第三分区：EEP3 EEP2 EEP1 Araf

11、at3 Arafat2 Arafat1 第四分区：车辆段 供电系统方案 中 沙 铁 路 合 作 项 目 25 4、环网供电方案 在正常运行方式下，Mina主变电站向第一、二供 电分区的低压电力负荷供电。车辆段主变电站向 第三、四供电分区的低压电力负荷供电。 供电系统方案 中 沙 铁 路 合 作 项 目 26 5、牵引网电压水平及轨电位 其中一个牵引变电所故障解列时，牵引网最低电 压水平为1157V。 其中一个牵引变电所故障解列时，钢轨最高电位 为99V。 供电系统方案 中 沙 铁 路 合 作 项 目 27 供电系统运行方式 中 沙 铁 路 合 作 项 目 28 1、正常运行方式 在正常运行方式

12、下，Mina主变电站分别向第一、 二供电分区的牵引负荷和低压电力负荷供电。车 辆段主变电站分别向第三、四供电分区的牵引负 荷和低压电力负荷供电。 供电系统运行方式 中 沙 铁 路 合 作 项 目 29 1、正常运行方式 每座主变电站的两路110kV电源和两台主变压器 同时分列运行，向各自供电分区的车站变电所 (牵引变电所和降压变电所)供电。 供电系统运行方式 中 沙 铁 路 合 作 项 目 30 2、故障运行方式 Mina或车辆段主变电站的一台主变压器故障退出 运行时，另一台主变压器带本主变电站供电区域 的全部负荷。 主变电站内的一回110kV进线电缆故障时，首先 切除故障电源回路，然后合上该

13、主变电站110kV 侧的桥断路器，系统恢复运行。 供电系统运行方式 中 沙 铁 路 合 作 项 目 31 2、故障运行方式 当Mina主变电站解列并且13.8kV母线无故障的情 况下，合上EEP2牵引变电所内的13.8kV牵引环 网分段开关和Muz1降压变电所内的13.8kV低压电 力环网分段开关，实现车辆段主变电站向本工程 全部负荷供电。 供电系统运行方式 中 沙 铁 路 合 作 项 目 32 2、故障运行方式 当车辆段主变电站解列并且13.8kV母线无故障的 情况下，合上EEP2牵引变电所内的13.8kV牵引 环网分段开关和Muz1降压变电所内的13.8kV低压 电力环网分段开关，实现Mi

14、na主变电站向本工程 全部负荷供电。 供电系统运行方式 中 沙 铁 路 合 作 项 目 33 2、故障运行方式 当任意一座牵引变电所或降压变电所的13.8kV进 线电缆故障时，首先切除该故障回路，然后合上 所在分区环网闭合开关的13.8kV母联断路器，系 统恢复运行。 供电系统运行方式 中 沙 铁 路 合 作 项 目 34 2、故障运行方式 当降压变电所内的一台动力变压器故障，合上变 电所内400V侧的母联断路器，由另一台动力变压 器承担该降压变电所所供设备负荷供电。当车站 两个降压变电所均故障退出，合上变电所内400V 侧的发电机母联断路器，由发电机承担车站部分 重要负荷的供电。 供电系统运

15、行方式 中 沙 铁 路 合 作 项 目 35 各所设备介绍 中 沙 铁 路 合 作 项 目 36 主变电所主变电所 110/13.8kV主变压器、110kV GIS （气体绝缘组合电器设备） 、GIS控制保护柜、110kV综 合柜（测量、控制、保护）、13.8kV开关柜、 13.8/0.38kV辅助变压器、交流配电柜、整流 充电柜、蓄电池柜、SCADA柜 牵引变电所牵引变电所 整流变压器、整流器柜、1500V直流开关柜、负极柜、轨电位、13.8kV开关柜（8BK20）、 13.8kV RMU、13.8/0.38kV辅助变压器、交流配电柜、整流充电柜、蓄电池柜、SCADA柜 辅助变电所辅助变电所

16、 13.8kV RMU、 13.8/0.38kV辅助变压器、交流配电盘、整流充电盘、蓄电池盘、SCADA柜、 发电机 各所设备介绍 中 沙 铁 路 合 作 项 目 37 主变压器 110/13.8kV，三相，三绕组， YNyno(d5)，容量是67MVA，空载 损耗33kW，空载电流0.1%. 高压侧额定负载电流283/383A，低 压侧额定负载电流2078/2810A. 高压绕组和套管绝缘等级均为 230kV，低压绕组和套管均为50kV， 高压绕组和套管雷电过电压均为 550kV，低压绕组和套管均为125kV. 油浸自冷有载调压变压器，允许的 室外最高温度为55 ，最高油温 110 ，户外式

17、自然风冷。 主变压器 各所设备介绍 中 沙 铁 路 合 作 项 目 38 110kV GIS 组成： 三相： 母排、间隔（module）、断路器、 隔离开关、三工位开关、接地开 关、流互、压互、电缆终端间隔、 避雷器（surge arrester） 单相： transformer termination（铜排）、 SF6/air connection module SF6 110kV GIS各所设备介绍 中 沙 铁 路 合 作 项 目 39 110kV GIS 参数： 额定电压115kV，母排 额定电流1600A，馈线 额定电流1250A，额定 频率60Hz. 额定工频对地和断口耐 压值分别是

18、275kV、 315kV，对地和断口雷 电耐压值分别是650kV、 750kV，1秒钟短时耐 受电流40kA，短时耐受 峰值电流80kA，工作温 度-5到40 ，设计六氟 化硫气压6bar。 110kV GIS各所设备介绍 中 沙 铁 路 合 作 项 目 40 13.8kV开关柜： 右图为车辆段主所的13.8kV 开关柜。 型号是8BK20，即采用空气 绝缘的金属铠装式开关柜设 备，主所和牵引所的中压柜 均采用该型号。 进线柜、馈线柜、测量和接 地柜、母联提升柜、滤波柜。 额定电压13.8kV，额定电流 1250A（主所进线和母联提 升柜为3150A），额定频率 60Hz，1秒额定短时耐受电

19、流25kA，额定雷电冲击耐压 75kV，柜内 “五防”机械连 锁。 13.8kV 开关柜各所设备介绍 中 沙 铁 路 合 作 项 目 41 主所控制室 主所控制室设备： 110kV GIS控制保护盘、110kV测量保护控制盘、交流盘、DC125V充电盘、蓄电池 各所设备介绍 中 沙 铁 路 合 作 项 目 42 主所控制室交流盘主所控制室蓄电池 各所设备介绍 中 沙 铁 路 合 作 项 目 43 13.8kV RMU 型号为8DJH ，即SF6气体绝缘金属铠装开关柜。 额定电压13.8kV 额定电流630A 额定频率60Hz 1秒额定短时耐受电流21kA 柜内 “五防”机械连锁。 各所设备介绍

20、 中 沙 铁 路 合 作 项 目 44 辅助变压器 各辅助变压器额定容量见右图 三相干式树脂变压器，空气自冷，连接组 别Dyn5，额定电压13.8/0.38kV，额定频 率60Hz， 调压范围+2*2.5%/-2*2.5% kV， 阻抗电压6%，高压侧绝缘等级38kV，空 载损耗2900W，负载损耗9000W，环境 温度45 ，温升95K，室内型。 各所设备介绍 中 沙 铁 路 合 作 项 目 45 整流变压器 三相干式树脂变压器，空气自冷， 额定容量4000kVA 额定电压13.8/1.18kV 连接组别Dy5Dd0 调 压范围+2*2.5%/-2*2.5% kV 阻 抗电压7% 高 压侧绝

21、缘等级38kV 空载 损耗12000W 负载 损耗17000W 环境温度45 温升95K，室内型。 6相，延迟角30度。 各所设备介绍 中 沙 铁 路 合 作 项 目 46 整流器柜 额定电压DC1500V，额定电流3150A，反向工作峰值 4000V，额定输入三相交流1300V，电压额定频率60Hz， 环境温度40。 12脉波桥式整流。 各所设备介绍 中 沙 铁 路 合 作 项 目 47 额定电压DC1500V 主母排额定电流7500A 额定电流4200A 交流50Hz耐压值8.3kV 短路电流（ 250ms ）50kA 环境温度40。 DC1500V开关柜 进线柜、馈线柜、越区柜 各所设备

22、介绍 中 沙 铁 路 合 作 项 目 48 钢轨电位限制装置 最大系统耐压DC3000V，额定电流800A，短路电流50kA（ 10ms ），环境温度40。 各所设备介绍 中 沙 铁 路 合 作 项 目 49 交流盘交流盘 额定电压230/400V，额定频率60Hz。 低压交直流系统 整流充电盘和蓄电池盘整流充电盘和蓄电池盘 额定电压DC110V，额定输入电压 AC400V，额定频率60Hz，输出电压偏 差-15/+10，蓄电池可供电时间4小时。 各所设备介绍 中 沙 铁 路 合 作 项 目 50 柴油发电机 额定容量1000kVA（OCC 1250kVA），电压380/220V AC，频率6

23、0Hz，功率因素0.8，最大环 境温度45。 各所设备介绍 中 沙 铁 路 合 作 项 目 51 供电系统 保护 中 沙 铁 路 合 作 项 目 52 供电系统 保护 1、标准ANSI 中 沙 铁 路 合 作 项 目 53 供电系统 保护 2、保护配置原则、保护配置原则 保护应尽可能快地切除短路故障和恢复供电。继电保护应满足可靠性、 选择性、灵敏性、速动性要求，并在此原则下，力求简化保护配置。供电系 统各级保护应密切配合。自动装置应能满足供电安全、可靠、灵活的运行要 求，自动装置和安全闭锁是提高供电可靠性、确保系统安全运行的有效措施。 变电所110kV、13.8kV及DC1500V系统的继电保

24、护装置均采用微机型综合保 护测控单元，通过网络接口接入SCADA，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，保护功能具有独立性，不依赖于网络。 各单元的保护测控装置直接安装于被保护设备开关柜的低压室内。 3、保护配置方案、保护配置方案 根据直流牵引供电系统、13.8kV交流供电系统网络构成和运行方式以及 变电所设备配置情况，设计继电保护与自动装置的配置方案如下： 中 沙 铁 路 合 作 项 目 54 供电系统 保护 3.1、总体、总体 保护执行装置见右表保护执行装置见右表 由右表可见： 进出线、变压器的保 护有2个保护装置， 一是大电流脱扣即断 路器本体保护，二是 微机

25、继电保护装置。 另外整流器柜还有框 架保护。 中 沙 铁 路 合 作 项 目 55 供电系统 保护 3.2、主变电所、主变电所 主所进线和馈线保护装置： 高压断路器 中压断路器 交流系统的微机继电保护装置 主所保护配置见下图3.2和详解表3.2 中 沙 铁 路 合 作 项 目 56 供电系统 保护 50：不带方向的定时限过流 49： 热过负荷保护 87T：变压器差动保护 26：瓦斯保护 49T：变压器热过负荷 71：油位检测 80：油流体检测 67：带方向定时限过流保护 67N： 带方向零序定时限过流保护 87T：变 压器差动保护 87BB：母排差动保护 50：不带方向定时限过流保护 50N：

26、不带方向零序定时限过流保护 87BB：母排差动保护 67：带方向定时限过流保护 67N：带方向零序定时限过流保护 87BB：母排差动保护 49T：变压器热过负荷保护 67：带方向定时限过流保护 67N：带方向零序定时限过流保护 87BB：母排差动保护 87L：线路差动保护 图图3.2主所保护配置主所保护配置 中 沙 铁 路 合 作 项 目 57 供电系统 保护 表表3.2 主所保护配置主所保护配置 中 沙 铁 路 合 作 项 目 58 供电系统 保护 3.3、牵引变电所、牵引变电所 牵引所保护装置： 中压断路器 交流系统微机继电保护装置 直流快速断路器（馈线柜） 直流系统微机继电保护装置 框架

27、保护 牵引所保护配置见下图3.3和表3.3-1、表3.3-2 中 沙 铁 路 合 作 项 目 59 87L：线路差动保护 50：不带方向定时限过流保护 50N：不带方向零序定时限过流保护 49：热过负荷保护 49T：变压器热过负荷保护 50G：框架保护 58D：二极管熔断器保护 58T：二极管超温保护 50R：电流上升率保护di/dt 76：电流上升率保护I 94M：紧急跳闸保护（篮光系统） 83：联调保护 50：不带方向的定时限 过流保护 图图3.3牵引所保护配置牵引所保护配置 中 沙 铁 路 合 作 项 目 60 表表3.3-1牵引所保护配置牵引所保护配置 表表3.3-2牵引所保护配置牵引

28、所保护配置 中 沙 铁 路 合 作 项 目 61 供电系统 保护 3.4、辅助变电所、辅助变电所 辅助所保护装置： 中压断路器 交流系统微机继电保护装置 高压熔断器 辅助所保护配置见下图3.4和表3.4 中 沙 铁 路 合 作 项 目 62 图图3.4辅助所保护配置辅助所保护配置 50：不带方向定时限过流保护 50N：不带方向零序定时限过流保护 49T：变压器热过负荷保护 IKI-20：短路显示器 中 沙 铁 路 合 作 项 目 63 表表3.4辅助变电所所保护配置辅助变电所所保护配置 IKI-20 故障灯 测试和复 位按钮 报警灯 短路显示 IKI-30 中 沙 铁 路 合 作 项 目 64

29、 3.5.1、13.8kV开关柜开关柜 SIPROTEC 7SD610：进线柜、出线柜：进线柜、出线柜 SIPROTEC 7SJ64：整流变压器馈线柜：整流变压器馈线柜 SIPROTEC 7SJ62：母联柜：母联柜 注：SIPROTEC西门子综合继电保护装置系列产 品的名称。SIPROTEC提供一系列电力系统和发 电机保护产品，其具有的广泛功能，它也能够显 示测量值，实施间隔控制，并且拥有完整的间隔 数据库和各种规约的通讯借口。利用其独特的可 互联操作软件，该软件可用于所有SIPROTEC继 电器。用户可自行对其保护数据进行分析和管理。 SIPROTEC最引人注目的特点是各种与二次设备 相关的功能都集成于每一间隔的单一设备中。 SIPROTEC继电器也可作为变电站综合自动系统 的组成部分，以实现最佳配置。