深圳华侨城“欢乐干线”电气设计

　

摘要：详细介绍了深圳华侨城“欢乐干线”的电气设计。文中从配电系统设计、变压器选型、变配电室设计、线路敷设、系统防雷接地以及电力控制等几方面进行了阐述。

关键词：电系统设计 变压器选型 变配电室设计
　　深圳旅游业近年来发展迅速，位于主要干道——深南大道上的华侨城，就分布了许多的旅游景点：锦绣中华、世界之窗、民俗村等。“欢乐干线”是一条全长约四公里的高架电气化轨道列车，它像一条纽带，串起了华侨城内的一个个旅游景点。
　　1998年笔者当时所在的设计院承揽了“欢乐干线”的全部站台设计，笔者负责整个系统的电气设计，包括高、低压配电系统、各站台变配电室、站台内照明设计，以及系统的防雷与接地设计等。
1 工程概况
　　华侨城欢乐干线包括一条全长3．88km的环形封闭运行线和一段长0．48km的维修支线，全线共设有7个站台和一个维修车间。系统全套设备由瑞士引进，主要设备为变频有轨调速列车，正常情况下，有5辆列车同时在轨道上运行。每台列车配有4×15kW的电动机和2× 75kW的变频器(列车启动和加速过程中功率消耗为2.5倍的额定功率)。为满足列车正常运行，外方要求供给列车的轨道母线 (Bus-bar)上的电压波动范围在额定值的10％以内，频率要求50±0．1Hz。
　　因为供电线路较长，列车使用的又是380V的低压电源。因此，为保证供电质量，全线采用5段母线分别供电，相邻母线之间由分段断路器联络。运行时，分段断路器闭合，系统闭环运行。为供给5段母线用电，在全线的5个站台设有低压变配电室，每台变压器除供给列车用电外，还供给各站台的照明用电和全线轨道的广告照明用电。电气总平面示意见图1。
　　当时，该工程的配电系统在国内没先例，即便在国外，也没有建过这么长的轨道。因此，在设计中出现了许多问题，我们(设计院、甲方及外方)通力合作，在满足国家规范的前提下，力求使设计满足系统的供电需求。工程从1998年6月开始设计，历时半年，在1999年1月已经全部通过供电部门的验收，并在1999年春节投入运行。
　　以下就系统的高低压配电系统设计、设备选型、变配电室设计、线路敷设、系统防雷接地以及电气自动化等几个方面的内容进行论述。
2 高低压配电系统设计
2．1 高压系统设计
　　系统高压电源由华侨城内的两个区域变电站各引一路10kV电源，就近供给两个站台变电室。两路电源一用一备，由供电局内部手动切换，每路电源可负担全部负荷。
　　因该系统为高架电气化铁路，负荷等级较高。因此，系统供电的可靠性和灵活性尤其重要。但该系统有以下几点特殊性：①高压电源进线方向、路径受限，且只能引至就近的变电室；②高压线路传输要两次穿越深南大道，传输路径受限；③高压电缆在各站台配电室之间传输，需沿高架轨道上附设的电缆桥架敷设，桥架空间、电缆的引接等问题限制高压电缆的双回路敷设。
　　因此，考虑上述因素，为减少高压线路走廊，并保证供电的可靠性和灵活性，高压供电采用环网式和单母线混合的供电方式，供给沿线的5个变配电室。在轨道上尽量保证高压线路可靠地传输，消除局部线路单母线供电在干线上出现故障的可能性，保证可靠供电，高压系统示意见图2。系统高压柜采用带熔断器的负荷开关，并配备电动操作机构，为实现配网自动化提供条件。
2．2 低压系统设计
　　为满足轨道全线对电源质量的要求，在全线5个站台设有变电室，每个变电室设有1台200kV.A变压器，分别供给轨道母线低压电源，并供给各站台的照明等设备用电。低压供电系统均为220／380V。
　　低压轨道母线采用单母线分段方式，分段处设分段断路器。运行时，所有分段断路器闭合，系统闭环运行。
　　为保证列车在经过分段处电源的连续性，在每两段母线之间，有一段小母线跨接在两段母线之间，该段母线长度刚好够整节车厢的导轨长度，该母线也通过断路器与轨道母线连通。运行时，该断路器与分段断路器同时闭合，以保证供电的连续与可靠，低压配电系统示意见图3。

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　　低压系统采用了抽屉式开关柜，各分段断路器的整定值均参考外方提供的模拟运行试验中的电流曲线得到。该运行曲线提供了系统正常及最恶劣情况下，母线及变压器上的电流值和尖峰电流。
　　外方提供的变频率调速列车的平均功率因数达0．95，因此低压侧没有设无功补偿装置。
2．3 照明设计
　　站台照明由本站的变电室或就近站台的变电室引来，在站台的售票处设一配电箱，供站台照明和空调用电。站台及轨道沿线的广告照明由变电室直接引接。
3 变压器选型及变配电室设计
3．1 变压器选型
　　因低压轨道母线采用单母线分段、闭环运行方式。因此，为保证供电质量，外方曾强烈要求采用有载调压变压器。但甲方考虑投资成本及日后的使用维护，不同意选用有载调压变压器。为此，甲方邀请设计单位与外方曾就此进行技术谈判。
　　在谈判中，设计单位指出：该系统的供电负荷并不大，每台列车配有4× 15kW的电动机，列车附属空调等设备的用电预留30kW，因此，每台列车的负荷为90kW。在列车启动和加速过程中功率消耗为2．5倍的额定功率，5台车同时在轨道上按固定的时间间隔运行，同时出现尖峰负荷的可能性不大。选用200kV.A变压器，即使每台变压器再供给站台30kW的照明用电，其负荷率也完全可以满足。
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