中华人民共和国国家标准地铁设计规范GB 50157条文说明 10
14.1.10 实际运行经验表明,电气故障是无法限制在某个范围内部的。因此,应急电源应是与电网在电气上独立的各式电源,例如:蓄电池、柴油发电机等.供电网络中有效地独立于正常电源的专用馈电线路,是指与正常电源不可能同时中断供电的线路。
14.1.11 供电系统中的各种变电所均应有两个电源。当供电部门为主变电所提供两路专线电源比较困难时,主变电所进线电源应至少有一个为:专线电源。地铁供电与企业供电不同,是对沿线所有负荷通过沿线各变电所供电的一个完整的供电网络,地铁自身可以通过一个较完整的系统来提高整个系统的供电可靠性。
14.1.12 地铁中压网络一般采用电缆,为保证供电可靠性,中压电缆线路平时采用互为备用方案,以确保第一次线路故障后的用电需要。中压电缆线路正常运行时属轻载。绝缘老化慢、使用寿命长,而分阶段敷设既不经济也不方便。
14.1.15 谐波对电力系统的危害一般有:
1 交流发电机、变压器、电动机、线路等增加损耗:
2 电容器、电缆绝缘损坏:
3 计算机失控,电子设备误触发,电子元件测试无法进行;
4 继电保护误动作或拒动;
5 感应型电度表计量不准确;
6 电力系统干扰通讯线路.
为了减少谐波的上述危害,对直流牵引系统及非线性用电设备所产生的谐波引起的电网电压正弦波形畸变率应予控制,具体指标按现行国家标准《电能质量 公用电网谐波》执行。
14.1.16 以往车辆再生制动的能量,除一小部分由相邻的取流列车吸收以外,一般以热能形式消耗在列车制动电阻上。假如将列车制动电阻移出车体而将其置于车站适当位置,则可减少车辆自重。另外,若能将该制动电阻移至地面,则还能减小地下空间的发热量。这样的方案涉及规划和技术的条件,因此应进行综合比较。
14.1.17 根据国际电工委员会标准1EC--TC 64,配电系统的型式有两个特征,即带电导体系统的型式和系统接地的型式。在我国,交流系统带电导体系统的基本型式有:单相两线制、两相三线制、三相三线制、三相四线制。对地铁的低压配电系统,其带电导体系统的型式宜采用三相四线制。
14.2 变 电 所
14.2.1 对于用"负荷开关+熔断器"组合电器从其他车站变电所引入中压电源的独立设置的降压变电所,可称为跟随式降压变电所。设置在车站的牵引变电所、降压变电所以及由两者合建的牵引降压混合变电所,可统称为车站变电所。当外部电源方案采用分散式供电时,可设置电源开闭所,并可与车站变电所合建。主变电所是指外部电源方案采用集中式供电时,接收城市电网35kV及以上电压等级的电源,经过降压,为地铁的牵引变电所、降压变电所等提供中压电源的高压(或中压)变电所。
14.2.2 城市轨道交通有其特殊性,每天有上、下班高峰,因而牵引负荷计算应以高峰小时的运行情况为依据。
14.2.4 为节省初期投资及降低运营成本,在工程初期主变压器的数量与容量可按近期负荷确定,但主变电所的相关土建设计应按根据远期负荷确定的主变压器数量与容量进行。
14.2.5 如果根据近远期计算负荷确定的牵引整流机组的数量与容量相差较大,则牵引机组可按近远期分期实施;反之,牵引机组数量与容量可按远期实施。
14.2.6 这样规定既能满足地铁供电可靠性的要求,又可降低一次性投资,平时配电变压器的负荷率可提高,使运营更为经济。
14.2.7 运行条件包括:机组过负荷满足要求;谐波含量满足要求;不影响故障机组的检修.如果这些条件能满足,那么一套机组维持运行,将有利于提高牵引网的电压水平、减少能耗、降低走行轨对地电位、减少杂散电流的影响。
14.2.9 牵引变电所的占用面积在地铁设备用房中占有较大的比重,在条件允许的情况下,将牵引变电所设在车站附近的地面,可以减小地铁车站规模。
14.2.15 当变电所设置在地下时,变电所设备布置受土建条件影响较大,控制室各屏间及通道距离可按条文列表中的数值控制。当变电所设置在地面时,表中数值可适当加大。
14.2.18 为贯彻以人为本的设计理念,确保事故状态下能够提供必需的应急照明电源,由原来的满足30min供电需要,增加到满足1h供电需要。
14.2.19 要求切断回路中可能出现的任何电流。在地铁牵引网中,根据实测的参数,短路电流大时其线路L/R(电感与电阻之比)的值小,因而在灭弧条件不变的情况下,有利于直流电弧的熄灭;短路电流小时其线路L/R的值大,同样在灭孤条件不变的情况下,直流电弧的熄灭就比较困难。因此提出本条要求是必要的。
14.2.20 根据IEC l64规定,地铁作为重型牵引负荷,其负荷等级为Ⅵ级,其负荷特性如表14.2.20所示。
14.2.24 容量小于等于250kV.A的配电变乐器,可以不设变压器温升超过限定值保护。
14.2.28 牵引用的非永久性故障和牵引负荷特性引起的短时过负荷情况,在保护启动中所占概率较大,故采用自动重合闸装置能减少不必要的停电。
14.3 牵 引 网
14.3.1 由牵引变电所直流快速开关柜至接触线(轨)间的直流电缆称为上网电缆,由回流轨至牵引变电所负极柜间的直流电缆称为回流电缆.
14.3.2 上部授流接触轨,是指车辆受流器在接触轨上顶面滑动取流;下部授流接触轨,是指车辆受流器在接触轨下底面滑动取流;侧部授流接触轨,是指车辆受流器在接触轨侧面滑动取流。
14.3.5 接触线距轨面的最低高度值,由车辆受电弓的最小工作高度决定。
14.3.9 现行《铁路电力牵引供电设计规范》要求,柔性架空接触网设计的强度安全系数应符合下列规定:
1 钢或铜合金接触线的强度安全系数,当磨耗面积小于或等于15%时,不应小于2,5;当磨耗面积大于15%且小于25%时,不应小于2.2。
2 各种纹线的强度安全系数不应小于:
(1)软横跨横承力索中的钢绞线4.0:
(2)承力索、定位索及附加导线中的钢纹线3.0;硬铜纹线2.0;铝绞线、钢芯铝绞线、铝包钢芯铝绞线2.5。
3 绝缘子的强度安全系敷不应小于;
(1)瓷及钢化玻璃悬式绝缘于(受机电联合荷载时抗拉)2.0:
(2)瓷棒式绝缘子(抗弯)2.5,
(3)针式绝缘于(抗弯)2.5:
(4)其他材质的绝缘元件,无阳光照射处(抗拉或抗弯)2.5;有阳光照射处,应视材质老化性能酌情增加。
4 耐张的零件强度安全系数不应小于3.0。
14.3.10 双边供电有利于提高牵引网的电压水平,有利于减少牵引网能耗,有利于杂散电流腐蚀的防护。单边供电方式仅作为特定条件下的一种实际的牵引网供电方式,不作为设计推荐。
14.3.14 本规定的目的在于减小杂散电流腐蚀影响的范围.单向导通装置应承受可能的短路电流。
14.3.17 设检修坑的折返线需独立作业,因而需要保证全天供电。为了不影响正常的停电作业,由牵引变电所直接供电是必要的。
14.3.20 铁路隧道内接触网设计的气温取值应按下列原则确定:
隧道内接触网设计气温应依据隧道长度及读锚段在隧道内的长度确定。当2/3锚段长度及以上位于长度大于2000m的隧道内时,设计气温可按比隧道外接触网设计温度最低值高5℃,最高值低lO℃取值;其余情况可与隧道外接触网设计气温取为一致。
隧道内接触网的最高计算温度宜为所取最高设计气温的1.5倍。
隧道内腕臂,吊弦、定位器正常位置时的温度宜按最高计算温度和最低设计气温的平均值计算。
隧道内接触悬桂及附加导线悬挂不宜考虑垂直线路方向的风荷载和冰荷载。
14.3.23 架空地线兼作避雷线时,其保护范围应满足防雷要求。
14.3.30 端部弯头的设置,能够保证行驶车辆的受流器平滑地导入导出接触轨的接触面,有利于车辆受流,减少受流器对接触轨的冲击。
14.3.32 防护罩的设置可以有效地防止人员无意中触及带电的接触轨。
14.4 电 缆
14.4.1 电力电缆与控制电缆,在地下敷设时采用低烟无卤阻燃电缆,其目的主要是考虑火灾时减小有害烟气对人身的侵害。上网电缆及回流电缆,其型号选择应充分考虑弯曲半径小的特点。
14.4.3 站台板下各种维修活动相对多些,中压电缆中间接头设在车站站台板下,容易受到损坏,尤其电缆接头的故障概率较电缆本身大,因此将中间接头设在区间有利于检查,也更为安全。
14.4.4 顺序排列的原则便于运行维护管理,有利于降怔弱电电缆回路的电气干扰强度,有利于实行防火分割措施。
14.4.6 单洞单线隧道内的电力电缆和控制电缆一般沿行车方向的左侧敷设,而通信信号电缆则一般沿行车方向的右侧敷设(信号机设置在列车运行方向的右侧),其目的在于尽量减少干扰。
14.4.9 特地面线路的电力电缆与控制电缆敷设在电缆沟槽内有利于防盗、防晒、美观。
14.4.16 本条规定是为了确保巡视维修人员等接触时的安全。
14.5 动力与照明
14.5.4 区间动力设备的控制电源采用交流380V,可以节省N线,有利于节省电缆投资.
14.5.9 目前对于地铁的通风与空调设备有两种供电方式,一是由变电所直接为通风与空调设备供电,二是通过环控电控室为通风与空调设备供电,后者便于控制与管理。
14.5.10 应急照明包括疏散照明与备用照明,疏散照明由出口标志灯、指向标志灯、疏散照明灯等组成。
14.5.15 照明的分组控制为地下车站的站厅、站台照明控制提供了灵活性,运营过程中可根据需要只开部分照明,以节约电能。
14.6 电力监控系统
14.6.1 目前,自动化系统发展很快,为适应这种发展,电力监控系统在设计时,在设备选型、系统容量和功能配置方面,应充分考虑发展的需要。
14.6.2-14.6.6 条文明确了电力监控系统的设计内容,主要划分为电力监控系统总体方案设计、电力监控系统主站的设计、电力监控系统子站的设计、电力监控系统通道的设计要求。地铁的电力监控系统设计,应根据地铁供电系统的特点、地铁运营要求、通信系统的通道条件,提出系统构成、监控对象、功能要求的意见,确定系统设备配置和设备选型,明确设备的功能、型式和要求。
14.6. 7 遥控对象包括遥调对象。
14.6. 8一14,6. 10 条文规定的监控对象为监控的基本内容,设计中可根据实际情况增加监控对象。
14.6,18 主要技术指标为基本要求,设计时可根据产品情况具体确定。
14.7 杂散电流与接地
14.7.5 为节省投资及减小接地电阻值,有条件时,可利用自然接地体作为接地装置。
14.7.8 直流设备的绝缘安装为直流牵引设备的框架保护实施创造了条件。
14.7.10 走行轨与隧洞主体结构(或大地)之间的过渡电阻值是不确定的,为了排流设施设计时具有可操作性,建议按不小于15Ω·km考虑。
14.7.12 为减少回流网的阻抗,牵引系统要求上、下行回流网间应做必要的并联以均流,但这种并联将涉及信号系统的信息传输,因此均流措施应得到信号系境的认可。
14.7.15 钢轨电位限制装置动作电压的调整范围,建议在直流40~120V之间。
15 通 信
15.1 一般规定
15.1.1 在地铁通信设计中,既要积极发展新技术,以满足地铁现代化及信息化的要求,又要做到经济合理,努力降低工程造价。
15.1.4 地铁越是在发生事故和灾害时越是需要迅速及时的通信联系,但如果在常规通信系统之外再设置一套防灾救护通信系统,势必要增加很多投资,面且长期不使用的设备难以保持良好状态。所以,通信系统设计应在正常情况下为运营管理.指挥、监控提供迅速及时的联系,为乘客提供周密的服务:在突发灾害或事故的情况下应作为应急处理、抢险救灾的手段。
15.2 传输系统
15.2.1、15.2. 2 从目前通信传输术技术发展水平来看,光纤通信以其大容量、低成本、标准化及高可靠性等明显优势,成为通信传输的主要手段。因此,为满足地铁各种信息传输的要求,应建立以光纤通信为主的传输系统网络.传输设备制式也早巳由PDH发展到SDH光数字传输或其他宽带光数字传输。因此,应根据地铁各种信息传输的要求,设置相应的传输系统网络。
15.2.3 鉴于地铁的各种行车安全信息及控制信息将通过传输系统来传送,为从根本上提高光缆的可靠性,防止由于一条光缆因故中断而造成地铁信息传送大通道的完全中断,宜利用地铁自身建设的有利条件,利用不同径路分别敷设光缆,通过信息传送系统构成自愈保护环,以大幅度提高网络的安全性。
15.2.4 光缆作为通信网建设的物理层基础设施,具有一次建设、长期使用,不易扩容的特点。从通信业务发展角度和通信建设经验来看,对光纤的需求量增长速度很快。因此,地铁的光缆容量除了应满足现阶段的需求外,还应充分考虑容量的预留,以适应远期发展需要。
15.2.6 光、电缆的敷设方式,是线路建设中的一项主要技术要求,直接关系到系统安全、工程量和投资.本条文是参照原邮电部的规定并结合地铁的特点制定的。
15.2.10 光纤本身不受外界强电磁场的影响,且光缆金属护套均为厚度小于0.3mm的钢外套,对电磁波的屏蔽作用很小。为保证金属加强件及金属护套上的感应电势不积累,故要求光缆接头两侧的金屑护套和金属加强件应相互绝缘。为保证感应电流不进入车站影响设备及人身安全,当用光缆引入时,应做绝缘接头。
15.3 公务电话系统
15.3.3 公务电话交换设备应具备ISDN功能,不仅给用户提供话音及非话音业务,而且具有端到端数字连接、接入速度高等优点,也利于接入INTERNET。
15.3.5 公务电话交换设备应具备完善的监控管理接口和功能,并设置维护终端,具备性能管理、故障管理、配置管理、安全管理和账务管理功能。
15. 5 无线通信系统
15.5.3 无线通信系统对于地面线路、高架线路、车辆段和停车场,电波传播宜采用高架定向天线的空间波方式,面对于隧道,电波传播宜采用漏泄同轴电缆或隧道定向天线的辐射方式。
15.6 广播系统
15.6.5 各城市新建地铁可根据其确定的车站、隧道的结构形式、建筑装修材料等条件参照本条文进行广播网的方案设计。有条件时应进行现场声场试验。
现场扬声设备的选择应考虑建筑布局和装修条件.一般具有装修吊顶的处所宜设吸顶式扬声器:没有装修吊顶的处所,宜设壁挂或吊挂式音箱,室外露天处所宜设插声式声柱或音箱。
15.6.6 广播系统的功放与负荷之间通过切换控制柜连接,负荷与功放不固定接续,根据实际工程情况,可按照每N台功放设置一台备用机(N小于等于4)、自动切换方式设计。功放N备一是指在一台标准的"英寸机架上,设置N台主用功放、一台备用功放及自动检测切换装置。自动检测切换装置实时监测机架上功放设备的工作状态,发现故障自动倒换主、备功放。
15.8 闭路电视监视系统
15.8.3 摄像机的安装位置、数量及安装方式应根据乘客流向、乘客聚集地等场所综合考虑。同时,在设置重要设施处也应安装摄像机,以利于监管。
15.9 电源及接地系统
15.9. 1 近几年来,随着通信建设的飞速发展,电源新技术.新设备也日趋成熟。为实现减少维护人员和无人值守的目标,地铁通信电源设备必须具有集中监控管理功能。
15.9.4、19.9.5 通信设备的数字化使传输、交换及其他通信设备的用电基本要求趋于同一化.一48V作为直流基础电压符合国际、国内标准以及数字通信的实际情况,故明确规定"直流基础电压为一48V"。
目前,逆变器已在通信网中得到广泛使用。鉴于逆变器的生产状况,国产逆变器容量较小,频率有限;进口逆变器容量较大、频率种类较多,但价格较高;相对而言,UPS设备的技术及设备的成熟性、运用的灵活性、可靠性及价格均优于逆变器,故本条款对逆变器及UPS的应用定位予以明确。建议当交流负荷小时,采用逆变器供电,当交流负荷大时,采用UPS供电。
15.9.7 明确指出接地系统设计的意义和作用。
15.9.8 分设接地和合设接地两种接地方式可因地制宜采用。
15.9.10 按分设接地方式设置的接地体之间应保持一定距离,防止产生地线之间的串扰所造成的不安全因素。
15.10 通信用房技术要求
15.10.3 由于车站内安装的设备不易更换和搬迁,故通信机房的面积均应满足通信业务发展的远期要求。