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1、北车建设工程有限责任公司,工程部 四电处,城市轨道交通供电系统 培训材料,城市轨道交通供电系统的作用 城市轨道交通电力系统是城市交通的重要组成部分，城市轨道交通供电电源一般取自城市电网，通过城市电网一次电力系统和轨道交通供电系统实现车头或变换，最后以适当的电压等级一定的电流形式（直流或交流电）供给通信、信号、通风、空调、照明、给排水、防灾报警、电动扶梯等用电设备。,城市轨道交通供电系统的构成,城市轨道交通供电系统,外部电源,主变电所,牵引供电系统,动力照明系统,牵引变电所,牵引网,降压变电所,动力照明,电力监控系统,外部电源的供电方式 城市轨道交通作为城市电网的一个用户，一般都直接从城市电网取
2、得电能，无需单独建设电厂，城市电网对城市轨道交通进行供电，供电方式有集中供电、分散供电和混合供电。,城市轨道交通牵引供电系统构成示意图,集中式供电 在城市轨道交通沿线，根据用电容量和线路长短，建设专用的主变电所。主变电所进线电压一般为110kV，经降压后变成35kV或10kV，供牵引变电所与降压变电所。主变电所应有两路独立的进线电源，如上海、广州、南京、香港、德黑兰地铁等采用此种供电方式。,电力系统区域骨干网（110kV）,城市轨道交通降压变电站 （110kV/35kV）,城市轨道交通降压变电站 （110kV/35kV）,35kV供电环网,牵引/降压 变电站,牵引/降压 变电站,三级电压制集中
3、供电方式结构示意图,两级电压制集中供电方式结构示意图,重庆地铁四号线供电系统图,集中供电方式的优点： （1）可靠性高，便于集中统一调度和集中管理。 （2）施工方便，维护容易，电缆敷设径路比较方便。 （3）抑制谐波的效果较好。为减少谐波对电网的影响和危害，一是采用 较高脉波(24脉波)整流机组，二是选用较高电压(110kV)的电源，因 为大容量、高电压电网的承受能力强，同时国标规定的谐波总畸变 率和谐波电压含有率比小容量、低电压电网要低得多，而且也有利 于今后集中采取高次谐波防治措施。 （4）计费方便、简单。采用110kV电压集中供电方式，运行管理单位与 电业部门的电度计费在主变电所设总计量就行
4、，不必在各变电所分 别计量。,分散式供电 在地铁沿线直接由城市电网引入多路电源构成供电系统。一般为10kV电压级。分散式供电要保证每座牵引变电所和降压变电所均获得双路电源，要求城市轨道交通沿线有足够的电源引入点及备用 容量。 沈阳现代有轨电车、长春轻轨、大连轻轨、北京城铁、北京八 通线、北京地铁5号线等都采用分散式供电方式。,混合式供电 将前两种供电方式结合起来，一般以集中式供电为主，个别地段引入城市电网电源作为集中式供电的补充，使供电系统更加完善和可靠。北京地铁一号线和环线、建设中的武汉轨道交通工程、青岛地铁南北线工程等采用混合式供电方案。 由于混合供电方式结构复杂，设备选型繁琐，且外电源电
5、压不相同，难以调度，不便管理，所以一般不补采用。,变电所的主要电气设备及功能 变 压 器：用于传递和变换交流电能的电力设备 110kV变压器 整流变压器,变电所的主要电气设备及功能 整 流 器：用于与牵引变压器组合为变压整流的变换装置 整流器与整流变压器配合使用，将交换电转换成1500V或750V电动机车使用的直流电。,变电所的主要电气设备及功能 断 路 器：对电路进行控制和保护的高压电气开关，用于自动切断负载电流和短路电。 隔离开关：高压电气开关，可在无负荷电流时接通和断开电路 熔 断 器：利用过负荷或短路电流导致熔体发热熔断原理设计的保护电气设备 母 线：导线，用于汇合和分配电能,变电所的
6、主要电气设备及功能 互 感 器：用于测量、控制和保护回路用的变流器 避 雷 器：防止雷电波损坏电气设备绝缘的保护电气,主变电所设备 110kV开关：开关是通、断电路的重要设备 主变压器：将110kV的交流电压降至35kV的交流电 35kV开关：负责通、断电路的开关装置 隔离开关：闸刀，接通或切断接入的电路 继电保护系统：检测设备运行状态，切除故障，保障系统安全保护电力设备自动监控设备：电气设备的监测和控制,牵引变电所 构成：由35kV交流开关柜、整流变压器、整流器、直流开关柜、 所用交直流屏和钢轨电位限制器等设备构成。 作用：将来自主变电所或相邻35kV变电所的35kV交流电源，通 过整流变压
7、器降压和整流器整流形成等效24脉波直流向 接触网供电，给电车提供电能。 分布：一般设置在车站和车辆段附近，相邻的牵引变电所之间 距离一般为2公里左右。,牵引变电所主接线,35kV进线,35kV馈线,35kV进线,35kV馈线,母线一（35kV）,母线二（35kV）,分段开关,牵引变压器1、2,整流装置1、2,1500V直流,接触网,配电变压器1、2,配电变压器3、4,母线1、2（400V）,母线3、4（400V）,分段开关,分段开关,再生电能回收装置,互感器,互感器,避雷器,互感器,降压变电所 构成：降压变电所一般由35kV交流开关柜、配电变压器、400V交 流开关柜等设备组成。附属设备包括保
8、护装置、计量仪表 （电压、电流等）、蓄电池、阻燃性导线、灭火设备等。 作用：降压变电所向城市轨道系统的环控和系统服务等设备提供 用电，一般是三相380V或者220V低压供电。,降压变电所主接线 两路电源可以来自主变电所，也可来自相邻牵引变电所。单母线分段，根据系统需要，也可以不设分段开关。,接触网系统 接触网的构成 接触网：经过电动车组的受电器向电动列车从给电能的导电网 馈电线：从牵引变电所向接触网输送电能的导线 轨 道：在电力牵引时，它需要完成导通回流的任务 回流线：用以供牵引电流返回牵引变电所 沿线路敷设的专为电动车辆供给电源的装置。,接触网的分类 接触网按其安装位置和接触导线的不同可分为
9、： 1、架空式接触网 按其接触悬挂的不同，可分为 （1）柔性接触网：适用于地下线路、地面线路及高架线路 （2）刚性接触网：适用于地下线路 2、接触轨式接触网：适用于地下线路、地面线路及高架线路 世界城市轨道交通除巴黎个别线路为第四轨回流外，基本采用走行轨回流。,柔性接触网,刚性接触网,接触轨供电,上部接触 下部接触 侧面接触,接触轨接触方式分类,接触轨的主要优点： 使用寿命长、维修量小，在地面对城市景观没有影响，适应于电压较低的制式。 主要缺点： 车辆不能脱离电源；电压偏低，对于大运量的车辆供电，使得牵引变电所的距离较近。 北京地铁采用了750V接触轨供电的方式。 接触网的主要优点： 安全性较
10、好，车辆可随时落弓脱离电源；电压相对较高，适应于大运量系统供电。 上海、广州地铁均采用了1500V接触网供电的方式。,牵引供电系统运行方式 牵引变电所 向接触网供电有 两种方式： 1、单边供电 2、双边供电 在故障情 况下，还可采 取越区供电方 式。,动力与照明供电系统,区域变电所（或地铁主变电所）,相邻降压变电所（或地铁主变电所）,降压变电所,降压变电所,区间配电所,区间配电所,区间配电所,车站配电所,车站配电所,负荷等级 分为一级负荷、二级负荷、三级负荷 一级负荷： 与行车密切相关的通信、信号及信息系统的主要设备； 动车组运用检修设备中与动车组运用密切的相关设施； 电气化各所的所用电； 车
11、站及有关大型建筑应急照明和大型站房、特大型站房公共区照 明、防灾报警系统； 长大隧道应急疏散照明等 其中一级负荷中特别重要的负荷有： 与行车密切相关的通信、信号及信息系统的主要设备； 特大型站重要场所等影响公共安全的用电设施、应急照明、防灾报警系统等。,负荷等级 二级负荷： 通信、信号主要设备配置的专用空调、人员密集场所的车站候车室及贵宾候车室空调； 综合维修段(工区)、检测中心； 给排水设施；道岔融雪设备； 中间站公共区照明负荷；站、段（所、场）接触网上电动隔离开关操作电源； 隧道的正常照明等。 三级负荷： 除一、二级之外的其它负荷为三级负荷。,负荷供电方式与形式 一级负荷：由两路相对独立电
12、源分别供电至用电设备或低压双电源切换装置处，当两个电源中一个电源发生故障时，由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，除设两路电源外，还必须设置应急电源隧道的正常照明等。 二级负荷：有条件时提供两路高压电源供电，当两路电源供电确有困难时可提供一路可靠电源供电。 三级负荷：供电一般采用单回路供电，当供电系统为非正常运行方式时，允许将其切除。 低压配电系统的几种形式：放射式、树干式、混合式等,低压配电接地系统 常见的接地配置方式： TT系统 TT方式是指将电气设备的金属外壳直接接地的保护系统，称为保护接地系统，也称TT系统。第一个符号T表示电力系统中性点直接接地；第二个符号T表示负载
13、设备外露不与带电体相接的金属导电部分与大地直接联接，而与系统如何接地无关。在TT系统中负载的所有接地均称为保护接地。,低压配电接地系统 常见的接地配置方式 TN系统 这种供电系统是将电气设备的金属外壳与工作零线相接的保护系统，称作接零保护系统，用TN表示。 TN系统根据其保护零线PE是否与工作零线N分开而划分为TN-C、TN-S和TN-C-S等三种。 TN-C：在全系统内N线和PE线是合一的。 TN-S：在全系统内N线和PE线是分开的。 TN-C-S：在全系统内，通常仅在低压电气装置电源进线点前N线和PE线是合一的，电源进线点后即分为两根线。,电力监控系统SCADA SCADA（Supervi
14、sory Control And Data Acquisition）系统，即监测监控及数据采集系统。是基于计算机、通讯和控制技术发展起来的一种数据采集与控制系统，是数字化管理的基础。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。,电力监控系统的主要功能 遥控功能： 选点式操作，即单控。调度员可根据站名、开关号以及动作 状态进行选择操作。 选站式操作，调度员通过对所控站名、动作状态的选择，按 系统的运行方式发出指令，进行停送电操作。 选线式操作，调度员对运行线名、动作状态进行选择，实现 全线停送电操作,遥测功能： 控制中心对各变电所的量
15、值遥测。遥测的主要参数包括进线、母线、馈线的电压、电流、有功电度、无功电度、有功功率、无功功率及主变压器温度等。 遥信功能： 变电所的各种实时信息，包括断路器开关的位置、保护信号和预告信号，通过通信网络传输到控制中心，并显示在模拟屏上。 遥调功能： 能对远方变电所内被控设备的工作状态和参数进行调整。,电力监控系统的主要任务和作用,集中监视： 正常状态下实现合理的系统运行方式；事故时，及时了解事故发生和范围，加快事故处理，提高安全经济水平。 集中控制： 实现无人化或少人化，提高运行操作质量，改善劳动条件。,电力监控系统结构示意图,城市轨道交通供电系统设备试验 试验方法 绝缘电阻试验 交流耐压试验 直流耐压 变比、极性与组别试验 直流电阻试验 高压断路器特性试验 互感器特性试验,城市轨道交通供电系统设备试验 变电所单体设备试验 设备安装就位，所内具有稳定可靠试验电源，且现场环境达到试验要求后即可开展调试工作。针对不同设备，使用专用试验仪器，按规定的试验方法对设备的电气参数、电气性能、机械性能等进行调试，应符合有关标准或满足厂家技术要求。 主要设备的主要项目如下：,变电所
