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1、城市轨道交通供电技术学学习目目标了解牵引变电所的布点原则。了解牵引变电所的选址方法。掌握牵引变电所中压侧主接线类型、特点及运行方式。掌握牵引变电所直流侧主接线类型、特点及运行方式。掌握牵引整流原理。项目四城轨牵引供电系统项目四城轨牵引供电系统牵引变电所布点牵引变电所布点一一.1.满足直流牵引供电系统运行方式的要求1）单牵引整流机组双边供电2）双牵引整流机组双边供电3）大双边供电4）双牵引整流机组单边供电任务任务一一 牵引变电所牵引变电所的设置的设置2.满足牵引网电压损失允许值的要求牵引网电压损失包括平均电压损失和最大电压损失，最大电压损失值是影响牵引变电所数量的关键因素，平均电压损失值对牵引网
2、能耗影响较大。国际电工委员会（IEC）标准及国家相关规范规定的牵引电压的波动允许范围为：标称直流750 V为500900 V，标称直流1 500 V为1 0001 800 V。任务任务一一 牵引变电所牵引变电所的设置的设置2.满足牵引网电压损失允许值的要求在牵引网回路阻抗一定的条件下，牵引供电分区的长短主要由允许电压波动范围及允许载流量确定。无论是正常双边供电还是故障大双边供电，牵引网最大电压损失都不能超过允许值。线路末端单边供电或者末端牵引网上下行并联时，最大电压损失不能超过允许值；线路中间牵引变电所单边供电时，任务任务一一 牵引变电所牵引变电所的设置的设置2.满足牵引网电压损失允许值的要求
3、如果最大电压损失超过允许值，应该采用故障大双边供电或减少列车运行列数。依据牵引网最大电压损失不能超过允许值的要求确定牵引变电所供电分区的长度，供电分区距离越短，牵引网电压质量就越好。牵引变电所布置应首先考虑与车站相结合，布点一般采用以下几种方法。任务任务一一 牵引变电所牵引变电所的设置的设置2.满足牵引网电压损失允许值的要求（1）以线路中间车站设牵引变电所为布点基点。（2）以线路末端车站设牵引变电所为布点基点。（3）合理设置区间牵引变电所。任务任务一一 牵引变电所牵引变电所的设置的设置3.兼顾杂散电流腐蚀防护需要在城轨直流牵引供电系统中，电动列车由牵引变电所通过接触网授电，并利用走行轨兼作回流
4、网返回到牵引变电所。直流牵引电流流经走行轨时，因走行轨存在内部电阻而产生纵向电位差，其大小与牵引电流、走行轨电阻、供电分区长度有关。在相同条件下，牵引变电所的供电分区长度越短，产生的纵向电位差就越小，杂散电流泄漏量就越少。任务任务一一 牵引变电所牵引变电所的设置的设置4.兼顾线路能耗需要刚性接触网的单位阻抗一般为0.013 km-1，低碳钢接触轨的单位阻抗一般为0.02 km-1,钢铝复合接触轨的单位阻抗一般不超过0.01 km-1，柔性接触网单位阻抗一般为0.020.03 km-1，用作回流的走行轨上下行并联后单位阻抗一般为0.01 km-1。在其他条件相同时，牵引变电所间距越大其能耗也越大
5、。任务任务一一 牵引变电所牵引变电所的设置的设置4.兼顾线路能耗需要另外，车站的站间距实施时可能要优化调整，轨道交通网络化运营也存在线路贯通需求，所以牵引变电所布点时采用单一方法可能不会解决问题，需要几种方法配合使用，以便在满足牵引供电系统技术要求的同时，又具有良好的经济指标。任务任务一一 牵引变电所牵引变电所的设置的设置牵引变电所选址牵引变电所选址二二.任务一任务一 牵引变电所的设置牵引变电所的设置1.地下牵引变电所牵引变电所设置在地下时应与地下车站结合，可设置在站台端部、端头井、线路外侧或傍建于车站风道。在地下设置牵引变电所时，一是尽量和车站主排水站分别设于车站两端，以减小潮湿环境的影响；
6、二是要设置在临近供电分区较长的车站一端，以缩短左右供电分区长度的差异，改善牵引网的电压质量。任务一任务一 牵引变电所的设置牵引变电所的设置1.地下牵引变电所1）设置于车站站台端部2）傍建于车站通风道3）设置于车站线路外侧任务一任务一 牵引变电所的设置牵引变电所的设置2.地上牵引变电所地上牵引变电所的设置虽然受到城市规划的影响而存在落实困难的问题，但在技术和经济上都有一定的优势。在技术上，牵引变电所的间距均匀性容易实现，能大大改善牵引网的电压质量；能简化通风空调系统，可以通过风机和分体式空调为设备机房通风、降温，甚至可以采用自然通风；不再需要设置气体自动灭火系统；利于设备抢修。任务一任务一 牵引
7、变电所的设置牵引变电所的设置2.地上牵引变电所在经济上，地面工程造价要小于地下工程造价；节省了气体自动灭火系统的投资；降低了通风系统的投资。虽然中压电缆、直流电缆及控制电缆的用量有所增加，但与节省的土建投资相比，仍具有明显的经济效益。牵引变电所设置在地上，具有许多便利条件，其形式多种多样，既可与车站结合，也可以独立设置。任务一任务一 牵引变电所的设置牵引变电所的设置2.地上牵引变电所1）地上牵引变电所与车站结合2）地上牵引变电所独立于车站3）车辆段地上牵引变电所任务一任务一 牵引变电所的设置牵引变电所的设置3.箱式牵引变电所箱式牵引变电所是一项成熟技术，在国外有不少应用，在国内个别线路也有应用
8、。箱式牵引变电所由箱体、温度调节装置、微增压装置及其内部供电设备等构成，内部供电设备主要包括牵引变压器、整流器、中压交流开关柜、直流开关柜、负极柜、排流柜、交流屏、直流屏、综合测控屏及所用变压器等。任务一任务一 牵引变电所的设置牵引变电所的设置3.箱式牵引变电所箱式变电所体积小，占地面积小，可以节省土建投资，选址灵活，对环境适应性强。但内部空间有限，不利于散热，土建基础需充分考虑排水问题，且不具备值班人员的工作生活条件，不利于运营管理。牵引变电所主接线的要求牵引变电所主接线的要求一一.任务任务二二 牵引变电所牵引变电所主接线主接线牵引变电所主接线由交流中压开关设备、牵引整流机组、直流开关设备等
9、几部分组成，应满足可靠性、灵活性和经济性的基本要求。主接线的可靠性包括一次部分和相应二次部分综合的可靠性，其很大程度取决于设备可靠性，采用可靠性高的电气设备可以简化接线。根据可靠性要求，开关故障或检修时，不影响或减少对牵引负荷的供电；母线故障或检修时，短时间内恢复送电，对列车正常运行的影响降到最小。任务任务二二 牵引变电所牵引变电所主接线主接线主接线应满足调度、检修的灵活性要求。在故障运行方式、检修运行方式及特殊运行方式下，调度时可以灵活地投入和退出开关或整流机组，检修时可以方便地停运开关及其继电保护设备而不致影响系统运行。主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下还应做到经济合理。中压主接线中压
10、主接线二二.任务二任务二 牵引变电所主接线牵引变电所主接线国内大部分城市轨道交通采用牵引动力照明混合网络，分段单母线接线形式，设置母线分段开关。对于牵引变电所，两套牵引整流机组可以分别接至两段母线（见图4-7），也可以同接一段母线。但由于分别接至两段母线时，如果牵引变电所两段母线电压不平衡，容易引起两套牵引整流机组输出负荷不均衡，会造成一套重载另一套轻载的情况，所以目前已不再采用。任务二任务二 牵引变电所主接线牵引变电所主接线任务二任务二 牵引变电所主接线牵引变电所主接线对于中压网络，考虑牵引负荷均衡性，相邻牵引变电所的牵引整流机组应交叉挂在不同母线上。当供电分区内某一回路中压电源电缆失电导致
11、所有牵引变电所同段母线短而退出时，仍能保证部分牵引变电所继续运行，为避免牵引整流机组超出允许的过载能力，调度中心应及时调整中压网络运行方式。任务二任务二 牵引变电所主接线牵引变电所主接线如图4-8所示，牵引变电所中压侧单母线不分段，引入两个电源，并根据工程实际条件和需要组建中压网络结构方案。中压部分包括中压开关、电压互感器、电流互感器、微机综合测控保护装置等主要设备。进线、联络及馈线中压开关可采用真空断路器，有利于继电保护设置和运行的灵活性；也可以采用负荷开关，但其短时耐流能力不得小于开关下口的短路容量，1.单母线接线任务二任务二 牵引变电所主接线牵引变电所主接线任务二任务二 牵引变电所主接线
12、牵引变电所主接线而且由于无法设置继电保护会对系统恢复送电的及时性有一定影响。电压互感器主要为测量（计量）和联锁提供电压信号。微机综合测控保护装置是集保护、控制、联锁、测量为一体的综合装置，配有与变电所综合自动化系统连接的通信接口，是变电所综合自动化系统的基础设备。1）正常运行方式 2）进线电源失电运行方式3）母线故障运行方式1.单母线接线任务二任务二 牵引变电所主接线牵引变电所主接线如图4-9所示，牵引变电所中压侧采用分段单母线接线方式，设分段刀开关。每段母线各引入一个进线电源，并根据中压网络结构方案在牵引变电所中压母线上设置联络开关或应急联络开关。中压部分包括中压开关、隔离手车、电压互感器、
13、电流互感器、微机综合测控保护装置等主要设备。1）正常运行方式 2）进线电源失电运行方式3）母线故障运行方式2.分段单母线接线任务二任务二 牵引变电所主接线牵引变电所主接线任务二任务二 牵引变电所主接线牵引变电所主接线如图4-10所示，该接线方式有两段进线电源母线和一段牵引整流机组工作母线，通过分段断路器进行两路进线电源的自动切换。中压部分包括中压开关、隔离手车、电压互感器、电流互感器、微机综合测控保护装置等主要设备。1）正常运行方式2）进线电源失电运行方式3）母线故障运行方式3.三段母线接线任务二任务二 牵引变电所主接线牵引变电所主接线直流主接线直流主接线三三.任务二任务二 牵引变电所主接线牵
14、引变电所主接线1.单母线系统型单母线主接线系统有两路进线和四路直流馈出线，其示意图如图4-11所示。进线采用直流断路器，直流馈出线和负极采用电动隔离开关，为实现自动化、远动调度操作提供条件。同一馈电区电分段处上行和下行之间设有纵向电动隔离开关，当任一馈线或整个牵引变电所退出运行时，可以实现大双边供电。但由于隔离开关的电气特性，使纵向电动隔离开关的操作需要一定的时间，正常双边供电转为大双边供电所需时间也较长。任务二任务二 牵引变电所主接线牵引变电所主接线任务二任务二 牵引变电所主接线牵引变电所主接线型单母线系统无论是在牵引整流机组、直流进线、直流母线、直流馈线开关故障或检修退出时，均能实现不影响
15、直流牵引供电系统运行的要求，系统运行的可靠性很高；接线形式简单实用，造价较低。除北京地铁外，国内其他线路多采用A型主接线系统。任务二任务二 牵引变电所主接线牵引变电所主接线型单母线系统是在型单母线系统基础上，将进线直流快速断路器改为电动隔离开关，如图4-12所示。进线开关采用电动隔离开关有利于降低设备造价，但联锁关系复杂，而且母线发生故障时中压开关跳闸时间较长，不利于母线故障的迅速切除。任务二任务二 牵引变电所主接线牵引变电所主接线任务二任务二 牵引变电所主接线牵引变电所主接线直流主接线单母线系统运行分为正常运行方式和事故运行方式，以型单母线系统为例，如图4-13所示。任务二任务二 牵引变电所
16、主接线牵引变电所主接线各状态下的运行方式如下。1）正常运行方式2）单套牵引整流机组退出运行方式3）两套牵引整流机组退出运行方式4）直流母线退出运行方式5）馈线开关退出运行方式任务二任务二 牵引变电所主接线牵引变电所主接线2.型双母线系统型主接线为双母线系统，设有工作母线、备用母线和旁路开关，如图4-14所示。两路进线采用直流断路器，设置四路直流馈线，工作母线和备用母线之间设有备用直流断路器。牵引整流机组的负极采用电动隔离开关，为实现自动化、远动调度操作提供条件。任务二任务二 牵引变电所主接线牵引变电所主接线任务二任务二 牵引变电所主接线牵引变电所主接线备用直流断路器可以代替四路馈线开关中的任何一个，具备馈线开关的所有功能，包括合闸线路测试功能、与相邻牵引变电所相间供电分区馈出线的双边联跳及所内故障联跳功能等，属于热备用的直流馈线开关。1）正常运行方式2）单套牵引整流机组退出运行方式任务二任务二 牵引变电所主接线牵引变电所主接线3）两套牵引整流机组退出运行方式4）直流母线退出运行方式5）单台馈线开关退出运行方式6）电分段两侧上（下）行两台馈线开关退出运行方式7）馈线开关与备用开关同时退出
