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1、城市轨道交通供电技术学学习目目标掌握城轨外部电源供电方案的类型、特点和适用环境。了解主变电所的设置原则。掌握主变电所的主接线方案。掌握中压网络的类型、特点及发展趋势。熟悉中压网络在不同情况下的运行方式。项目项目三城轨电源与主变电所三城轨电源与主变电所外部电源供电方式外部电源供电方式一一.1.集中式供电集中式供电方案是指由城轨供电系统的主变电所引入两路独立的电源，降压后经中压网络集中为牵引变电所及降压变电所提供电力的外部电源供电方式，如图3-1所示。主变电所进线电压一般为110 kV，经降压后变成35 kV、10 kV或20 kV进入中压网络。任务任务一一 城城轨供电系统外部电源系统轨供电系统外
2、部电源系统任务任务一一 城城轨供电系统外部电源系统轨供电系统外部电源系统1.集中式供电每个牵引变电所和降压变电所均从中压网络获得两路独立的引入电源。集中式供电方案的主要特点是在城市轨道交通沿线建设专用主变电所，集中为牵引变电所及降压变电所供电；城轨供电系统由主变电所从城市电网引入高压电源（一般为110 kV），任务任务一一 城城轨供电系统外部电源系统轨供电系统外部电源系统1.集中式供电每座主变电所只从城市电网引入两路独立的进线电源，与城市电网接口比较少，有利于降低相互之间的干扰；城轨供电系统相对独立，自成系统，便于运营管理。任务任务一一 城城轨供电系统外部电源系统轨供电系统外部电源系统2.分散
3、式供电分散式供电方案是指在轨道交通沿线分散由城市中压电网通过电源开闭所向牵引变电所及降压变电所供电，或直接由城市中压电网向牵引变电所和降压变电所供电的外部电源供电方式，其示意图如图3-2所示。任务任务一一 城城轨供电系统外部电源系统轨供电系统外部电源系统任务任务一一 城城轨供电系统外部电源系统轨供电系统外部电源系统2.分散式供电为了提高供电可靠性，一般要在两个电源开闭所之间建立电源联系，即两个电源开闭所之间的供电分区间通过双环网电缆进行联络。由于城市电网35 kV电压等级趋于淘汰，因而分散式供电一般从城市电网引入10 kV中压电源，但也有少量的35 kV中压电源。任务任务一一 城城轨供电系统外
4、部电源系统轨供电系统外部电源系统2.分散式供电分散式供电方案的主要特点是在城市轨道交通沿线，分散地从城市电网引入多路中压电源作为城市轨道交通电源；由于城市轨道交通电力负荷较大，平均每45个车站就要引入两路电源，所以城轨供电系统与城市电网接口比较多；城轨供电系统与城市电网关系紧密，系统独立性差，运营管理要比集中式供电方案复杂。任务任务一一 城城轨供电系统外部电源系统轨供电系统外部电源系统3.混合式供电混合式供电方案是指以集中式供电为主以分散式供电为辅或以分散式供电为主以集中式供电为辅的供电方式，是介于集中式供电与分散式供电之间的一种综合供电方案，其示意图如图3-3所示。混合式供电方案吸收了集中式
5、供电与分散式供电的优点，是根据城市电网现状和规划及城市轨道交通的电力需求灵活设置的系统方案，提高城轨供电系统的可靠性。任务任务一一 城城轨供电系统外部电源系统轨供电系统外部电源系统任务任务一一 城城轨供电系统外部电源系统轨供电系统外部电源系统3.混合式供电在采用集中式供电方案时，如果主变电所的设置不能满足线路末端中压网络电压要求，可就近从城市电网引入中压电源作为补充，构成以集中式供电为主的混合式供电方案。任务任务一一 城城轨供电系统外部电源系统轨供电系统外部电源系统3.混合式供电在采用分散式供电方案时，如果沿线有城轨供电系统的主变电所可以共享，则可从该主变电所引入中压电源代替部分城市电网中压电
6、源引入点，构成以分散式供电为主的混合式供电方案。任务任务一一 城城轨供电系统外部电源系统轨供电系统外部电源系统4.外部电源供电方式的选择（1）当城市轨道交通沿线的城市电网具有中压供电能力时，城轨供电系统的中压电源点可以从城市电网直接引进电源，则外部电源可以采用分散式供电方案。（2）当城市轨道交通沿线的城市电网中压供电能力不足时，城轨供电系统的中压电源难以从城市电网直接引进，任务任务一一 城城轨供电系统外部电源系统轨供电系统外部电源系统4.外部电源供电方式的选择但沿线具备110 kV或其他高压输电能力时，则应该优先考虑采用集中式供电方案。（3）当线路末端或车辆段等地方如果由主变电所引入电源电压不
7、能满足要求，但有城市电网中压电源可以利用，则可以在正线中间区域采用集中式供电，在线路末端或车辆段引进城市电网中压电源作为补充，任务任务一一 城城轨供电系统外部电源系统轨供电系统外部电源系统4.外部电源供电方式的选择采用以集中式为主的混合式供电方案。（4）当绝大部分线路能够得到城市电网中压电源，而且沿线有可以共享的城轨供电系统的主变电所提供中压电源，则可以采用以分散式为主的混合式供电方案。任务任务一一 城城轨供电系统外部电源系统轨供电系统外部电源系统外部电源供电方案的比选外部电源供电方案的比选二二.任务一任务一 城轨供电系统外部电源系统城轨供电系统外部电源系统1.供电质量采用集中式供电方案时，城
8、轨供电系统的外部电源引自城市高压电网，一般为110 kV或66 kV。电网的电压等级高，输电容量和短路容量大，抗干扰能力强，电压波动小。另外，城轨供电系统的主变电所一般装设有载调压装置，中压网络电压相对稳定，供电质量高。任务一任务一 城轨供电系统外部电源系统城轨供电系统外部电源系统1.供电质量采用分散式供电方案时，城轨供电系统的外部电源引自城市10 kV电网。由于可以从就近的城市变电所直接引入电源，所以输电线路较短，线路损耗较少。但是10 kV电压等级较低，用户较多，电网电压稳定性差，所以城轨供电系统的中压网络电压波动较大。任务一任务一 城轨供电系统外部电源系统城轨供电系统外部电源系统2.供电
9、可靠性采用集中式供电方案时，城轨供电系统的主变电所进线电源电压等级较高，电气设备的绝缘等级、制造水平、继电保护配置等要求也比较高，线路故障率相对较低。同时，城轨供电系统与城市电网接口较少，系统相对独立，城市其他负荷对城轨供电系统干扰较少。所以，城轨供电系统采用集中式外部电源供电方案时可靠性比较高。任务一任务一 城轨供电系统外部电源系统城轨供电系统外部电源系统2.供电可靠性采用分散式供电方案时，城轨供电系统通过电源开闭所间接或牵引变电所和降压变电所直接从城市电网引入10 kV电源。虽然该接线方式能满足系统可靠性要求，但由于城市电网10 kV系统处于城市电网继电保护的中末端，且该等级用户较多，因此
10、城轨供电系统的运行会受到其他用户的干扰。任务一任务一 城轨供电系统外部电源系统城轨供电系统外部电源系统3.中压网络电压采用集中式供电方案时，城轨供电系统中压网络的电压等级不受城市电网电压等级的限制，可根据用电负荷、供电距离等情况确定。目前，集中式供电的中压网络电压一般选用等级较高的35 kV，这样可以提高系统的供电能力与供电可靠性，有利于降低供电线路的功率损耗。任务一任务一 城轨供电系统外部电源系统城轨供电系统外部电源系统3.中压网络电压采用分散式供电方案时，城轨供电系统中压网络的电压等级完全受城市电网电压等级的制约，必须选择与城市电网相同的电压等级。目前，我国城轨供电系统多采用10 kV电压
11、等级，也有少量的采用35 kV电压等级。任务一任务一 城轨供电系统外部电源系统城轨供电系统外部电源系统4.对城市电网的影响城轨供电系统对城市电网的影响主要表现在谐波影响和网压波动两个方面。目前，牵引整流机组一般采用双机组等效24脉波整流装置，产生的低次谐波越少，对城市电网的影响就越小。在网压波动方面，由于城市轨道交通牵引系统是一个实时变化的移动负荷，电源电压必然会受到一定影响。但相对而言，采用集中式供电要经过多级变电所变换，对城市电网的谐波和网压波动影响都要比分散式供电小得多。任务一任务一 城轨供电系统外部电源系统城轨供电系统外部电源系统5.资源共享采用集中式供电方案有利于实现城轨供电系统的主
12、变电所电力资源共享：一方面，两条及以上数量的城市轨道交通线路可以共享主变电所；另一方面，城轨供电系统的主变电所可与城市电网主变电所合建，同时向城市轨道交通系统及地区其他用户提供电源。采用分散式供电方案时，在城市电网中压网络资源丰富的城市可以充分利用已有外部中压资源，节省主变电所的建设费用，有利于降低城市轨道交通工程的投资。任务一任务一 城轨供电系统外部电源系统城轨供电系统外部电源系统6.工程实施采用集中式供电方案时，城轨供电系统与城市电网接口较少，外部电源引入路径相对容易解决。采用分散式供电方案时，由于与城市电网接口较多，部分外部电源引入路径难以解决；而且中心城区城市电网变电站负荷相对饱和，直
13、接增加如此大的电力用户，有时供电容量也难以满足需求。任务一任务一 城轨供电系统外部电源系统城轨供电系统外部电源系统7.工程投资资金是城市轨道交通建设的关键问题，城轨供电系统设计时必须考虑控制工程投资。采用集中式供电方案的城轨供电系统，虽然主变电所的数量较少，但电压等级比较高，设备的要求也较高，而且需要土建投资，所以整个供电系统的投资要比分散式供电方案高一些。任务一任务一 城轨供电系统外部电源系统城轨供电系统外部电源系统7.工程投资不过随着城市轨道交通网络化的发展，城轨供电系统的主变电所可以实现资源共享，能够减少后续轨道交通工程的供电系统投资。因此，从网络化发展角度来看，采用集中式供电方案整体上
14、还是比较合适的。任务一任务一 城轨供电系统外部电源系统城轨供电系统外部电源系统8.运营管理采用集中式供电方案时，城轨供电系统相对独立，改变运行方式属于系统内部调整，易于调度，操作方便，工作效率较高。而采用分散式供电方案时，因城轨供电系统与城市电网的接口较多，还会分布于多个行政区域，任务一任务一 城轨供电系统外部电源系统城轨供电系统外部电源系统8.运营管理所以改变运行方式或对电源开闭所进线控制操作需要与城市电力部门协调配合，工作效率明显降低。另外，集中式供电方案与分散式供电方案相比，城市电力部门与城市轨道交通产权划分明晰，计量计费方便，维护维修简单。电源外线的设计电源外线的设计三三.任务一任务一
15、 城轨供电系统外部电源系统城轨供电系统外部电源系统我国国家标准中规定的标准电压有十几个等级，一般认为220 kV及以上用于高压送电网，110 kV、66 kV用于高压配电网，1 kV以上35 kV以下用于中压配电网，1 kV及以下用于低压配电网。20 kV虽非我国标准电压，却是国际标准电压中应用广泛的中压电压，功能上可以替代35 kV和10 kV两个配电层，1.城市电网电压等级的现状与发展任务一任务一 城轨供电系统外部电源系统城轨供电系统外部电源系统而造价上与10 kV设备差异不大。20 kV电压等级适合于高密度负荷地区的城市电网，我国第一个20 kV一次配电的供电区已经于1996年5月在苏州
16、工业园区投入运行。目前，国内城轨供电系统中压网络主要采用35 kV和10 kV电压等级，国外城轨供电系统则广泛采用20 kV中压网络。1.城市电网电压等级的现状与发展任务一任务一 城轨供电系统外部电源系统城轨供电系统外部电源系统城轨供电系统采用集中式供电时，要求从城市电网引进高压电源。330 kV及以上电压等级作为地区高压送电电压级不直接用于电力用户，220 kV变电所的远期变压器装机容量一般不小于（3180）MVA。城轨供电系统主变电所的变压器容量一般不超过（263）MVA，若外部电源采用220 kV，将不能充分发挥其供电能力，从而造成电力资源的浪费和设备投资的增加。2.城轨供电系统外部电源电压等级任务一任务一 城轨供电系统外部电源系统城轨供电系统外部电源系统因此，采用集中式供电的城轨供电系统的外部电源电压等级一般为110 kV，东北地区的沈阳、哈尔滨等城市为66 kV。城轨供电系统采用分散式供电时，需要从城市电网直接引入中压电源，故中压网络的电压等级应与城市电网一致。2.城轨供电系统外部电源电压等级任务一任务一 城轨供电系统外部电源系统城轨供电系统外部电源系统根据城市电网情况，目前
