城軌供電系統(tǒng)

1、 城軌供電系統(tǒng)1、電力系統(tǒng)基本知識2、110KV、35KV、10KV供電系統(tǒng)3、直流1500V牽引供電系統(tǒng)4、城軌供電系統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)電力系統(tǒng)基本知識發(fā)電廠v1、火力發(fā)電廠v2、水力發(fā)電廠v3、原子能發(fā)電廠變電站及電網(wǎng)v110V.220V.500V 電力系統(tǒng)及額定電壓v1、電力系統(tǒng)v電力生產(chǎn)、變配電、輸送和用戶使用組成的發(fā)、供、用一個整體v輸電線和相連的變電所部分稱為電力網(wǎng)電力網(wǎng)與電力設(shè)備額定電壓電力網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓發(fā)電機額定電壓電力變壓器額定電壓一次繞組二次繞組低壓V220/127380/220660/380230400690220/127380/220660/380230/133400/23

2、0690/400高壓kV361035631102203305007503.156.310.513.8,15.75,18,203及3.156及6.310及10.513.8,15.75,18,2035631102203305007503.15及3.36.3及6.610.5及1138.569121242363550額定電壓有關(guān)規(guī)定v1、用電設(shè)備：用電設(shè)備的額定電壓和電網(wǎng)的額定電壓一致。實際上，由于電網(wǎng)中有電壓損失，致使各點實際電壓偏離額定值。為了保證用電設(shè)備的良好運行，國家對各級電網(wǎng)電壓的偏差均有嚴(yán)格規(guī)定。顯然，用電設(shè)備應(yīng)具有比電網(wǎng)電壓允許偏差更寬的正常工作電壓范圍。v2、發(fā)電機：發(fā)電機的額定電壓一

3、般比同級電網(wǎng)額定電壓高出5%，用于補償電網(wǎng)上的電壓損失。v3、變壓器：變壓器的額定電壓分為一次和二次繞組。對于一次繞組，當(dāng)變壓器接于電網(wǎng)末端時，性質(zhì)上等同于電網(wǎng)上的一個負(fù)荷(如工廠降壓變壓器)，故其額定電壓與電網(wǎng)一致，當(dāng)變壓器接于發(fā)電機引出端時(如發(fā)電廠升壓變壓器)，則其額定電壓應(yīng)與發(fā)電機額定電壓相同。對于二次繞組，額定電壓是指空載電壓，考慮到變壓器承載時自身電壓損失(按5%計)，變壓器二次繞組額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高5%，當(dāng)二次側(cè)輸電距離較長時，還應(yīng)考慮到線路電壓損失(按5%計)，此時， 二次繞組額定電壓應(yīng)比電網(wǎng)額定電壓高10%。 電力系統(tǒng)的中性點中性點運行方式中性點不接地系統(tǒng)系統(tǒng)發(fā)生單相

4、接地故障變壓器中性點不接地的優(yōu)缺點v（1）優(yōu)點：由于限制了單相接地電流，對通訊的干擾較??；單相接地可以運行一段時間v(不超過2小時），提高了供電的可靠性。v（2）缺點：當(dāng)一相接地時，另兩相對地電壓升高3倍，易產(chǎn)生間隙性電弧，使薄弱環(huán)節(jié)擊穿，從而造成兩相接地短路。中性點直接接地系統(tǒng)變壓器中性點直接接地的優(yōu)缺點v（1）優(yōu)點：若發(fā)生某單相接地，另兩相電壓不升高，這樣可使整個系統(tǒng)絕緣水平降低；同時單相接地會產(chǎn)生較大的短路電流，從而使保護裝置迅速準(zhǔn)確地動作，提高了保護的可靠性。v（2）缺點：對電源中性點接地系統(tǒng)，由于單相短路電流很大，開關(guān)及電氣設(shè)備等要選擇較大容量，并且還能造成系統(tǒng)不穩(wěn)定和干擾通訊線路等

5、。城軌交通供電系統(tǒng)的要求及電力電源2供電系統(tǒng)的組成供電系統(tǒng)的組成 F1、F2城市城市電網(wǎng)發(fā)電廠；電網(wǎng)發(fā)電廠；B1、B2、B3城市電網(wǎng)區(qū)域城市電網(wǎng)區(qū)域變電所；變電所；B4、B5地鐵地鐵牽引變電所；牽引變電所；B6地鐵降壓地鐵降壓變電所。變電所。 軌道交通供電系統(tǒng)軌道交通供電系統(tǒng) 牽引供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng) a.牽引變電所：對軌道交通某一供電區(qū)段提供牽引電能的變電所；牽引變電所：對軌道交通某一供電區(qū)段提供牽引電能的變電所； b接觸網(wǎng)：分接觸網(wǎng)：分架空線架空線和和接觸軌接觸軌兩種受流方式，對軌道交通列車供電的導(dǎo)線；兩種受流方式，對軌道交通列車供電的導(dǎo)線； c饋電線：從牽引變電所向接觸網(wǎng)輸送牽引電能的導(dǎo)

6、線；饋電線：從牽引變電所向接觸網(wǎng)輸送牽引電能的導(dǎo)線； d軌道電路：利用走行鋼軌作為牽引電流回路；軌道電路：利用走行鋼軌作為牽引電流回路； e回流線：供牽引電流從鋼軌返回牽引變電所的導(dǎo)線?；亓骶€：供牽引電流從鋼軌返回牽引變電所的導(dǎo)線。 動力供電系統(tǒng)動力供電系統(tǒng) a.降壓變電所：將三相電源進線電壓（降壓變電所：將三相電源進線電壓（10 kV）降壓為三相）降壓為三相380V交流電，交流電，提供機電設(shè)備如風(fēng)機、水泵等動力用電，也可稱為動力變電所。提供機電設(shè)備如風(fēng)機、水泵等動力用電，也可稱為動力變電所。b配電所：配電所（室）起電能分配作用，將降壓變電所引入的三相交配電所：配電所（室）起電能分配作用，將降

7、壓變電所引入的三相交流流 380V和單相和單相220V交流電，分別供給動力、照明設(shè)備。車站配電所負(fù)責(zé)交流電，分別供給動力、照明設(shè)備。車站配電所負(fù)責(zé)車站電能配置，區(qū)間配電所負(fù)責(zé)車站兩側(cè)區(qū)間動力與照明用電配電。車站電能配置，區(qū)間配電所負(fù)責(zé)車站兩側(cè)區(qū)間動力與照明用電配電。 c配電線路：配電所（室）與用電設(shè)備之間的連接線路。配電線路：配電所（室）與用電設(shè)備之間的連接線路。 一、特點及要求v1、供電的可靠性與安全性v2、供電負(fù)荷的多樣性v3、供電系統(tǒng)的經(jīng)濟運行二、電力電源v1、系統(tǒng)電源受電方式：電源來自城市電網(wǎng)；有分散式和集中式。v2、電力制式：直流制式（原因）v3、電壓指標(biāo)：110KV為（-3%+7%

8、）；35KV為（-5%+5%）；10KV（-7%+7%）；0.4KV（+5%-10%）；DC1500V(-33%+20%)110KV供電系統(tǒng)主變電站的作用v1、城軌110KV供電系統(tǒng)主要由城市電網(wǎng)變電站110KV饋出線、城軌主變電站及其110KV斷路器和主變壓器構(gòu)成，系統(tǒng)的中性點為直接接地。v2、主變電站是將城市電網(wǎng)供給的110KV三相交流電降壓至35KV,配送到城軌交通沿線的各個牽引變電所和降壓變電所。v3、每條線路設(shè)有兩個及以上主變電站，可相互支援互為備用。主變電站110KV進線電源v1、取自城市各供電區(qū)域110KV電網(wǎng)；v2、取自市網(wǎng)不同的變電所，是不同源的110KV主接線 為保證軌道交

9、通為保證軌道交通牽引負(fù)荷一級用電牽引負(fù)荷一級用電需要，需設(shè)置需要，需設(shè)置2 2或或2 2座以上主變電所；座以上主變電所；兩路電源進路配置兩路電源進路配置兩臺相應(yīng)的變壓器。兩臺相應(yīng)的變壓器。 橋式接線v橋形接線(bridge-circuit configuration）由一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)組成連接橋，將兩回變壓器一線路組橫向連接起來的電氣主接線v在變壓器一線路組的變壓器和斷路器之間接入連接橋的稱為內(nèi)橋接線v連接橋連接在變壓器一線路組的斷路器和線路之間的稱為外橋接線；連接橋母線上的斷路器正常狀態(tài)下合閘運行。內(nèi)橋式 外橋式內(nèi)外橋特點v內(nèi)橋接線的任一線路投入、斷開、檢修或路障時，都不會影響其他回

10、路的正常運行，但當(dāng)變壓器投入、斷開、檢修或故障時，則會影響另一回線路的正常運行。由于變壓器運行可靠，而且不需要經(jīng)常進行投入和因此內(nèi)橋接線的應(yīng)用較廣泛v外橋接線的變壓投入、斷開、檢修或故障時，則會影響其他回路的正常運行。但當(dāng)線路投入、斷開、檢修或故障時，則會影響一臺變壓器的正常運行。因此外橋接線僅適用于變壓器按照經(jīng)濟運行要經(jīng)常投入或斷開的情況。特點v為了提高橋形接線的靈活性和可靠性，避免因檢修線路或變壓器時影響其他回路的正常運行，一般在接線中加設(shè)一組跨條（導(dǎo)線）。內(nèi)橋接線的跨條位置與外橋接線中連接橋的位置相同，外橋接線的跨條位置與內(nèi)橋接線中連接橋的位置相同?？鐥l上通常設(shè)置兩組串接的隔離開關(guān)，以便

11、于跨條上隔離開關(guān)進行檢修，此兩組隔離開關(guān)在正常運行時是斷開的。v橋形接線中使用斯機臺數(shù)少，其配電裝置占地也少，能滿足變電所可靠性要求，具有一定的運行靈活性，橋形接線適用于線路為兩回、變壓器為兩臺的交流牽引變電所和鐵路變電所等。35KV供電系統(tǒng)城軌35KV供電系統(tǒng)主要設(shè)備v1、主變電站的主變壓器35KV一側(cè)v2、35KV母線和饋出線v3、連接主變電站和各城軌牽引、降壓變電站的35KV環(huán)網(wǎng)v4、城軌牽引和降壓變電站，以及35KV斷路器和變壓器v5系統(tǒng)中性點采用接地變繞組經(jīng)電阻接地的小電流接地形式主變所35KV饋出線v直接配電給沿線牽引變電所、牽引降壓混合所、降壓變電所、中心降壓變電所v主變電所的3

12、5KV、10KV側(cè)采用單母線分段加分段斷路器的接線方式35KV牽引交流供電系統(tǒng) 每座牽引變電所按每座牽引變電所按其所需容量設(shè)置兩組其所需容量設(shè)置兩組整流機組并列運行，整流機組并列運行，任一牽引變電所發(fā)生任一牽引變電所發(fā)生故障時，由兩側(cè)相鄰故障時，由兩側(cè)相鄰牽引變電所共同承擔(dān)牽引變電所共同承擔(dān)其間的全部牽引用電其間的全部牽引用電負(fù)荷。負(fù)荷。 過電流保護采用高過電流保護采用高速空氣開關(guān)，這是一速空氣開關(guān)，這是一種斷開速度極快的直種斷開速度極快的直流開關(guān)。流開關(guān)。 牽引變電站35KV接線v一般為單母線接線，也有單母線分段，環(huán)進環(huán)出。35KV聯(lián)絡(luò)電纜構(gòu)成環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，一路為進線，另一路為聯(lián)絡(luò)線。v牽引變電

13、所從主變電站的35KV1或2段母線引入一路電源，如果某一變電所的進線電源取自主變的35KV1段，那么相鄰變電所的進線電源就取自主變35KV2段35KV降壓供電系統(tǒng)35KV中心變電站作用v從主變電站1/2段母線上分別接入兩路電源，經(jīng)動力變壓器降壓至10KV，在配送給沿線的降壓站。v配送方法兩種：一種從中心降壓站10KV1/2段母線上分別饋出，配送至降壓變電站；另一種是從中心降壓站10KV1/2段母線上分別饋出至最近一個降壓變電站，然后再由降壓站10KV1/2段母線在分別饋出至相鄰降壓站。35KV降壓變電站的接線v直接從主變電站35KV1/2段母線上引入電源至本站35KV1/2段母線，然后再將引入

14、的電源分別送至鄰站的35KV1/2段母線，并同時將35KV降至0.4KV，經(jīng)0.4KV母線配送至本車站各類用電負(fù)荷。v接線方式為單母線分段 降壓變電所一般設(shè)在車降壓變電所一般設(shè)在車站附近，既可對車站較集站附近，既可對車站較集中的電器設(shè)備供電也方中的電器設(shè)備供電也方便向車站兩側(cè)區(qū)間用電設(shè)便向車站兩側(cè)區(qū)間用電設(shè)備供電。此外，車輛基地、備供電。此外，車輛基地、系統(tǒng)調(diào)度控制中心需要專系統(tǒng)調(diào)度控制中心需要專門設(shè)置的降壓變電所供電。門設(shè)置的降壓變電所供電。 兩路電源進線和兩路引兩路電源進線和兩路引出至相鄰降壓變電所線路出至相鄰降壓變電所線路分別接在兩段母線上，如分別接在兩段母線上，如果相鄰降壓變電所一端母

15、果相鄰降壓變電所一端母線失壓，母聯(lián)開關(guān)會自動線失壓，母聯(lián)開關(guān)會自動合閘，從而保證對兩臺降合閘，從而保證對兩臺降壓變壓器和相鄰降壓變電壓變壓器和相鄰降壓變電所的一路電源進線供電。所的一路電源進線供電。 35KV牽引降壓混合變電站直流1500V牽引供電系統(tǒng)v直流1500V牽引供電系統(tǒng)由整流器、正負(fù)母線、直流高速斷路器、觸網(wǎng)閘刀、回流排、回流電纜、開閉裝置；v系統(tǒng)對地是絕緣的直流1500V母線接線方式優(yōu)缺點v優(yōu)點：接線簡單、清晰、操作簡便；上行線和下行線觸網(wǎng)上都有絕緣分段器，并且與觸網(wǎng)閘刀并接在一起，當(dāng)該牽引站因故退出運行時，可以合上觸網(wǎng)聯(lián)絡(luò)閘刀，使得兩邊的觸網(wǎng)連接在一起，實行大雙邊供電；每個牽引站

16、各設(shè)有二臺分段絕緣器，使得直流牽引系統(tǒng)故障不會被擴大，便于直流牽引系統(tǒng)的繼電保護。v缺點：母線發(fā)生故障或清掃、檢修時，就要全部停電；連接在母線上的四臺直流高速開關(guān)中任一臺需檢修時，需要全部停電；修理任何一臺直流高速小車時，直流高速開關(guān)所在的線路一定要停電。二、牽引回流系統(tǒng)v系統(tǒng)由走行軌、負(fù)回流電纜和均流電纜等構(gòu)成v列車電流進入走行軌后將通過負(fù)回流電纜回流至牽引變電所負(fù)母線回流電纜和回流箱v回流箱位于鋼軌和負(fù)母排，其中有匯流排（收集阻抗棒來的回流電）牽引回流的接線方式與軌道電路的關(guān)系v鋼軌的雙重作用（回流系統(tǒng)的一部分、軌道電路的一部分）使回流電纜不能直接與鋼軌連接；v對不同電路為防相互干擾，對信

17、號軌道電路作特殊安排:（1）采用不同電流制或不同電流頻率，一般信號軌道電路可采用交流電源；（2）在兩根鋼軌間設(shè)置均流線和阻抗棒；（3）牽引回流的引出線包括回流線必須在信號阻抗棒中點連接。牽引回流系統(tǒng)各元件在回流中的作用v鋼軌：作為回流的載體v阻抗棒：阻止流經(jīng)軌道上的高頻信號被旁路掉v均流線：均衡兩根鋼軌之間的電位和電流，確保軌 道信號不被干擾v回流箱：通過匯流排與各個回流線連接，并與回流 電纜轉(zhuǎn)接v回流線：從阻抗棒的中點引出，連回流箱v回流電纜：將回流電流引入牽引站整流器負(fù)極軌道電路v以一段線路的鋼軌為導(dǎo)體構(gòu)成的電路；v用于自動、連續(xù)檢測這段線路是否被機車車輛占用，也用于控制信號裝置或轉(zhuǎn)轍裝置

18、v利用軌道作為區(qū)間信號自動控制的電路回流方式10KV降壓供電系統(tǒng)v主要由中心變電站的動力變壓器10KV一側(cè)、10KV母線和饋出線、城軌10KV變電站、10KV斷路器、變壓器；v系統(tǒng)為中性點小電流接地系統(tǒng)，由降壓變壓器繞組中性點經(jīng)電阻接地；v連接中心變電站和各降壓變電站的是10KV環(huán)網(wǎng)。作用v沿軌交線路每個車站都設(shè)降壓變電站，提供除電動車輛外其他設(shè)備設(shè)施所需電源v從中心變電站或主變電所引入兩路電源，經(jīng)配電變壓器將電壓降至0.4KV，為車站用電設(shè)備提供電源主接線v從主變電站或中心降壓所的10KV1/2段母線各引入一路電源構(gòu)成單母線分段接線方式；v10KV1/2段母線上各有一進線和聯(lián)絡(luò)開關(guān)，每段母線

19、電源采用環(huán)進環(huán)出接線方式，和其他降壓站構(gòu)成10KV環(huán)網(wǎng)；10KV分段開關(guān)的自切功能正常運行時一般都是退出的；v0.4KV接線為單母線分段接線；在0.4KV1/2段母線上專門設(shè)有三類負(fù)荷開關(guān)和補償電容器組；v0.4KV饋出線供車站的一、二、三類負(fù)荷用電。城軌供電系統(tǒng)的負(fù)荷分類電力系統(tǒng)負(fù)荷概念v有功功率v無功功率v視在功率v功率因數(shù)負(fù)荷分類v用電負(fù)荷用電負(fù)荷 v電能用戶的用電設(shè)備在某一時刻向電力系統(tǒng)取用的電功率的總和，稱為用電負(fù)荷；用電負(fù)荷是電力總負(fù)荷的主要部分。v線路損失負(fù)荷線路損失負(fù)荷 v電能在從發(fā)電廠到用戶的輸配電過程中，不可避免的發(fā)生一定量的損失，即線路損失，簡稱線損，這種損失對應(yīng)的電功率

20、，稱為線路損失負(fù)荷。v供電負(fù)荷供電負(fù)荷 v用電負(fù)荷加上同一時刻的線路損失負(fù)荷，就是發(fā)電廠對電網(wǎng)供電所承擔(dān)的全部負(fù)荷，稱為供電負(fù)荷。v廠用電負(fù)荷廠用電負(fù)荷 v發(fā)電廠在發(fā)電過程中自身要有許多廠用電設(shè)備運行（電動機和照明用電），對應(yīng)于這些用電設(shè)備所消耗的電功率，稱為廠用電負(fù)荷，簡稱廠用電。v發(fā)電負(fù)荷發(fā)電負(fù)荷 v發(fā)電廠對電網(wǎng)承擔(dān)的供電負(fù)荷，加上同一時刻發(fā)電廠的廠用電負(fù)荷，構(gòu)成電網(wǎng)的全部電能生產(chǎn)負(fù)荷，稱為發(fā)電負(fù)荷。按中斷供電所造成的損失及安全角度v一類負(fù)荷一類負(fù)荷 v中 斷供電將造成人身傷亡或政治、軍事、經(jīng)濟上的重大損失的負(fù)荷，稱為一類負(fù)荷；如發(fā)生重大設(shè)備損壞，產(chǎn)品出現(xiàn)大量廢品，引起生產(chǎn)混亂，重要交通樞

21、紐、干線受 阻，廣播通信中斷或城市水源中斷，嚴(yán)重環(huán)境污染等等；兵工廠、大型鋼廠、火箭發(fā)射基地、醫(yī)院等屬于一類負(fù)荷；對于這類負(fù)荷要保證不間斷供電。v二類負(fù)荷二類負(fù)荷 v中斷供電將造成嚴(yán)重停產(chǎn)、停工，局部地區(qū)交通阻塞，大部分城市居民的正常生活秩序被打亂等；企業(yè)工廠、大城鎮(zhèn)、農(nóng)村排灌站等屬于二類負(fù)荷；對這類負(fù)荷在可能的情況下也要保證不間斷供電。v三類負(fù)荷三類負(fù)荷 v除一、二類負(fù)荷之外的一般負(fù)荷，這類負(fù)荷短時停電造成的損失不大，稱為三類負(fù)荷；工廠附屬車間，小城鎮(zhèn)，農(nóng)村居民用電等屬于三類負(fù)荷；對這類負(fù)荷可以短時停電。城軌交通負(fù)荷及組成v各級電網(wǎng)絡(luò)的變配電設(shè)備本身負(fù)荷v客運列車的負(fù)荷：呈感性v車站用戶的負(fù)

22、荷：阻性、感性v車輛段維修負(fù)荷：阻性、感性v車站商業(yè)用電：損害供電質(zhì)量城軌供電系統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)v城軌供電系統(tǒng)是屬于集中受電，一條線路突出有兩座或兩座以上的主變電站，各自從不同源的市電網(wǎng)接受兩路電源，經(jīng)1和2主變降壓，分別通過其35KV/段母線對所轄負(fù)荷構(gòu)成兩路供電網(wǎng)絡(luò)，在這個網(wǎng)絡(luò)各牽引變電站或混合變電站相互之間有聯(lián)絡(luò)線，形成相互連接的網(wǎng)絡(luò)。各牽引變電站或混合變電站除了向主變接受電源以外，還可以通過聯(lián)絡(luò)線向鄰站接受電源，同樣也可以向鄰站饋出電源。城軌35KV環(huán)網(wǎng)環(huán)網(wǎng)跨區(qū)域供電的相互支援v當(dāng)某一主變電站的進線電源或主變壓器因故退出運行時；v方法是通過合上35KV或段網(wǎng)聯(lián)開關(guān)，使得相鄰主變電站的電力跨區(qū)域送到因故失電區(qū)域。網(wǎng)聯(lián)開關(guān)通常位于供電區(qū)域分界線的兩側(cè)，正常運