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1、城市轨道交通供电系统的组成城市轨道交通供电系统的组成与各部分功能与各部分功能 一、城市轨道交通供电系统的供电范围一、城市轨道交通供电系统的供电范围1.机车牵引供电机车牵引供电2.运营设施的其它设备供电运营设施的其它设备供电照明、通风、空调、自动扶梯、给水排水、自动控制系照明、通风、空调、自动扶梯、给水排水、自动控制系统、通讯、信号、防灾报警。统、通讯、信号、防灾报警。3.辅助性用电辅助性用电广告用电、商铺用电广告用电、商铺用电二、城市轨道交通供电系统的组成形式城市轨道交通供电系统的组成形式 城市轨道交通供电电源一般取自城市电网，通过城市一次城市轨道交通供电电源一般取自城市电网，通过城市一次电力
2、系统和城市轨道交通供电系统实现输送或变换，然后电力系统和城市轨道交通供电系统实现输送或变换，然后以适当的电压等级供给城市轨道交通各类用电设备。以适当的电压等级供给城市轨道交通各类用电设备。城市轨道交通供电系统一般包括外部电源、主变电站、牵城市轨道交通供电系统一般包括外部电源、主变电站、牵引供电系统、动力照明供电系统、电力监控系统。引供电系统、动力照明供电系统、电力监控系统。牵引供电系统包括牵引变电所、牵引网。牵引供电系统包括牵引变电所、牵引网。动力照明供电系统包括降压变电所、动力照明配电系统。动力照明供电系统包括降压变电所、动力照明配电系统。三、城市轨道交通供电的负荷分类三、城市轨道交通供电的
3、负荷分类 城市轨道交通系统是一个重要的用电负城市轨道交通系统是一个重要的用电负荷，按规定定为一类负荷，即由两路电荷，按规定定为一类负荷，即由两路电源供电，当一路电源发生故障中断供电源供电，当一路电源发生故障中断供电时，另一路应能保证轨道交通重要负荷时，另一路应能保证轨道交通重要负荷的全部用电需求。的全部用电需求。城市轨道交通系统中牵引用电负荷为一城市轨道交通系统中牵引用电负荷为一级负荷级负荷 动力照明负荷根据其负荷性质分为三级：动力照明负荷根据其负荷性质分为三级：即一级、二级和三级负荷即一级、二级和三级负荷四、城市轨道交通供电系统的方式四、城市轨道交通供电系统的方式城市轨道交通供电系统的方式有
4、如下三种：城市轨道交通供电系统的方式有如下三种：1.集中供电方式：集中供电方式：设立独立的（设立独立的（110KV）主变电站，经降压并在沿线牵引变电所、降）主变电站，经降压并在沿线牵引变电所、降压变电所进线形成压变电所进线形成35KV或或10KV中压环网，此后由环网沿线的牵引中压环网，此后由环网沿线的牵引变电所经降压整流为直流电（变电所经降压整流为直流电（1500V或或750V）对列车供电。）对列车供电。各车站的机电设备则由各站降压变电所将各车站的机电设备则由各站降压变电所将35KV或或10KV电压降为电压降为380/220V对动力、照明等供电对动力、照明等供电.目前多数城市采用集中供电方式。
5、目前多数城市采用集中供电方式。2.分散式供电方式分散式供电方式:该方式是指地铁不设主变电站该方式是指地铁不设主变电站,而直接由城市电网沿线的而直接由城市电网沿线的区域变电站中的区域变电站中的10KV(或或35KV)中压线路直接向地铁沿中压线路直接向地铁沿线各站进行供电线各站进行供电,并形成环网。并形成环网。该方式的环境必须是城市电网比较发达，在个车站附近该方式的环境必须是城市电网比较发达，在个车站附近有可靠的供电电源。其中中压电网的电压等级应与城市有可靠的供电电源。其中中压电网的电压等级应与城市电网的电压等级相一致。电网的电压等级相一致。3.混合供电方式混合供电方式即是上述两种供电方式的混合，
6、即指一条轨道交通线路，即是上述两种供电方式的混合，即指一条轨道交通线路，一部分采用集中供电，另一部分采用分散供电。一部分采用集中供电，另一部分采用分散供电。五五,中压环网供电系统中压环网供电系统城市轨道交通中压交流环网系统供电系统的形式城市轨道交通中压交流环网系统供电系统的形式:1.牵引供电和动力照明系统采取相对独立的供电网络牵引供电和动力照明系统采取相对独立的供电网络,电压等级可以相同电压等级可以相同也可以不同也可以不同.(上海地铁采取本方式供电上海地铁采取本方式供电,且动力照明供电网全线各站采且动力照明供电网全线各站采取取10KV电网供电电网供电,即各站都有一个即各站都有一个10KV配电所
7、配电所.而牵引供电采取而牵引供电采取33KV(或或35KV)电压进行供电电压进行供电.即各牵引变电所都是一个即各牵引变电所都是一个35KV变电所变电所.2.牵引供电和动力照明系统采取混合的供电网络牵引供电和动力照明系统采取混合的供电网络.目前大部分地铁采用基目前大部分地铁采用基本上都是这种方式供电本上都是这种方式供电.即牵引变电所都是混合变电所即牵引变电所都是混合变电所,电压等级为电压等级为35KV.3.轻轨的供电方式轻轨的供电方式:由于轻轨是在地面上运行由于轻轨是在地面上运行,动力和照明负荷很少动力和照明负荷很少,因此因此目前部分城市的轻轨线路采用目前部分城市的轻轨线路采用10KV供电供电,
8、如武汉如武汉1号线和重庆号线和重庆2号线号线.六六,变电所的运行方式变电所的运行方式1.主变电站的运行主变电站的运行110KV的进线通常为双回路的进线通常为双回路,采用内采用内(外外)桥接线桥接线,或线路变压器组或线路变压器组接线方式接线方式;正常运行时桥断路器是断开的，两台变压器各自从一路正常运行时桥断路器是断开的，两台变压器各自从一路110KV线路供电线路供电.33KV侧是单母线分段结构侧是单母线分段结构.正常运行时正常运行时,母联断路器是断开的母联断路器是断开的.也也就是在正常运行时就是在正常运行时,地铁主所相当于两个独立的单回路单母线在地铁主所相当于两个独立的单回路单母线在各自独立供电
9、运行各自独立供电运行.只是当一个回路电源出现故障只是当一个回路电源出现故障,桥接断路器才桥接断路器才投入运行投入运行,两台变压器从一路进线供电；或一路出线故障，一台两台变压器从一路进线供电；或一路出线故障，一台变压器退出运行时变压器退出运行时,35KV母线自动合闸，一台主变为两段母线自动合闸，一台主变为两段35KV母线供电。母线供电。地铁一期主所主结线地铁一期主所主结线2.牵引降压混合变电所的运行方式牵引降压混合变电所的运行方式典型的典型的 牵引降压混合变电所的主结线见图牵引降压混合变电所的主结线见图35KV侧和侧和0.4KV均为单母线分段，牵引供电通常是由两组均为单母线分段，牵引供电通常是由
10、两组牵引整流机组并列运行。当其中一套机组因故退出运行时，牵引整流机组并列运行。当其中一套机组因故退出运行时，另一套机组在如下三个条件的情况下可以不退出运行：另一套机组在如下三个条件的情况下可以不退出运行：牵引机组满足其过负荷要求；牵引机组满足其过负荷要求；谐波含量满足要求；谐波含量满足要求；不影响另一套机组的检修。不影响另一套机组的检修。在一套整流机组运行的情况下，可以降低能耗，降低轨电在一套整流机组运行的情况下，可以降低能耗，降低轨电位，减少杂散电流的影响。但是增加谐波含量。位，减少杂散电流的影响。但是增加谐波含量。2.牵引降压混合变电所的结构牵引降压混合变电所的结构3.降压变电所的运行方式
11、降压变电所的运行方式 典型降压变电所的主结线见图典型降压变电所的主结线见图35KV侧为单母线分段。侧为单母线分段。0.4KV除跟随所外降压所外，也都除跟随所外降压所外，也都是单母线分段结构。每个降压变电所均设两台动力变压器，是单母线分段结构。每个降压变电所均设两台动力变压器，分别负责本所半个车站和半个区间的动力照明负荷的供电。分别负责本所半个车站和半个区间的动力照明负荷的供电。正常运行时两台变压器独立运行同时供电。当任一正常运行时两台变压器独立运行同时供电。当任一 台动力台动力变压器因故障退出时，母联断路器自动投入，由一台变压变压器因故障退出时，母联断路器自动投入，由一台变压器承担全所的一、二
12、级动力照明负荷供电。器承担全所的一、二级动力照明负荷供电。3.降压变电所的结构降压变电所的结构 七、直流牵引供电七、直流牵引供电1.直流牵引供电的构成与要求直流牵引供电的构成与要求城市轨道交通牵引供电系统中城市轨道交通牵引供电系统中 电能是从牵引变电所经馈电线、接电能是从牵引变电所经馈电线、接触网、轨道回路及回流线组成的触网、轨道回路及回流线组成的 供电网络称为牵引网。牵引供电供电网络称为牵引网。牵引供电系统是由牵引变电所和牵引网组成。系统是由牵引变电所和牵引网组成。接触网按其结构可分为架空式和接触轨。按其悬挂方式又分为柔性接触网按其结构可分为架空式和接触轨。按其悬挂方式又分为柔性接触网和刚性
13、接触网。接触网和刚性接触网。此外还有第三轨的一种称呼，它是沿线路敷设的与轨道平行的此外还有第三轨的一种称呼，它是沿线路敷设的与轨道平行的 附附加轨道，专门用于给机车送电。加轨道，专门用于给机车送电。七、直流牵引供电七、直流牵引供电 接触网（轨）：馈电线：回流线：从钢轨返回牵引变电所的导线。电分段：为了便于检修和缩小事故范围、将接触网分成若干段。轨道：利用走行轨作为牵引电流回流的电路2.牵引变电所的设计原则牵引变电所的设计原则 正线任一个牵引变电所故障时，其相邻牵引变电所应采取正线任一个牵引变电所故障时，其相邻牵引变电所应采取越区供电方式，担负其该区段的全部牵引负荷。此负荷应越区供电方式，担负其
14、该区段的全部牵引负荷。此负荷应满足远期高峰小时负荷。满足远期高峰小时负荷。牵引变电所的数量及其在线路上的位置，应满足在事故情牵引变电所的数量及其在线路上的位置，应满足在事故情况下越区或单边供电时接触网的电压水平。（对于况下越区或单边供电时接触网的电压水平。（对于1500V 直流系统：直流系统：DC1000V1800V)在任何运行方式下，接触网最高电压不得高于最高电压，在任何运行方式下，接触网最高电压不得高于最高电压，高峰小时负荷时，全线任一点的电压不得低于最低值。高峰小时负荷时，全线任一点的电压不得低于最低值。牵引系统的供电方式牵引系统的供电方式 单边供电：城市轨道交通接触网在每个牵引变电所附
15、近由单边供电：城市轨道交通接触网在每个牵引变电所附近由电分段进行电气隔离，分成两个供电分区，每个供电分区电分段进行电气隔离，分成两个供电分区，每个供电分区称为一个供电臂。如果列车只从所在供电臂的一个牵引变称为一个供电臂。如果列车只从所在供电臂的一个牵引变电所获得电能，这种供电方式称为单边供电。电所获得电能，这种供电方式称为单边供电。双边供电：如果一个供电臂同时从相邻两个牵引变电所获双边供电：如果一个供电臂同时从相邻两个牵引变电所获得电能则称为双边供电。得电能则称为双边供电。一般设计只在车辆段内采取单边供电，正线均采用双边供一般设计只在车辆段内采取单边供电，正线均采用双边供电方式。电方式。牵引双
16、边供电示意图牵引双边供电示意图牵引供电示意图牵引供电示意图直流供电示意图直流供电示意图八、直流牵引供电的保护和自动装置八、直流牵引供电的保护和自动装置不同的不同的 开关柜设不同的保护类型，地铁通常的保开关柜设不同的保护类型，地铁通常的保护配置方式如下：护配置方式如下：馈线柜：大电流脱扣保护、电流上升保护（馈线柜：大电流脱扣保护、电流上升保护（i/t，di/dt),电流增量保护；电流增量保护；进线柜：大电流脱扣保护，逆流保护进线柜：大电流脱扣保护，逆流保护 负极柜：框架保护负极柜：框架保护1.电流上升保护（电流上升保护（i/t，di/dt):保护装置在运行中不断检查运行中的电流，若保护装置在运行中不断检查运行中的电流，若电流上升率（电流上升率（i/t斜率）一旦高于保护设定的斜率）一旦高于保护设定的电流上升率，保护立即启动进入延时阶段，若电流上升率，保护立即启动进入延时阶段，若延时超过设定的延时时间，在此延时段内电流延时超过设定的延时时间，在此延时段内电流的上升率一直高于保护设定的上升率，则保护的上升率一直高于保护设定的上升率，则保护立即动作。立即动作。2.I电流增量保护电流增量保护(也称
