城市轨道交通供配电系统培训讲义

城市轨道交通系统规划与建设线路与车站车辆供电信号通信运营管理安全与应急§5.1概述§5.2变电所§5.3接触网§5.4远动监控（SCADA）系统及地下迷流◆单元内容了解城市轨道交通供配电系统的功能掌握城市轨道交通供配电系统的组成了解城市轨道交通供配电系统的供电制式◆教学目标5.1概述

知识目标技能目标情感目标积极主动、善于沟通和表达能够绘制牵引供电系统示意图能够绘制动力照明系统示意图◆中国达人秀冠军——刘伟

说过一句话，他的生命中不能缺少三样东西：······◆同学们在上海学习生活

也不能缺少：知识、友谊，手机、电脑······◆城市轨道交通系统正常运营

更不能缺少能源供应——电力供应一、城市轨道交通供配电系统的功能1）、电动车组运行所需的电能供应：牵引用电。2）、机电设备运转所需的电能供应：风机、水泵、空调、自动扶梯、加工设备等。3）、城市轨道交通通信信号设备运行所需的电能供应。4）、照明及其他生产生活用电供应。一、城市轨道交通供配电系统的功能

城市轨道交通是一个重要的用电部门，其一次供电系统定为一级负荷，按规定需由两路独立的电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路应能保证一级负荷的全部用电需要。一、城市轨道交通供配电系统的功能二、城市轨道交通供配电系统的组成图5-1城市电网一次电力系统和地铁供电系统1、一次电力系统由：发电厂（站）、传输线路、区域变电所组成1）、发电厂火力发电水力发电核能发电太阳能发电风力发电2）、传输线：需升压为超高高压电压（220kV及以上），满足足远程运输需要要。1、一次电力系统统3）、区域变电所所1、一次电力系统统1）、牵引供电系系统图5-2地铁牵引供电系系统示意图2、城市轨道交通通供配电系统①牵引变电所（站站）②馈电线③接触网（或接触触轨）④轨道电路⑤回流线注意：北京、天津、武武汉地铁采用接触轨方式，上海、广广州、南京等地地铁采用架空接触网方式。电分段1）、牵引供电系系统2、城市轨道交通通供配电系统2、城市轨道交通通供配电系统接触网（轨）馈电线轨道回流线牵引供电系统牵引变电站牵引网1）、牵引供电系系统2、城市轨道交通通供配电系统牵引供电系统由由牵引变电所和和牵引网组成，，其中牵引变电所和接触网（轨）是牵引供电系统统的主要组成部部分。注意：2、城市轨道交通通供配电系统图5-3地铁动力照明供供电系统示意图图2）、动力照明供供电系统2、城市轨道交通通供配电系统动力照明供电系统降（减）压变电所配电线路配电所2）、动力照明供供电系统2、城市轨道交通通供配电系统布置：在动力照明供电电系统设计中，，降压变电所一一般按每站一个设置，也可以几个车站合设一个。也可将降压（动动力）变电所附设在某个牵引引变电所之中，形成一个牵引与与动力混合变电所。2）、动力照明供供电系统注意：★在地铁供电系统统中，根据实际际需要，可以分分为集中式供电和分散式供电2、城市轨道交通通供配电系统集中供电2、城市轨道交通通供配电系统分散供电2、城市轨道交通通供配电系统三、城市轨道交交通牵引电力制制式●城市轨道交通电电动列车，有直流驱动和交流驱动两类，为使这两两类列车都能在在同种牵引电力力制式下运行，，一般采用直流牵牵引供电制式。。●直流供电的优点点：★直流传输不产生生电抗压降，在在相同的电压等等级下，在压降降损失方面，直直流供电优于交交流供电；★对触网结构要求求也相对简单；；★可减少电动列车车牵引电机控制制系统的设备配配置，有效减轻轻列车的自重。。1、直流制：采用IEC国际电工委员会会标准，见表。。我国国家标准采采用DC750V和DC1500V两种。如上海为1500V。直流系统电压V标准最低最高7505009001500100018003000200036002、交流制：一般多用于电气气化铁路牵引供供电方式（距离离远、需装车载载变流装置）。。三、城市轨道交交通牵引电力制制式一、城市轨道交交通供配电系统统的功能电动车组、机电电设备、通信信信号、照明生活活二、城市轨道交交通供配电系统统的组成——重点1、一次电力系统统：3部分2、城轨供配电系系统：牵引供电系统：：5部分，牵引网动力照明供电系系统：3部分三、城市轨道交交通供配电系统统的供电制式1、直流制—城轨，我国标准准：750V\1500V2、交流制—电气化铁路本节小结练一练P113-114一、判断题1、地铁供电不同同于一般工业和和民用的供电，，根据其重要性性应规定为二级级负荷。（））2、北京、天津地地铁采用的是集集中供电方式。。（）3、用以供牵引电电流返回牵引变变电所的导线称称为馈电线。（（）二、填空题1、牵引供电系统统由和组成。2、上海地铁采用用V电压供电；北京京地铁采用V电压供电。作业：1、牵引供电系统统有哪几部分组组成？什么是牵牵引网？2、绘制牵引供电电系统示意图。。做一做5.2变电所

地铁变电所（室）一般是在地铁沿线设置的，地铁变电所（室）可以建在地下，也可以建在地面，地铁变电所（室）尤其是地下变电所（室）在防火方面都有一定的要求。地铁变电所（室）根据不同类型分为三种基本类型：高压主变电所（室）、牵引变电所（室）和降压变电所（室）。地铁变电所（室）是由各种不同用途的电气设备按照一定的电气主结线联结而构成的。1、变压器：一种传递和变换换交流电能的静静止变化器。按功能分为：升升压变压器、降降压变压器按相数分：单相相、三相、多相相变压器按绝缘方式分：：干式、浇注式式、油浸式变压压器等等。一、电气设备主要电气设备变压器、断路器器、隔离开关、、母线、熔断器器、电压互感器器、电流互感器器、避雷器、整整流器等。5.2变电所2、断路器：一种对电路进行行控制（开断、、关合）和保护护的高压电器开开关，用于自动动切断负载电流流和短路电流。。按绝缘方式和熄熄弧介质分：油断路器、六氟氟化硫断路器、、真空断路器、、空气断路器等等。5.2变电所3、隔离开关：一种没有熄弧装装置的高压电气气开关。不能切切断负载电流和和短路电流，但但可在无负荷电电流时接通和断断开电路。在断断开状态，能起起到隔离电压的的作用。为运行行、操作、检修修提供方便和安安全条件。5.2变电所4、母线：一种汇合和分配配电能的导线。。室外常用软质质母线，如钢芯芯铝铰线；室内内则采用硬质母母线，如铝排。。母线常用颜色标标记识别，在三三相交流系统中中：黄线——A相，绿线——B相，红线——C相；在直流系统中：红色——正极，蓝色——负极，黑色——零线及接地线。5.2变电所5、熔断器：是一种过负荷和短短路电流导致熔体体发热熔断的保护护电器。5.2变电所6、电压互感器：又称压变，是电气气测量，控制和保保护回路用的变压压器。5.2变电所7、电流互感器：又称流比，是电气气测量、控制和保保护调路用交流器器。5.2变电所8、避雷器：是防止从线路侵入入的雷电波损坏电电气设备绝缘的保保护电器。9、整流器：是一种与牵引变压压器组合成整流机机组的电流变换器器。5.2变电所1、组成与功能：变压器、断路器、、隔离开关、母线线等电气设备及连连接导线组成的接接受分配电能的电电路电气主结线反映变变电所的基本结构构和功能，在运行行中，表达电能输输送的分配的关系系，成为实际运行行操作的依据2、种类：单母线型主结线、、双母线型主结线线和桥型主结线二、电气主结线5.2变电所1）、单母线型主结结线5.2变电所特点：结线简单，设备少少，费用低每一个回路均由断断路器切断负载电电流与短路电流，，断路器两侧隔离离开关可使断路器器与电源隔离，保保证维修人员安全全操作母线发生故障，全全线停电单母线型主结线改改进型：在母线中中加装一个母线断断路器（MD）或隔离开关，将将母线分段，提高高供电检修的灵活活性，称为单母线线分段主结线5.2变电所2）、双母线主结线线在单母线型基础上上加装一套母线，，使故障检修时缩缩短停电时间5.2变电所3）、桥型主主结线采用两条电电源进线和和两台变压压器，在电电源进线间间用横向母母线及断路路器或隔离离开关连接接。如果桥接母母线在变压压器外侧，，进线断路路器内侧时时成为内桥结线，桥接母线线在进线断断路器外侧侧的成为外桥结线。。5.2变电所桥型主结线线的特点：：正常运行时时，两台变变压器并列列运行，桥桥接母线断断路器或隔隔离开关全全部闭合；；当两台变变压器分别别工作时，，则母线断断路器或隔隔离开关断断开，当一一路故障时时，可切换换线路，使使两台变压压器均由正正常工作的的一路提供供电源。5.2变电所三、主变电电所城市轨道交交通供电系系统中，由由上一级供供电区域获获得高压（（如110kV或220kV）电能，经经降压后以以中高压电电压等级（（如35kV或10kV）向牵引变变电所和降降压变电所所供电的一一类变电所所AC110Kv→AC35Kv和AC10Kv为保证轨道道交通牵引引负荷一级级用电需要要，需设置置2或2座以上主变变电所；两两路电源进进路配置两两台相应的的变压器。。5.2变电所如主变电所所以不同电电压等级向向附近牵引引变电所、、降压变电电所供电，，主变压器器可采用三三相三线有有载调压变变压器。结结构如图5.2变电所四、牵引变变电所5.2变电所由区域变电电所或主变变电所获取取中压电压压等级电能能，经降压与整流变换为可供供列车牵引引用直流电电。牵引变电所所的关键设备是是整流机组组，其中的整整流元件由由于较长时时间流过超超出允许值值的电流而而导致元件件温度过高高时，容易易引起元件件损坏和整整流机组停停止工作，，为此需采采取有效的的过电流保保护和降温温冷却保护护。5.2变电所五、降压变变电所将区域变电电所或主变变电所所输输出的中压压等级电压压降压变成成低压交流流电，并通通过配电所所（室）分分配给各种种设备用电电。降压变电所所一般设在在车站附近近，既可对对车站较集集中的电器器设备供电电，也可方方便向车站站两侧区间间的用电设设备供电结线见图5.2变电所5.3接触网电能从牵引引变电所输输出，经馈馈电线、接接触网到电电动车组，，再经走行行轨或负馈馈电线、回回流线返回回牵引变电电所构成牵牵引供电回回路。如图图牵引变电所馈电线接触网（受电弓或受流器）电动车组走行轨（负馈电线）回流线由于接触网网是无备用用设备又极极易损耗的的供电系统统终端装置置，受环境境和气候的的影较大，，一旦设备备损坏就会会造成牵引引供电中断断，从而导导致电动列列车无法运运行，线路路运行停顿顿和秩序混混乱，对轨轨道交通造造成较大损损害。因此，对接触网有有较高要求求。5.3接触网一、接触网网应满足的的基本要求求1）在规定的的车速内，，接触导线线应始终与与滑行的车车辆受电设设备保持可可靠的接触触——不间断地稳稳定可靠供供电，不产产生电弧火火花2）接触网导导线与走行行轨的相对对位置应保保持稳定3）接触网有有较均匀的的弹性，适适应车辆运运动时振动动力的影响响（该振动动力与速度度成正比））4）具有良好好的稳定性性、耐磨性性和耐腐蚀蚀性能5）接触网结结构应尽量量简单，以以保障施工工和维修方方便6）在气候变变化时，能能保证高度度、弹性与与稳定性变变化量达到到最小5.3接触网二、接触网网的结构类类型1）接触轨式式：又称第三轨轨供电方式式在走行轨一一侧设置附附加的第三三轨，电动动车辆安装装在底部或或侧面的受受流器与第第三轨接触触受电，受流器也可可称为受电电靴5.3接触网接触轨供电电可分为上磨式和下磨式5.3接触网上磨式优点点：固定方便，，接触效果果好，但加加防护罩困困难，接触触轨面易污污染，无防防护罩的带带电接触轨轨对工作人人员威胁大大下磨式优点点：与上磨式相相反接触轨供电电方式的特特点：隧道净空高高度低，接接触网结构构简单，造造价低，维维修易。人人身安全与与防火条件件差，难与与架空线衔衔接。第三轨供电电一般采用用直流，电电压为750V及以下5.3接触网2、架空式架空式接触触网架设在在轨道交通通线路上方方，电动车车辆车顶安安置受电弓弓与接触网网的导线相相接触受电电架空式接触触网分为地面架空式式和地下架空式式5.3接触网（1）地面架空空式接触网网组成接触悬挂：：由承力索、、吊弦、接接触导线组组成，直接接与受电弓弓接触，并并保持良好好接触性能能支持系统：：由腕臂、拉拉杆和绝缘缘子组成，，支持接触触悬挂定位装置：：由定位器和和定位管组组成，保证证接触导线线与受电弓弓的相对位位置在规定定范围内支柱和基础础：承受接触悬悬挂和支持持定位装置置的负荷，，固定接触触悬挂高度度5.3接触网（2）地下（隧隧道）架空空式隧道架空式式的悬挂与与地面架空空式有所不不同，一方方面隧道内内不能立支支柱，支持持装置是直直接设置在在洞顶或洞洞壁，另一一方面又必必须考虑隧隧道断面、、净空高度度、带电体体对接地体体的绝缘距距离、导线线的弛度等等因素的限限制。5.3接触网三、供电电方式和和电分段段1）供电方式式：牵引变电电所通过过接触网网向电动动车组供供电，每每个牵引引变电所所负责向向两侧区区间供电电，如果果供电距距离过长长，牵引引电流在在接触网网上的电电压降就就会很大大，导致致末端电电压过低低及电能能损耗过过大，直直接影响响电动车车组运行行；距离离短，牵牵引变电电所数量量多，投投资大。。分为：单边供电电和双边边供电5.3接触网如图所示示：接触触网在相相邻的两两个牵引引变电所所中部断断开，形形成两个个供电区区域，每每个供电电分区称称为一个个供电臂臂。单边供电电：电动车组组仅从所所在供电电臂上的的牵引变变电所获获得牵引引电能如果在中中间断开开处设置置开关并并使其连连通，则则电动车车组可同同时从两两个牵引引变电所所获得电电能，称称为双边供电电5.3接触网单边供电电优点：故障影影响范围围小，牵牵引变电电所保护护较简单单；缺点点：电动动车组所所需牵引引电能全全部由一一边流过过接触网网，电压压降和电电能损耗耗大。双边供电电正相反反。因此，正常行车车采用双双边供电电，某一一牵引变变电所故故障时，，采用临临时单边边供电5.3接触网2）电分段段通过设置置隔离开开关使接接触网分分成若干干供电分分段，保证供电电可靠性性和灵活活性。当某一供供电分段段发生故故障或检检修时，，可以打打开相应应分段的的隔离开开关，使使故障与与停电检检修范围围缩至最最小，同同时又不不影响其其他各段段接触网网的正常常供电。。5.3接触网一、远动动监控1、基本概概念地铁运行行的管理理和调度度是由控控制中心心来实现现的，其其中的电电力调度度室是地地铁供电电系统运运行的管管理和调调度部门门。远动技术术，通过过远动监监控设备备对各类类变电所所（室））进行直直接的集集中监视视和控制制。远动监控控设备是是调度端端与各被被监控端端之间实实现遥信、遥测、遥控和遥调功能的设设备。我国地铁铁牵引供供电系统统已被规规定应优优先采用用计算机机远动监监控设备备，上海海地铁将将采用先先进的微微机远动动监控设设备来实实现地铁铁供电系系统的现现代化管管理和集集中调度度。5.4远动监控控及地下下迷流2、远动监监控的通通道和信信息传送送方式远动监控控系统组组成：调度端装装置、被监控端端装置和通道。通道是传传送远动动信息的的传输设设备，包包括：通通信线路路和调制制器、解解调器。。远动通道道的种类类：架空空明线、、无线通通道（高高频、微微波）、、有线电电缆和光光缆通道道。Eg:北京地铁铁采用有有线电缆缆通道，，上海地地铁采用用光缆通通道。。5.4远动监控控及地下下迷流远动信息息传送方方式：问答式，循环式。问答式：是指信信息的传传送采取取查询式式问答方方式，当当主站发发出查询询命令时时，被查查询的分分站按查查询的要要求回送送以相应应信息，，既按需需传送信信息；循环式：是指各各分站按按扫描周周期循环环不断的的向主站站传送信信息，既既按时传传送信息息。在传传送周期期允许的的情况下下，也即即时间响响应要求求不高时时，大都都采用问问答式传传送方式式。5.4远动监控控及地下下迷流3、远动监监控的系系统结构构地铁供电电远动监监控系统统一般采采用1：N链状式结结构，由由调度端端的主站站（MS）对N个变电所所的分站站（RTU）实现远远动监控控。主站装置置结构一一般用两两台微型型计算机机（主机机）、通通信处理理机以及及其他功功能子系系统模块块组成。。分站装置置结构由由主机（（微处理理机）以以及其他他功能子子系统模模块来组组成。5.4远动监控控及地下下迷流二、地下下迷流1、地下迷迷流：在在直流牵牵引供电电系统中中，牵引引电流并并非全部部经过走走行轨流流回牵引引变电所所，部分分电流会会由钢轨轨流入大大地，再再由大地地流回钢钢轨或牵牵引变电电所，这这种地下下杂散电电流称为为地下迷流流。回流的牵牵引电流流越大，，钢轨绝绝缘程度度越差，，则地下下迷流越越大。地下迷流流的影响响：地下金属属导电体体被腐蚀蚀影响地下下电气设设备的正正常工作作5.4远动监控控及地下下迷流2、地下迷迷流的防防护：(1)在电力牵牵引方面面①选择择较高的的直流牵牵引供电电电压，，以减少少牵引电电流和迷迷流；②缩短短牵引变变电站间间的距离离；③采用用迷流较较小的双双边供电电方式；