Ch4轨道交通工程-牵引供电9-toxs作业及资料

Ch4轨道交通工程-牵引供电9-toxs作业及资料第一页，共46页。第4章作业（续）4.5城市轨道交通牵引供电系统有哪些主要设备构成？画出其供电流程示意图。4.6城市轨道交通牵引变电所与铁路牵引变电所相比有何主要差别？4.7城市轨道交通中，主要通过哪些措施提高供电的可靠性？4.8何谓迷流(杂散电流)?防治迷流有哪些主要措施？第二页，共46页。轨道交通工程

顾保南教授同济大学城市轨道与铁道工程系第三页，共46页。

第4章

牵引供电系统

－电力牵引的电流制

－供电系统的构成

－供电系统的主要设备

－向列车的供电方式

－变电所的负荷能力和间距

第四页，共46页。用什么样的电？取决于机（动）车类型

配什么样的电力车（电动机）？铁路-AC25000V的交流电动机城市轨道交通-DC1500V、750V的直流电动机第五页，共46页。4.1铁路供电系统构成第六页，共46页。电动机的类型及特点交流电动机优点：制造比较便宜缺点：启动性和调速性较差我国电气化铁路机车统一采用交流AC25000V城市轨道交通车辆多采用直流电动机直流电动机优点：调速容易；转矩较大-良好的启动特性；缺点：制造费用较贵第七页，共46页。问题铁路牵引供电系统有哪些主要设备构成？铁路牵引供电系统有哪几种供电方式？它们各有何优缺点？铁路牵引变电所的作用是什么？第八页，共46页。4.1铁路供电系统构成铁路牵引供电系统：把电能从国家电网（变电站或发电站）传送到铁路列车的电力设备的总称第九页，共46页。电气制频率（Hz）电压（V）直流制直流600，750，1200，1500，3000交流制单相16（2/3）11000，150002566000，11000506600，16000，20000，250006020000，25000三相16（2/3）37000256000我国铁路牵引供电：交流AC25000V第十页，共46页。铁路供电过程国家变电站（AC110~220kV,50Hz）引线至铁路牵引变电站（AC27.5kV,50Hz）牵引变电站通过接触网至电力机车或动车（AC25kV,50Hz）第十一页，共46页。牵变向列车供电的主要设备1、牵引变电站：变压器（110~220kv变压至22.75kV），约25~50km设一个2、接触网接触导线：铜、铝等电阻较小的有色金属，输送单相50Hz25kV交流电，触网周围产生磁场，影响通信质量悬挂装置：支持装置：立柱及基础：第十二页，共46页。

变电所设备-变压器、配电箱第十三页，共46页。接触网第十四页，共46页。接触导线安装类型简单链形悬挂

简单悬挂弹性链形悬挂复链形悬挂第十五页，共46页。直接供电方式：优：造价低、能耗小，25-30km缺：有迷流、对通信线路干扰带回流线的直接供电方式优：无迷流、对通信干扰小缺：造价较高，25-30km自藕变压器供电方式（高速铁路用）优：能耗小，40-50km，对通信线路干扰很小缺：每10km增设自藕变压器，造价较高牵变--列车的供电方式第十六页，共46页。4.2城市轨道交通供电系统构成第十七页，共46页。问题城市轨道交通牵引供电系统有哪些主要设备构成？其供电流程是怎样的？城市轨道交通牵引变电所与铁路牵引变电所相比有何主要差别？城市轨道交通中，主要通过哪些措施提高供电的可靠性？第十八页，共46页。城轨交通供电系统的构成

1－电力源2–升压变压器3–输电线4–主（降压）变电站5–牵引变电所6–馈电线7–接触网8–走行轨道9–回流线10–降压变电所第十九页，共46页。供电系统的主要设备

1、主变电站变压不变流：把国家电网的高压（110~220kV）降为中压（10~35kV），并送至各牵引变电所和降压变电所2、牵引变电所变压且变流：把AC35kV交流电降压并变流为DC1500V或750V（向列车供电）3、降压变电所变压不变流：把AC35kV交流电降压为AC400V（向车站的动力、照明设备供电）第二十页，共46页。35kV降压变电所主接线图第二十一页，共46页。牵引变电所主接线

（直流无备用母线）第二十二页，共46页。牵引变电所主接线

（直流有备用母线）第二十三页，共46页。

接触网第二十四页，共46页。架空柔性悬挂简单悬挂（弹性支座）简单链形悬挂（高架桥）简单链形悬挂（隧道）第二十五页，共46页。接触轨（第三轨）第二十六页，共46页。接触轨第二十七页，共46页。

向牵引变电所供电的接线方式

第二十八页，共46页。向牵引变电所的供电方式

－环行供电接线

①由两个或两个以上主变电站和所有牵引变电所用输电线联成一个环。②可靠度高。当一路输电线和一个主变电站同时停止工作时，只要其母线仍保持通电，就不致中断任何一个牵引变电所的正常供电。③投资较大。第二十九页，共46页。向牵引变电所的供电方式

－双边供电接线

①由两个主变电站向沿线牵引变电所供电，通往牵引变电所的输电线都经过其母线联接。②用双路输电线供电，每路均要达到输送功率要求。③可靠性稍低于环行供电。④当引入线数目较多时，投资较大。第三十页，共46页。向牵引变电所的供电方式

－单边供电接线

①由一个主变电站向沿线牵引变电所供电。②为提高可靠性，一般采用双回路输电线供电。③较环行供电和双边供电的可靠性差。④设备较少，投资较小。适合于轨道交通线一端有电源的情况。第三十一页，共46页。向牵引变电所的供电方式

－辐射形供电接线

①每个牵引变电所用两路独立输电线与主变电站联接。②接线简单。③当主降压变电所停电时，将全线停电。适合于轨道交通线路成弧形的情况。第三十二页，共46页。牵引变电站的分布间距在城市轨道交通线网规划阶段，牵引变电所的间距及容量通常采用粗略的指标加以估算当供电电压为600～750V时，分布间距一般为1.5～2km当电压为1200～1500V时，分布间距一般为3～4km第三十三页，共46页。车站变电所设备平面布置主要考虑因素主要考虑以下3个因素：1、平面布置合理，便于运营管理和维修巡视。2、便于设备运输，并留有设备运输通道。3、要留有电缆敷设通道，使电缆敷设方便，走向合理第三十四页，共46页。轨道交通车站变电所设备平面布置图

第三十五页，共46页。向接触网供电的接线方式

第三十六页，共46页。向接触网的供电方式

－接触网单边供电

电流沿接触导线及走行轨流过，列车全部由一个变电所供给电流。供电区段长度与电压大小有关，电压越高，供电区段距离越长第三十七页，共46页。向接触网的供电方式

－接触网双边供电

每个接触网分段由二个分布在两端的牵引变电所供电。列车电流来自两个变电所，因此变电所负荷比较均匀第三十八页，共46页。杂散电流（迷流）采用走行轨回流的直流牵引供电系统中,经走行轨的回流不可避免地向道床及其它结构泄漏，再经过周边潮湿的土壤或混凝土层形成的电解质，流向线路周围的金属管线等，该电流称为杂散电流杂散电流对土建结构钢筋、设备金属外壳及其它地下金属管线产生的电化学腐蚀，即杂散电流腐蚀。金属管线的电流密度大于0.6mA/dm2时，将对金属管线产生电化学腐蚀；当电流密度小于0.6mA/dm2时，金属-水泥发生电化学反应，生成高电阻率介质附着在金属表面，起到阻止杂散电流继续对金属的腐蚀作用第三十九页，共46页。杂散电流的防护措施

1.直流牵引网采用双边供电对直流牵引网采用双边供电，可提高牵引网电压水平来降低负荷电流，减少馈电距离等进而减少杂散电流2.加强钢轨绝缘

加强回流钢轨与道床及高架桥结构的绝缘，走行钢轨采用点支承绝缘扣件。在高架桥区间、高架车站的道床边应设有畅通的排水沟，排水沟不应设在上、下行轨道之间并不得有积水第四十页，共46页。杂散电流的防护措施

3.采取排流措施利用钢轨下方的道床钢筋作为杂散电流的主排流网，此排流网系统为杂散电流从钢轨上泄漏后遇到的第一道电阻较小的回流通路，可将杂散电流尽量限制在本系统内部，阻止杂散电流继续向本系统以外的地方泄漏。为了防止杂散电流对收集网本身产生电化学腐蚀，对杂散电流收集网的截面大小应进行计算，以确保其截面能使杂散电流的密度处在腐蚀钝化范围内第四十一页，共46页。4.3城市轨道交通与铁路

供电系统的比较第四十二页，共46页。与铁路相比，城市轨道交通牵引供电系统特点：每条线设主变电站，提高供电的可靠性：每条线设1~2个主变电站，把高压（110~220kV）变为中压（35kV）牵引变电所变压且变流：把AC35kV交流电降压并变流为DC1500V或750V（向配直流电动机的列车供电）供电可靠性要求更高：（1）牵引变电所两路独立电源引入（2）降压变电所两套变压设备轮换使用，并配SCADA系统（3）一、二负荷均为双电源第四十三页，共46页。每个牵引变电所均有两路独立电源引入每个降压变电所内设两台配电变压器，工作正常时轮换使用。当任何一台配电变压器发生故障时，另一台变压器能承担本所供电的全部一、二类负荷。一类负荷：事故风机、消防泵、主排水泵、售检票机、防灾报警、通信信号、事故照明等。采用双电源、双电缆、供电末端自动切换、来电自动复位装置。二类负荷：自动扶梯、局部通风