城市轨道交通供配电系统培训讲义T

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）、传传输线线：需升升压为为超高高压电电压（（220kV及以上上），，满足足远程程运输输需要要。1、一次次电力力系统统3）、区区域变变电所所1、一次次电力力系统统1）、牵牵引供供电系系统图5-2地铁牵引供供电系统示示意图2、城市轨道道交通供配配电系统①牵引变电所所（站）②馈电线③接触网（或或接触轨））④轨道电路⑤回流线注意：北京、天津津、武汉地地铁采用接触轨方式，上海海、广州、、南京等地地铁采用架空接触网网方式。电分段1）、牵引供供电系统2、城市轨道道交通供配配电系统2、城市轨道道交通供配配电系统接触网（轨）馈电线轨道回流线牵引供电系统牵引变电站牵引网1）、牵引供供电系统2、城市轨道道交通供配配电系统牵引供电系系统由牵引引变电所和和牵引网组组成，其中中牵引变电所所和接触网（轨轨）是牵引供电电系统的主主要组成部部分。注意：2、城市轨道道交通供配配电系统图5-3地铁动力照照明供电系系统示意图图2）、动力照照明供电系系统2、城市轨道道交通供配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）、动力照照明供电系系统2、城市轨道道交通供配配电系统布置：在动力照明明供电系统统设计中，，降压变电电所一般按按每站一个设置，也可可以几个车站合设一个。也可将降压压（动力））变电所附设在某个个牵引变电电所之中，形成一个牵牵引与动力力混合变电所所。2）、动力照照明供电系系统注意：★在地铁供电电系统中，，根据实际际需要，可可以分为集中式供电电和分散式供电电2、城市轨道道交通供配配电系统集中供电2、城市轨道道交通供配配电系统分散供电2、城市轨道道交通供配配电系统三、城市轨轨道交通牵牵引电力制制式●城市轨道交交通电动列列车，有直流驱动和交流驱动两类，为使使这两类列列车都能在在同种牵引引电力制式式下运行，，一般采用直直流牵引供供电制式。。●直流供电的的优点：★直流传输不不产生电抗抗压降，在在相同的电电压等级下下，在压降降损失方面面，直流供供电优于交交流供电；；★对触网结构构要求也相相对简单；；★可减少电动动列车牵引引电机控制制系统的设设备配置，，有效减轻轻列车的自自重。1、直流制：采用IEC国际电工委委员会标准准，见表。。我国国家标标准采用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：一般多用于于电气化铁铁路牵引供供电方式（（距离远、、需装车载载变流装置置）。三、城市轨轨道交通牵牵引电力制制式一、城市轨轨道交通供供配电系统统的功能电动车组、、机电设备备、通信信信号、照明明生活二、城市轨轨道交通供供配电系统统的组成——重点1、一次电力力系统：3部分2、城轨供配配电系统：：牵引供电系系统：5部分，牵引引网动力照明供供电系统：：3部分三、城市轨轨道交通供供配电系统统的供电制制式1、直流制—城轨，我国国标准：750V\1500V2、交流制—电气化铁路路本节小结练一练P113-114一、判断题题1、地铁供电电不同于一一般工业和和民用的供供电，根据据其重要性性应规定为为二级负荷荷。（））2、北京、天天津地铁采采用的是集集中供电方方式。（））3、用以供牵牵引电流返返回牵引变变电所的导导线称为馈馈电线。（（））二、填空题题1、牵引供电电系统由和组成。2、上海地铁铁采用V电压供电；；北京地铁铁采用V电压供电。。作业：1、牵引供电电系统有哪哪几部分组组成？什么么是牵引网网？2、绘制牵引引供电系统统示意图。。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：一种传递和和变换交流流电能的静静止变化器器。按功能分为为：升压变变压器、降降压变压器器按相数分：：单相、三三相、多相相变压器按绝缘方式式分：干式式、浇注式式、油浸式式变压器等等等。一、电气设设备主要电气设设备变压器、断断路器、隔隔离开关、、母线、熔熔断器、电电压互感器器、电流互互感器、避避雷器、整整流器等。。5.2变电所2、断路器：一种对电路路进行控制制（开断、、关合）和和保护的高高压电器开开关，用于于自动切断断负载电流流和短路电电流。按绝缘方式式和熄弧介介质分：油断路器、、六氟化硫硫断路器、、真空断路路器、空气气断路器等等。5.2变电所3、隔离开关：：一种没有熄熄弧装置的的高压电气气开关。不不能切断负负载电流和和短路电流流，但可在在无负荷电电流时接通通和断开电电路。在断断开状态，，能起到隔隔离电压的的作用。为为运行、操操作、检修修提供方便便和安全条条件。5.2变电所4、母线：一种汇合和和分配电能能的导线。。室外常用用软质母线线，如钢芯芯铝铰线；；室内则采采用硬质母母线，如铝铝排。母线常用颜颜色标记识识别，在三三相交流系系统中：黄线——A相，绿线——B相，红线——C相；在直直流流系系统统中中：：红色色———正极极，，蓝色色———负极极，，黑色色———零线线及及接接地地线线。。5.2变电电所所5、、熔断断器器：：是一一种种过过负负荷荷和和短短路路电电流流导导致致熔熔体体发发热热熔熔断断的的保保护护电电器器。。5.2变电电所所6、、电压压互互感感器器：：又称称压压变变，，是是电电气气测测量量，，控控制制和和保保护护回回路路用用的的变变压压器器。。5.2变电电所所7、、电流流互互感感器器：：又称称流流比比，，是是电电气气测测量量、、控控制制和和保保护护调调路路用用交交流流器器。。5.2变电电所所8、、避雷雷器器：：是防防止止从从线线路路侵侵入入的的雷雷电电波波损损坏坏电电气气设设备备绝绝缘缘的的保保护护电电器器。。9、、整流流器器：：是一一种种与与牵牵引引变变压压器器组组合合成成整整流流机机组组的的电电流流变变换换器器。。5.2变电电所所1、、组成成与与功功能能：：变压压器器、、断断路路器器、、隔隔离离开开关关、、母母线线等等电电气气设设备备及及连连接接导导线线组组成成的的接接受受分分配配电电能能的的电电路路电气气主主结结线线反反映映变变电电所所的的基基本本结结构构和和功功能能，，在在运运行行中中，，表表达达电电能能输输送送的的分分配配的的关关系系，，成成为为实实际际运运行行操操作作的的依依据据2、、种类类：：单母母线线型型主主结结线线、、双双母母线线型型主主结结线线和和桥桥型型主主结结线线二、、电气气主主结结线线5.2变电电所所1）、、单单母母线线型型主主结结线线5.2变电电所所特点点：：结线线简简单单，，设设备备少少，，费费用用低低每一一个个回回路路均均由由断断路路器器切切断断负负载载电电流流与与短短路路电电流流，，断断路路器器两两侧侧隔隔离离开开关关可可使使断断路路器器与与电电源源隔隔离离，，保保证证维维修修人人员员安安全全操操作作母线线发发生生故故障障，，全全线线停停电电单母母线线型型主主结结线线改改进进型型：：在在母母线线中中加加装装一一个个母母线线断断路路器器（（MD）或或隔隔离离开开关关，，将将母母线线分分段段，，提提高高供供电电检检修修的的灵灵活活性性，，称称为为单单母母线线分分段段主主结结线线5.2变电电所所2）、、双双母母线线主主结结线线在单单母母线线型型基基础础上上加加装装一一套套母母线线，，使使故故障障检检修修时时缩缩短短停停电电时时间间5.2变电电所所3）、、桥桥型型主主结结线线采用用两两条条电电源源进进线线和和两两台台变变压压器器，，在在电电源源进进线线间间用用横横向向母母线线及及断断路路器器或或隔隔离离开开关关连连接接。。如果果桥桥接接母母线线在在变变压压器器外外侧侧，，进进线线断断路路器器内内侧侧时时成成为为内桥桥结结线线，桥桥接接母母线线在在进进线线断断路路器器外外侧侧的的成成为为外桥桥结结线线。。5.2变电电所所桥型型主主结结线线的的特特点点：：正常常运运行行时时，，两两台台变变压压器器并并列列运运行行，，桥桥接接母母线线断断路路器器或或隔隔离离开开关关全全部部闭闭合合；；当当两两台台变变压压器器分分别别工工作作时时，，则则母母线线断断路路器器或或隔隔离离开开关关断断开开，，当当一一路路故故障障时时，，可可切切换换线线路路，，使使两两台台变变压压器器均均由由正正常常工工作作的的一一路路提提供供电电源源。。5.2变电所三、主变电所所城市轨道交通通供电系统中中，由上一级级供电区域获获得高压（如如110kV或220kV）电能，经降降压后以中高高压电压等级级（如35kV或10kV）向牵引变电电所和降压变变电所供电的的一类变电所所AC110Kv→AC35Kv和AC10Kv为保证轨道交交通牵引负荷荷一级用电需需要，需设置置2或2座以上主变电电所；两路电电源进路配置置两台相应的的变压器。5.2变电所如主变电所以以不同电压等等级向附近牵牵引变电所、、降压变电所所供电，主变变压器可采用用三相三线有有载调压变压压器。结构如如图5.2变电所四、牵引变电电所5.2变电所由区域变电所所或主变电所所获取中压电电压等级电能能，经降压与整流变换为可供列列车牵引用直直流电。牵引变电所的的关键设备是整整流机组，其中的整流流元件由于较较长时间流过过超出允许值值的电流而导导致元件温度度过高时，容容易引起元件件损坏和整流流机组停止工工作，为此需需采取有效的的过电流保护护和降温冷却却保护。5.2变电所五、降压变电电所将区域变电所所或主变电所所所输出的中中压等级电压压降压变成低低压交流电，，并通过配电电所（室）分分配给各种设设备用电。降压变电所一一般设在车站站附近，既可可对车站较集集中的电器设设备供电，也也可方便向车车站两侧区间间的用电设备备供电结线见图5.2变电所5.3接触网电能从牵引变变电所输出，，经馈电线、、接触网到电电动车组，再再经走行轨或或负馈电线、、回流线返回回牵引变电所所构成牵引供供电回路。如如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）回流线由于接触网是是无备用设备备又极易损耗耗的供电系统统终端装置，，受环境和气气候的影较大大，一旦设备备损坏就会造造成牵引供电电中断，从而而导致电动列列车无法运行行，线路运行行停顿和秩序序混乱，对轨轨道交通造成成较大损害。。因此，对接触网有较较高要求。5.3接触网一、接触网应应满足的基本本要求1）在规定的车车速内，接触触导线应始终终与滑行的车车辆受电设备备保持可靠的的接触——不间断地稳定定可靠供电，，不产生电弧弧火花2）接触网导线线与走行轨的的相对位置应应保持稳定3）接触网有较较均匀的弹性性，适应车辆辆运动时振动动力的影响（（该振动力与与速度成正比比）4）具有良好的的稳定性、耐耐磨性和耐腐腐蚀性能5）接触网结构构应尽量简单单，以保障施施工和维修方方便6）在气候变化化时，能保证证高度、弹性性与稳定性变变化量达到最最小5.3接触网二、接触网的的结构类型1）接触轨式：：又称第三轨供供电方式在走行轨一侧侧设置附加的的第三轨，电电动车辆安装装在底部或侧侧面的受流器器与第三轨接接触受电，受流器也可称称为受电靴5.3接触网接触轨供电可可分为上磨式和下磨式5.3接触网上磨式优点：：固定方便，接接触效果好，，但加防护罩罩困难，接触触轨面易污染染，无防护罩罩的带电接触触轨对工作人人员威胁大下磨式优点：：与上磨式相反反接触轨供电方方式的特点：：隧道净空高度度低，接触网网结构简单，，造价低，维维修易。人身身安全与防火火条件差，难难与架空线衔衔接。第三轨供电一一般采用直流流，电压为750V及以下5.3接触网2、架空式架空式接触网网架设在轨道道交通线路上上方，电动车车辆车顶安置置受电弓与接接触网的导线线相接触受电电架空式接触网网分为地面架空式和地下架空式5.3接触网（1）地面面架空空式接接触网网组成成接触悬悬挂：：由承力力索、、吊弦弦、接接触导导线组组成，，直接接与受受电弓弓接触触，并并保持持良好好接触触性能能支持系系统：：由腕臂臂、拉拉杆和和绝缘缘子组组成，，支持持接触触悬挂挂定位装装置：：由定位位器和和定位位管组组成，，保证证接触触导线线与受受电弓弓的相相对位位置在在规定定范围围内支柱和和基础础：承受接接触悬悬挂和和支持持定位位装置置的负负荷，，固定定接触触悬挂挂高度度5.3接触网网（2）地下下（隧隧道））架空空式隧道架架空式式的悬悬挂与与地面面架空空式有有所不不同，，一方方面隧隧道内内不能能立支支柱，，支持持装置置是直直接设设置在在洞顶顶或洞洞壁，，另一一方面面又必必须考考虑隧隧道断断面、、净空空高度度、带带电体体对接接地体体的绝绝缘距距离、、导线线的弛弛度等等因素素的限限制。。5.3接触网网三、供供电方方式和和电分分段1）供电方方式：：牵引变变电所所通过过接触触网向向电动动车组组供电电，每每个牵牵引变变电所所负责责向两两侧区区间供供电，，如果果供电电距离离过长长，牵牵引电电流在在接触触网上上的电电压降降就会会很大大，导导致末末端电电压过过低及及电能能损耗耗过大大，直直接影影响电电动车车组运运行；；距离离短，，牵引引变电电所数数量多多，投投资大大。分为：：单边供供电和和双边边供电电5.3接触网网如图所所示：：接触触网在在相邻邻的两两个牵牵引变变电所所中部部断开开，形形成两两个供供电区区域，，每个个供电电分区区称为为一个个供电电臂。。单边供供电：：电动车车组仅仅从所所在供供电臂臂上的的牵引引变电电所获获得牵牵引电电能如果在在中间间断开开处设设置开开关并并使其其连通通，则则电动动车组组可同同时从从两个个牵引引变电电所获获得电电能，，称为为双边供供电5.3接触网网单边边供供电电优优点点：故故障障影影响响范范围围小小，，牵牵引引变变电电所所保保护护较较简简单单；；缺缺点点：：电电动动车车组组所所需需牵牵引引电电能能全全部部由由一一边边流流过过接接触触网网，，电电压压降降和和电电能能损损耗耗大大。。双边边供供电电正正相相反反。。因此此，，正常常行行车车采采用用双双边边供供电电，，某某一一牵牵引引变变电电所所故故障障时时，，采采用用临临时时单单边边供供电电5.3接触触网网2）电电分分段段通过过设设置置隔隔离离开开关关使使接接触触网网分分成成若若干干供供电电分分段段，，保证证供供电电可可靠靠性性和和灵灵活活性性。。当某某一一供供电电分分段段发发生生故故障障或或检检修修时时，，可可以以打打开开相相应应分分段段的的隔隔离离开开关关，，使使故故障障与与停停电电检检修修范范围围缩缩至至最最小小，，同同时时又又不不影影响响其其他他各各段段接接触触网网的的正正常常供供电电。。5.3接触触网网一、、远远动动监监控控1、基基本本概概念念地铁铁运运行行的的管管理理和和调调度度是是由由控控制制中中心心来来实实现现的的，，其其中中的的电电力力调调度度室室是是地地铁铁供供电电系系统统运运行行的的管管理理和和调调度度部部门门。。远动动技技术术，，通通过过远远动动监监控控设设备备对对各各类类变变电电所所（（室室））进进行行直直接接的的集集中中监监视视和和控控制制。。远动动监监控控设设备备是是调调度度端端与与各各被被监监控控端端之之间间实实现现遥信信、遥测测、遥控控和遥调调功能能的的设设备备。。我国国地地铁铁牵牵引引供供电电系系统统已已被被规规定定应应优优先先采采用用计计算算机机远远动动监监控控设设备备，，上上海海地地铁铁将将采采用用先先进进的的微微机机远远动动监监控控设设备备来来实实现现地地铁铁供供电电系系统统的的现现代代化化管管理理和和集集中中调调度度。。5.4远动动监监控控及及地地下下迷迷流流2、远远动动监监控控的的通通道道和和信信息息传传送送方方式式远动动监监控控系系统统组组成成：：调度度端端装装置置、被监监控控端端装装置置和通道道。通道道是是传传送送远远动动信信息息的的传传输输设设备备，，包包括括：：通通信信线线路路和和调调制制器器、、解解调调器器。。远动动通通道道的的种种类类：：架架空空明明线线、、无无线线通通道道（（高高频频、、微微波波））、、有有线线电电缆缆和和光光缆缆通通道道。。Eg:北京京地地铁铁采采用用有有线线电电缆缆通通道道，，上上海海地地铁铁采采用用光光缆缆通通道道。。5.4远动动监监控控及及地地下下迷迷流流远动动信信息息传传送送方方式式：：问答答式式，循环环式式。问答答式式：是是指指信信息息的的传传送送采采取取查查询询式式问问答答方方式式，，当当主主站站发发出出查查询询命命令令时时，，被被查查询询的的分分站站按按查查询询的的要要求求回回送送以以相相应应信信息息，，既既按按需需传传送送信信息息；；循环环式式：是是指指各各分分站站按按扫扫描描周周期期循循环环不不断断的的向向主主站站传传送送信信息息，，既既按按时时传传送送信信息息。。在在传传送送周周期期允允许许的的情情况况下下，，也也即即时时间间响响应应要要求求不不高高时时，，大大都都采采用用问问答答式式传传送送方方式式。。5.4远动动监监控控及及地地下下迷迷流流3、远动监控控的系统结结构地铁供电远远动监控系系统一般采采用1：N链状式结构构，由调度度端的主站站（MS）对N个变电所的的分站（RTU）实现远动动监控。主站装置结结构一般用用两台微型型计算机（（主机）、、通信处理理机以及其其他功能子子系统模块块组成。分站装置结结构由主机机（微处理理机）以及及其他功能能子系统模模块来组成成。5.4远动监控及及地下迷流流二、地下迷迷流1、地下迷流流：在直流流牵引供电电系统中，，牵引电流流并非全部部经过走行行轨流回牵牵引变电所所，部分电电流会由钢钢轨流入大大地，再