城市轨道交通自用电系统课件

自用电系统

变电站设备及附属设备的正常运行需要低压电源，这些设备的用电称为变电站自用电。变电站自用电的可靠性直接影响变电站的可靠运行。变电站自用电设备分为交流用电设备和直流用电设备，供电电压等级为220V及以下。变电站照明、开关设备电加热、开关设备内部照明等需要交流电源；变电站内开关设备操动机构、继电保护设备、变电站自动化设备等一般需要直流电源。1自用电系统概述

变电站自用电系统由交（直）流电源屏等设备构成。交流电源屏的主接线一般为单母线接线，通过电源自动转换装置引入低压电源。直流电源屏由整流设备和蓄电池组成，整流设备以往采用三相桥式整流设备，目前一般采用整流模块，并采用N+1冗余配置。直流电源屏的交流输入电源一般引自交流电源屏。在城市轨道交通供电系统中，有主变电站、牵引变电所和降压变电站。变电站位置的不同使自用电内容和供电要求略有差别。变电站自用电的配置要满足各级负荷的供电要求，满足负荷所需电流制式、电压等级要求，满足负荷对电源切换时间的要求，满足负荷容量的要求，满足负荷所需供电时间的要求。主变电站和独立牵引变电所没有配电变压器及其低压配电设备，自用电系统需要设置站用变压器，以得到低压交流电源；牵引降压混合变电所或降压变电站的所用低压交流电源可由所内低压配电设备提供。低压电源均引至交流电源屏。1自用电系统概述

应急照明是在正常照明因故熄灭的情况下，供暂时继续工作、保障安全或人员疏散用的照明，包括疏散照明、备用照明等。疏散照明用于正常电源失电时，为乘客安全撤离出车站提供条件；另外当发生火灾时，保障乘客及管理人员安全撤离。变电站、通信和信号机房内的应急照明属于备用照明，用于在正常电源故障时，进行故障检修或灾害情况下维持机房设备的继续运行。应急照明是一级负荷中的特别重要负荷，除要求正常双路电源外，还需要有独立于正常电源的备用电源。备用电源根据不同的负荷性质、负荷容量和电源切换时间的要求，可采用独立于正常电源的其他交流电源、蓄电池或发电机组等。1自用电系统概述

应急照明的正常电源引自车站低压配电系统，备用电源可引自相邻车站的低压配电系统或采用蓄电池供电。蓄电池的安装形式可分为分散式安装和集中式安装。分散式安装即应急照明灯具自带蓄电池；集中式安装即将蓄电池集中设置，构成应急照明电源系统，分别为各应急照明回路提供电源。变电站自用电系统中开关设备的控制、信号、保护等电源采用直流供电，负荷等级为一级负荷中的特别重要负荷，备用电源多采用蓄电池组。因直流操作电源和集中式应急照明电源的备用电源均可采用蓄电池组，从设备资源共享的角度出发，变电站中直流电源屏和集中式应急照明电源存在整合的条件，可将整流器和蓄电池部分进行共享设置，馈出部分各自独立。若要实现交流供电应急照明回路，则需要设置逆变器。1自用电系统概述地面或地下城市轨道主变电站自用电设备内容有所不同，主要差异在于地下变电站设置有气体灭火系统。主变电站电气设备主要有高压交流开关设备、中压交流开关设备、有载调压主变压器、接地变压器等。自用电的服务对象为主变电站操作电源、检修电源、照明系统、通风系统、主变电站综合自动化系统等。2主变电站自用电配置1.自用电设备的种类

主变电站自用电设备包括变电站的照明、变电站的通风设备、变电站的空调、变电站的检修设备、开关柜内的照明及电加热器、温控器、开关设备的操作与继电保护的电源、综合自动化设备、火灾报警设备、气体灭火及排气设备（仅地下主变电站设置）。2.自用电设备负荷分级和供电制式20%

照明包括正常照明和应急照明（备用照明），采用交流供电，其中，地面主变电站正常照明为二级负荷，地下主变电站正常照明为一级负荷。应急照明为一级负荷中的特别重要负荷。应急照明在正常照明失效时应能保证主变电站正常运行和设备检修所需要的照度要求。通风设备为二级负荷，采用交流供电，正常的通风条件可保证主变电站电气设备正常运行的温度、湿度环境要求。空调为二级负荷，采用交流供电。空调一般设于值班控制室和蓄电池室内，用于保障运行人员的工作环境条件，保持蓄电池室适宜的环境温度，维持蓄电池的正常使用寿命。检修设备为二级负荷，采用交流供电，当电气设备出现故障时，为维护、检修提供电源，及时解决电气设备的故障，保证电气设备运行的冗余度。2.自用电设备负荷分级和供电制式20%

开关柜内的照明及电加热器为二级负荷，采用交流供电，为设备维护检查、查找故障隐患提供视觉条件；电加热器用于开关设备除湿，保障设备正常运行。温控器为一级负荷，属于继电保护的基础设备，采用交流供电，为变压器的温度保护提供报警和跳闸信号。开关设备的操作和继电保护的电源属于一级负荷中的特别重要负荷，采用直流供电。其具体设备有高压和中压开关设备的电动操动机构、微机综合保护装置、各种信号指示等。综合自动化设备为一级负荷，采用交流供电，为远方电力调度中心的控制、监视及故障的判断处理提供条件。2.自用电设备负荷分级和供电制式20%

火灾报警设备为一级负荷中的特别重要负荷，属于消防设备，正常时采用交流供电，报警主机设有直流备用电源，发生火灾时及时报警和控制火情，为避免或减少生命与财产损失创造条件。气体灭火及排气设备为一级负荷，属于消防设备，采用交流供电，用于电气设备发生火灾时的灭火和火灾后灭火气体的排出。

自用电设备均为低压供电，交流供电设备的负荷等级为一级负荷，因此需要两路低压电源。由于主变电站没有低压开关设备，因此自用电所需要的交流低压电源需要设置站用变压器。因自用电中有一级用电负荷，这对电源可靠性的要求很高，故主变电站需设置2台站用变压器。2台站用变压器分接在中压配电系统的不同母线上，变压器中性点直接接地。站用变压器低压侧接至交流电源屏，作为两路交流进线电源。根据主变电站自用电设备中存在消防负荷的情况，低压交流接线一般采用单母线分段接线。每段母线为消防负荷提供一路电源，消防末级配电设备实施双电源切换。3.自用电设备的供电

各自用电设备的馈出回路独立设置，为三相四线制放射式配电。进线开关与各馈出开关具备馈出回路过负荷和短路情况下的全选择性。低压配电接地型式采用TN-S。为消防设备配电的馈出开关，消防设备启用时消防末级配电设备只报警、不跳闸。对于一级负荷中的特别重要负荷，增设蓄电池作为备用电源，如开关设备所需的直流操作电源、继电保护装置电源由设置的直流电源屏提供。交流电源屏为直流电源屏提供交流电源，直流电源屏采用高频开关电源模块将交流电源整流为所需的直流电源，增设的蓄电池组正常处于在线浮充状态，待交流电源全部失电时，蓄电池放电实现不间断供电。3.自用电设备的供电

交流电源全部失电，蓄电池容量应满足规定时间内全站直流设备运行的容量要求，且应满足在蓄电池放电末期最大冲击负荷容量的要求。按照《35kV～110kV变电站设计规范》（GB50059—2011）的规定，蓄电池组的容量应符合下列要求：（1）有人值班变电站应为全站事故停电1h的放电容量。（2）无人值班变电站应为全站事故停电2h的放电容量。（3）应满足事故放电末期最大冲击负荷的要求。3.自用电设备的供电3牵引变电所自用电配置

牵引变电所可独立设置或与车站、车辆段、停车场降压变电站合建为牵引降压混合变电所，牵引变电所既可设于地面，也可设于地下。地面牵引变电所可独立设置或采用箱式牵引变电所。不同的设置方式，自用电的内容也不同。牵引变电所的主要电气设备有中压交流开关设备、牵引变压器、整流器、直流开关设备。若合建为牵引降压混合变电所，电气设备还有配电变压器和低压开关设备。牵引变电所自用电的服务对象为牵引变电所操作电源、检修电源、牵引变电所综合自动化系统等。

牵引变电所自用电设备包括变电站的照明，变电站的通风设备（仅独立牵引变电所设置），变电站的空调（仅独立牵引变电所设置），变电站的检修设备，开关柜内的照明及电加热器，牵引变压器温控器，整流器温控设备，配电变压器温控器（仅牵引降压混合变电所设置），中压、直流开关设备的操作与继电保护，低压开关设备的操动机构（仅牵引降压混合变电所设置），变电站综合自动化设备，气体灭火及排气设备（仅地下牵引变电所设置）。1.自用电设备

与主变电站相比较，牵引变电所或牵引降压混合变电所的自用电设备没有火灾自动报警设备，其余的负荷种类是相同的，只是有些设备的名称不同，如温控设备，在主变电站中为主变压器温控器，在牵引变电所中为牵引变压器、整流器和配电变压器的温控设备。同类负荷的负荷等级和供电制式与主变电站相同。2.自用电设备负荷分级和供电制式

一般采用单母线接线方式，在引入端设置双电源自动转换装置。独立牵引变电所自用电接线如图3-23所示。3.自用电设备的供电图3-23独立牵引变电所自用电接线

牵引降压混合变电所自用电的交流电源引自所内低压开关设备的不同母线，一般采用单母线接线方式，在引入端设置双电源自动转换装置。牵引降压混合变电所自用电接线如图3-24所示，其余内容同主变电站。3.自用电设备的供电图3-24牵引降压混合变电所自用电接线城市轨道交通工程中的降压变电站的土建工程一般不独立建设，而设于车站内和车辆段、停车场的某个建筑物内。降压变电站的电气设备主要有中压、低压交流开关设备，配电变压器等。降压变电站自用电的服务对象为变电站操作电源、变电站综合自动化系统等。4降压变电站自用电配置

降压变电站的自用电设备包括变电站的检修设备、开关柜内的照明及电加热器、配电变压器温控器、中压开关设备的操作与继电保护（采用断路器）、变电站综合自动化设备、气体灭火及排气设备（仅地下变电站设置）。1.自用电设备

与主变电站相比较，降压变电站的自用电设备减少了火灾报警系统、变电站照明、通风和空调设备等。中压开关设备，当采用断路器作为分断设备时，其操作和继电保护的电源属于一级负荷中的特别重要负荷，采用直流供电；若采用电