电力牵引供电系统

电力牵引供电系统

-------都市轨道交通交通工程教研室第1页知识回忆

都市轨道交通系统组成线路(车站和区间）车辆牵引供电系统通信信号系统运行与管理系统环控系统第2页电力牵引特点运输能力大牵引性能好经济效益好需要司机人数少司机工作条件好车辆准备时间少利用效率高不污染环境不受寒冷气候影响第3页电力牵引供电系统供电系统控制系统传动系统第4页第5页第6页电力牵引电力牵引以电能为动力牵引方式原理将电能直接或者通过输送、变换后提供应车组牵引电动机，由牵引电动机将电能转换成机械能，从而驱动车辆运行。第7页电力牵引都市轨道交通电力牵引（electrictractionofurbanrailwtransit）以电力系统都市电网电力为动力源，在车辆上将电能转换为机械能，从而牵引列车组在轨道上运行一种都市交通牵引动力形式。由于它具有按时、快捷、安全、舒适、运量大、编组灵活及节能、无污染等长处，已经成为世界许多国家大中都市公共交通骨干。第8页目前全世界已有40多种国家130多种都市，共修建了7000km都市轨道交通（包括地铁、轻轨）线路。都市轨道交通电力牵引主要由牵引供电系统和电动车组组成（图1）。第9页第10页图1都市轨道交通电力牵引系统

1—牵引变电所；2—馈电线；3—接触网；4—电动车组；

5—钢轨；6—回流线；7—电分段。第11页牵引供电系统牵引供电系统主要由牵引变电所和牵引网组成，牵引变电所作用是将都市电网交流电压（一般为110kV、：35kV或10kV）降压并整流成为直流电压。世界各国都市轨道交通电压制均为直流，电压等级有600V到3000V多种不一样等级。国际电工委员会（IEC）推荐直流供电电压为DC750V（允许波动范围为500V～900V）和DC1500V（允许波动范围为1000V～1800V）。牵引网由馈电线、接触网、轨道和回流线组成。第12页接触网：通过受电器向电动列车供应电能导电网。回流线：用以供牵引电流返回牵引变电所导线馈电线：从牵引变电所向接触网输送牵引电能导线轨道（电路）：利用走行轨作为牵引电流回流电路第13页接触网是牵引网中最主要组成部分，车上受电器通过与它可靠地直接滑动接触，不停取得电能，以保持电动车组正常运行。接触网按其构造可分为接触轨式和架空式两种。第14页在都市轨道交通中，地下铁道一般宜用DC750V接触轨受流方式，这样隧道净空高度低，接触网构造简单、造价低、便于维修。第15页接触轨式是沿走行轨道一侧平行铺设第三轨，电动车组从侧面伸出受电器——接触靴与其滑动接触而取得电能。接触轨又分上磨式和下磨式两种。上磨式接触轨安装在专用绝缘子上，工字形轨底朝下，长处是固定方便，缺陷是接触靴在其上面滑行，无法加防护罩；下磨式接触轨轨底部上，由绝缘体紧固在弓形肩架上，长处是能够加防护罩，时工作人员较为安全。第16页第17页第18页第19页一次电力系统牵引供电系统第20页电力供电系统一次电力系统：发电厂、传输线路、区域变电所轨道交通牵引供电系统：牵引供电和动力照明供电系统第21页供电系统电力源、输电线：110kv变电站：变换电压和电流主变电站DC110kv------35kv牵引变电站DC35kv---10kv----1500v(750v)降压变电站DC35kv---10kv---0.4kv车站变电站AC220V、380V、DC110V、24V牵引网：供列车牵引回路接触网：通过受电器向电动列车供应电能导电网。回流线：用以供牵引电流返回牵引变电所导线馈电线：从牵引变电所向接触网输送牵引电能导线轨道（电路）：利用走行轨作为牵引电流回流电路电力监控系统：监控电力设备运行车站及区间动力照明系统杂散电流防护系统：减少地下迷流防雷设施和接地系统第22页井陉北牵引变电所第23页新温州牵引变电所第24页第25页接触网接触网是一种悬挂在轨道上方沿轨道敷设、和铁路轨顶保持一定距离输电网。接触网分为架空式接触网和接触轨式接触网。接触网电分段：电气连接分离接触网机械分段：机械构造分离受电方式：受电弓受电三轨受电四轨受电第26页架空接触网接触网是沿铁路线上空架设向车辆供电特殊形式输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。

接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件。接触悬挂通过支持装置架设在支柱上，其功用是将从牵引变电所取得电能输送给电动车组。

支持装置用以支持接触悬挂，并将其负荷传给支柱或其他建筑物。根据接触网所在区间、站场和大型建筑物而有所不一样。支持装置包括腕臂、水平拉杆、悬式绝缘子串，棒式绝缘子及其他建筑物特殊支持设备。

定位装置包括定位管和定位器，其功用是固定接触线位置，使接触线在受电弓滑板运行轨迹范围内，确保接触线与受电弓不脱离，并将接触线水平负荷传给支柱。

支柱与基础用以承受接触悬挂、支持和定位装置所有负荷，并将接触悬挂固定在要求位置和高度上。我国接触网中采取预应力钢筋混凝土支柱和钢柱，基础是对钢支柱而言，即钢支柱固定在下面钢筋混凝土制成基础上，由基础承受支柱传给所有负荷，并确保支柱稳定性。预应力钢筋混凝土支柱与基础制成一种整体，下端直接埋入地下。

第27页第28页第29页第30页第31页动力供电系统降压变电所：将三相电源进线电压降压变为380v交流电。配电所：电能分派配电线路：配电所与用电设备之间导线第32页远动监控装置都市轨道交通运行管理和调度是由控制中心来实现，其中电力调度室是供电系统运行管理和调度部门。供电系统各类变电所及其他主要设备是沿着轨道线路分散设置，要确保系统安全、可靠和提升经济性，就必须对系统进行集中管理和调度，实现系统运行状态监视和运行方式控制,早期集中调度是通过调度电话来实行，即通过人与人之间信息交换，由值班人员对系统运行方式进行监视和控制，这种间接监视和控制效率低，可靠性也差。目前当代化集中调度完全能够通过功能完善、运行可靠微机远动监控设备，对各类变电所进行直接集中监和控制，并能和其他系统（如行车指挥系统）交换有关信息，实现整个轨道交通系统综合自动化。第33页电力监控SCADA基本任务：实现控制中心对供电系统集中管理和调度，实时控制和数据采集及时掌握和处理供电系统事故、报警事件对系统运行多种数据进行归档和统计特点：遥控、遥测、遥信、遥调、遥视组成：主站监控、子站监控和通信传输系统第34页第35页地下迷流在直流牵引供电系统中，牵引电流并非所有由钢轨流回牵引变电所，而是一部分由钢轨散杂流入大地，再由大地经钢轨流回牵引变电所。防护：选择高电压、牵引变电所间隔小，减少钢轨接触电阻，采取双边供电，在地下埋设排流管。第36页车辆电气车辆包括车辆上多种电气设备及其连接导线。按其作用和功能可分为三个系统：主电路、辅助电路和控制电路。第37页主电路作用是实现能量转换和传递，在牵引工况下，将从变电所传递来电能转变成机械能，产生车辆运动所需牵引力；在制开工况下，将车辆动能转换为制动力或产生电能回馈给牵引变电所。第38页主电路电气设备主要包括受电器、高速断路器、牵引传动系统和电动机。伴随电力电子器件和计算机技术发展，牵引传动系统大体经历了20世纪80年代前凸轮变阻调压直流传动系统，80年代斩波调压直流传动系统和90年代调压调频交流传动系统三个阶段。第39页第40页辅助电路是为了确保车辆正常运行和客室舒适性，包括车辆上所需要许多辅助设备（如压缩机、空调机、控制设备等）及其供电设备（如直流变交流静止逆变器等）和连线。第41页车辆上控制电路是低压小功率电路，分为有接点直流电路和无接点电子电路。前者是由主控制器、继电器、控制电路低压部分及联锁接点组成：后者由微机及多种电子插板等组成，有列车牵引控制单元、制动控制单元、空调控制单元、逆变器控制单元等。控制电路作用是控制主电路及辅助电路多种电器协调动作，通过司机操纵主控制器各手柄和操纵按钮，使动车组按司机意图或由列车自动运行控制系统控制而运行。第42页电力（牵引）传动系统直流传动:采取直流电机作为牵引电机直流----直流传动交流----直流传动交流传动：利用交流电机作为牵引电机直流----交流传动交流----交流传动交流----直流----交流传动第43页直流牵引长处：不产生电抗压降，触网电压能够不用太高，接触网构造简单缺陷：变电所距离短，设备复杂，建设费用较大一般选用750V,1500V第44页直流牵引电机在直流电机两电刷端上加上直流电压将电能输入，电机及将电能转换成机械能而成为电动机；假如原动机或外力矩拖动直流电机电枢转动，而电刷上不加直流电压，电枢绕组切割定子磁场产生电动势，则电刷端能够引出直流电势作为直流电源，可输送出电能，电机将机械能变换成电能而成为发电