城市轨道交通供配电技术专业《1.1城市轨道交通供电系统的组成及功能14》

第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能供电？指将电能通过输配电装置平安、可靠、连续、合格的销售给广阔电力客户，满足广阔客户经济建设和生活用电的需要。供电机构有供电局和供电公司等武汉铁路技师学院第一页，共五十四页。城市轨道交通供电第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能为轨道交通提供所需电能的系统牵引供电动力照明供电两大功能第二页，共五十四页。第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第三页，共五十四页。一、城市轨道交通供电系统的组成高压供电系统城市电网牵引供电系统牵引变电所回流线馈线接触网轨道主变电所图1-1城市轨道交通供电系统构成示意图110V或220V交流35V或10V交流外部电源750V或1500V直流第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第四页，共五十四页。1外部电源供电系统为城轨供电系统的主变电所或电源开闭所提供电能的外部城市电网电源供电系统。2主变电所或电源开闭所主变电所：接受城市电网输送的电能，再将接受的高压〔110V或220V〕通过主变压器降压后向为牵引变电所、降压变电所提供中压电源。主变电所适用于集中式供电方式。电源开闭所：接受城市电网提供的中压电源〔10V或35V〕，为牵引变电所、降压变电所转供中压电源。电源开闭所适用于分散式供电。第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第五页，共五十四页。二、外部供电系统火力发电水力发电1〕发电厂：发出电能的中心。发电厂高压输电网区域/主变电所第六页，共五十四页。二、外部供电系统风力发电太阳能发电发电厂高压输电网区域/主变电所第七页，共五十四页。2〕高压输电网：需升压为高电压〔220V及以上〕，目的是减少线路的电压损失和能量损耗，满足远程运输需要。二、外部供电系统发电厂高压输电网区域/主变电所第八页，共五十四页。3〕区域/主变电所：将高压降低电压等级，输送给相应的用电中心。二、外部供电系统发电厂高压输电网区域/主变电所第九页，共五十四页。第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能3牵引供电系统〔功能：给列车提供牵引供电〕将交流中压经降压整流变成直流1500V或直流750V电压，为城轨电动列车提供牵引供电。牵引供电系统包括牵引变电所与牵引网两个局部。城轨牵引供电系统示意图第十页，共五十四页。牵引变电所第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第十一页，共五十四页。三、牵引供电系统1〕牵引变电所：进行降压，传输电能。第十二页，共五十四页。三、牵引供电系统2〕牵引网：由馈电线、接触网、钢轨及回流线组成。第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第十三页，共五十四页。牵引变电所第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第十四页，共五十四页。4、牵引网系统牵引网将来自牵引变电所的DC1500V电压提供给地铁列车，是轨道交通供电系统中向地铁列车供电的直接环节，是牵引供电系统的一个重要组成局部。牵引网组成：由馈电线、接触网、钢轨回路及回流线组成的供电网络称为牵引网。CompanyLogo牵引网系统牵引网系统牵引网系统牵引网系统牵引网系统牵引网系统回流线:连接轨道和牵引变电所的导线，供牵引电流返回牵引变电所接触网：一种悬挂在轨道上方沿轨道敷设的输电网。通过机车的受电弓和接触网滑动接触，将牵引电能由接触网引入机车，驱动牵引电动机使列车运行馈电线:连接牵引变电所和接触网的导线，它将牵引变电所的电能馈送给接触网牵引网系统钢轨:列车行走时,利用走行轨作为牵引电流回流至牵引变电所的电路第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第十五页，共五十四页。进线柜馈线柜牵引降压变电所设备图片第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第十六页，共五十四页。地铁牵引供电系统负责将牵引降压混合变电所提供的直流1500V牵引电源通过受流器供给地铁列车，并利用走行轨回流。第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第十七页，共五十四页。接触网第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第十八页，共五十四页。牵引供电方式的优缺点接触网柔性悬挂接触网优点造价低安装精度要求相对较低距地面高度高，人身平安性较好缺点受外界影响大零部件多，维修量最大主要应用领域地方铁路和一些地铁〔如深圳地铁一号线〕第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第十九页，共五十四页。牵引供电方式的优缺点接触网刚性悬挂接触网优点安装相对稳定，受外界影响较小距地面高度高，人身平安性较好缺点应用范围受限制主要应用领域地下段地铁〔我公司即将建设的地铁9号线〕第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第二十页，共五十四页。牵引供电方式的优缺点接触轨优点安装稳定性最好，受外界影响最小零部件最少，维修量最小缺点距地面距离小，人身平安性较差主要应用领域高架段地铁〔我公司现有的地铁3号线〕第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第二十一页，共五十四页。牵引供电方式的优缺点接触轨上磨式应用历史悠久，机车授流易实现，如北京地铁采用该方式为电力机车提供牵引供电接触轨外露面积大，平安性最差侧磨式授流不易实现，一般未采用该方式为电力机车提供牵引供电下磨式绝缘防护罩程度遮盖接触轨，接触轨外露面积小，平安性最好机车授流易实现我公司地铁3号线那么采用该方式为电力机车提供牵引供电第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第二十二页，共五十四页。4动力照明供电系统将交流中压〔35V或10V〕降压变成交流220/380V电压，为运营需要的各种机电设备提供电源。它包括降压变电所〔站〕、动力照明配电系统。城轨动力照明供电系统第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第二十三页，共五十四页。降压变电所设备图片400V开关柜变压器柜第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第二十四页，共五十四页。降压变电所分类车站降压变电所车辆段降压变电所停车场降压变电所控制中心降压变电所按设置位置不同一般降压变电所跟随式降压变电所按接线形式不同区别：跟随所、降压变电所、牵引变电所、混合所、主变电所？第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第二十五页，共五十四页。牵引降压混合变电所第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第二十六页，共五十四页。城市轨道交通供电系统的负荷等级共分为三个：〔1〕地下铁道重要的电力用户如车站站厅和站台层的事故救援及照明、电动车辆、通信、信号、防灾装置为一级负荷；一级负荷规定有两路独立的电源双边供电，当任何一路电源发生故障中断供电时，另一路应能保证一级负荷的全部用电；〔2〕车站站厅和站台层的一般照明、设备及管理用房照明、出入口照明、一般风机、直升电梯、自动扶梯为二级负荷；

〔3〕车站内照明、空调、冷水机组及配套设备、电热设备、清洁机械设备等为三级负荷。第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第二十七页，共五十四页。5杂散电流腐蚀防护系统在城市轨道交通中由于采用直流牵引供电，电流有牵引变电所的正极出发，经由接触网、电动列车、钢轨、回流线返回牵引变电所负极。由于钢轨与隧道或道床等结构之间的绝缘电阻不是无穷大，不可防止地将造成局部电流不从钢轨回流,而是通过沿线的道床钢筋、隧道、高架桥或建筑物的结构钢筋或土壤回流到牵引变电所〔甚至不回流而散入大地〕,这一局部电流就是杂散电流,也叫迷流。第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第二十八页，共五十四页。直流牵引地下杂散电流示意图第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第二十九页，共五十四页。电化学腐蚀当金属被放置在水溶液中或潮湿的大气中，金属外表会形成一种微电池，也称腐蚀电池其电极习惯上称阴、阳极，不叫正、负极。即电极电位较低的金属铁失去电子被氧化变成金属离子，同时金属周围介质中电极电位较高的去极化剂，如金属离子或非金属离子得到电子被复原。第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第三十页，共五十四页。城市轨道交通杂散电流腐蚀原理图第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第三十一页，共五十四页。城轨杂散电流腐蚀机理当金属铁〔Fe〕周围的介质是碱性电解质时，发生的氧化复原反响为吸氧腐蚀。阳极：阴极：腐蚀反应Fe(OH)2Fe(OH)3Fe2O3·2xH2OFe3O4（红锈）（黑锈）第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第三十二页，共五十四页。金属管道杂散电流腐蚀情况第三十三页，共五十四页。杂散电流的防护措施杂散电流腐蚀防护设计应按照“以防为主，以排为辅，防排结合，加强监测〞的原那么设计。排：〔把从轨道泄漏下来的杂散电流进行收集〕

正线轨道尽量采用整体道床，并利用整体道床内的结构钢筋在电气上连成一体形成杂散电流收集网，此收集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道，目的是将杂散电流尽量限制在本系统，防止杂散电流继续向本系统以外泄漏。1〕利用整体道床内结构钢筋的电气连接，建立主要的杂散电流收集网。2〕将车站和非盾构的区间隧道的结构钢筋连接，建立辅助杂散电流收集网。

6〕、杂散电流防护及综合接地系统的功能第三十四页，共五十四页。◆施工配合走行轨和道床的绝缘第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第三十五页，共五十四页。◆施工配合主排流网第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第三十六页，共五十四页。七、杂散电流腐蚀防护系统〔三〕杂散电流腐蚀防护原理第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第三十七页，共五十四页。走行轨产生的泄漏电流——排流网——排流柜——直流负母线——整流柜负极第三十八页，共五十四页。杂散电流的监测系统①设计完备的杂散电流监测系统，为运营维护提供依据。②杂散电流监测系统纳入变电所综合自动化系统，通过综合监控系统将数据转发到杂散电流监测室。或直接通过通信通道直接将数据传送到杂散电流监测室。③收集网钢筋为主要监测对象。④辅助测量隧道钢筋腐蚀电位。6〕、杂散电流防护及综合接地系统的功能第三十九页，共五十四页。6电力监控系统又称电力SCADA系统或者远动系统，往往简称SCADA系统。是贯穿于整个供电系统的监视控制分，是控制技术在电力系统中的应用。电力监控系统由控制中心、通信通道和被控制站系统组成，对全线路的变电所及沿线的供电设备实行集中监视、控制和测量。典型的电力监控系统由以下四局部组成：位于控制中心的电力调度中心主站系统〔即中央监控系统〕、位于变电所的远程终端〔RTU，即变电所综合自动化系统〕、通信网络、位于供电维修基地的供电复示系统。第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第四十页，共五十四页。SCADA系统的主要任务和作用集中控制集中监视正常状态下实现合理的系统远行方式；事故时，及时了解事故的发生和范围，加快事故处理，提高平安经济运行水平实现无人化或少人化，提高运行操作质量，改善劳动条件集中测量第一节城市轨道交通供电系统的组成及功能第四十一页，共五十四页。第四十二页，共五十四页。1电力调度中心主站系统〔即中央监控系统〕2位于变电所的远程终端〔RTU，即变电所综合自动化系统〕3通信网络4位于供电维修基地的供电复示系统。第四十三页，共五十四页。五、监控软件主要功能遥控操作系统设置数据采集与处理权限管理数据库维护功能画面编辑功能报警功能第四十四页，共五十四页。主接线图直观显示系统的网络结构，设备工作状态〔如开关的分合状态〕和设备的工作运行参数及重要数据，如母线的电压和电流等。主接线图第四十五页，共五十四页。遥测数据查询图第四十六页，共五十四页。遥信数据查询图第四十七页，共五十四页。遥控操作遥控是对系统中某单一对象运行状态的控制，包括：断路器、可进行遥控的电动刀闸、保护复归等。首先需要把转换开关打至“调度〞位、其次把要操作的开关打至“远方〞位、最后操作界面进行遥控操作。第四十八页，共五十四页。报警功能越限告警对需要报警的模拟量设定上下限值，当越限状态发生变化时，发生越限报警。变位报警当系统发生变位时，根据需要发生音响告警。事故报警事故处理是厂站发生事故跳闸信息，系统发生强烈告警。工况告警当与接口设备通讯中断时，系统发出明显的告警信息，以提示运行人员及进处理。第四十九页，共五十四页。权限管理后台监控系统可以设置不同人员的管理权限。对于不同的操作员，可赋予其一种或多种权限，保障操作的平安性。第五十页，共五十四页。城市轨道交通供电系统外部电源供电系统主变电所（电源开闭所）牵引供电系统动力照明供电系统杂散电流腐蚀防护系统牵引变电所牵引网系统降压变电所动力照明配电系统馈电线接触网钢轨回路回流线电力监控系统配电所配电线路第五十一页，共五十四页。二、城市轨道交通供电系统的功能1全方位的供电效劳功能2故障自救功能3自我保护功能4防误操作功能5方便灵活的调度功能6完善的控制、显示和