《轨道交通牵引供电系统》教学课件合集

《轨道交通牵引供电系统》✩精品课件合集第X章XXXX模块1

城市轨道交通供电系统概述1.1城市轨道交通概述1.2城轨供电系统的功能1.3城轨供电系统的组成1.4城轨供电系统的发展1.5城轨供电系统的迷流腐蚀与防护

【主要内容】1.1城市轨道交通概述一、城市轨道交通的定义和特点二、城市轨道交通的类型三、城市轨道交通系统的组成

1、城市轨道交通定义:通常以电能为动力,采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通之总称。一、城市轨道交通的定义和特点2、城市轨道交通的特点：（1）安全（2）快捷（3）准时（4）舒适（5）运量大（6）无污染（或少污染）（7）占地少，不破坏地面景观一、城市轨道交通的定义和特点城市轨道交通的局限性建设投入大——地下铁道每公里造价3亿元以上：线路建成后不易调整

运营成本高，经济效益有限——设备投资成本、运营管理成本、设备维护和保养、能源消耗成本、员工工资等。按技术特征分类：1、有轨电车：2、地铁：3、轻轨：4、市郊铁路：5、独轨系统：6、系悬浮系统7、自动导向系统8、市域快速轨道系统二、城市轨道交通的类型历史世界上第一辆有轨电车：1881年，德国世界上第一辆投入商业运营的有轨电车：1888年，美国上世纪20年代，美国有轨电车线路总长达25000km上世纪30年代，欧洲、日本、印度及我国有轨电车取得较大发展1899年，我国第一条有轨电车在北京建成通车1908年，上海第一条有轨电车建成通车由于运能、挤占道路、噪声等问题，到上世纪50年代末，国内外大城市纷纷拆除有轨电车。1.有轨电车

特点一般设在城市中心穿街走巷运行，具有上下车方便的特点通常为单节或2节编组，运送能力较低，为5000～10000人/h运行速度较低，通常为15～20km/h，甚至更低一般采用直流电机驱动与其他车辆混行，受路口红绿灯的控制，正点率低，噪声大，加减速性能较差新型有轨电车系统20世纪60年代初，西方一些大城市重新把注意力转移到地面轨道交通方式上来世界上已有270多座城市建有新型有轨电车系统2009年底，上海浦东的新型有轨电车投入运营1913年法国的24路有轨电车大连有轨电车大连低地板有轨电车

美国的有轨电车德国的有轨电车

定义：轴重相对较重，单方向高峰输送能力在3万人次/h以上的城市轨道交通系统。地铁并非单纯指行驶行驶在地下的钢轮钢轨系统，在适当位置也可采用地面或高架形式。服务区间：主要在市区，也可延伸到市郊站间距较密，电力驱动，线路全封闭，信号自动化控制，具有运量大、速度快、安全、准时、舒适、节约城市土地资源等特征注意1、地铁序号项目技术参数序号项目技术参数1高峰小时单向运送能力30000~70000人9安全性和可靠性较好2列车编组4~8节，最多11节10最小曲线半径300m3列车容量3000人11最小竖曲线半径3000m4车辆构造速度89~100km/h12舒适性较好5平均运行速度30~40km/h13城市景观无大影响6车站平均间距600~2000km/h14空气污染，噪声污染小7最大通过能力30对/h15站台高度一般为高站台，乘降方便8与地面交通隔离率100%表1-1地铁主要技术参数

适应范围优势大运量准时性和速达性与其他交通方式无相互干扰噪声小，污染少节约土地资源缺点建设费用高一旦发生火灾等自然灾害，乘客疏散较困难人口超过100万的特大城市修建地铁较为合适世界地铁之最莫斯科：年输送旅客量26亿人次中国香港地铁排在第十位，年输送旅客7.85亿人次。地铁最多的国家，美国俄罗斯莫斯科地铁：最富丽堂皇新加坡地铁：最清洁、最安全

土耳其伊斯坦布尔地铁：最短，600米英国伦敦地铁：修建最早瑞士的阿尔卑斯山地铁：最高朝鲜平壤地铁：埋得最深中国香港地铁：最具商业价值

上海地铁2号线列车法国巴黎地铁正在隧道中行驶的北京地铁地铁车辆车内布置3、轻轨概念LRT（LightRailTransit）：在有轨电车基础上发展起来的，由电气牵引，轮轨导向，列车或车辆编组运行在专用行车道上的中运量城市轨道交通系统。输送能力介于地铁和有轨列车之间，为15000~30000人/h。旅行速度可达30km/h。注意根据我国《城市快速轨道交通工程项目建设标准（试行本）》，用轻轨来命名中运量的地铁（包括地面和高架铁路），而欧洲所说的“轻轨”，一般是特制现代有轨电车交通。为了与欧洲的定义兼容，所以我们提出轻轨分为两类——准地铁与新型有轨电车。轻轨交通的特点在我国的前景展望轻轨既免除了地铁的昂贵投资，又具有中运量的特点，在我国具有较大的发展前景。运量大：每小时最多可以达3万人次噪音小，污染小灵活性高，成本小准点运行速度快，安全性高英国伦敦轻轨

长春轻轨交通西班牙巴塞罗那现代有轨电车（轻轨）大连轻轨交通武汉轻轨交通地铁与轻轨的区别有哪些？思考区分内容轻轨地铁线路走向城乡结合部穿越市区客流量1～3万人次/h单向>3万人次/h单向列车编组2～6节/列4～10节/列二、城市轨道交通的类型4、市郊铁路市郊铁路是指把城市市区与郊区、尤其是远郊区联系起来的长距离城市轨道交通系统。

二、城市轨道交通的类型5、独轨车辆在一根轨道上运行的一种轨道交通系统。旅行速度可达30~35km/h跨座式悬挂式车辆骑跨在轨道上，其轨道由预应力混凝土制作，车辆运行时走行轮在轨道上平面动，导向轮在轨道侧面滚动导向。车辆在轨道的下方。吊挂在轨道上，轨道多由箱形断面钢梁制作。走行轮沿轨道走行面滚动，导向轮沿轨道导向面滚动导向。优点占用土地少运量较大（5000~20000人次/h）能适应复杂地形要求建设工期短，造价低，能确保安全噪声与振动均较低对日照和城市景观影响较小缺点最大运量问题尚需进一步论证我国缺乏研制独轨车辆的相关经验单轨交通也存在能耗大，道岔结构复杂，车辆走行装置复杂，出现事故救援困难等缺点。重庆的独轨铁路日本千叶都市单轨（悬挂式）

日本北九州小仓线跨座式独轨悉尼独轨交通德国中部城市乌伯塔的悬挂式独轨交通磁浮列车依靠依靠磁悬浮技术将列车悬浮起来并利用直线电机驱动列车行驶的交通工具分常速、中速、高速和超高速等几种形式，最高时速可达500km/h上海磁浮列车目前是全世界唯一一条投入商业运营的线路，它是在德国的TR08列车的基础上发展起来的，基本技术规格与TR08一样，在运行速度、舒适性、能耗、环境、安全性和运行维护等方面，具有铁路车辆和飞机无可比拟的优势。6.悬浮系统

磁浮列车从严格意义上说，是介乎于火车和飞机之间的一种特别的运输工具。说它是火车，它不靠车轮在地上跑；说它是飞机，它不靠翅膀在空中飞。它是依靠磁体的吸引力或排斥力浮在轨道上运行的列车，因此，人们习惯把它纳入陆上有轨交通系统。

磁浮列车的研究和试验已经有四十多年的历史，但是复杂的技术和高额的投资以及一系列相关问题的悬而未决，使它至今难以推广普及。不过，可以肯定，随着科学技术和经济的发展，磁浮列车将会成为未来交通的新宠。目前世界上的磁浮列车大致为两种：一种以德国为代表，利用磁体吸引力的电磁悬浮；一种以日本为代表，利用磁体排斥力的电动悬浮。我们都有这样的经验，当两块磁铁放在一起，会出现同性（正极与正极或负极与负极）相斥，异性（正极与负极）相吸的现象，磁浮列车就是利用这个原理设计制造的。相吸式是把电磁铁安装在车体上，通电后产生电磁力与导轨道相吸引而使列车悬浮，再用直线电动机牵引列车前进。相斥式则是在列车上安装超导磁体，轨道上安装悬浮线圈，超导磁体与地面线圈之间感应产生强大磁力使列车悬浮，再用直线电动机牵引列车前进。

磁浮列车正因为浮在空中，没有轮轨接触，它的优越性就充分显示出来了。第一，高速度。浮在空中便没有了摩擦力，从理论上讲，速度是无限制的。第二，低振动、低噪声。与地面脱离接触，振动和噪声大大降低。第三，少维修。没有运动部件，没有磨擦损耗，维修量也就很少。第四，安全可靠。不存在脱轨更不会翻车。第五，无污染。不烧煤、不烧油，电力驱动能源清洁。上海磁悬浮列车自动导向系统AGT(AutomatedGuidewayTransit):泛指以无人驾驶的车厢在专用路权及自动化控制条件下运行的新型运输系统。在美国早期称为HorizontalElevators，skybus或TransitExpressway，近期统称PeopleMoverSystem。在法国被称为Vehicule

Automatique

Legar（VAL）在日本以“新交通系统”统称AGT7.自动导向交通系统自动导向系统车辆采用橡胶轮胎在专用轨道上运行的中运量轨道运输系统，可实现全自动化和无人驾驶。线路形态：市区为地下隧道，郊外采用高架结构占地面积小，自动化程度高，既节省人力又节省费用适用于城市机场专用线或城市中客流相对集中的点对点运送乘客，必要时，中间可设少量停车站车辆较地铁和轻轨小，编组2~6节，适用于单向小时1万人次客运量及以下的情况。举例1、法国的VAL系统里尔是法国北部的集合城市，由三个城镇组合而成，人口120万。为了将市中心区和附近的城镇和大学区连接起来，建造了一条线路。70年代开始试验，1984年建成第一条线路，称为VAL系统。VAL系统举例2、加拿大的空中列车温哥华的空中列车建成于1986年，一期工程总长21.4km，包括地面、地下和高架，利用市中心停止使用的铁路隧道，1995年延伸，总长29km，成为全自动无人驾驶轨道交通的最长线路。加拿大的空中列车举例3、神户自动导向交通车辆示意图

适用于城市群城际之间的中长距离客运交通日单向客运量可达到50万~80万人次站间距可达5~10km可选用铁路动车组或运行速度120km/h以上的特种车辆，旅行速度可达50km/h以上可选用AC25kV或DC1500V的供电方式8、市域快速轨道系统市域快速轨道交通动车组三、城市轨道交通系统的组成城市轨道交通系统1、车辆城市轨道交通的车辆是用来运输旅客的工具。按有无动力可分为两大类：

(1)拖车(T)：本身无动力牵引装置

(2)动车(M)：本身带有动力牵引装置

三、城市轨道交通系统的组成2、供电系统城市轨道交通供电电源一般取自城市电网，通过城市电网一次电力系统和轨道交通供电系统实现输送或变换，最后以适当的电压等级一定的电流形式（直流或交流电）供给给通风、空调、照明、通信、信号、给排水、防灾报警、电梯、电动扶梯等用电设备。三、城市轨道交通系统的组成3、通信系统城市轨道交通的通信系统是传递语言、文字、数据、图像等多种信息的综合业务数字系统。它包括：数字传输、电话交换、高度电话、有线和无线通信，闭路电视、有线广播、时钟、电源等设备系统。三、城市轨道交通系统的组成4、信号系统城市轨道交通的信号系统是保证列车运行安全和提高线路通过能力的重要设施。实现这一方式的关键设备是列车自动控制系统ATC。三、城市轨道交通系统的组成三、城市轨道交通系统的组成5、其他自动售检票、暖通空调、屏蔽门、自动扶梯和电梯等车站设施和防火、灭火、给排水系统等环控设施。电力监控系统、机电设备监控系统、屏蔽门监控系统、防淹门(FG)互联系统、火灾自动报警、广播系统、闭路电视系统、车载信息系统、车站信息系统、自动检售票系统、信号系统、时钟系统等综合监控系统。城轨供电系统的功能：1、全方位的服务功能2、故障自救功能3、系统的自我保护功能4、防止误操作的功能5、方便灵活的调度功能6、完善的控制、显示和计量功能7、电磁兼容功能

1.2

城轨供电系统的功能1.3城轨供电系统的组成

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。因此，城市轨道交通牵引变电所的电源进线来自两个区域变电所或来自一个区域变电所的两路独立电源，当一路电源失压时，另一路电源立即自动切入，使轨道交通系统能获得不间断的电源。城市轨道交通作为城市电网的一个重要用户，主要有外部供电系统、牵引供电系统和动力照明系统三大组成部分。1—发电厂（站）；2—升压变压器；3—电力网；4—主降压变电站；5—直流牵引变电所；6—馈电线；7—接触网；8—走形轨；9—回流线。一、外部供电系统1.外部供电系统：从发电厂（站）经升压、高压输电网、区域变电站至主降压变电站部分。二、牵引供电系统2.牵引供电系统：从主降压变电站及其以后部分，包括：直流牵引变电所、馈电线、接触网、走行轨及回流线等。

牵引变电所：供给地铁一定区域内牵引电能的变电所。接触网（或接触轨）：经过电动列车的受电器向电动列车供给电能的导电网（北京、天津地铁采用接触轨方式，上海地铁采用架空接触网方式）。馈电线：从牵引变电所向接触网输送牵引电能的导线。轨道电路：列车行走时，利用走行轨作为牵引电流回流的电路。回流线：用以供牵引电流返回牵引变电所的导线。接触网（轨）、馈电线、轨道、回流线总称为牵引网。牵引供电系统由牵引变电所和牵引网组成，其中牵引变电所和接触网（轨）是牵引供电系统的主要组成部分。在各种牵引供电系统中，根据电流形式可分为直流制和交流制两种。我国已建成通车的北京、天津地铁和上海地铁等均采用直流制供电。三、动力照明供电系统动力照明供电系统

：1、降压变电站2、配电所（室）3、配电线路

降压变电所：将三相电源进线电压（10kV）降压为三相380V交流电，提供机电设备如风机、水泵等动力用电和照明、信号、通信、防灾、报警设备用电，也可称为动力变电所。配电所：配电所（室）起电能分配作用，将降压变电所引入的三相交流380V和单相220V交流电，分别供给动力、照明设备。车站配电所负责车站电能配置，区间配电所负责车站两侧区间动力与照明用电配电。

配电线路：配电所（室）、用电设备之间的连线路。布置：在动力照明供电系统设计中，降压变电所一般按每站一个设置，也可以几个车站合设一个。也可将降压（动力）变电所附设在某个牵引变电所之中，形成一个牵引与动力混合变电所。变电所和接触网是城市轨道交通供电系统中最重要的组成部分。1.4城轨供电系统的发展伴随着轨道交通的发展，电力牵引方式有许多不同的制式出现。何谓制式?

供电系统向电动车辆或电力机车供电所采用的电流或电压的种类（或形式）。为什么会有不同的制式出现？

低压直流直流串励电机端电压限制低频单相交流制功率增大能耗损失大直流串激电动机端电压不能太高工频单相交流制单相交流整流子电机整流换向问题采用低频电源，系统更复杂，需专门供电我国干线电气化铁路采用供电电压25KV存在分相区问题三相交流制式易调速，性能好技术成熟一、供电制式的发展供电网复杂投资大，被淘汰世界各国的城市轨道交通的供电电压都在直流550-1500V之间。IEC标准：600V、750V和1500V。我国国标：750V、1500V。北京和天津地铁采用DC750V第三轨供电。上海、广州、南京、深圳和大连采用DC1500V接触网馈电。

二、城轨供电系统的供电制式1.5城轨供电系统的迷流腐蚀与防护一、迷流的形成二、迷流的危害三、迷流的防护

1、直流牵引杂散电流的形成:一、迷流的形成

2、杂散电流的腐蚀原理:一、迷流的形成1、若地下杂散电流流入电气接地装置，将引起过高的接地电位，使设备无法正常工作。2、若钢轨（走行轨）局部或整体对地的绝缘变差，则此钢轨（走行轨）对大地的泄漏电流增大，引起牵引变电所的框架保护动作，导致整个牵引变电所的断路器会跳闸，全所失电，影响地铁的正常运营。3、对城市轨道隧道、道床或其他建筑物的结构钢以及地下的金属管线（如电缆、金属管件等）造成电腐蚀，缩短了其使用寿命。二、迷流的危害1、杂散电流的防护原则：（1）堵：隔离和控制所有可能的杂散电流泄漏途径，

减少杂散电流进入城市轨道的主体结构、设备及可能与其相关的设施。（2）排：通过杂散电流的收集及排流系统，提供杂散电流返回至牵引变电所负母线的通路，防止杂散电流继续向本系统外泄漏，以减少腐蚀。（3）监测：设计完备的杂散电流监测系统，监视、测量杂散电流的大小，为运营维护提供依据。三、迷流的防护2、杂散电流防护的措施：（1）降低走行轨对地的电位（2）增加走行轨对地的过渡电阻（3）敷设杂散电流收集网三、迷流的防护复习与思考城市轨道交通的特点是什么？城市轨道交通有哪些类型？各有什么特点？城轨供电系统的功能及要求是什么？城轨供电系统由哪些部分组成？各组成部分的作用是什么？城轨供电系统采用何种供电制式？迷流腐蚀形成的原因是什么？如何防护？谢谢您的耐心聆听specialreportandworksummary第X章XXXX模块2

外部供电系统2.1电源2.2外部供电方式2.3主变电所2.4中压供电网络

【主要内容】2.1电源

一、城轨供电系统对外部电源的要求二、城轨交通供电系统的电源电压等级三、电源外线的一般设计原则四、谐波及其治理一、城轨供电系统对外部电源的要求1、国标对一级负荷电源的规定:国标《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）规定：一级负荷应由两路电源供电；当一路电源发生故障时，另一路电源不应同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急系统。一、城轨供电系统对外部电源的要求1、国标对一级负荷电源的规定:（GB50052-2009）对应急电源的规定：

独立于正常电源的发电机组。供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路。蓄电池。干电池。城轨交通供电系统的主变电所、牵引变电所、降压变电所，都要求能获得2路电源。

一、城轨供电系统对外部电源的要求2、城轨交通供电系统对电源的要求：2路电源要求来自不同的变电所或同一变电所的不同母线。每个进线电源的容量应满足变电所全部1、2级负荷的要求。2路电源应分列运行，互为备用，当1路电源发生故障时，由另1路电源恢复供电。为便于运营管理和减少损耗，要求集中式供电的主变电所的站位和分散式供电的电源点，要尽量靠近城轨交通线路，减少引入城轨交通的电缆通道的长度。

一、城轨供电系统对外部电源的要求2、城轨交通供电系统对电源的要求：设有两座以上主变电所的应急电源系统中，在保证城轨电动车组安全快捷地运送旅客的基本功能的前提下，要求将下列负荷纳入应急电源系统：保证一定运输能力的牵引负荷：一定运输能力的负荷应是指高峰小时以下的运输能力时的负荷。保证地铁正常运行必须的动力照明负荷：通信、信号、自动售检票机、屏蔽门、工作照明、变电所自用电、自动扶梯。

二、城轨交通供电系统的电源电压等级1、城网电压等级现状与发展：国家标准《标准电压》(GB156-2003)的规定：220kV及以上的电压等级为高压送电网。110kV、66kV等级为高压配电网。1kV以上35kV及以下电压等级为中压配电网。1kV及以下为低压配电网。国外城轨供电系统广泛采用20kV中压网络。城市轨道交通供电系统构成城市轨道交通供电系统高压供电系统（主变电所）内部供电系统牵引供电系统动力照明供电系统

城市轨道交通作为城市电网的一个用户，一般都直接从城市电网取得电能，无需单独建设电厂，城市电网对城市轨道交通进行供电，供电方式有集中供电、分散供电和混合供电。二、城轨交通供电系统的电源电压等级2、集中式供电对外部电源电压等级的要求：集中式供电要求从城网引进高压电源。集中式外部电源方案，目前外部电源电压等级一般为110kV。东北地区沈阳、哈尔滨等则为66kV。二、城轨交通供电系统的电源电压等级3、分散式供电对外部电源电压等级的要求：分散式供电需要从城网直接引入中压电源。中压网络的电压等级应与城网相一致。可以采用35kV，也可以采用10kV。三、电源外线的一般设计原则1、所有电源外线应就近从城网引至电源变电所（主变电所或电源开闭所）。2、对于分散式供电方案，引至同一电源开闭所的两回电源线路应从城网变电站不同馈电母线直接引入，电源线路在城区应采用电缆线路引入，在郊区宜采用电缆线路（也可采用架空线路）引入。3、对于集中式供电方案，引至同一主变电所的两回电源线路至少应有一回电源直接从城网变电站馈电母线专用回路引入。电源线路在城区宜采用电缆线路引入，在郊区可采用架空线路引入。三、电源外线的一般设计原则4、对于电缆线路，引至同一电源变电所的两回电源线路应敷设在不同的电缆通路或同一通路的不同支架和管道内。5、电缆（架空线）导体的输送容量，应根据主变压器容量确定。6、电缆（架空线）线路工程设计应考虑当地气象条件。7、电缆（架空线）的技术条件应满足运行要求。8、电缆型式及导线截面积的计算应根据不同环境温度、敷设方式下的载流量等确定。9、电缆金属外护套的感应电压应满足《电力工程电缆设计规范》(GB50217)的相关要求。三、电源外线的一般设计原则10、电缆（架空线）线路应满足防雷要求。11、电缆（架空线）线路应满足防震要求。12、电缆线路应满足防蚁要求。13、电缆线路应满足防火要求。14、电缆在主变电所外敷设时，可以采用随道内、电缆沟、直埋、穿管等方式。15、电缆在主变电所内敷设时，可以采用电缆支架等方式。16、电缆（架空线）线路不应干扰线路附近通信设施的良好运行，否则应采取相应措施。17、沿电缆线路敷设的光纤的技术性能应满足运行要求。四、谐波及其治理1、谐波的概念：在理想干净的电力系统中，电流和电压都是纯粹的正弦波。由于电力系统中某些设备和负荷的非线性特性，即所加电压与产生的电流不成线性正比）关系而造成波形畸变。当电力系统向非线性设备及负荷供电时，这些设备或负荷在传递（如变压器）、变换（如交直流换流器）、吸收（如电弧炉）系统发电机所供给的基波能量的同时，又把部分基波能量转换为谐波能量，向系统倒送大量的高次谐波，使电力系统的正弦波形畸变，电能质量降低。四、谐波及其治理2、谐波的危害谐波对供电线路产生了附加损耗。谐波影响各种电气设备的正常工作谐波使电网中的电容器产生谐振。谐波对附近的通信系统产生干扰。四、谐波及其治理3、谐波的治理增加牵引整流机组的脉波数。安装滤波装置或谐波补偿装置。谐波补偿装置。荧光灯。一、集中供电二、分散供电三、混合供电四、三种电源供电方案的比较2.2外部供电方式主变电所城市电网中压网络牵引或降压变电所集中式供电:由城轨专用主变电所构成的供电方案。

在城市轨道交通沿线，根据用电容量和线路长短，建设专用的主变电所。主变电所进线电压一般为110kV，经降压后变成35kV或10kV，供牵引变电所与降压变电所。主变电所应有两路独立的进线电源。集中式供电，有利于城市轨道交通供电形成独立体系，便于管理和运营。上海、广州、南京、香港、德黑兰地铁等。一、集中供电一、集中供电集中供电举例：三级电压制集中供电方式结构示意图两级电压制集中供电方式结构示意图主变电所110kV110kV110kV主变电所主变电所10kV10kV10kV牵引、降压主变电所二、分散供电分散供电：在地铁沿线直接由城市电网引入多路电源构成供电系统。一般为10kV电压级。分散式供电要保证每座牵引变电所和降压变电所均获得双路电源，要求城市轨道交通沿线有足够的电源引入点及备用容量。建设中的沈阳地铁、长春轻轨、大连轻轨、北京城铁、北京八通线、北京地铁5号线等10kV牵引或降压变电所10kV10kV10kV10kV10kV10kV区域变电所三、混合供电混合供电

：将前两种供电方式结合起来，一般以集中式供电为主，个别地段引入城市电网电源作为集中式供电的补充，使供电系统更加完善和可靠。北京地铁一线和环线、建设中的武汉轨道交通工程、青岛地铁南北线工程等即为混合式供电方案。为保证系统的可靠性，无论采用哪种供电方式，构成系统时都应首先采用环网式供电方式。由两个或两个以上主降压变电站和所有的牵引变电所用输电线联成一个环行。环行供电是很可靠的供电线路，因为在这种情况下，一路输电线和一个主降压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。但其投资较大。四、三种电源供电方案的比较（1）供电质量（2）供电可靠性（3）中压网络电压（4）对城网影响（5）资源共享（6）工程实施2.3主变电所一、主变电所的位置选择二、主变电所的设备三、主变电所的主接线

一、主变电所的位置选择1、应尽量靠近地铁线路、接近负荷中心。2、各主变电所的负荷平衡，并使其两侧的供电距离基本相同。3、靠近地铁车站，以缩短电缆通道的距离，减少和城市地下管网的交叉和干扰。4、应考虑路网规划与其他地铁线路资源共享，并预留电缆通道和容量。二、主变电所的设备为减少占地面积，主变电所应设计成室内式。主变电所宜选用SF6绝缘全封闭组合电器（GIS）。主变电所无需另设电容补偿装置。主变电所二次回路：有就地级、距离级和远动级三级控制设计应与地铁牵引变电所相协调，采用综合自动化系统。

每座主变电所从城市电网引入两路独立的110kV或63kV电源。三、主变电所的主接线2.4中压供电网络一、中压供电网络的电压等级二、中压供电网络的构成形式三、国内城市轨道交通中压网络现状一、中压供电网络的电压等级（1）35KV中压网络（2）33KV中压网络（3）20KV中压网络（4）10KV中压网络以上几种中压网络的比较如下表：一、中压供电网络的电压等级序号项目35kV33kV20kV10kV1适用标准国家标准国际标准国家、国际标准国家、国际标准2对外部电压等级要求城网可以没有35kV城网可以没有33kV城网可以没有20kV一般城网均已有10kV3设备国产化国内国外国内国内4环网柜情况无环网柜有环网柜有环网柜有环网柜5设备尺寸及占用变电所面积较大，不利于减小车站体量较小(C-GIS)，利于减小车站体量较小，利于减小车站体量，节省土建投资较小，利于减小车站体量6设备价格适中最高适中，比35kV低最低7输电容量较大较大适中，比10kV大较小8输电距离较长较长适中，比10kV长较短9城市轨道交通应用国内有采用国内外有采用国外有采用国内外有采用二、中压供电网络的构成形式1、构成原则:（1）安全可靠，经济合理，满足供用电的要求。（2）接线简单，负荷平衡，保护完善。（3）环网供电，调度方便，误操作机会为零。（4）各种变电所皆为双电源，主接线尽可能一致。二、中压供电网络的构成形式2、构成形式：集中供电：中压网络的构成形式为树型(二叉树)结构二、中压供电网络的构成形式2、构成形式：分散供电：中压网络的构成形式一般采用点对点的结构国内通常采用的中压供电网络为10kV、35kV两个电压等级。三、国内城市轨道交通中压网络现状复习与思考城轨交通供电系统对电源有哪些要求？城轨交通供电系统的电源电压等级有哪几种？城市轨道交通供电系统为什么会产生谐波？如何治理？外部供电系统对城轨交通的供电方式有哪几种？各有什么特点？城轨交通主动变电所的位置应该如何选择？什么是中压网络？中压网络有哪些电压等级？中压网络有哪些构成形式？谢谢您的耐心聆听specialreportandworksummary第X章XXXX模块3

轨道交通供电继电保护和微机保护3.1继电保护的意义

一、城市轨道交通供电系统设置继电保护的意义二、城市轨道交通供电系统继电保护

三、继电器的作用和符号一、城市轨道交通供电系统设置继电保护的意义

城市轨道交通供电系统中包括一次系统和二次系统，总的来说一次系统比较简单、更为直观，设置上较为容易；而二次系统相对较为复杂，并且二次系统包括了大量的继电保护装置、自动装置和二次控制、显示回路。继电保护装置就是在供电系统中用来对一次系统进行监视、测量、控制和保护的设各，由微机系统、继电器、电源系统等组成的一套专门的自动装置。为了确保城市轨道交通供电系统的正常运行，必须正确地设置继电保护装置。二、城市轨道交通供电系统继电保护

1．城市轨道交通供电系统的工况(l)供电系统的正常运行这种状况指系统中各种设备或线路均在其要求的状态下进行工作；各种信号、指示和仪表均工作在允许范围内。其含义是各种参数工作在规定或设计的范围内；各开关设备均工作在所处模式所规定的极限状态下。(2)供电系统的故障这种状况指某些设备或线路出现了危及其本身或系统的安全运行，并有可能使事态进一步扩大。(3)供电系统的异常运行这种状况指系统的正常运行遭到了破坏，但尚未构成故障。其含义是虽然系统仍然能工作，但已经处于临界状态，不允许持续较长时间，电力人员应必项及时处理。

2．供电系统继电保护装置的任务1)在城市轨道交通供电系统中运行正常时，它应能完整、安全地监视各种设备的运行状况，为值班人员提供可靠的运行信息。2)供电系统中发生故障时，它应能自动、迅速、有选择性地切除故障部分，并能保证非故障部分继续运行。3)当供电系统中出现异常运行工作状况时，它应能及时、准确地发出信号或警报，通知值班人员尽快做出及时处理。

不难看出，在城市轨道交通供电系统中装设继电保护装置的主要作用是通过缩小事故范围或预报事故的发生，来达到提高系统运行的可靠性，并最大限度地保证供电的安全和不间断。因此，在城市轨道交通供电系统中的继电保护装置就成了供电系统能否安全可靠运行的不可缺少的重要组成部分。

3．继电保护装置的基本要求对继电保护装置的基本要求有四点：选择性、灵敏性、速动性和可靠性。实际上这四个要求主要是针对动作于跳闸的继电保护装置而言的。(1)选择性当供电系统中发生故障时，继电保护装置应能有选择性地将故障部分切除，也就是说仅将故障设备从系统中切除。也就是它应该首先断开距离故障点最近的断路器，以保证系统中其他非故障部分能继续正常运行。

(2)灵敏性灵敏性指继电保护装置对故障和异常工作状况的反应能力。保护装置灵敏与否，一般用灵敏度来衡量。保护装置的灵敏度应根据不利的运行方式和故障类型进行计算。灵敏度为被保护区发生短路时，流过保护安装处的最小短路电流与保护装置一次动作电流的比值，即(3)速动性速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障。缩短切除故障的时间，就可以减轻短路电流对电气设备的损坏程度，加快系统电压的恢复，从而为电气设备的自起动创造了有利条件，同时还提高了发电机并列运行的稳定性。故障的切除时间是指保护装置的动作时间与断路器的跳闸时间之和。由于断路器一经选定，其跳闸时间就已确定，目前我国生产的断路器跳闸时间均在0．02s以下。所以实现速动性的关键是选用的保护装置应能快速动作。

(4)可靠性保护装置应能正确地动作，并随时处于准备状态。为确保保护装置动作的可靠性，则要求保护装置的设计原理、整定计算、安装调试要正确无误；同时要求组成保护装置的各元件的质量要可靠、运行维护要得当、系统应尽可能的简化有效，以提高保护的可靠性。在系统出现故障时，相关保护设备应及时准确地动作，其他保护设备不动作；在系统正常或出现瞬时性故障时，相关保护设备或其他保护设备应不动作。应该动作时，必须及时准确地动作，即不拒动，也称为信赖性；不应该动作时，相关保护设备或其他保护设备应不动作，也就是不误动，又称安全性。正确动作率为正确动作率=4．继电保护的基本原理及分类电力系统中的故障种类很多，但最为常见、危害最大的应属各种类型的短路事故。一旦出现短路故障，电流将急剧增大、电压将急剧下降、电压与电流之间的相位角将发生变化。同时还伴随系统的振荡，引起系统运行的不稳定。能够区分正常运行与故障、不正常运行之间差别的可测参变量，原则上都可以构成继电保护的基本原理。继电保护的常用区别特征是：电流、电压、电流变化率、短路功率方向、阻抗、谐波等。继电保护的分类如下：(1)按原理分电流变化的电流保护，有定时限过电流保护、反时限过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和零序电流保护、电流变化率和增量保护等；反映电压变化的电压保护，有过电压保护和欠电压保护；既反映电流的变化又反映电压与电流之间相位角变化的方向过电流保护；反映电压与电流之间比值，也就是反映短路点到保护安装处阻抗的距离保护；反映输人电流与输出电流之差的差动保护，其中又分为横联差动和纵联差动保护；用于反映系统中频率变化的周波保护；专门用于反映变压器内部故障的气体保护(瓦斯保护)，其中又分为轻瓦斯和重瓦斯保护；专门用于反映变压器温度变化的温度保护等。三、电源外线的一般设计原则4、对于电缆线路，引至同一电源变电所的两回电源线路应敷设在不同的电缆通路或同一通路的不同支架和管道内。5、电缆（架空线）导体的输送容量，应根据主变压器容量确定。6、电缆（架空线）线路工程设计应考虑当地气象条件。7、电缆（架空线）的技术条件应满足运行要求。8、电缆型式及导线截面积的计算应根据不同环境温度、敷设方式下的载流量等确定。9、电缆金属外护套的感应电压应满足《电力工程电缆设计规范》(GB50217)的相关要求。三、电源外线的一般设计原则10、电缆（架空线）线路应满足防雷要求。11、电缆（架空线）线路应满足防震要求。12、电缆线路应满足防蚁要求。13、电缆线路应满足防火要求。14、电缆在主变电所外敷设时，可以采用随道内、电缆沟、直埋、穿管等方式。15、电缆在主变电所内敷设时，可以采用电缆支架等方式。16、电缆（架空线）线路不应干扰线路附近通信设施的良好运行，否则应采取相应措施。17、沿电缆线路敷设的光纤的技术性能应满足运行要求。第三节变压器气体和差动保护一、变压器气体保护在变压器油箱内常见的故障有绕组匝间或层间绝缘破坏造成的短路，或高压绕组对地绝缘破坏引起的单相接地。发生相间短路或单相接地故障时，故障点由短路电流或接地电容电流造成的电弧温度很高，使附近的变压器油及其他绝缘材料受热分解产生大量气体，并从油箱流向储油柜上部。发生绕组的匝间或层间短路时，局部温度升高也会使油的体积膨胀，排除溶解在油内的空气，形成上升的气泡；箱壳出现严重渗漏时，油面会不断下降。气体继电器具有反映油箱内油、气状态和运行情况的功能，用它构成的气体保护能反映油箱内的各种故障和不正常工作状态。因此，气体保护作为变压器的主保护之一，被广泛地应用于800kV·A及以下的油浸式变压器上。1．气体继电器的构成和工作原理气体继电器是一种反应气体压力大小的继电器，安装在油箱与储油柜之间连接管的中部。为了使油箱内的气体能顺利通过气体继电器而流向储油柜，在安装变压器时，要求其顶盖与水平面间有l％-1．5％的坡度，使安装继电器的连接有2%-4％的坡度，均朝储油柜方向向上倾斜，如图3-11所示。保护原理：正常运行时，继电器的开口杯内部充满了油，开口杯因其自重抵消浮力后的力矩而处在上浮位置，固定在开口杯旁的磁铁位于干簧触点的上方，干簧触点可靠断开，轻瓦斯保护不动作；挡板在弹簧的作用下处在正常位置，磁铁远离干簧触点，干簧触点也是断开的，重瓦斯保护也不动作。由于采取了两个干簧触点串联和用弹簧拉住挡板的措施，使重瓦斯保护具有良好的抗震性能。当变压器内部发生轻微故障时，所产生的少量气体逐渐聚集在继电器的上部，使继电器内的油面缓慢下降，油面降到低于开口杯，开口杯自重加上杯内油重抵消浮力后的力矩将大于重锤自重抵消浮力后的力矩，使开口杯的位置随着油面下降，磁铁逐渐靠近干簧触点，触点到一定程度时触点闭合，发出轻瓦斯动作的信号。当变压器内部发生严重故障时，所产生的大量气体形成从变压器冲向储油柜的强烈气流，带油的气体直接冲击着挡板，克服了弹簧的拉力使挡板偏转，磁铁迅速靠近午簧触点，触点闭合(重瓦斯保护动作)起动保护出口继电器，使变压器各侧断路器跳闸。2．气体保护的接线气体保护的原理接线图如图3-13所示。气体继电器KG的上触点由开口杯控制，闭合后发出延时动作信号。KG的下触点由挡板控制，动作后经信号继电器KS启动出口继电器KCO，使变压器各侧断路器跳闸。为了防止变压器油箱内部严重故障时油速不稳定，造成重瓦斯触点时通时断而不能可靠跳闸，KCO采用带自保持电流线圈的中间继电器。为防止气体保护在变压器换油或气体继电器实验时误动作，出口回路设有切换片XB，将XB倒向电阻侧，可使重瓦斯保护改为只发信号。气体继电器动作后，在继电器上部的排气口收集气体，检查气体的化学成分和可燃性，从而判断出故障的性质。二、变压器差动保护1．变压器纵联差动保护l)变压器纵联差动保护是利用比较变压器两侧电流的幅值和相位的原理构成的。把变压器两侧的电流互感器按差接法接线，在正常运行和外部故障时，流入继电器的电流为两侧电流之差，其值接近为零，继电器不动作；在内部故障时，流入继电器的电流为两侧电流之和，其值为短路电流，继电器动作。由此可见，变压器两侧电流互感器的接线正确与否，将直接影响到纵联差动保护的动作可靠性。将亨相变压器联结组标号的概念及其测试方法引入两侧电流互感器的接线，可以在投运前有效地保证变压器纵联差动保护电流回路的接线正确。图文中，A、B、C表示相别；d、y表示电流互感器二次侧接线形式；D、Y表示电流互感器一次侧接线形式；表示变压器一次侧的电流互感器的变比；表示变压器二次侧的电流互感器的变比；表示变压器自身的变比。2)三相联结组与线圈同名端。由于变压器的一、二次绕组被同一磁道所交链，故一、二次绕组的感应电动势有一定的极性关系，即当一次绕组的某一端瞬时电位为正时，二次绕组也必有一电位为正的对应端，这两个对应的同极性端点称为同名端。3)变压器纵联差动保护电流回路的接线特点。在电力系统中，双绕组变压器通常采用Yd11的接线方式，如图5-14a所示，因此，两侧电流的相位不一致，d侧(就是二次侧电流互感器的D侧)电流比Y侧电流超前。按照纵联差动保护的构成原理，在正常运行和变压器外部故障的情况下，必须保证流人差动继电器的电流接近于零。为此，两侧CT(电流互感器)应采取相应的接线方式，变压器Y侧的CT采用Yd11接线，即滞后变压器一次侧；而变压器d侧的CT采用Yy12接线，即CT二次侧的电流超前变压器一次侧。对Yd11接线的变压器，当两侧的CT采用上述接线方式后，即可认为已消除了由于相位差的影响而出现的不平衡电流。同时，也可以认为能够避免由于电流回路接线不当而引起的保护误动。Yd11变压器两侧CT的接线方式及向量关系如图3-14b、c所示。2．主变压器差动保护主变压器是电力系统中十分重要的设备，它的故障将给供电可靠性和系统的正常运行带来严重影响，特别是大型主变压器更是很贵重的设备。变压器内部的某些故障如匝间短路、铁心绝缘损坏等，虽然最初故障电流较小，但对于油浸式变压器，产生的电弧将引起变压器内部的绝缘油分解，产生可燃性气体，严重时引起喷油或爆炸。为避免主变压器事故的扩大，要求变压器内部发生故障时应迅速切断电，使其退出运行。主变压器的过电流保护具有一定时限，动作不够迅速，变压器速断保护虽动作迅速，但动作电流整定较大，对于轻微的内部故障不能反映。而且在变压器内部，靠近二次侧出线处还存在“死区”(速断保护不到的地方)。因此规定，对于大容量的主变压器应装设电流差动保护。(1)电流差动保护的原理(2)电流差动保护的接线方式实际上大容量高电压的变压器通常按Yd接线，即高压侧接成星形、低压侧接成三角形，(3)不平衡电流产生的原因和消除方法l)由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流。2)由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流。CT的变比是标准化的，600/5,800/5,1000/5,1200/5。因此产生不平衡电流。消除方法是利用差动继电器的平衡线圈进行磁补偿，4．差动保护的运行注意事项一是差动保护动作，主变压器跳闸后，应查明原因或进行内部检查，确无异常时，方可送电。二是停电工作中，若涉及差动回路，则其投运时应接信号。同时要对它进行多角度试验和测量不平衡电压值。在确保无异常时，方可投入使用。第四节几种常用的继电保护

一、限时过电流保护系统中发生短路时，其特征之一就是线路中的电流剧增。过电流保护就是利用这一特征在电流增长到超过事先按最大负载电流整定的数值而引起动作的一种保护装置。限时过电流保护的种类按时限特性可分为定时限过电流保护和反时限过电流保护。1．反时限过电流保护：继电保护的动作时间与短路电流的大小有关，短路电流越大，动作时间越短；短路电流越小，动作时间越长，这种保护就叫做反时限过电流保护。2．定时限过电流保护：继电保护的动作时间与短路电流的大小无关，时间是恒定的，时间是靠时间继电器的整定来获得的。时间继电器在一定范围内是连续可调的，这种保护方式就称为定时限过电流保护。保护装置的动作时间：只决定于时间继电器的预先整定时间，而与被保护回路的短路电流大小无关，所以这种过电流保护称为定时限过电流保护。(l)电流的整定过电流保护装置中的电流继电器动作电流的整定原则，是按照躲过被保护线路中可能出现的最大负荷电流来考虑的。也就是只有在被保护线路故障时才启动，而在最大负荷电流出现时不应动作。为此必须满足以下两个条件：1)在正常情况下，出现最大负荷电流时(电动机的启动和自启动电流以及用户负荷的突增和线路中出现的尖峰电流等)不应动作。即式中，是过电流保护继电器的一次动作电流；是最大负荷电流；是电动机自起动系数。

2)保护装置在外部故障切除后应能可靠地返回。因为短路电流消失后，保护装置有可能出现最大负荷电流，为保证选择性，已动作的电流继电器在这时应当返回。因此保护装置的一次返回电流应大于最大负荷电流。(2)动作时限的整定原则为使过电流保护具有一定的选择性，各相邻元件的过电流保护应具有不同的动作时间。在线路、、的靠近电源端分别装有过电流保护装置1、2、3，如图3-18所示。当D1点发生短路时，短路电流由电源提供并流过保护装置1、2、3，当短路电流大于它们的整定值时，各套保护装置均起动。但按选择性的要求，应只由保护装置3(离故障点最近)动作于跳闸。在故障切除后，保护装置1、2返回。因此就必须使保护装置2的动作时间较保护装置1长一些；而保护装置3又要比保护装置2长一些，并依次类推，即阶梯性时限特性：各级保护装置的动作时限是由末端向电源端逐级增大的。也就是越靠近电源端，保护的动作时限越长，如阶梯一样，故称为阶梯性时限特性。各级之间的时限均差一个固定的数值，称为时限级差。对于定时限过电流保护的时限级差一般为0．5s；对于反时限的时限级差一般为0．7s。越靠近电源端，线路的阻抗越小，短路电流将越大，而保护的动作时间越长。

(3)过电流保护的保护范围：过电流保护可以保护设备的全部，也可以保护线路的全长，还可以作为相邻下一级线路穿越性故障的后备保护。阶梯性时限特性：各级保护装置的动作时限是由末端向电源端逐级增大的。也就是越靠近电源端，保护的动作时限越长，如阶梯一样，故称为阶梯性时限特性。各级之间的时限均差一个固定的数值，称为时限级差。对于定时限过电流保护的时限级差一般为0．5s；对于反时限的时限级差一般为0．7s。越靠近电源端，线路的阻抗越小，短路电流将越大，而保护的动作时间越长。

(3)过电流保护的保护范围：过电流保护可以保护设备的全部，也可以保护线路的全长，还可以作为相邻下一级线路穿越性故障的后备保护。二、电流速断保护电流速断保护是一种无时限或略带时限动作的电流保护。它能在最短的时间内迅速切除短路故障，减小故障持续时间，防止事故扩大。电流速断保护又分为瞬时电流速断保护和略带时限的电流速断保护两种。电流速断保护简单可靠，完全依靠短路电流的大小来确定保护是否需要启动。它是按一定地点的短路电流来获得选择性动作，动作的选择性能够保证，动作的灵敏性能够满足要求，整定调试准确和方便。瞬时电流速断保护与过电流保护的区别在于它（瞬时电流速断保护）的动作电流值不是躲过最大负荷电流，而是必须大于保护范围外部短路时的最大短路电流。即按躲过被保护线路末端可能产生的三相最大短路电流来整定。从而使速断保护范围被限制在被保护线路的内部，从整定值上保证了选择性，因此可以瞬时跳闸。当在被保护线路外部发生短路时，它不会动作，所以不必考虑返回系数。由于只有当短路电流大于保护装置的动作电流时，保护装置才能动作，所以瞬时电流速断保护不能保护设备的全部，也不能保护线路的全长，而只能保护线路的一部分。当线路故障时，瞬时电流速断保护动作，运行人员根据其保护范围较小这一特点，可以判断故障发生在线路首端，并且靠近保护安装处；如为双电源供电线路，则由两侧的瞬时电流速断保护同时动作或同时都不动作，可判断故障发生在线路的中间部分。三、略带时限的电流速断保护瞬时电流速断保护最大的优点是动作迅速，但只能保护线路的首端。而定时限过电流保护虽能保护线路的全长，但动作时限太长。因此，常用略带时限的电流速断保护来消除瞬时电流速断保护的“死区”，要求略带时限的电流速断保护能保护全线路。这样，当下一段线路始端发生短路时，保护也会启动。为了保证选择性的要求，须使其动作时限比下一段线路的瞬时电流速断保护大一个时限级差，其动作电流也要比下一段线路瞬时电流速断保护的动作电流大一些。略带时限的电流速断保护可作为被保护线路的主保护。四、三段式过电流保护装置一般情况下，为了对线路进行可靠而有效的保护，也常把瞬时电流速断保护(或略带时限的电流速断保护)和定时限过电流保护相配合构成两段式电流保护。对于第一段电流保护，究竟采用瞬时电流速断保护，还是采用略带时限的电流速断保护，可由具体情况确定。如用在线路和变压器组接线，以采用瞬时电流速断保护为佳。也就是说，其保护范围可保护到线路全长并延伸到变压器高压侧。这时的电流保护可以作为主保护；第二段一般均采用定时限过电流保护作为后备保护，其保护范围含线路和变压器组的全部。通常在被保护线路较短时，第一段电流保护均采用略带时限的电流速断保护作为主保护；第二段采用定时限过电流保护作为后备保护。采用三段式电流保护时，任何一段保护都作用于三相断路器。五、零序电流保护电力系统中，发电机或变压器的中性点运行方式有中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点直接接地三种方式。10kV系统采用的是中性点不接地的运行方式。系统运行正常时，三相是对称的，三相对地间均匀分布有电容。在相电压作用下，每相都有一个超前的电容电流流人地中。这三个电容电流数值相等、相位相差，其和为零，中性点电位为零。理论上对于三相对称系统，网络中任何处的三倍零序电流满足当系统出现非全相运行或断路器三相触头不同时合闸时，零序电流就不为零，而在系统正常运行、过负荷、振荡和相间短路时，不会出现零序电流，保护不动作。零序电流保护的元件：有零序电流互感器(也可以用零序电流滤波器)和零序电流继电器。它们可安装在任何地方，一般对于架空线路采用零序电流滤波器，对于电缆则采用零序电流互感器。零序电流保护也分为无时限电流速断、带时限电流速断和零序过电流保护。直流牵引供电系统模型可描述为一个多直流电流供电系统，当短路发生时，其等效回路为两个直流电源和电阻、电感的串联回路，如图3-19所示。根据电路原理，有式中，L是回路的等效电感；R是系统的等效电阻。七、过负荷保护过负荷保护是为防御变压器因过负荷造成异常运行而装设的。对于三相系统而言，由于大多数情况下，都是三相对称的，故过负荷保护只要接入一相电流，通过电流继电器就可以实现，并经过一定的延时作用于信号，告知值班人员。通常配电线路、变压器等均设置过负荷保护。对于变压器而言，保护装置的动作电流应躲过变压器的额定电流。需要注意的是：过电流保护和过负荷保护是有显著区别的：一是整定动作值不同，二是动作时间不同。过负荷保护的定值比过电流保护的定值要低得多，但要大于正常负荷(通常选取一个系数)，防止设备过负荷运行，而且为了躲过设备起动电流还要加入一定的延时，防止因瞬暂态造成过负荷保护误动。当某种原因使过电流保护拒动时，过负荷保护还可作为过电流保护的后备保护。当然二者之间的相同点是：都是以电流的变化作为动作与否的依据。第五节直流牵引供电系统的保护方式直流牵引供电系统保护装置的主要功能是为了防止列车接触线上的短路和过负荷现象，保护算法和定值整定应躲过列车线路上的正常操作，如列车加速等所引起的电压、电流的波动值，这一点与交流保护装置有很大的区别。总的来说，直流保护装置应具有以下保护功能：大电流保护、电流上升值保护、电流变化率di/dt保护、定时限过电流保护、欠电压保护、电缆温度保护等。此外，直流保护装置也应具有交流微机保护测控的很多功能，如电压电流的测量显示、事件的存储、功率能量的测量以及与后台机的通信功能等。一、直流速断保护直流速断保护即最大电流保护，如图3-20所示，只要设置电流动作值和动作延时时间即可，在一般情况下，可设置为零，它的单位为ms，可以以0.1ms的分辨率进行调整，以达到快速跳闸的目的。速断保护的动作条件是：电流超过且持续的时间超过。它是直流断路器本身自带的一种大电流脱扣保护。二、电流上升值保护当保护装置安装点附近发生短路故障时，装置检测到的电流上升率将会很大，因此可利用电流的上升变化量作为判据，在短路电流未达到它的最大峰值以前判断出故障并跳闸，从而更加有效地保护整个供电系统和列车的安全运行。四、定时限过电流保护(直流过电流保护)当直流线路发生长时间的非正常的电流增大时，可以设置定时限过电流保护，它有两个定值：过电流定值I和过电流延时时间定值。保护原理：谢谢您的耐心聆听specialreportandworksummary第X章XXXX模块4

高压电气设备4.1概述一、变压器基础知识二、城市轨道交通供电系统干式变压器三、城市轨道交通牵引供电系统整流器四、变压器的运行与维护牵引供电系统：牵引变电所将三相高压交流电变成适合电动车辆应用的低压直流电。馈电线再将牵引变电所的直流电送到接触网上，电动车辆通过其受流器与接触网的直接接触而获得电能低压供配电电系统：提供车站和区间各类照明、扶梯、风机、水泵等动力机械设备电源和通信、信号、自动化等设备电源，由降压变电所和动力照明配电线路组成。城市轨道交通内部供电系统牵引供电系统低压供配电电系统城市轨道交通内部供电系统城市轨道交通牵引供电系统构成示意图

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三相交流直流

牵引变电所是城市轨道交通牵引供电系统的核心，它负担对电动列车直流电能的供应，它的站位设置，容量大小，需根据所采用的车辆形式、车流密度、列车编组，经过牵引供电计算，经多方案比选确定。牵引变电所有两种形式：户内式变电所和户外式箱式变电所，前者适宜地下线路，后者适宜地面线路。牵引变电所的类型和原理牵引变电所的电源一般来自电力系统的区域变电所，牵引变电所的任务就是将电力系统提供的三相工频交流电变为牵引所用的电能。根据牵引制式的不同，牵引变电所又分为直流牵引变电所和交流牵引变电所。根据不同的牵引制式，变电所内完成相应的变压、变相、变流作用。目前我国的牵引变电所主要有电气化铁路的单相工频交流制牵引变电所和城市轨道交通系统（地铁、轻轨）的直流牵引变电所。直流牵引变电所从双电源受电，经整流机组变压器降压，分相后，按一定整流接线方式由大功率硅整流器把三相交流电变换为与直流牵引网相应电压等级的直流电，向电动车组供电。直流牵引变电所间距离仅几千米，一般不设分区所和开闭所。

在牵引变电所内通过整流变压器将AC35kV降到AC1180V，经整流器转换成DC1500V向接触网供电。牵引变电所内，由整流变压器和整流器组成整流机组。整流机组介绍196

直流供电盘馈电断路器

接触网上网隔离开关

变压器/整流器馈电线路整流变压器/整流器连接图

35kV断路器

整流变压器整流柜直流断路器197

变压器是利用电磁感应定律把一种电压等级的交流电能转换成同频率的另一种电压等级的交流电能。

变压器的主要部件是铁芯和套在铁芯上的两个绕组。两绕组只有磁耦合没电联系。在一次侧绕组中加上交变电压，产生交链一、二次侧绕组的交变磁通，在两绕组中分别感应电动势。注:只要一、二次侧绕组的匝数不同，就能达到改变压的目的。（一）变压器的工作原理

简单地说:变压器就是按照“动电生磁，动磁生电”的电磁感应原理制成的。

变压器在传递电能的过程中，一、二次侧的电功率基本相等。当两侧电压不等时，两侧电流势必不等，高压侧的电流小，低压侧的电流大，故变压器在改变电压的同时，也改变电流。K为变比

为了适应不同的使用目的和工作条件，变压器有许多类型，且各种类型的变压器在结构上、性能上差异也很大。变压器有许多分类方法。1.按用途分：(1)电力变压器：用于输、配电系统的升、降电压及配电变压器。配电变压器升压变压器降压变压器（二）变压器的分类(2)特种变压器：如电炉变压器、整流变压器等。

(3)仪用变压器：如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。电压互感器电流互感器电炉变压器12脉整流变压器(4)试验变压器：能产生高压，对电气设备进行高压试验。

2.按相数分：干式试验变压器

高压试验变压器

串联谐振试验变压器

(1)单相变压器：用于单相负荷和三相变压器组。(2)三相变压器：用于三相系统的升、降电压。(3)多相变压器：用于多相系统的升、降电压。3.按绕组形式分：

(1)双绕组变压器：用于连接电力系统中的两个电压等级。

(2)三绕组变压器：一般用于电力系统区域变电站中，连接三个电压等级。

(4)自耦变电器：用于连接不同电压的电力系统。也可做为普通的升压或降后变压器用。

(3)多绕组变压器：用于电力系统中一种电压等级输入变换得到多种不同电压等级。如分裂变压器。

4.按冷却方式分：

(1)干式变压器：依靠空气对流进行冷却，一般用于局部照明、电子线路等小容量变压器。(2)油浸式变压器：依靠油作冷却介质、如油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环等。5.按铁芯形式分：(1)芯式变压器：用于高压的电力变压器。

(2)壳式变压器：用于大电流的特殊变压器，如电炉变压器、电焊变压器；或用于电子仪器及电视、收音机等的电源变压器。

6.按容量分：按电力部门的相关规定:630KVA以下为小型变压器；800--6300KVA为中小型变压器；8000--63000KVA为大型变压器；90000KVA及以上为特大型变压器；7.按中性点绝缘水平分为：全绝缘和半绝缘变压器。8.按绕组导线材料分为：铜线和铝线变压器。

9.按结构分为:全密封、非晶合金、调容、防雷、预装箱式、组合式、柱上单相、地下、超导变压器等。10.按调压方式分为：有载调压和无励磁调压变压器。有载调压变压器无励磁调压变压器三、变压器的型号表示型号

型号表示一台变压器的结构、额定容量、电压等级、冷却方式等内容，表示方法为

如OSFPSZ-250000/220表明自耦三相强迫油循环风冷三绕组铜线有有载调压，额定容量250000kVA，高压额定电压220kV电力变压器。1、变压器的构造:

1—信号温度计；2—铭牌；3—呼吸器；4—油枕；5—油标；6—安全气道；7—气体继电器；8—高压套管；9—低压套管；10—分接开关；11—油箱；12—铁心；13—绕组；14—放油阀；15—小车；16—接地端子

变压器的最主要部件由铁芯与绕组两部分构成。铁芯和绕组装配在一起称为器身。如图所示:油浸式电力变压器结构（四）变压器的结构与参数

铁芯是变压器的主磁路，又作为绕组的支撑骨架。变压器的一次绕组和二次绕组都绕在铁芯上。它主要由铁芯柱、铁轭和紧固件组成。如图所示:铁芯柱铁轭紧固件作用是:固定绕组。作用是:使磁路闭合。作用是:使铁芯不松动。

为了提高导磁性能和减少铁损，铁芯多采用含硅量约为5%，厚度为0.23～0.35mm或0.5mm，两面涂绝缘漆或氧化处理的冷轧硅钢片叠装而成。1.铁芯简介

按绕组套入铁芯柱的形式、结构型式和工艺特点，变压器的铁芯主要分为芯式、壳式、渐开线式和成型卷片式等。(1)芯式变压器

芯式变压器的一、二次绕组套装在铁芯的两个铁芯柱上，如图所示。

芯式变压器的特点:结构和工艺比较简单，有较多的空间装设绝缘，装配较容易，广泛应用于容量大、电压高的变压器，电力变压器均采用芯式结构。（2）壳式变压器

壳式变压器的铁芯包围绕组的上下和侧面，如图所示。

壳式变压器的特点:这种结构机械强度好，铁芯容易散热，但制造工艺复杂，高压绕组与铁芯柱的距离较近，绝缘也比较困难，用铜量较多。小型干式变压器多采用，此外，还通常应用于电压很低而电流很大的特殊场合。例如，电炉用变压器，由于这时巨大的电流流过绕组将使绕组上受到巨大的电磁力，铁壳式结构可以加强对绕组的机械支撑，使能承受较大的电磁力。（3）铁芯的装配

根据铁芯柱与铁轭在装配方面的不同，铁芯可分为对接式和叠接式两种。(1)对接式

对接式是先将铁芯柱和铁轭分别叠装和夹紧，然后再将它们对接在一起，用特殊的紧固件夹紧。(2)叠接式

叠接式是将铁芯柱和铁轭的硅钢片一层一层叠装，各层硅钢片的排列互不相同，叠装之后，各层的接缝不在同一点，如图所示。奇数层偶数层奇数层偶数层单相四片铁芯交叠方法三相六片铁芯交叠方法绕组--变压器的电路（1）绕组简介

绕组是变压器传递交流电能的电路部分，一般用绝缘扁铜(铝)线或绝缘圆铜(铝)线在绕线模上绕制而成。变压器中，工作电压高的绕组称为高压绕组，工作电压低的绕组称为低压绕组。（2）绕组的分类

根据高、低压绕组的相对位置、形状不同，以及在绕组铁芯柱上排列方式不同，可分为同心式和交叠式两种。1)同心式绕组

高压绕组和低压绕组均做成圆筒形，然后同心地套在铁芯柱上。为减少绕组与铁芯间绝缘距离，通常低压绕组在里面，高压绕组在外面，两绕组中间加绝缘纸筒绝缘，如图所示。同心式绕组的几种基本形式(1)圆筒式绕组:一般用于三相容量在630KVA以下，电压不超过15KV的变压器的高、低压绕组。(2)螺旋式绕组:一般用于容量在800KVA以上，电压在35KV以下的三相变压器的大电流绕组。(3)连续式绕组:应用范围较大，它的机械强度高，散热条件好，一般用于三相容量在630KVA以上，电压为3～110KV的变压器绕组。(4)纠结式绕组:焊头多，绕制费时，一般用于三相容量在6300KVA以上，电压在110KV以上的变压器的绕组。(2)交叠式绕组—饼式绕组

高压绕组和低压绕组均作成若干个圆饼状，沿着铁芯柱的高度交叠地排列放置，为了减少绝缘距离，通常低压绕组靠近铁轭(最下层和最上层)，如图所示。交叠式绕组的特点:

交叠式绕组具有漏抗小、机械强度高，引出线的布置和焊接都比较方便，多用在低电压，大电流的电焊、电炉变压器以及壳式变压器中。油箱及变压器油

油箱是变压器的外壳。箱内装有变压器油、铁芯和绕组，油箱侧壁有冷却用的管子（散热器或冷却器）。油箱主要作用是保护铁芯和绕组不受外力作用而损坏及避免受潮，同时通过变压器油把铁芯和绕组产生的热量散发出去，如图所示。变压器油箱主要有两种形式:平顶油箱和拱顶油箱。平板式——小容量排管式——

较大容量散热气式——大容量强迫油循环—大容量1.平顶油