《城市轨道交通变电所运行与维护》 课件 项目1任务2 城市轨道交通供电系统的认知

项目1供电系统的认知任务2

城市轨道交通供电系统的认知【任务描述】认识城市轨道交通供电系统的组成，识读典型的城市轨道交通供电系统示意图。01城市轨道交通的定义和分类城市轨道交通的定义和分类定义：城市轨道交通为采用轨道结构进行承重和导向的车辆运输系统。包括：地铁系统、轻轨系统、市域快速轨道系统、单轨系统、有轨电车、自动导向轨道系统、磁浮系统。城市轨道交通具有节能、省地、运量大、全天候、无污染（或少污染）又安全等特点，属于绿色环保交通体系，特别适应于大中城市。02城市轨道交通供电系统的供电制式城市轨道交通供电系统的供电制式为城市轨道交通运营提供所需电能的系统称为城市轨道交通供电系统。城市轨道交通的种类形式繁杂多样，其供电制式是指供电系统向电力机车供电所采用的方式，主要包括电流制式、电压等级和馈电方式。1.电流制式世界各国城市轨道交通的牵引供电系统基本都采用了直流电流供电制式。2.电压等级目前国际电工委员会拟定的城市轨道交通的直流牵引电压等级有DC600V、DC750V和DC1500V三种，后两种电压为推荐值。我国国家标准《地铁直流牵引供电系统》规定了DC750V和DC1500V两种电压等级。3.馈电方式牵引网的馈电方式有架空接触网和接触轨两种方式。电压等级与馈电方式密切相关，组合起来共有四种：DC1500V架空接触网、DC1500V接触轨、DC750V架空接触网、DC750V接触轨。一般大运量的城市轨道交通系统，多采用DC1500V架空接触网方式；中小运量的城市轨道交通系统多采用DC750V接触轨方式。采用哪种供电制式必须根据城市具体条件与要求综合分析论证后确定。03城市轨道交通供电系统的组成城市轨道交通供电系统的组成城市轨道交通的供电负荷包括两类：一类是为城市轨道交通电动列车提供牵引用电；另一类是为城市轨道交通车站运营所需要的动力照明设备提供电能，如风机、给排水站、售检票机、防灾报警、通信、空调、照明等设备。城市轨道交通供电系统的组成城市轨道交通供电系统由五部分组成：外部电源、主变电所或电源开闭所、牵引供电系统、动力照明供电系统、电力监控系统。1.外部电源外部电源是为城市轨道交通供电系统提供电能的外部城市电网电源系统。因为城市轨道交通电力机车属于一级负荷，所以需要由两个独立的电源供电。即由两个发电机发出三相交流电，再经过升压变压器变换为三相交流110kV的电压。为了保证城市轨道交通供电的可靠性要求，对于外部电源提出了以下四个要求：1）数量要求：两路独立的进线电源。这两路电源可以来自城市电网的不同变电所，也可以来自城市电网的同一变电所的不同母线，但主变电所进线电源应至少有一路为专线电源。2）运行方式要求：两路电源应分列运行，互为备用。当一路电源发生故障时，另一路电源不应同时受到损坏，由另一路电源保证对城市轨道交通供电系统供电。3）进线电源容量要求：每路进线电源的容量应满足所内全部一、二级负荷的要求。4）地理位置要求：为了便于运营管理和减少损耗，外部电源点应尽可能地靠近城市轨道交通线路。线路越短，电能损耗越小。2.主变电所或电源开闭所主变电所的功能是接受外部城市电网输送的电能，将三相交流110kV的电压变换为三相交流35kV或10kV电压为牵引变电所、降压变电所提供电源。01如果城市电网在城市轨道交通沿线有足够的变电站和备用容量，并能满足城市轨道交通牵引供电的可靠性要求。城市轨道交通也可以不设主变电所，而是设置电源开闭所。电源开闭所的功能是接受城市电网提供的中压电源三相交流35kV或10kV，为牵引变电所、降压变电所转供中压电源。因不设主变电所，大大降低了成本。022.主变电所或电源开闭所根据城市电网实际构成情况的不同，外部电源对于城市轨道交通的供电方式有三种，分别是集中式供电、分散式供电、分散与集中相结合的混合式供电主变电所或电源开闭所（1）集中式供电集中式供电指的是在城市轨道交通线路附近设置两座及以上的主变电所，通过主变电所集中从城市电网接受电能，经主变电所降压后再向轨道交通内部牵引变电所或降压变电所供电。集中式供电示意图如图所示，一个主变电所供沿线的多个牵引降压混合所或降压变电所。主变电所或电源开闭所（1）集中式供电1）与城市电网接口少。2）受电电压高，电能质量好且供电可靠性高，受外部电网影响小。3）城市轨道交通供电系统相对独立，便于管理。集中式供电主要应用于城市轨道交通与城市电网接口少，要求运营、调度、管理方便的场合。4）需要设置主变电所，投资较大。集中式供电方式有以下特点：主变电所或电源开闭所（2）分散式供电分散式供电指不设主变电所，沿城市轨道交通线路的城市电网直接分散引入多路三相交流35kV或10kV（大多数是10kV）电源，经电源开闭所分别向沿线的各牵引变电所和降压变电所供电。主变电所或电源开闭所（2）分散式供电分散式供电有以下特点：1）与城市电网接口多，相邻牵引变电所或降压变电所由开闭所连接，两开闭所之间的供电分区通过双环网联络。2）受电电压低，电能质量较差且供电可靠性容易受外部电网影响。3）城市轨道交通供电系统独立性差，运营管理相对复杂。4）不需要设置主变电所，投资较小。分散式供电主要应用于城市轨道交通沿线电力资源丰富，与城市电网接口多的场合。主变电所或电源开闭所（3）混合式供电混合式供电是将分散式与集中式相结合的供电方式，由主变电所和城市中压电源共同为牵引变电所、降压变电所供电。当一条地铁线路很长，远端站点的变电所到主变电所的距离很远时，远端站点的变电所可以从附近的城市中压电源获取电能作为补充，构成以集中式供电方式为主，分散式为辅的混合式供电方式。主要应用于与城市电网接口数、城市电网容量介于集中式和分散式之间的场合。特别适合建设城市轨道交通延长线，早期规划的主线路采用集中式供电，后期建设的延长线采用分散式供电，形成混合式供电方式。3.牵引供电系统（1）组成牵引供电系统包括牵引变电所与牵引网两个部分。1）牵引变电所牵引变电所的功能是将主变电所或电源开闭所提供的三相交流35kV或10kV电压变换为直流1500V或直流750V电压，为城轨电动列车提供牵引供电，所以牵引变电所既要变换电压，又要变换电流。3.牵引供电系统馈电线：用于连接牵引变电所和接触网的导线。由馈电线将牵引变电所变换后的电能输送到接触网。接触网（轨）：沿钢轨敷设的、和钢轨保持一定距离的输电网，主要起输送电能的作用。通过受电弓滑板在接触网的滑动接触，电能由接触网进入电动车组，从而驱动牵引电动机带动列车运行。城市轨道交通接触网馈电形式按安装位置和接触导线的不同分为接触轨和架空接触网。通常接触轨又称为第三轨。架空接触网按接触悬挂方式的不同分为柔性架空接触网和刚性架空接触网。2）牵引网实质是沿线路敷设的专为电动列车提供电能的特殊供电回路3.牵引供电系统钢轨：钢轨是牵引回路的组成部分，列车行走时，牵引电流经过钢轨流向回流线。因此，钢轨除了具有引导行驶轨道功能外，还需要完成导通回路电流的任务。回流线：连接轨道和牵引变电所的导线，通过回流线把轨道中的回路电流导入到牵引变电所。通常将馈电线、接触网、钢轨回路和回流线称为牵引网。由正极接触网供电，负极走行轨回流。馈线侧电流由牵引变电所的正极出发，经由馈电线、接触网、电动列车、钢轨、回流线返回牵引变电所负极。接触网沿线设置了电分段，将接触网分为若干个小的区段，主要目的是便于检修和缩小事故范围。3.牵引供电系统1—牵引变电所2—馈电线3—接触网(轨)4—电动列车5—钢轨6—回流线7—电分段（2）运行方式牵引变电所向牵引网供电的方式有两种，即单边供电和双边供电。在每个牵引变电所附近，接触网由电分段进行电气隔离，分成两个供电分区，每个供电分区也称为一个供电臂。3.牵引供电系统1—牵引变电所2—馈电线3—接触网(轨)4—电动列车5—钢轨6—回流线7—电分段单边供电是指列车只从所在供电臂上的一个牵引变电所获得电能。车辆段内一般采用单边供电方式。双边供电是指一个供电臂同时从相邻两个牵引变电所获得电能。正常运行时，正线采用双边供电方式。在采用双边供电时，当某牵引变电所发生故障退出运行时，该段接触网就变成了单边供电方式。如图所示，正常运行时，列车以双边供电方式从B牵引变电所和C牵引变电所获得电能，越区隔离开关QS2断开；当B牵引变电所因故障退出运行时，越区隔离开关QS2合上，通过QS2由A牵引变电所和C牵引变电所进行大双边供电。正线上任何牵引变电所因故障退出运行时，均由相邻牵引变电所越区供电。在越区供电方式下，供电末端的接触网（或接触轨）电压较低，电能损耗较大。4.动力照明供电系统城市轨道交通供电系统除了要向电动列车提供牵引供电外，还需要向运营所需要的各种动力照明设备供电。动力照明供电系统的功能是将35kV或10kV三相交流电压变换成0.4kV三相交流电压，为城市轨道交通除电动车辆以外的所有动力照明负荷供电。它包括降压变电所、动力照明配电系统。4.动力照明供电系统（1）降压变电所将35kV或10kV三相交流电压变换成0.4kV三相交流电压，为风机、给排水站、售检票机、防灾报警、通信、空调、照明等设备供电。降压变电所可以单独建设，也可以与牵引变电所合建，合建时称为牵引降压混合所。（2）动力照明配电系统动力照明配电系统包括配电所和配电线路，其功能是分配、传输电能至用电设备。配电系统常采用TN-S系统，中性线和保护线分开，即三根相线、一根中性线、一根保护线。正常时，工作、事故照明均由交流电源供电；交流电源失压时，事故照明自动切换为蓄电池供电，用于事故期间的紧急照明。4.动力照明供电系统2）二级负荷包含地上站厅站台等公共区照明、普通风机、排污泵、电梯、自动扶梯等；3）三级负荷包含区间检修设备、车站空调制冷及水系统设备、广告照明、清洁设备等。牵引用电负荷为一级负荷；动力照明等用电负荷按供电可靠性要求及失电影响程度分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。1）一级负荷包含防灾报警设备、消防泵、事故照明、主排水泵、通信系统设备、信号系统设备、综合监控系统设备、电力监控系统设备、自动售检票设备、变电所操作电源等；4.动力照明供电系统对于这三种负荷的供电要求是：一级负荷必须采用双电源双回线路供电，一级负荷中特别重要的负荷，应增设应急电源，并严禁其他负荷接入；二级负荷宜采用双电源单回线路专线供电；三级负荷可采用单电源单回线路供电，当系统中只有一个电源工作时可切除三级负荷。降压变电所设置两台动力变压器，可以互为备用。正常时，两台动力变压器并列运行；当一台动力变压器故障时，切除三级负荷，由另一台动力变压器承担全部一、二级负荷供电任务。5.电力监控系统电力监控系统又称为电力SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）系统或远动系统，即监视控制与数据采集系统。电力监控系统包括电力调度系统（也称为主站或控制中心）、变电所综合自动化系统（子站）、联系主站和子站的专用数据传输通道。主站设在城市轨道交通的运营控制中心（简称OCC），用于对全线变电所及沿线供电设备实行集中监视、测量和控制。变电所综合自动化系统与各变电所主要设备通过通信接口连接，实现集中监控。站级变电所综合自动化系统以供电设备为对象，通过网络将所内的间隔层设备连接起来。5.电力监控系统电力监控系统的功能如下：（1）遥控遥控是指控制中心对变电所开关设备进行分合闸操作和保护及自动装置的投/退等。根据控制方式的不同遥控可分为：选点式、选站式、选线式控制。①选点式操作，即单控。调度员可根据站名、开关号以及动作状态进行选择操作。②选站式操作，调度员通过对所控站名、动作状态的选择，按系统的运行方式发出指令，进行停送电操作。③选线式操作，调度员对运行线路号、动作状态进行选择，实现全线停送电操作。5.电力监控系统（2）遥测遥测是指控制中心对供电系统中主要运行参数的测量和数据采集。遥测的主要参数包括：变电所进线的电压、电流、功率、电能；母线电压；馈线电流；整流机组电流与电能；动力变压器电流与电能等；（3）遥信遥信是指控制中心将变电所的各种实时信息包括开关的位置信号、保护信号和预告信号等进行采集处理，并显示在模拟屏上。（4）遥调遥调是指控制中心对保护整定值和有载调压变压器的调压开关等参数进行调节。（5）其他功能电力监控系统还具备数据传输及处理、报警处理及统计报表、画面显示、自检、维护和扩展、信息查询、安全管理、系统组态、在线检测、