《轨道交通动力照明系统的安装与维修》 课件 项目二 城市轨道交通供电方案的设计

轨道交通动力照明系统的安装与维修

中国特色高水平高职学校项目建设成果

城市轨道交通供电系统是城市轨道交通系统的重要组成部分，它相当于人体的心脏。城市轨道交通供电系统提供可靠安全的供电和动力支持，并具有不同的供电形式。王兵是某地铁公司供电工班的工程师，他作为供电工班组的成员，要与团队的其他成员按照地铁供电标准，设计出一套符合某地铁1号线的供电方案。城市轨道交通供电方案的设计项目引入知识目标1.掌握城市轨道交通电力系统的组成及作用；2.了解外部电源供电方式及选择原则；3.熟知电力系统中性点接地运行方式。能力目标1.能判定城市轨道交通外部电源的供电方式；2.会区分中压网络的电压等级；3.能识别牵引网的供电方式和制式。素质目标1.培养电力节能环保意识；2.培养团结协作的工作意识；3.树立职业精神和职业道德。 学习目标1.发电厂发电厂是生产电能的工厂，是电能的生产者，其作用是将其他形式的一次能源转换为二次能源——电能。按照一次能源的种类，主要有火力发电厂、水力发电厂、核电厂、风能发电厂等，此外还有利用地热、潮汐、太阳能等各类新能源的发电厂。一、认知电力系统

电能是一种十分重要的二次能源，它能方便、经济地从蕴藏于自然界中的一次能源(如煤炭、石油、天然气、水力、核燃料、风能等)转换而来。由发电厂、电力网和电力用户连接成的统一整体，称为电力系统。

城市轨道交通外部电源供电系统是为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。通过完成本任务，能正确分析主变电所布置方案，并能根据不同地铁车站特点，选定外部电源的供电方式。任务1外部电源供电方案的设计2.电力网

电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网，简称电网，其任务就是把远处发电厂生产的电能输送到负荷中心。电力网是电能的输送者和分配者，实现电压等级的变换、电能的输送和分配。

1)电力网组成电力网由输电线路、配电线路和变配电站(所)组成。

(1)输电线路。输电线路的作用是输送电能，其特点是电压较高，线路较长。

(2)配电线路。配电线路的作用是分配电能，其特点是电压较低，线路较短。

(3)变配电站(所)。变配电站(所)根据国家规定的电网额定电压进行电压变换，其还具有集中电能、

分配电能和控制电能及调整电压的作用。变配电站(所)由电力变压器和配电装置组成。根据在电力系统中的地位，变电所可分为区域变电所、地区变电所和终端变电所。2)电力网额定电压根据《标准电压》(GB/T156—2017),国家规定的电力网额定电压分别为750kV、500kV、330kV、220kV、110kV、60kV、35kV、20kV、10kV、6kV、3kV、380V、220V。

假定升压变压器T1的一次侧与6.3kV发电机直接相连，二次侧与220kV线路直接相连，降压变压器T2的二次侧与35kV线路直接相连，则各变压器的变比如下：(1)升压变压器T1:一次侧与发电机直接相连，故其一次侧额定电压应等于发电机的一次电压，比所连线路的额定电压6kV高5%,为6.3kV;该变压器的二次侧与220kV线路相连，其额定电压应高于相应线路的额定电压10%,为242kV,故T1的额定变比为6.3:242。(2)降压变压器T2:一次侧与220kV线路相连，其额定电压应与相应线路的额定电压相等，为220kV;二次侧与35kV线路相连，其额定电压应高于相应线路额定电压的10%,为38.5kV,故T2的额定变比为220:38.5。(3)降压变压器T3:一次侧与35kV线路相连，其额定电压应与相应线路的额定电压相等,为35kV;二次侧直接与380V/220V配电线路相连，其额定电压应高于相应线路额定电压的5%,故T3的额定变比为35:0.4:0.23。3)电力网的类型

电力网按电压等级的高低和其供电范围的大小可分为地方电网、区域电网及超高压远距离运输网三种类型。地方电网指电压等级在35kV及以下，供电半径在20~50km以内的电网，如一般企业、工矿和农村乡镇配电网；区域电网指电压等级在35kV及以上，供电半径超过50km的电网，目前我国电压为110~220kV的电网就属于这种类型；超高压远距离运输网指电压等级为330~500kV的电网，一般由远距离输电线路连接而成。电力系统操作安全规范

对于普通工作人员，设备发生故障时，为了不造成更大范围的影响，由工作人员依照“先通后复”原则及相关规则暂作技术处理，并按手续报专业维修人员进行处理。

当发生严重漏水等事故时，工作人员要立刻暂停诸如自动扶梯等设备运行，以防止设备漏电对乘客造成伤害。

当无法确定设备是否接地或者漏电时，万不可轻易接触带电设备，做好安全防护，保证其接地后再进行操作。城市轨道交通供电方案的设计二、认知外部电源

城市轨道交通供电系统的外部电源供电系统就是为城市轨道交通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。1.城市轨道交通对外部电源的要求(1)两路独立的进线电源。城市轨道交通作为城市电网的重要电力用户，属于一级用电负荷。城市轨道交通供电系统的主变电所(或电源开闭所)要求有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，也可来自城市电网的同一变电所的不同母线。主变电所进线电源应至少有一路为专线电源。(2)每路进线电源的容量应满足所内全部一、二级负荷的要求。(3)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，由该路电源保证对城市轨道交通供电系统供电。2.外部电源的电压等级

城市轨道交通的外部电源需要从所在城市电网取得电能，城市电网主要由500kV、330kV、220kV、110kV、35kV、10kV的供电网络构成。城市轨道交通的牵引用电和动力照明用电既可以直接从城市的高压电网(110kV或220kV)上取得，也可以从下一级电压(35kV或10kV)的中压电网上取得，这取决于城市轨道交通系统和城市地方电网的具体情况及牵引用电容量的大小。直接从高压电网获得电力的城市轨道交通供电系统，往往需要再设置一级主降压变电站(所),即主变电所，将系统输电电压(如110kV或220kV)降低到10kV或35kV以适应牵引变电所的需要。从管理的角度上看，主变电所可以由电力系统(电力部门)直接管理,也可以由城市轨道交通部门管理。为方便管理，一般由城市轨道交通部门管理。

从35kV或10kV的中压电网上直接取得电力的城市轨道交通供电系统，可以建立电源开闭所或将电源开闭所与轨道交通沿线的牵引变电所、降压变电所合建。三、选择外部电源的供电方式1.外部电源供电方式外部电源供电方式有集中供电、分散供电和混合供电三种方式。1)集中供电方式

集中供电是由本线或其他线路的主变电所为本线牵引变电所及降压变电所供电的外部供电方式。2)分散供电方式

分散供电方式是指沿地铁线路的城市电网(通常是10kV电压等级)分别向各沿线的地铁牵引变电所和降压变电所供电。3)混合供电方式

混合供电方式是将分散供电与集中供电相结合的供电方式，多指以集中供电为主、以分散式供电为辅的供电方式。混合供电方式可根据城市电网现状、规划以及城市轨道交通自身的需要，吸收集中供电方式和分散供电方式的优点，系统方案灵活，节约投资，使供电系统完善、可靠。2.外部电源供电方式选择1)选择原则

对于某一城市究竟应采用哪种供电方式，需要根据地铁和城市轨道交通用电负荷并结合该城市电网的具体情况进行分析。若该城市的电力资源缺乏，变电站较少，采用分散供电方式时由于需要新建多个地区变电站而使投资增大，在此情况下采用集中供电方式就比较合适。该供电方式具有管理方便、供电可靠性相对较高等优点。若城市的电力资源较丰富，沿地铁和城市轨道交通线路的地区变电站较多且容量也足够给地铁和城市轨道交通供电，则采用分散供电方式可节约建设资金。当城市电网的情况介于上述两种情况之间时，可考虑采用分散与集中相结合的混合供电方式。

集中供电方式的外部电源引自城市高压电网(如110kV),电压等级高，输电容量大，系统短路容量大，抗干扰能力强，电网电压波动小，且城市轨道交通主变电所一般设置了有载调压装置，因此中压侧电压相对稳定，供电质量高。

分散供电方式的外部电源引自城市中压电网，一般从距离城市轨道交通线路较近的城市电网变电所直接引入，输电线路较短，线路损耗较少。但由于电压等级较低，用户较多，网压波动较大。2)集中供电与分散供电方式比较

四、主变电所设置

如果外部电源采用集中式供电方式，则应建设城市轨道交通用的主变电所。城市轨道交通主变电所的功能是接收城市电网提供的高压电源，经降压后为牵引变电所、降压变电所提供中压电源。1.主变电所概述

城市轨道交通主变电所将城市电网的高压交流110kV(或220kV)电能降压后以交流35kV或10kV的电压等级分别供给牵引变电所和降压变电所。

根据城市轨道交通用电负荷的特点，城市轨道交通的主变电所一般沿线路布置，根据线路末端的电压损失要求来确定主变电所的数量。为保证供电的可靠性，城市轨道交通供电系统通常设置两座或两座以上主变电所。

主变电所按其降压方式的不同可分为三级电压制供电方式的主变电所和两级电压制供电方式的主变电所。

主变电所按其结构形式的不同，可以分为户外式、户内式和地下式三种，其中户外式又可分为全户外式和半户外式。为了降低成本、减少占地面积，城市轨道交通主变电所多数采用户内式、半户外式或地下式结构，很少采用全户外式结构。应根据新建主变电所位置在城市中所处的地段来选择主变电所的结构形式。对于布设在市区边缘或郊区、县的主变电所，可采用布置紧凑、占地较小的半户外式结构；对于布设在市区内及市中心区规划内的新建主变电所，宜采用户内或地下式结构。

不论采用何种结构形式，主变电所都由两路独立的电源进线供电且两路电源同时运行，互为备用，以保证供电的可靠性和供电质量。进线电源容量应满足远期时其供电区域内正常运行及故障运行情况下的供电要求。2.主变电所的主要设备

主变电所中主要的电气设备是主变压器、开关设备、直流电源设备、自动监控设备。1)主变压器

主变压器是城市轨道交通主变电所中最主要的电气设备，其作用是将从城市电网引入的高压电源转换成城市轨道交通牵引供电系统所需要的中压电源。

目前，国内城市轨道交通主变电所均设置两台主变压器，互为备用。正常情况下，两台变压器并列运行，各负担50%的用电负荷。主变压器容量的选择应考虑近期实际负荷和远期发展的需求。单台容量在20~40MV·A范围内，主要考虑相邻变电所因故障解列时应满足向该段牵引负荷越区供电的要求，应能满足正常运行时，每台变压器容量承担其所供区域内的全部牵引负荷和动力照明的供电。当发生故障时，应满足如下条件：

(1)当一台主变压器发生故障时，另一台主变压器应能满足该供电区域高峰小时牵引负荷和动力及照明一、二级负荷的供电。

(2)当一座变电所因故障解列时，剩余主变电所应能承担全线的动力和照明一、二级负荷及牵引负荷。

2)开关设备

主变电所中的开关设备分为高压侧(110kV侧)开关设备和中压侧(35kV或10kV侧)开关设备。它们都是通断电路的重要设备。110kV侧开关设备采用以六氟化硫气体(SF₆)作为绝缘介质，金属封闭的交流成套设备，又称气体绝缘开关设备，简称GIS。GIS是由各种开关电器，如断路器(GCB)、隔离开关(DS)、接地开关(ES)、母线、现地汇控柜(LCP)以及电流互感器(CT)、电压互感器(VT)和避雷器(LA)等组成的电力设备，具有结构紧凑、抗污染能力强、运行安全、外形美观、设备占用空间小等特点。除母线为三相共箱式外，其余均为三相分箱式。

中压侧电压为35kV的中压开关设备多采用GIS,以减小变电所的土建规模，但均为三相分箱式，采用真空断路器，操动机构为弹簧储能式或液压弹簧式，采用三工位隔离开关和接地刀开关。中压侧电压为10kV的开关设备，则可采用空气绝缘的金属铠装开关柜，内部设有不同功能的隔室，手车可为落地式或中置式。3)直流电源设备

直流电源设备的作用是为监控设备、车站应急照明及紧急疏散标志等提供不间断直流电源。线路正常时，直流电源设备为它的服务对象提供稳定的直流电源，并对蓄电池进行充电；故障时，由蓄电池提供1~2h的直流供电。4)自动监控设备

自动监控设备用于对变电所电气设备的监测和控制，并能对其进行远程控制和数据采集。根据供电系统的运行状况，自动切换电气设备将故障设施自动切除，为城市轨道交通供电系统的安全、高效运行提供保障。

电力系统中性点是指在三相电力系统中星形连接的发电机、变压器接线中性点。电力系统中性点运行方式有两大类：一类是大电流接地系统或中性点接地系统，包括中性点直接接地和中性点经低阻抗接地系统；另一类是小电流接地系统或中性点不接地系统，包括中性点不接地和中性点经消弧线圈或高阻抗接地系统。

我国3~10kV供电系统大多采用中性点不接地运行方式。根据相关规定,3~60kV供电系统，当单相接地电流>30A,或20kV以上电网中，接地电流>10A时，则采用中性点经消弧线圈接地方式。110kV及以上供电系统，采用中性点直接接地方式。对于380V/220V低压配电网络,为得到两个不同的电压等级，也采取中性点直接接地的三相四线制。五、电力系统中性点运行方式1.中性点不接地系统

电力线路存在分散电容，各相对地之间是空气层，空气是绝缘介质，组成分散电容。分散电容分为相对地电容和相间电容。通常相间电容不予考虑。(1)系统正常运行：三相电压对称，各相对地电容电流对称，大地中没有电容电流流过，---------中性点对地电位为0。(2)系统发生单相接地故障(如C相接地):C相对地电压变为0,对地电容电流变为0;中性点电位偏移，对地电位上升为相电压，且与接地相的原相电压相位相反；未发生接地故---------障的其他两相，即A相、B相的对地电压升高为相电压的√3倍，变为线电压。(3)当发生单相不完全接地即通过一定的阻抗接地故障时，接地相的对地电压大于0而------小于相电压；未接地两相的对地电压大于相电压而小于线电压；中性点对地电压大于0而小于相电压；线电压保持不变，接地电流要小一些。2.中性点经消弧线圈接地系统

在中性点不接地系统中，单相接地电容电流超过允许值，电弧将不能自行熄灭。为了减小接地点的单相接地故障电流，一般使变压器中性点经消弧线圈后再与大地连接，构成中性点经消弧线圈接地系统。3.中性点直接接地系统(1)系统正常运行时，三相系统对称，中性点没有电流流过。(2)发生单相接地故障时，故障相对地电压为0,中性点由于直接接地，其对地电压也为0;非故障相对地电压基本保持不变，仍为相电压；接地相经过地与电源之间构成单相短接回路，流过接地点的电流为单相接地短路电流，其值很大，从而使继电保护装置能立即动作于断路器跳闸，迅速切除故障部分，防止短路电流造成更大的危害。4.中性点经低阻抗接地系统(1)系统正常运行时，三相系统对称，中性点没有电流流过。(2)发生单相接地故障时，故障相对地电压为0,中性点由于低阻抗接地，其对地电压很小；非故障相的对地电压基本保持不变，仍为相电压；接地相经过系统电路原理图低阻抗与地和电源之间构成单相短接回路，流过接地点的电流限制为600~1000A,继电保护装置能立即动作于断路器跳闸。5.中性点经高阻抗接地系统

一般可采用中性点经接地变压器接地或大电阻接地，应用在发电机-变压器组单元中性点经高阻抗接地接线的200MW及以上的发电机、6kV和10kV配电系统、发电厂用电系统及较小城市的配电网。任务2中压网络供电方案的设计

城市轨道交通中压网络是主变电所(或电源开闭所)与内部牵引供电系统、动力照明供电系统的连接桥梁。通过完成本任务，能介绍中压网络的两大属性，以及能分析不同类型的中压网络案例。一、认知中压网络

交流中压环网是城市轨道交通供电网络的核心，是保证城市轨道交通供电可靠性的关键因素，这是因为高压供电系统受城市电网供电的控制，对城市轨道交通内部而言是不可控因素，当高压供电系统发生故障时，中压环网系统的可靠性就成了城市轨道交通供电的关键因素。

中压环网系统不是供电系统中独立的子系统，但却是供电系统设计的核心。牵引供电和动力照明等用电均通过中压环网获得电源。1.中压网络概述通过中压电缆，纵向上把上级主变电所或电源开闭所和下级牵引变电所、降压变电所连接起来，横向上把全线的各个牵引变电所、降压变电所连接起来，从而形成了中压网络。2.中压网络类型

根据功能的不同，中压网络可分为两类：牵引供电网络和动力照明供电网络。为牵引变电所供电的中压网络称为牵引供电网络，简称牵引网络；为降压变电所供电的中压网络称为动力照明供电网络，简称动力照明网络。

根据牵引网络和动力照明网络是否独立，中压网络可分为牵引动力照明独立网络和牵引动力照明混合网络两种类型。外部电源为集中供电方式时，中压网络可以采用牵引动力照明独立网络，也可以采用牵引动力照明混合网络；外部电源为分散供电方式时，中压网络采用牵引动力照明混合网络。两种类型特点如下：牵引动力照明独立网络特点：牵引网络和动力照明网络相互独立，相互影响小。牵引动力照明混合网络特点：供电系统整体性好，设备布置可以统筹考虑。3.主要设备中压网络功能类似于电力系统的输电线路，其设备为单芯或三芯电力电缆，其中35kV电缆多采用单芯电缆(95~400mm²);10kV电缆多采用三芯电缆(150~300mm²)。4.中压网络属性中压网络具有电压等级和构成形式两大属性。中压网络的属性将决定外部电源方案、主变电所的位置及数目、牵引变电所及降压变电所的位置与数目、牵引变电所与降压变电所的主接线等选择。二、中压网络电压等级

1.国家中压配电现状及发展方向

我国现行中压配电标准电压等级有66kV、35kV和10kV。随着城乡电气化事业的发展，若只有一种10kV作为中低电压的分界，显然已不能满城乡配电网发展的要求。我国第一个20kV一次配电的供电区，已于1996年5月在苏州产业园区投入运行。从其运行情况来看，其线损率大大低于10kV系统。由此可见，20kV电压等级的这种特点，也适合于高密度负荷地区的城市电网。2.国内城市轨道交通中压网络现状及发展思路

以往，因国家城乡电网中没有采用20kV这一电压等级，相应的开关柜等20kV设备也没有跟上发展。在这样的大环境下，要在城市轨道交通工程中使用20kV电压等级，是比较困难和不现实的。因而，国内既有城市轨道交通的中压网络电压等级采用了35kV(若采用国外设备则是33kV)和10kV。

北京和天津的地铁和城市轨道交通的中压网络采用了10kV电压等级；上海地铁1号线的中压网络中牵引供电网络采用了33kV电压等级，动力照明供电网络采用了10kV电压等级；广州地铁1号线的中压网络采用了33kV电压等级；深圳地铁1、4号线和南京地铁南北线的中压网络均采用了35kV电压等级。我国电力系统并未推荐过使用33kV电压等级，上海、广州地铁采用此电压等级有其特殊历史原因，其他城市很少采用。3.不同电压等级中压网络的特点及比较1)35kV中压网络(1)国家标准电压等级，输电容量较大、距离较长、功率损耗小。(2)设备来源于国内，国产化程度高。(3)设备体积较大，占用变电所面积较大，不利于减小车站体量。(4)设备价格适中。(5)不能使用环网开关柜构成接线与保护简单、操作灵活的环网系统。2)33kV中压网络(1)国际标准电压等级，输电容量较大、距离较长、功率损耗较小，这一点基本与35kV一致。(2)设备来源于国外。(3)设备体积较小，占用变电所面积较小。(4)设备价格高。(5)有环网单元，能构成接线与保护简单、操作灵活的环网系统。3)20kV中压网络(1)国际标准电压等级，输电容量及距离适中，功率损耗较小。(2)设备基本实现国产化。(3)引进国外技术的开关设备，体积较小，占用变电所面积远小于国产35kV设备，有利于减小车站体量，节省土建投资。(4)价格适中。(5)有环网单元，能构成接线与保护简单、操作灵活的环网系统。

4)10kV中压网络(1)国家标准电压等级，供电容量较小、距离较短、功率损耗大。(2)设备来源于国内。(3)设备体积适中。(4)设备价格较低。(5)环网开关技术成熟、运营经验丰富，可构成保护简单、操作灵活的环网系统。三、中压网络构成形式

根据外部电源供电方式、中压网络的电压等级，中压网络具有不同的构成形式。1.集中供电方式的中压网络

当外部电源采用集中供电方式时，若中压网络采用独立牵引网络和独立动力照明网络类型，此时两个中压网络可采用不同电压等级，也可采用相同电压等级。为适应牵引负荷较重、动力照明负荷相对较轻的特点，一般应采用不同电压等级。牵引网络电压等级高，为35kV或33kV,动力照明网络电压等级低，为10kV,此时构成了独立的35kV(33kV)牵引网络+独立的10kV动力照明网络。当中压网络采用牵引动力照明混合网络类型时，其电压等级只能采用相同电压等级，可以选用35kV、33kV、10kV之一，此时构成了35kV(或33kV10kV)牵引动力照明混合网络。1)独立的35kV(33kV)牵引网络+独立的10kV动力照明网络2)牵引动力照明混合网络2.分散供电方式的中压网络外部电源采用分散供电方式，中压网络只能采用牵引动力照明混合网络，电压等级一般为10kV,构成形式有A型、B型、C型。任务3牵引供电系统方案的设计任务描述

牵引供电系统是城市轨道交通供电系统的核心，担负着为电动车组不间断提供电能的重要任务。通过完成本任务，能准确描述牵引网的供电方式与供电制式，并能正确分析牵引馈电方式与电动车辆如何配合。一、主变电所向牵引变电所供电的接线方式

牵引变电所是从中压网络获得电能，转换后向牵引网馈电的变电所，即牵引变电所连接中压网络与牵引网，从中压网络接收电能，将电能转换为适合的电压和种类，馈电给牵引网,并向电动车辆提供牵引电能。为满足牵引网供电电压的要求，需要在轨道交通沿线设置多个牵引变电所，每个牵引变电所均有两个独立的供电电源，由主变电所或电源开闭所通过中压网络提供。二、牵引网供电方式

牵引网的供电方式是指牵引变电所向牵引网的供电方式。在城市轨道交通牵引供电系统中，牵引网的供电方式有单边供电、双边供电、大双边供电、越区供电等几种形式，其中单边供电、双边供电为正常运行时的供电方式，大双边供电、越区供电为故障运行时的供电-方式。

1.环形供电

环形供电是由两个或两个以上主降压变电所和所有的牵引变电所用中压输电线连成一个环形来供电。环形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。2.双边供电双边供电是由两个主变电所向沿线牵引变电所供电，通往牵引变电所的中压输电线都通过其母线连接。为了增加供电的可靠性，用双回路输电线供电。这种接线方式的可靠性稍低于环形供电。当引入线数目较多时，开关设备较多，投资较大。3.单边供电当线路沿线只有一侧有电源时，采用双回路进行单边供电。与环形供电和双边供电相比，单边供电可靠性较差。为了提高其可靠性，宜采用双回路输电线供电。单边供电所用的设备较少，投资较少。在双边供电和单边供电的情况下，为了减少供电设备和降低变电所的投资规模，每路输电线不必都进入所有的牵引变电所，可以轮流地每隔一个变电所进入一个。4.辐射供电辐射供电接线方式的每个牵引变电所用两路独立中压输电线与主变电所连接。这种接线方式适用于轨道线路成弧形、每个牵引变电所到主变电所的距离差不多一样的情形。它的特点是接线简单、投资少，但当主变电所停电时，将全线停电。三、牵引网供电制式

牵引网供电制式是指城市轨道交通牵引供电系统向电力机车或电动车辆供电所采用的方式，包括电流制式、电压等级和馈电方式。

1.电流制式

电流制式是指牵引供电系统中牵引网的供电电流种类。牵引网的电流制式有直流制式和交流制式两种形式，其中交流制式按相数又分为三相、单相；按频率分为工频、低频、高频。

1)交流制式与直流制式比较

牵引网采用交流制式时，由于交流电压可升高，故供电电压高，供电电流小，线路损耗小，供电距离长，牵引变电所间距大；牵引网采用直流制式时，电压一般较低，供电电流较大,线路损耗大，供电距离短，牵引变电所间距小。城市轨道交通的牵引网采用直流制，我国电气化铁路牵引网采用单相工频交流制，其主要不同点在于：

(1)供电对象不同：电气化铁路运量大，车辆编组大，需要较大的功率；城市轨道交通运量小，车辆编组小，需要的功率小。

(2)供电距离不同：电气化铁路线路长，供电距离大；城市轨道交通线路短，供电距离小。

(3)实施地点不同：电气化铁路跨越不同区域、省甚至国家；城市轨道交通分布在城市市域范围内或相邻城市间。

2)城市轨道交通采用直流制式的原因

(1)城市轨道交通线路较短，运行速度低，牵引网的供电范围(距离)不长、电动车辆的功率不大，不需要太高的供电电压。

(2)城市轨道交通的供电线路都处在城市建筑群之间，供电电压不宜过高，以确保安全。

(3)直流制式供电无电抗压降，在相同的电压等级下，与交流制式相比，直流制式供电的电压损失小。

(4)直流制式供电的对象，包括早期使用的串励直流电动机和近期采用的变频调速异-------步牵引电动机，均具有良好的启动和调速特性，可充分满足电动车辆牵引特性的要求。2.电压等级

直流牵引供电电压等级繁多，主要有：570V、600V、625V、650V、700V、750V、780V、825V、900V、1000V、1100V、1200V、1500V、3000V。1)电压等级标准

为了规范各国城市轨道交通的电压制式，国际电工委员会(IEC)、国际铁路联盟(UIC)和欧洲标准化委员会(EN),以及各国都提出了相应的标准。IEC、UIC、EN规定的与城市轨道交通牵引电压(直流系统)有关的标准。2)电压等级选用

(1)电压等级的具体选用。IEC拟订的电压标准为600V、750V、1500V三种电压等级；我国国家标准(GB/T999—2021),推荐使用750V、1500V两种电压等级。750V电压等级允许波动范围为500~900V,1500V电压等级允许波动范围为1000~1800V。

(2)750V、1500V两种电压等级的比较。3.馈电方式

城市轨道交通车辆的受流方式主要为受电弓式和集电靴式，因此向车辆馈电的牵引网的馈电方式有架空接触网和接触轨两种方式。1)架空接触网

架空接触网是沿轨道线路，在钢轨上空架设，向电动车辆供电的特殊形式的输电线路，电动车辆由顶部升起的受电弓在架空接触网上滑动接触取得电能。2)接触轨

接触轨是沿轨道线路敷设的附加接触轨，电动客车由转向架伸出的受流器通过滑靴与第三轨接触而取得电能。4.牵引网供电制式的配置形式

结合牵引网的电流制式、电压等级和馈电方式，我国城市轨道交通牵引网供电制式可以选择以下四种配置方式：直流(DC)1500V架空接触网、直流1500V接触轨、直流750V架空接触网、直流750V接触轨。如北京地铁7号线采用DC1500V接触轨，其余大部分线路采用DC750V接触轨；上海轨道交通线路主要采用DC1500V架空接触网；广州轨道交通线路既有DC1500V架空接触网、也有DC750V接触轨。牵引网供电制式中，电压等级与馈电方式是其关键点，两者密切相关。牵引网供电制式的选择，涉及供电牵引系统的技术经济指标、供电质量、运输的客流密度、供电距离、车辆的选型等，需要根据各城市的具体条件和要求，通过综合技术论证后决定。四、牵引变电所布置方案1.设置原则(1)影响牵引变电所设置的因素：①主要因素：牵引网电压等级、牵引网电压损失。②其他因素：杂散电流腐蚀防护、线路损耗、电缆敷设、土建造价。(2)牵引变电所设置的基本要求：①牵引变电所分布应尽量均匀。②牵引整流机组规格应尽量统一，以便于维护管理及降低维护成本。③应具备足够的容量，以满足城市轨道交通供电发展的需要。2.布点与选址过程1)确定牵引变电所的数量及布点(1)确定供电分区长度。确定供电分区长度时，需要综合考虑牵引供电系统运行方式、牵引网最大电压损失、杂散电流腐蚀防护、线路损耗，以及是否在区间设置牵引变电所等因素。

①牵引供电系统运行方式。牵引供电系统运行方式包括：单牵引整流机组双边供电、双牵引整流机组双边供电和大双边供电。供电分区的长度，需满足在牵引变电所故障解列时牵引网采用大双边供电运行方式的要求。

②牵引网最大电压损失。双边供电牵引网最大电压损失发生在供电分区中部，单边供电牵引网最大电压损失发生在供电分区末端。因此，为保证供电分区最大电压损失处电压允许值满足要求，并考虑牵引供电系统的运行方式，需按照大双边供电进行电压损失核算。

③杂散电流腐蚀防护。直流牵引电流流经走行轨时，因走行轨存在内部电阻，在走行轨上产生纵向电位。纵向电位的大小与直流牵引电流、走行轨电阻、供电分区长度有关。

在相同条件下，牵引变电所的供电分区长度越短，走行轨上产生的纵向电位越小，杂散电流泄漏量则越少；供电分区长度越长，走行轨上产生的纵向电位越大，杂散电流泄漏量则越多。

可见，供电分区长，牵引变电所数量少，将不利于杂散电流腐蚀的防护。

④线路损耗。牵引网的单位电