城市轨道交通供电系统.ppt

1、城市轨道交通供电系统,教学目标： 1.掌握变电所的分类及各自特点 2.了解变点所的电气设备 3.掌握接触网的结构形式及供电方式 4.了解运动监控的概念和结构,组长：曾祥辉 组员：陈晓杨、陈家洪、许超、郑钧 指导老师：吴小丹老师,复习,城市轨交通供电系统的组成： 电力源、供电电路、主变电站、牵引变电所、降压变电所、接触网、电力监控系统、车站及区间动力照明系统、杂散电流防护系统、防雷设施和接地系统等,城市轨道交通变电所电磁干扰防护措施 变配电所的主要设备 牵引供电系统接触网常见故障分析及对策 城市轨道交通供电系统新技术应用 了解远动监控,城市轨道交通变电所电磁干扰,一.概括 变电所设备是由大量电气

2、、电力、电子元器件集成的综合产品。 电子元器件对电磁干扰的敏感度较高。可能导致通信、保护单元不能正常运行,影响对站内设备的运行监视及操作,严重时将引起保护误动,甚至造成设备损坏。,二.主要电磁干扰源,1.外界干扰 2.高压设备 3.变电所二次设备 4.接地设备,外界干扰,变电所附近的大功率通信基站、电视发射塔、超高压输电线等设施或自然界产生的雷电等,它们发出的电磁信号会对变电所通信、信号设备产生影响。,高压设备 电磁场会影响附近的通信、信号等弱电设备。 接地 变电所一次、二次设备采用了不正确的接地方法,从而产生电磁干扰 变电所二次设备 变电所二次设备电压比较低,设备电路板的布线比较集中。,三.

3、电磁干扰的一般防护措施,通过屏蔽、接地及采用滤波等方式抑制干扰源产生的电磁干扰 切断干扰的传播途径 提高敏感设备抗电磁干扰的能力,四.轨道交通变电所设备的电磁干扰,轨道交通变电所主要由高压开关柜、交直流系统、杂散电流系统、变电所微机监控系统等组成。 由于变电所产生的电磁干扰对微机监控系统影响最大,因而这里重点介绍变电所微机监控系统的抗干扰措施。,变电所微机监控系统电磁干扰,变电所微机监控系统中的智能测控保护装置、监控和数据采集(SCADA)系统软件、电子元器件、蓄电池、高频开关充电模块、接触器、逆变电源、监控保护单元、电子计算机、液晶显示器、打印机、UPS、系统操作电源等主要监控设备、器件,在

4、设计、制造以及安装等各个环节中均要采取电磁干扰防护措施。,变电所微机监控系统电磁干扰的组成,元、器件电磁干扰 传输线电磁干扰 屏蔽法电磁干扰 电源电磁干扰 电磁泄漏,五.总结,电磁干扰防护是城市轨道交通中一项非常重要的工作。对地铁变电所微机监控系统、杂散电流系统等存在的电磁干扰源进行研究,并从电路、结构、工艺和组装等方面控制电磁干扰,促进高性能元器件、功能模块和防护材料的更新发展,才能保证轨道交通安全、可靠、稳定地运行。,变配电所的主要设备,一、高压断路器 作用：正常工作时接通和分断电路；故障时可切断巨大的短路电流。 分类：按灭弧介质的不同，断路器可分为多油断路器、 少油断路器、六氟 化硫（S

5、F6）断路器、真空断路器等。,型号,DW10-10柱上多油断路器 DW2-35型多油断路器 优点:内部带有电流互感器，配套性强；户外使用时，受大气条件的影响较小，对于35KV特别是小型水电站的屋外配电装置，选用多油断路器在技术经济指标方面仍有可取之处。 缺点:油量多、体积大、消耗原材料多、爆炸和火灾的危险性高。此外，运输不便、占地面积大，运行和检修困难,SN10-10型高压少油断路器,少油断路器的优点是：体积小、重量轻，可以节省大量钢材，并且爆 炸和失火的危险性较少。因此广泛用于营区配 电所中。,真空断路器 真空断路器动作迅速、体积小、重量轻、寿命长(比油断路器触头寿命长50100倍)，维护工

6、作量小，噪音和震动小，还有防火、防爆等优点，对于切断容性负载电流，要求迅速动作及操作频繁的场所尤为适合。由于真空断路器具有以上优点，所以在小区配电所中常采用真空断路器作为操作开关。,六氟化硫断路器具有结构简单、体积小、灭弧和绝缘性能可靠、操作电流小、寿命和可靠运行时间长、易安装、不引起火灾和爆炸危险、不污染环境等显著优点。六氟化硫断路器的应用，大大提高了断路器的各种技术性能，做到了设备可靠、不检修周期长和运行维护方便，从而代替了传统的油断路器。,1-底座；2-支柱瓷瓶；3-静触头；4-闸刀；5-操作瓷瓶；6-转轴 图 户内配电用隔离开关的结构图,二、高压隔离开关 作用：隔离电源；倒闸操作；接通

7、和分断小电流电路。 型号,三、高压负荷开关 作用：接通和分断负荷电流。 型号,四、高压熔断器 作用：当电路中出现过流时，利用熔体熔断，起到切断电路，保护其他 电器设备不致受到损坏的作用 。 型号,额定电压（V）,固定式,跌落式,五、避雷器 作用：保护变配电所内各种设备在雷电过电压时不使设备的绝缘发生闪络和击 穿 。 型号,六、互感器 使用互感器的目的：使测量仪表和继电器标准化、小型化；使测量仪表和继电器与高压系统隔离，降低仪表及继电器的绝缘水平，简化仪表构造，同时保证工作人员的安全；避免短路电流直接流过测量仪表及继电器的线圈。 （一）电流互感器 作用：将线路中的大电流变为副边的小电流，以适应电

8、流表的量程 。 型号,（二）电压互感器 作用：将线路中的高电压变为副边的低电压，以适应电压表的量程 。 型号,JDZJ-10(W)型电压互感器,JDZW12型电压互感器,LAJ10型电流互感器,LAZBJ10型电流互感器,LZW-12型电流互感器,七、低压断路器（自动空气开关）,作用：在正常工作条件下切断负载电流，又能在短路故障时自动切断短路电流，靠热脱扣器能自动切断过载电流，当电路失压时也能实现自动分断电路。 型号：,低压断路器常用产品,框架式断路器 特点：保护功能多,可连续整定保护值,电动分合闸, 应用:电流1000A以上变压器出线开关,微型断路器 特点：小型化，可实现过载、短路保护，保护

9、电流不能连续调节 应用：配电箱出线,塑壳式断路器 特点:可实现过载、失压、短路保护，保护电流不能连续调节 应用：配电屏出线、电流大于100A的回路,低压断路器不需要操作机构，过载、短路保护由复式脱扣器实现，欠压保护由失压脱扣器实现，电动分闸需装设分励脱扣器,牵引供电系统接触网常见故障分析及对策,一.电气化铁路接触网的特点,目前电气化铁路已经逐步成为我国高速铁路的主要发展方向,在铁路电气化区段牵引供电系统已经和信号系统、工务系统一起, 成为电气化铁路不可或缺的重要组成部分,尤其针对动车组自身不带发电设备,车内各种工作和生活用电均直接从接触网上取电,接触网一旦断电会直接影响列车和旅客的工作和生活。

10、 因此分析和研究其常见故障,制定切实可行的防范措施尤其重要。,二.接触网常见故障分析及对策,接触网的常见故障主要表现在以下3个方面: 空间结构尺寸方面; 导电回路方面; 绝缘方面。 下面主要针对这3个方面的故障现象、原因、宜采取的措施进行逐项分析、探讨。,空间结构尺寸方面,接触网空间结构尺寸方面故障接触网是一种特殊的供电设备,所谓特殊即其不仅要保证稳定地向电力机车提供电流,而且还要保障接触悬挂能牢固地处在规定的空间几何尺寸上,保证受电弓能质量良好地、平滑地从接触线上面取电流。,故障现象,弓网故障。 接触网参数变化。 接触网线索、零部件脱落。 接触网零部件变形,脱落,故障原因分析,施工质量不合格

11、 接触网部件变形或零部件脱落 接触网结构不合理 接触网零件本体和安装形式不合理 自然灾害,应对措施,严格验收程序 加强对接触网参数的检测 加强对接触网各部分螺栓、 螺母、 弹垫、 防松垫片的检查 对不能适应列车运行条件的接触网进行改造 严格按照温度曲线安装、 调整设备,保证设备 强设备抵抗自然灾害的能力,电气连接方面的故障,接触网既然是机电合一的特殊供电设备,因此在运行过程中不可避免发生电气方面的问题。电气方面的故障虽然不多 ,但一旦发生则会造成严重的影响,甚至造成塌网、 断线故障。,故障现象,电气连接线夹发热 线索 (接触线、 承力所、 供电线、 回流线、 吸上线)在电气连接处断股或断开 设

12、备线夹、 接头线夹、 吸上线与扼流圈连接处烧伤 软横跨环流造成承力所悬吊滑轮处或定位器根部定位钩处烧伤,故障原因分析,连接线夹未按规定安装 站场股道电连接设置位置或数量不合理 不同悬挂间非稳定性接触也会造成线索间放电,应对措施,对电气连接部分 (接触悬挂、 供电线、 回流线)进行逐个检查 按照设计标准及现场实际情况对电连接设置情况对电连接设置进行调查 对非稳定性接触的部分进行调整,确保在动态情况下仍能够保持可靠的安全距离,绝缘方面的故障,作为一种特殊的高压供电设备,绝缘是重要的技术指标之一,与普通的供电线路不同,接触网悬挂高度较低且距离机车较近,容易被环境和混合燃料的机车污染,因此其绝缘的要求

13、比普通线路要求更高。,故障现象,绝缘子闪络放电乃至击穿 接触网带电部分对接地体放电 分段、 分相等绝缘部件放电击穿 因外界物体变化造成接触网对地放电,故障原因分析,绝缘子脏污 绝缘子的绝缘强度或材质不能适应周围环境 分相、 分段绝缘棒由于受天窗点的限制而不能及时清扫,使电弧沿其表面发生击穿故障 铁路旁边的建筑物、 树木、 风飘物等由于受自然灾害的影响而使其状态发生变化,当其对接触网的距离小于安全距离时,接触网也被动发生放电跳闸故障。,应对措施,加强绝缘的清扫工作,对部分污染严重的区段人为缩短清扫周期 对环境污染严重区段更换为抗污能力强的的硅橡胶绝缘子 对分段、 分相等特殊区段绝缘体逐步推广带电

14、清扫模式 对接触网线索的调整要考虑其温度变化的影响,保证在温度变化时带电部分距接地体保持足够的安全距离 对铁路附近可能危机接触网供电安全的危树、 建筑物及时联系处理,保证其在恶劣天气下状态发生变化时对接触网能有足够的安全距离 加强对网上积雪的清扫工作和钢柱、 横梁上鸟巢的清理工作,防患于未然,总结,接触网是一种特殊的供电设备,由于其结构和使用条件的特殊性,其故障也多种多样。对其故障现象、 原因和应采取措施的研究有助于加强对故障本源的认识,促使人们提高对接触网的综合维护能力,为牵引供电设备的安全运行打下坚实的基础,为电气化铁路运输提供可靠保证。,城市轨道交通供电系统新技术应用,一.城市轨道交通供

15、电系统设计新技术应用 二.西安市地铁供电系统新技术应用及建议,设计新技术应用设计理念,坚持标准合理、系统优化，建设科学地铁的设计理念 坚持系统安全、可靠、实用,建设安全地铁的设计理念 坚持全寿命周期成本最低、建设经济地铁的设计理念 坚持低碳、节能、可持续发展,建设绿色地铁的设计理念 坚持资源共享、综合开发，建设经营地铁的设计理念 坚持设计为建设服务、建设为运营服务、运营为乘客服务，建设以人为本、服务至上的便捷地铁的设计理念,设计手段,城市轨道交通供电系统平均运量法计算软件 步骤： 正常情况下计算表； 每个所解列时的计算表； 汇总表。,直流牵引供电及杂散电流仿真计算软件 地铁直流牵引供电系统短路

16、电流计算软件 接触网刚性悬挂弓网仿真软件 有限元分析软件,设计成果,西安市地铁二号线供电系统施工基本完成，第一分区已顺利送电运行 西安市地铁一号线供电系统正在开展施工图设计，西安市地铁三号线供电系统已完成初步设计 哈尔滨地铁一期工程供电系统设计正在进行施工图设计 广州地铁三号线供电系统顺利开通，广州地铁九号线供电系统完成设计工作,西安市地铁供电系统新技术应用及建议,一.西安地铁工程特点,线网中含有高架段线路，文化旅游城市对高架段景观有要求 先期修建骨干线，后期修建辅助线 大部分线路穿越了地质地裂缝带 线路大都有换乘，因此供电方案需进行系统研究，以优化资源配置 多数线路分两期建设，近远期工程存在

17、衔接过渡,二.线网主变电所分布的网络化资源共享,三.主变电所分布的规划研究原则,靠近负荷中心，邻近城市轨道交通线路布置 满足中压网络电缆压降的要求 应和城市规划、城市电网规划相协调 便于电缆线路引入、引出 便于设备运输 周围环境宜无明显污秽 具有适宜的地质、地形和地貌条件 应考虑主变电所与周围环境、邻近设施的互相影响 满足城市轨道交通供电网络规划中主变电所资源共享的要求 一般为独立设置。为节约城市土地资源，主变电所宜与其他建筑合建；或与城市电力部门主变电所合建,四.地裂缝带接触网悬挂方案研究,针对地裂缝不良地质活动特点，在隧道结构断面工程处理措施的基础上，计算了接触网的调整量，通过有限元分析及

18、试验确定地裂缝带接触网悬挂方案，开展了相关零配件研制，科研成果解决了西安地铁二号线工程实施中的难题。,五.高架桥区段接触网方案研究,在高架桥区段，针对架空接触网和接触轨形式做过不同牵引供电制式方案的工程适应性研究，还对高架桥上采用架空接触网方案情况下的不同立柱方案中的双侧立柱、中间立柱和门形架结构型式多次对比研究。结合不同工程特点进行多次研究分析，从景观效果、桥梁工程实施难易度、管线综合、运营维护和经济性等诸多方面进行过多方案比选，满足了不同工程不同实施阶段的需求。,六.LED灯的应用,论证分析了西安地铁二号线采用节能光源的可行性，并在工程实践中在该线2站1 区试验采用了LED灯具代替荧光灯，

19、LED作为一种绿色能源，成为第四代照明设备的新型光源，它的光接近自然色、无闪烁，能较好的还原照射物的真实颜色，更有益人眼的适应。同时它具有低电压驱动、无辐射、环保，有效配和市政府推动节能减排工作的进程。,七.建议,在考虑线网主变电站资源共享同时，设专题研究与地方110kV变电站合建的可行性 充分利用列车再生制动能量，结合各线工程特点设置再生制动能量吸收装置 建议在高架车站推广采用太阳能发电装置 结合二号应用情况，扩大LED灯(大功率)的使用范围,了解远动监控,1.什么是远程监控或远动？ 远动就是应用通信技术对远方的运行设备进行监视和控制，以实现远程测量、远程信号、远程控制和远程调节等各种功能。,2.电力系统远动的主要任务是什么？ 电力系统远动的主要任务是：