地鐵供電系統(tǒng)概述

1、地鐵供電系統(tǒng)概述地鐵供電系統(tǒng)概述2014年8月目 錄1 1、供電方式分類、供電方式分類1 1、供電方式分類、供電方式分類1.集中供電方式集中供電方式：在線路的適當位置，根據(jù)總容量要求設主變電所，由城市電網(wǎng)區(qū)域變電所以高壓（如110kV）向主變電所供電，經(jīng)降壓并在沿線結合牽引變電所、降壓變電所形成中壓環(huán)網(wǎng)，向軌道交通各系統(tǒng)供電。2.分散供電方式分散供電方式：不設主變電所，而直接由城市電網(wǎng)區(qū)域變電所的35kV或10kV中壓輸電線直接向軌道交通沿線設置的牽引變電所、降壓變電所供電并形成環(huán)網(wǎng)。3.混合供電方式混合供電方式：指一條軌道交通線路，一部分采用集中供電方式，另一部分采用分散供電方式。 2 2、

2、供電系統(tǒng)構成及功能、供電系統(tǒng)構成及功能2 2、供電系統(tǒng)構成及功能、供電系統(tǒng)構成及功能橋斷路橋斷路器器橋型接線方式線路變壓器組接線方式2 2、供電系統(tǒng)構成及功能、供電系統(tǒng)構成及功能牽引變電所降壓變電所牽引降壓混合變電所2 2、供電系統(tǒng)構成及功能、供電系統(tǒng)構成及功能長沙長沙2號線號線2 2、供電系統(tǒng)構成及功能、供電系統(tǒng)構成及功能2.5直流牽引供電系統(tǒng) 直流牽引供電系統(tǒng)主要由牽引變電所中的整流機組、直流正負極開關設備、饋線、接觸網(wǎng)、鋼軌、回流線、均流電纜和鋼軌電位限制裝置等組成。 每座牽引變電所設兩套整流機組（整流變壓器-整流器單元），整流變壓器一次側并接于同一段35kV母線，兩臺整流機組并列運行并

3、組成等效24脈波方式，通過接觸網(wǎng)向列車供電，然后再經(jīng)鋼軌、回流電纜至牽引變電所負極柜。 為保證旅客和工作人員的人身安全，正線每座車站設鋼軌電位限制裝置。2.6 2號線一期工程變電所分布圖3 3、供電系統(tǒng)運行方式、供電系統(tǒng)運行方式每座主變電所的兩路電源進線和兩臺主變壓器同時分列運行，負擔各自供電分區(qū)的牽引負荷和動力照明負荷。 3 3、供電系統(tǒng)運行方式、供電系統(tǒng)運行方式 牽引變電所中的兩套整流機組并聯(lián)工作組成等效24脈波整流方式；正線相鄰牽引變電所對正線牽引網(wǎng)實行雙邊供電。黃興車輛段內(nèi)牽引網(wǎng)由黃興車輛段牽引變電所供電。3.2 故障運行方式o當一座主變電所故障退出運行（不考慮35kV母線同時故障）時

4、，切除全線三級負荷，閉合袁家?guī)X站環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡開關，由另一座主變電所向2號線一期工程全線牽引及動力照明一、二級負荷進行供電。3.2 故障運行方式o當主變電所的一臺主變壓器故障或一路110kV進線電纜故障時，切除故障的主變壓器或電纜，切除本所供電范圍內(nèi)的三級負荷，閉合35kV母聯(lián)斷路器，由本變電所另一臺主變壓器向本所供電范圍內(nèi)的牽引及動力照明一、二級負荷進行供電。 3.2 故障運行方式o當牽引降壓混合變電所或降壓變電所任一路35kV進線電纜故障退出運行時，合上該所的35kV母聯(lián)斷路器，由另一路電纜負責本所全部負荷的供電。3.2 故障運行方式o當一臺動力變壓器故障退出運行時，切除該所的三級負荷，合上40

5、0V側的母聯(lián)斷路器，由另一臺動力變壓器負擔本所范圍內(nèi)的動力照明一、二級負荷。3.2 故障運行方式o當正線任一座牽引變電所解列時（不含汽車西站牽引變電所和光達牽引變電所），由相鄰的兩座牽引變電所越區(qū)構成“大雙邊”供電。3.2 故障運行方式o當望城坡站牽引變電所解列時，由西湖公園牽引變電所單邊供電支援；待二期投入運營后，可由新建的相鄰牽引變電所和西湖公園牽引變電所實現(xiàn)雙邊供電支援。o當光達站牽引變電所解列時，由新長沙火車站牽引變電所單邊供電支援。o當黃興車輛段牽引變電所解列時，由正線牽引變電所向車輛段的牽引網(wǎng)進行支援供電。3.2 故障運行方式o牽引所一套整流機組退出，另一套整流機組繼續(xù)運行的運行方

6、式： 牽引變電所一套整流機組故障時，考慮整流機組具有2小時、150%的過負荷能力，允許牽引變電所整流機組單機組運行。o整流機組負荷等級應滿足GB10411-2005規(guī)定，即： 100額定負荷連續(xù) 150額定負荷2小時 300額定負荷1分鐘4 4、變電設備簡介、變電設備簡介 車站變電所布局車站變電所布局4 4、變電設備簡介、變電設備簡介o110kV油浸式變電器4 4、變電設備簡介、變電設備簡介4 4、變電設備簡介、變電設備簡介o干式變 壓器4 4、變電設備簡介、變電設備簡介o110kV GIS （SF6氣體絕緣隔離開關站：斷路器、隔離開關、母線、接地開關、互感器、出線套管或電纜終端頭等分別裝在各

7、自密封間中集中組成一個整體外殼充以六氟化硫氣體作為絕緣介質。）4 4、變電設備簡介、變電設備簡介o35kV GIS開關柜4 4、變電設備簡介、變電設備簡介o1500V直流 開關柜4 4、變電設備簡介、變電設備簡介1500V直流開關柜 硅整流柜和負極柜柜內(nèi)接線負極柜內(nèi)電纜安裝柜內(nèi)布線情況4 4、變電設備簡介、變電設備簡介o低壓柜、環(huán)控柜4 4、變電設備簡介、變電設備簡介o電纜敷設電纜垂直敷設變電二次系統(tǒng)變電二次系統(tǒng)1、變電二次專業(yè)的主要研究內(nèi)容 變電所各種變電及輸配電單元的保護、控制、測量、監(jiān)視、閉鎖。2、供電系統(tǒng)繼電保護的設置 35kV進/出線保護、35kV母聯(lián)保護、35kV饋線保護、1500

8、V直流保護、配電變壓器本體保護、整流機組本體保護、0.4kV進線保護、0.4kV母聯(lián)保護等。 4 4、變電設備簡介、變電設備簡介變電二次系統(tǒng)變電二次系統(tǒng)3、供電系統(tǒng)繼電保護的任務 自動、迅速、有選擇性地將故障元件從系統(tǒng)中切除，保證其它無故障部分迅速恢復正常運行，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞； 反應電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的條件（如有無經(jīng)常值班人員），而動作于發(fā)信號或跳閘。此時一般不要求保護迅速動作，而是帶有一定的延時，以保證選擇性。4、繼電保護的基本要求 動作于跳閘的繼電保護，技術上應滿足“四性”要求：可靠性、選擇性、靈敏性、速動性。4 4、變電設備簡介、變電設備簡介4 4、變電

9、設備簡介、變電設備簡介變電二次系統(tǒng)變電二次系統(tǒng)5、供電故障的危害 供電系統(tǒng)在運行中，可能發(fā)生各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路，發(fā)生短路時可能會產(chǎn)生以下后果: （1）通過故障點大的短路電流和電弧使故障元件遭到破壞； （2）短路電流通過非故障元件，由于發(fā)熱和電動力作用損壞非故障元件或縮短其使用壽命； （3）系統(tǒng)電壓大大下降，破壞工作穩(wěn)定性或影響產(chǎn)品質量； （4）電力系統(tǒng)220kV以上的系統(tǒng)短路如不及時清除，可能破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使整個系統(tǒng)瓦解。變電二次系統(tǒng)變電二次系統(tǒng)6、綜合自動化系統(tǒng)的概念 變電所綜合自動化系統(tǒng)是一個利用計算機

10、技術、通信技術、網(wǎng)絡技術、控制技術將變電所傳統(tǒng)的二次設備（包括測量儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設計，實現(xiàn)對變電所各供電設備進行故障保護、運行控制、狀態(tài)采集、實時測量、與調度通信的微機化、網(wǎng)絡化的智能保護測控系統(tǒng) 。4 4、變電設備簡介、變電設備簡介5 5、接觸網(wǎng)簡介、接觸網(wǎng)簡介5.1、接觸網(wǎng)的定義 接觸網(wǎng)是沿線路架設的沒有備用的電力機車供電設施，其主要功能是：傳輸電能傳輸電能弓網(wǎng)授流弓網(wǎng)授流5 5、接觸網(wǎng)簡介、接觸網(wǎng)簡介5.2、城軌接觸網(wǎng)的特點與電氣化鐵路接觸網(wǎng)相比：位于城市內(nèi)，主城區(qū)以地下線路運輸為主，郊區(qū)以高架或地面為主。一般最高行車速度為80km/

11、h80km/h，國內(nèi)最高運行時速120km/h120km/h（廣州3號線）。行車密度大，一般遠期運行對數(shù)為30對/h，40萬弓架次/年，初期一般為25萬弓架次/年。一般采用DCDC1 150500 0V V、DCDC7 750V50V電壓等級。傳輸電流大，一般額定電流為3000A3000A。5.3城軌接觸網(wǎng)的重要性故障率比例各種故障造成列車晚點比例1）接觸網(wǎng)故障率所占比例僅1.2%，但是晚點比例達到了8.7%。2）目前停運2小時即為重大事故，社會關注度極高。3）接觸網(wǎng)沒有冗余配置，是唯一的供電設施，其對地鐵安全可靠運行非常關鍵，目前國內(nèi)地鐵業(yè)主普遍關注接觸網(wǎng)的建設。5 5、接觸網(wǎng)簡介、接觸網(wǎng)簡

12、介接觸線高度（以軌面為基準）結構高度（剛性懸掛無）拉出值跨距錨段長度側面限界（剛性懸掛無）坡度接觸線承力索支柱結構高度結構高度跨距跨距導高導高拉出值拉出值受電弓或線路中心線側面限界側面限界5.45.4名詞解釋及專業(yè)術語名詞解釋及專業(yè)術語5.5架空剛性接觸網(wǎng) 受電弓具有一定的抬升力，在受電弓與接觸線接觸時，由于剛性懸掛的剛度，接觸線沒有抬高，故稱為“剛性懸掛”。5.5架空剛性接觸網(wǎng)5.5.1 5.5.1 剛性懸掛剛性懸掛 組成組成支持結構絕緣子定位線夾匯流排接觸線架空地線支持結構支持結構絕緣子絕緣子定位線夾定位線夾匯流排匯流排接觸線接觸線架空地線架空地線5.5架空剛性接觸網(wǎng)5.5.1 5.5.1

13、 剛性懸掛組成剛性懸掛組成匯流排是剛性懸掛的關鍵部件截面積：2213mm2制造長度：12m高度：85、110mm兩種。銅當量截面：約1400mm2材質：鋁合金5.5架空剛性接觸網(wǎng)5.5.2 5.5.2 平面布置原則平面布置原則o錨段長度一般為200250m。o跨距一般為512m。o在一個錨段內(nèi)，剛性懸掛呈“正弦波”布置，拉出值0mm 250mm5.5.3 5.5.3 溫度補償形式溫度補償形式剛性懸掛的溫度補償方式，分為兩種形式：（1）錨段關節(jié) （2）膨脹元件 兩種方式的選用原則主要根據(jù)速度等級而定。一般而言，運行速度大100km/h ,使用膨脹元件。5.5架空剛性接觸網(wǎng)5.6架空柔性懸掛在受電

14、弓抬升力下，接觸線有抬高，故稱為“柔性懸掛”。5.6架空柔性懸掛5.6.1 5.6.1 柔性懸掛的分類及組成柔性懸掛的分類及組成柔性懸掛分類全補償簡單鏈型懸掛全補償簡單懸掛5.6架空柔性懸掛5.6.2 5.6.2 簡單鏈型懸簡單鏈型懸 掛組成掛組成承力索接觸線吊弦架空地線輔助饋線定位裝置腕臂支柱基礎承力索承力索接觸線接觸線吊弦吊弦架空地線架空地線支柱支柱腕臂腕臂定位裝置定位裝置5.6架空柔性懸掛5.6.3 5.6.3 簡單懸掛簡單懸掛組成組成接觸線架空地線定位裝置腕臂支柱基礎接觸線接觸線架空地線架空地線定位裝置定位裝置腕臂腕臂支柱支柱5.6架空柔性懸掛承力索（輔助饋線）:標稱截面mm2 ： 1

15、50絞線計算外徑mm： 15.8 絞線股數(shù)根數(shù) ： 37x1 5.6.4 5.6.4 接觸線與承力索接觸線與承力索接觸線：截面積：120mm2尺寸截面C9.76mm（2） D7.24mm（2）E6.80mm G271H511 R0.4mmA=12.9mm（1） B=12.9mm（2）K=4.35mm 供電車間隸屬于車輛段綜合基地，其運營管理體制要求：一要機構精簡，減少管理層次；二要分工明確，便于管理和檢修。從運營維護體制來講，目前實行的既有的維護體制大多數(shù)是實行四級管理制，即地鐵公司（運營部）車輛段綜合基地供電車間維護班組（工區(qū)）。供電車間的管理機構分為三級，車間下設運行、維修、技術、生產(chǎn)電力

16、調度等室；室下設各專業(yè)運行、維護、搶修、巡視檢查和值班等工區(qū)。6.1 供電車間組織結構6.2 供電車間維修對象o為了保障供電系統(tǒng)設備的正常運行，需要在本線設置供電設備維護機構，該機構的主要任務是承擔本線供電系統(tǒng)（主變電所、牽引系統(tǒng)、電力監(jiān)控、接觸網(wǎng)）設備的運行管理、日常維護檢修及事故發(fā)生后的現(xiàn)場搶修等工作，其職能是保證供電設備安全可靠地供電。6.3 供電車間主要設備表6.3供電車間主要設備表6.3供電車間主要設備表備注（1）牽引降壓混合變電所主接線牽引降壓混合變電所主接線1） AC35kV母線采用單母線分段接線方式，兩段母線間設置母聯(lián)斷路器；每段母線引入一回獨立電源，向相鄰變電所饋出1回。進出

17、線開關均采用斷路器。2）每座牽引降壓混合變電所設置兩套整流機組，并接于同一段AC35kV母線上，構成等效24脈波整流。3）每段AC35kV母線設置一組電壓互感器，用于電壓測量和保護。4）每段AC35kV母線設置一組避雷器，用于過電壓保護。5）DC1500V母線采用單母線接線，進線正極開關及饋線開關采用手車式直流快速斷路器，負極開關采用手動隔離開關。6）正線車站牽引降壓混合變電所饋出5回DC1500V電源，其中4回分別接至接觸網(wǎng)上下行，與相鄰牽引降壓混合變電所構成雙邊供電，另外1回接至再生能量吸收裝置。7）車輛段牽引降壓混合變電所饋出7回DC1500V電源，其中6回分別向相應供電范圍接觸網(wǎng)提供直

18、流電源，另1回接至再生能量吸收裝置。8）直流饋線開關選用手車式直流快速斷路器，開關設置在小車上。9） 整流器正、負母線間及DC1500V母線正極對地間各設一組避雷器，用于過電壓保護。12）每座牽引降壓混合變電所配置1臺備用手車式直流快速開關。13）每座牽引降壓混合變電所設置兩臺配電變壓器，分別接于兩段AC35kV母線。14） AC0.4kV母線采用單母線分段接線方式；兩段母線間設置母聯(lián)斷路器。備注（2）繼電保護配置繼電保護配置（1）35kV進、出線線路差動保護數(shù)字通信電流保護定時限過電流保護零序電流保護（2）35kV母聯(lián)限時電流速斷保護零序電流保護（3）35/0.4kV動力變壓器電流速斷保護過電流保護零序電流保護過負荷保護溫度保護（變壓器內(nèi)部保護）斷路器失靈保護（4）整