《軌道交通動力照明系統(tǒng)的安裝與維修》 課件匯 孫慧敏 項目1-3 城市軌道交通及其供電系統(tǒng)的認知 - 城市軌道交通變電所主接線的分析與設計

軌道交通動力照明系統(tǒng)的安裝與維修

中國特色高水平高職學校項目建設成果

隨著我國城市化進程的穩(wěn)步推進，發(fā)展高層次、多樣化、大運量的城市公共交通系統(tǒng)是促進城市交通與經(jīng)濟社會、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的有效方法。城市軌道交通是發(fā)展最為迅速的城市公共交通類型，在公共交通系統(tǒng)中的地位和作用也越來越重要。

李明是某地鐵公司地鐵動力照明工班的班組長，他將為一批新進員工開展崗位培訓，培訓內(nèi)容為城市軌道交通供電系統(tǒng)的認知。李明要帶領員工參觀調(diào)研地鐵，給新員工介紹城市軌道交通的行業(yè)標準，講解城市軌道交通供電系統(tǒng)的結構及特點。城市軌道交通及其供電系統(tǒng)的認知

項目引入知識目標1.掌握軌道交通的常見形式與特征；2.了解世界各個城市軌道交通系統(tǒng)的發(fā)展；3.熟知城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成與特點。能力目標1.能區(qū)分不同類型的城市軌道交通形式；

2.會判斷城市軌道交通動力的來源；3.能識別城市軌道交通供電系統(tǒng)各個部分。素質(zhì)目標1.培養(yǎng)學生的愛國情懷；2.樹立學生的職業(yè)責任感；3.提升學生的職業(yè)素養(yǎng)。 學習目標

通過完成本任務，充分掌握城市軌道交通的特點、類型，并正確描述以地鐵為代表的城市軌道交通系統(tǒng)的組成。任務1

城市軌道交通系統(tǒng)的認知

項目實施

根據(jù)《城市公共交通分類標準》(CJJ/T114—2007),城市公共交通分為城市道路公共交通、城市軌道交通、城市水上公共交通、城市其他公共交通四大類。其中，城市道路公共交通是目前最主要的公共交通形式，城市軌道交通是目前迅速發(fā)展的公共交通形式。知識鏈接一

、城市軌道交通的認知1.定

義城市軌道交通的概念并無統(tǒng)一標準，其表述也在不斷變化。《城市公共交通分類標準》

(CJJ/T114—2007)將城市軌道交通定義為：采用軌道結構進行承重和導向的車輛運輸系統(tǒng)，依據(jù)城市交通總體規(guī)劃的要求，設置全封閉或部分封閉的專用軌道線路，以列車或單車形式，運送相當規(guī)模客流量的公共交通方式?！冻鞘熊壍澜煌ㄟ\營管理規(guī)范》(GB/T30012—2013)將城市軌道交通定義為：采用專用軌道導向運行的城市公共客運交通系統(tǒng)包括地鐵系統(tǒng)、輕軌系統(tǒng)、單軌系統(tǒng)、有軌電車、磁浮系統(tǒng)、自動導向軌道系統(tǒng)、市域快速軌道系統(tǒng)。從實際應用來看，目前這一表述被普遍采用。2.特

點與傳統(tǒng)的城市地面常規(guī)交通方式相比，城市軌道交通具有鮮明的特點，其優(yōu)點主要包括以下幾方面：(1)采用列車編組化運行，運量大。(2)良好的線路條件與控制體系，運行速度快。(3)電力牽引，污染少，綠色環(huán)保。(4)可采用地下和高架敷設方式，占地面積小。(5)全隔離的路權方式，安全和可靠性強，準點率高。(6)良好的環(huán)控體系和候車環(huán)境，乘車舒適性佳。同時，城市軌道交通也存在一些缺點，例如，建設投資大、路網(wǎng)結構不易調(diào)整、運營成本高、技術條件要求高等。3.分

類(1)按路權及列車運行控制方式劃分，城市軌道交通可分為按信號指揮運行的路權專用方式、按可視距離運行的路權專用方式和按可視距離運行的路權混用方式等類型。①按信號指揮運行的路權專用方式。該類型系統(tǒng)的特點是線路專用，與其他城市交通線路沒有平面交叉。由于路權專用及按信號指揮運行，行車速度高且行車安全性好。②按可視距離運行的路權專用方式。該類型系統(tǒng)的特點是線路專用，與其他城市交通線路沒有平面交叉，行車安全性較好。但由于按可視距離間隔運行，行車速度較低。③按可視距離運行的路權混用方式。該類型系統(tǒng)的特點是線路與其他運輸車輛和行人共用，與其他城市交通線路有平面交叉，行車速度低且安全性較差。(2)按輪軌材料劃分，城市軌道交通可分為鋼輪鋼軌和膠輪鋼筋混凝土軌兩大類型，地鐵、輕軌等屬于前者，單軌、自動導向系統(tǒng)屬于后者。

(3)按系統(tǒng)運能劃分(系統(tǒng)運能也稱為系統(tǒng)容量，即線路一定時間內(nèi)單向輸送能力，通常指單向每小時的交通斷面上乘客通過量。)城市軌道交通可分為大、中、小運量三種系統(tǒng)。大型系統(tǒng)包括：地鐵系統(tǒng)、市域快速軌道系統(tǒng)；中型系統(tǒng)包括：輕軌系統(tǒng)、單軌系統(tǒng)、磁浮交通系統(tǒng)、自動導向軌道系統(tǒng)；小型系統(tǒng)主要是有軌電車。(4)按軌道結構劃分，城市軌道交通可分為雙軌系統(tǒng)和單軌系統(tǒng)；按鋼軌強度，可分為

重軌和輕軌等。

(5)按系統(tǒng)制式劃分，城市軌道交通可分為地鐵系統(tǒng)、輕軌系統(tǒng)、有軌電車、單軌系統(tǒng)、磁浮交通系統(tǒng)、自動導向軌道系統(tǒng)和市域快速軌道系統(tǒng)。二、城市軌道交通系統(tǒng)制式的分類我國城市軌道交通包括：地鐵系統(tǒng)、輕軌系統(tǒng)、有軌電車、市域快速軌道系統(tǒng)、單軌系統(tǒng)、磁浮交通系統(tǒng)和自動導向軌道系統(tǒng)七類，幾種主要類型如圖1-1所示。(e)

磁浮交通系統(tǒng)圖1-1

城市軌道交通的幾種主要類型(c)單軌系統(tǒng)(跨坐式)(b)

輕軌系統(tǒng)(d)

有軌電車(a)地鐵系統(tǒng)三、城市軌道交通系統(tǒng)的組成以地鐵系統(tǒng)和輕軌系統(tǒng)為例，城市軌道交通系統(tǒng)主要包括線路、車輛、車站、通信與信號、供電、機電、環(huán)控與安防等設施。

線路是城市軌道交通的基礎組成部分，按其在運營中的地位和作用分為正線、輔助線和車

場

線

。(1)正線。正線是貫穿所有車站、區(qū)間，供車輛載客運營的線路。正線運行速度快、密度大，需保證行車安全和乘坐舒適，故對線路的要求高。城市軌道交通正線

一

般按雙線設計，采用右側行車制；大多數(shù)線路為全封閉；與其他交通線路相交處，

一般采用立體交叉。(2)輔助線。輔助線又稱配線，是為了保證正線運營，合理調(diào)度列車，實現(xiàn)空載列車的折返、臨時停放、檢查、轉線及出入段作業(yè)而配置的線路。輔助線對運行速度要求低，最高運行速度限制在35km/h,因此對線路的要求相對較低。如圖1-

2所示，輔助線包括折返線、渡線、車輛段出入線、聯(lián)絡線等。①

折返線。城市軌道交通線路

一般都比較長，全線的客流分布可能會不太均勻，這時可

組織區(qū)段運營。區(qū)段運營是指列車根據(jù)運行交路的要求，在端點站與中間站，或中間站與中間站之間進行列車折返調(diào)頭。因此，在這些地方，需要為列車設置折返線。1.線路與限界1)線路分類(a)

折返線(b)

渡線

(c)

車輛段出入線(d)

停車線圖1-2

輔助線的主要類型下行方向乘客上車折返線上行方向停車線折返線除了供運營列車往返運行時調(diào)頭轉線使用外，也可以作為夜間存車使用。②渡線。渡線是指在上下行正線之間(或其他平行線路之間)設置的連接線。通過一組聯(lián)動道岔達到轉線的目的。渡線有單渡線和交叉渡線之分。③停車線。停車線一般設置在端點站，專門用于停車，也可進行少量檢修作業(yè)。④車輛段出入線。為保證運行列車的停放和檢修，在軌道交通沿線適當?shù)奈恢脩O置車輛段，車輛段與正線連接的線路為車輛段出入線，它是車輛段與正線之間的聯(lián)絡通道。車輛段出入線可以設計為雙線或單線。⑤聯(lián)絡線。聯(lián)絡線是為溝通兩條單獨運營線路而設置的連接線，為兩條線路的車輛提供過線服務。圖1-2

輔助線的主要類型(續(xù))(e)

聯(lián)絡線(3)車場線。車場線是車輛檢修基地內(nèi)的各種作業(yè)用的線路。行車速度最低，線路標

準只要滿足場區(qū)作業(yè)要求即可。車場線包括檢修線、試驗線、洗車線、出入庫線等。①檢修線：設置在車輛基地檢修庫內(nèi)，專門用于檢修車輛的作業(yè)線，配有地溝和架車

設備。②試驗線：設置在車輛基地，用于對檢修完畢的車輛進行運行狀態(tài)檢測的線路。③洗車線：專門用于清洗車輛的作業(yè)線。④出入庫線：是車輛基地與正線聯(lián)系的線路，專供列車進出車輛基地。一般分為入庫線和出庫線。2)線路組成線路由基礎和軌道構成，路基與軌道示意圖如圖1-3所示。其中，基礎有路基和橋隧建筑物兩種形式，軌道是由鋼軌、軌枕、聯(lián)結零件、道床、道岔及其他附屬設備組成的構筑物。3)限界限界是指列車沿固定的軌道運行時所需要的空間尺寸，可分為車輛限界、設備限界、建筑限界。限界的確定需要根據(jù)車輛外輪廓尺寸及技術參數(shù)、軌道特性、各種誤差及變形，并考慮列車在運動中的狀態(tài)等因素。限界越

大，安全度越高，但工程量及工程投資也隨之增加。圖1-3

路基與軌道示意圖2.車輛車輛是搭載乘客在固定導軌上行駛的運輸工具，是直接為乘客提供服務的設備，具有先進性、可靠性和實用性，滿足容量大、安全、快速、舒適、美觀和節(jié)能的要求。根據(jù)城市軌道交通的不同種類，具有不同的車輛類型；不同城市或同一城市不同線路根據(jù)運量的不同，也選

用不同的車輛類型和編組形式。如哈爾濱地鐵1、2、3號線都選用B型車，上海地鐵1號線選用A

型車，5號線選用C型車。車輛管理單位基本上有兩種：一是車輛段；二是停車場。一般一條線路設一個車輛段，當線路長度超過20km

時可以設一個車輛段、一個停車場。車輛段和停車場是車輛停放、運用管理、整備檢查和檢修保養(yǎng)的場所。車輛段布置示意圖如圖1-4所示

。3.車站1)作用車站是城市軌道交通最重要的組成部分，是乘客乘降、換乘的場所，也是列車到發(fā)、通過、折返、臨時停車的地點，還是運營管理人員主要的工作場所。車站的選址、布置、規(guī)模等對運營效果具有決定性的意義。2)分類(1)根據(jù)結構形式，車站可分為地面站、高架站和地下站。市中心區(qū)的車站一般采用地

下站形式；市中心區(qū)以外的地點，采用地面或高架站形式。(2)根據(jù)運營性質(zhì)，車站可分為中間站、換乘站、中間折返站和盡端折返站。(3)根據(jù)車站站臺形式，車站可分為島式站臺車站、側式站臺車站和混合式站臺車站。島式站臺與側式站臺示意圖如圖1-

5所示。車站站臺邊緣與車廂外側之間一般設置100mm

空隙，站臺地面高度應低于車廂地板面50~100mm。4.通信與信號1)通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)指直接為城市軌道交通運營服務的，保證列車快速、高效運行及乘客安全的內(nèi)部智能自動化綜合業(yè)務數(shù)字通信網(wǎng)絡，是指揮列車運行、組織運輸生產(chǎn)及進行公務聯(lián)絡的重要手段，能有效地傳輸運營與安全管理相關的語言、數(shù)據(jù)和圖像等各種信息。通信系統(tǒng)包括光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)、電話交換系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)及車站廣播系統(tǒng)等部分。

2)信號系統(tǒng)信號系統(tǒng)是城市軌道交通最重要的設備，向有關行車人員、調(diào)度人員發(fā)出作業(yè)指令，作為行車的憑證，其作用是確保行車安全，提高運輸效率并改善與行車有關的工作人員的工作條件。城市軌道交通信號系統(tǒng)是以車載信號為主體的現(xiàn)代信號系統(tǒng)，即列車自動控制系統(tǒng)(ATC),包

括ATP、ATS、ATO。(1)ATP:列車自動防護系統(tǒng)(automatic

train

protection)。ATP的功能是通過車載ATP系統(tǒng)和地面設備間的信息傳輸，來實現(xiàn)列車的安全間隔控制、超速防護及車門控制，保證行

車安全。(2)ATS:

列車自動監(jiān)控系統(tǒng)(automatic

train

supervision)

。ATS的功能是監(jiān)控列車運行狀態(tài)，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)、通信及列車運行管理自動化。(3)ATO:列車自動運行系統(tǒng)(automatic

trainoperation)

。ATO的功能是完成站間自動運行、列車速度調(diào)節(jié)和進站定點停車，并能接受控制中心的調(diào)度命令，實現(xiàn)列車運行自動調(diào)整。5

.

供電供電系統(tǒng)是向城市軌道交通輸送電力的能源系統(tǒng)，負責提供車輛及車輛段、車站及車站機電設備、通信與信號設備等各類用電負荷運行所需的電能。6.機電、環(huán)控與安防為保證城市軌道交通的正常運營，為乘客提供安全、舒適、便利的車站乘車環(huán)境，以及滿足在緊急情況下的報警、乘客疏散、救援救災等需求，在城市軌道交通的車站設置了自動售

檢票系統(tǒng)(AFC)

、電梯系統(tǒng)、屏蔽門系統(tǒng)(PSDS)

、乘客信息系統(tǒng)(PIS)

、環(huán)控系統(tǒng)(BAS)

、給排水系統(tǒng)、防災報警系統(tǒng)(FAS)、照明與低壓配電系統(tǒng)、車站機電設備監(jiān)控系統(tǒng)(EMCS)

、綜合監(jiān)控系統(tǒng)和安防系統(tǒng)等車站機電設備。以下主要介紹BAS

和

FAS。1)BAS城市軌道交通的地下車站和地下區(qū)間隧道除出入口等極少部分與外界相連通外，基本上與外界隔絕，只有營造人工氣候環(huán)境才能滿足乘客的需求。BAS

包括通風與空調(diào)系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。其中，通風與空調(diào)系統(tǒng)涉及空氣的溫度、濕度、流動速度和空氣質(zhì)量，當列車阻塞在區(qū)間時，能維持車廂內(nèi)乘客短時間能接受的環(huán)境條件，其分為開式系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)和屏蔽門系統(tǒng)。開式系統(tǒng)：應用機械通風、風道、風亭等設施使隧道區(qū)間與外界大氣可進行空氣交換，利用隧道內(nèi)外的溫差形成降溫。閉式系統(tǒng)：隧道區(qū)間與外界大氣基本隔絕，只補充部分新風滿足空氣的新鮮度要求。屏蔽門系統(tǒng)：沿車站站臺邊緣設置屏蔽門，使區(qū)間隧道與車站從空間上分隔開，在車站兩端設置隧道通風系統(tǒng)，形成兩個不同的空氣環(huán)境區(qū)域。在正常行車工況下，區(qū)間為自然開式系統(tǒng)。2)FAS

FAS包括火災報警系統(tǒng)、水消防系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、機電設備監(jiān)控系統(tǒng)等。FAS分

布

在站廳、站臺、

一般設備用房和辦公用房等位置，能監(jiān)視車站消防設備的運行狀態(tài)，接收車站

火災探測器、手動報警按鈕等現(xiàn)場設備的報警信號并顯示報警位置。城市軌道交通供電系統(tǒng)是城市軌道交通運營的動力源泉，其負責電能的供應與輸送。城市軌道交通的用電負荷按其功能不同可分為兩大用電群體：一是電動客車運行所需要的牽引負荷；二是車站、區(qū)間、車輛段、控制中心等其他建筑物所需要的動力照明用電，諸如通風機、空調(diào)、自動扶梯、電梯、水泵、照明、AFC

、FAS

、BAS、通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)等。任務2

城市軌道交通供電系統(tǒng)的認知任務描述城市軌道交通供電系統(tǒng)是城市軌道交通系統(tǒng)的重要組成部分，為車站、列車、控制系統(tǒng)

等提供能源。因此，高度安全、可靠且經(jīng)濟合理的電力供給是城市軌道交通系統(tǒng)正常運營的

重要保障和前提。通過完成本任務，能夠描述城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成、功能與工作原

理，并熟悉城市軌道交通供電系統(tǒng)要承擔的工作崗位及職責。知識鏈接一、城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成城市軌道交通供電系統(tǒng)從城市電網(wǎng)引入高壓或中壓電源，再將引入的外部電源進行電壓轉換或直接分配至軌道交通的牽引變電所或降壓變電所，由牽引變電所和降壓變電所分

別為軌道交通運行主體的車輛和輔助用電設備(動力、照明負荷)供電。根據(jù)功能，城市軌道交通供電系統(tǒng)可以劃分為外部電源供電系統(tǒng)、主變電所或電源開閉

所供電系統(tǒng)、牽引供電系統(tǒng)、動力照明供電系統(tǒng)、雜散電流腐蝕防護系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)六部分。城市軌道交通供電系統(tǒng)組成框圖如圖1-6所示。1.外部電源供電系統(tǒng)外部電源供電系統(tǒng)就是為城市軌道交通供電系統(tǒng)的主變電所或電源開閉所提供電能的外部城市電網(wǎng)電源。軌道交通從外部電源引入的形式上一般分為集中式供電、分散式供電

和混合式供電三種模式。國內(nèi)大部分采用集中式供電，一些城市采用分散式供電，部分線路采用混合式供電。城市電網(wǎng)主要由500kV、220kV、110kV、10kV供電網(wǎng)絡構成，

一般從220kV、110kV、10kV系統(tǒng)接口引入。(1)集中式供電指軌道交通從城市電網(wǎng)引入較高電壓等級的電源(如110kV

、220kV),經(jīng)主變電站進行電壓轉換，將外部電源(如35kV

或10kV)降壓后，由主變電站集中向牽引變電所和降壓變電所供電的外部電源引入模式。該模式引入電源電壓等級高，電源引入點供電能力較強，引入電源點較少，有利于管理。(2)分散式供電是相對于集中式供電而言的，是指軌道交通不設主變電站，由沿線城市變電站直接向牽引變電所和降壓變電所提供中壓(35kV

或10kV)電源的供電方式。該供電方式是根據(jù)城市軌道交通供電的需要，在地鐵沿線直接由城市電網(wǎng)引入多路電源，構成供電系統(tǒng)。這種供電方式一般從10kV電壓等級處獲得電能。分散式供電要保證每座牽引變電所和降壓變電所均獲得雙路電源，這就要求城市軌道交通沿線有足夠的電源引入點及備用容量。分散式供電要求城市電網(wǎng)資源充足，安全運營水平高，供電可靠。

(3)混合式供電就是將集中式供電和分散式供電聯(lián)合起來為城市軌道交通供電系統(tǒng)供電的一種模式。它可以發(fā)揮分散式供電和集中式供電的優(yōu)點，而又避免其缺點。采用這種模式時，系統(tǒng)更為優(yōu)化。如果沿線資源充足時，可利用現(xiàn)有城市電網(wǎng)，這樣可以減少投資；當電力資源緊缺時，就采用集中式供電，充分保證可靠供電。它也有兩種模式：一是以集中式供電為主，分散式供電為輔：二是以分散式供電為主，集中式供電為輔。究竟選用哪種方式，要結合城市實際和軌道交通實際進行選擇。2.主變電所或電源開閉所供電系統(tǒng)主變電所的功能是接受城市電網(wǎng)輸送的電能，再將所接受的高壓電(110kV或220kV),通過主變電所的變壓器降壓后向牽引變電所、降壓變電所提供中壓電源。主變電所適用于集中式供電。電源開閉所的功能是接受城市電網(wǎng)提供的中壓電(10kV

或

3

5kV),

為牽引變電所、降壓變電所轉供中壓電源。電源開閉所一般與車站牽引(或降壓)變電所合建。電源開閉所適用于分散式供電。3

.

牽引供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)是城市軌道交通供電系統(tǒng)的核心，負責向軌道交通車輛提供電能，其主要作用是降壓、整流和傳輸電能。該系統(tǒng)主要包括牽引變電所、牽引網(wǎng)等。牽引變電所是牽引供電系統(tǒng)的心臟，它的主要作用是生產(chǎn)出滿足要求的電能；牽引網(wǎng)則負責把合格的電能輸送到軌道沿線的接觸網(wǎng)上。牽引供電系統(tǒng)示意圖如圖1-7所示。5.雜散電流腐蝕防護系統(tǒng)城市軌道交通供電系統(tǒng)以走行軌作為電流回路，由于鋼軌與隧道或道床等結構之間的絕緣電阻不是無窮大，實際上電動列車在運行時，牽引電流并非全部由走行軌流回牽引變電所，總有一部分回流電在通過走行軌時，雜散流入大地，再由大地流回走行軌或牽引變電所。這種雜散電流由于分布在地面以下，被稱為地下雜散電流或地下迷流，雜散電流示意圖如圖1-9所示。雜散電流所經(jīng)過的路徑可等效地看成兩個串聯(lián)的電池。當雜散電流由兩個陽極區(qū)流出

時，該部位的金屬(Fe)

便與其周圍的物質(zhì)發(fā)生失掉電子的電解反應，這個部位的金屬(Fe)

就會遭到腐蝕。如果這種電腐蝕長期存在，將會嚴重損壞地鐵附近的各種結構鋼和地下金屬管線，從而破壞結構鋼的強度，縮短其使用壽命。4.動力照明供電系統(tǒng)動力照明供電系統(tǒng)提供車站和區(qū)間各類照明、扶梯、風機、水泵等動力機械設備電源和通信、信號、自動化等設備電源，由降壓變電所和動力照明配電系統(tǒng)組成。動力照明供電系統(tǒng)按供電可靠性要求及失電影響程度有一級、二級和三級負荷，可采用雙電源雙回線路、雙電源單回線路和單電源單回線路供電，動力照明供電系統(tǒng)示意圖如圖1-8所示。6.電力監(jiān)控系統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)(power

supervisory

control

and

data

acquisition,PSCADA)又稱遠動系統(tǒng)，是電力數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，由主站監(jiān)控系統(tǒng)(調(diào)度端)、子站監(jiān)控系統(tǒng)(被監(jiān)控端)和通

信傳輸系統(tǒng)(通道)構成。主站監(jiān)控系統(tǒng)設在控制中心，子站系統(tǒng)設在各個變電站，傳輸系統(tǒng)將主站與子站聯(lián)系起來。電力監(jiān)控系統(tǒng)對全線路的變電所及沿線的供電設備實施集中監(jiān)視、控制和測量，包括遙控、遙測、遙信、遙調(diào)和遙視，是貫穿于整個供電系統(tǒng)的監(jiān)視控制部分。電力監(jiān)控系統(tǒng)示意圖如圖1-10所示。電力監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象主要有：主變電所，牽引變電所，降壓變電所內(nèi)的高壓中壓、低壓和直流開關設備，交直流電源屏，排流柜，軌道電位限制裝置，牽引網(wǎng)電動隔離開關等。由于城市軌道交通除電力監(jiān)控系統(tǒng)外，還需要對其他系統(tǒng)進行監(jiān)控，可以在控制中集成，構成綜合監(jiān)控系統(tǒng)。二、城市軌道交通供電系統(tǒng)的功能城市軌道交通供電系統(tǒng)應滿足安全性、可靠性、適用性、經(jīng)濟性、先進性的基本要求，具備安全可靠、經(jīng)濟適用、調(diào)度方便等特點。其總體功能如下：1.供電服務功能2.故障自救功能3.自我保護功能4.防誤操作功能5.方便靈活的調(diào)度功能6.完善的控制、顯示和計量功能7

.

電磁兼容功能三、城市軌道交通供電系統(tǒng)的要求1.安全性2.可靠性3.適用性4.經(jīng)濟性5.先進性四、城市軌道交通供電系統(tǒng)的分布特點1

.

牽引用電負荷城市軌道交通的牽引用電負荷具有沿城市軌道交通線路走向呈線狀分布的特點。由于列車的運行情況(啟動、惰行、停站)、在線路上的位置、列車之間的相對位置隨時變化，導致

牽引用電負荷的大小和位置并不固定，隨時間而變化。2.

動力照明系統(tǒng)用電負荷動力照明系統(tǒng)用電負荷的分布情況是車站、車輛段(停車場)、控制中心，其負荷分布特點如下：(1)車站。地面和高架車站建筑規(guī)模小，用電負荷??；地下車站用電負荷比地面和高架車站大，大量動力設備集中在車站兩端的設備區(qū)，車站中間公共區(qū)主要為照明負荷。用電負荷表現(xiàn)為兩端重、中間輕。(2)車輛段(停車場)。車輛段占地規(guī)模大，并設置有停車列檢庫、月修庫、運用庫、架修庫、綜合維修中心、綜合辦公樓等。用電負荷表現(xiàn)為負荷量大、負荷分散。(3)控制中心。控制中心除具有調(diào)度指揮功能外，

一般還具有辦公功能。控制中心服務于運營與管理，對電源安全性和可靠性要求很高。用電負荷表現(xiàn)為負荷量大、地位重要。(4)區(qū)間。地下隧道區(qū)間負荷主要為檢修電源、照明、風機、排水泵，地面區(qū)間負荷只有檢修電源、照明，負荷量小。五、城市軌道交通供電系統(tǒng)運行管理1

.

供電系統(tǒng)運行管理模式城市軌道交通供電系統(tǒng)是電動車輛的動力源泉，是城市軌道交通最重要的設施之一

。

供電系統(tǒng)的可靠、安全和靈活是軌道交通安全運營的保障。供電系統(tǒng)的運行管理包括供電

系統(tǒng)管理、設備運行管理和電力系統(tǒng)調(diào)度管理。1)供電系統(tǒng)管理供電系統(tǒng)管理分為主變電所(或電源開閉所)部分、牽引供電部分(包括中壓)和動力照

明部分。主變電所高壓側的設備由地鐵電力調(diào)度員(以下簡稱電調(diào))和地區(qū)電力系統(tǒng)調(diào)度員(以

下簡稱地調(diào))共同管理，設備操作需要經(jīng)過地調(diào)同意后才能進行。牽引供電部分由中央控制室(電調(diào))進行管理，這部分又分為兩級管理：變電所的管理

和中央控制室的統(tǒng)一管理。由于城市軌道交通供電系統(tǒng)自動化程度較高，變電所一級的管

理是無人值守的，因此，統(tǒng)一的管理命令和管理信息均集中在中央控制室。動力照明部分、電壓為380V/220V

的車站用電設備，主要由車站控制室(車控室)管理。2)設備運行管理3)電力系統(tǒng)調(diào)度管理電力系統(tǒng)調(diào)度管理是通過電力監(jiān)控系統(tǒng)來實現(xiàn)的。電力監(jiān)控系統(tǒng)是全線供電系統(tǒng)的控制中樞，同時負責與其他系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合工作。電力監(jiān)控系統(tǒng)控制中心根據(jù)從變電所采集的設備運行信息、保護開關的動作信息、設備異常信息，分析設備的動作次數(shù)、累計運行時間、異?；蚬收习l(fā)生情況，為調(diào)度決策提供依據(jù)，以便及時通知運營維護部門進行不安全狀態(tài)下的檢修及事故狀態(tài)下的搶修，并可根據(jù)維修部門的要求及行車運行組織計劃，制訂合理的停送電計劃。2.供電系統(tǒng)管理機構城市軌道交通運營企業(yè)供電部門主要負責供電系統(tǒng)的電氣設備和供電網(wǎng)絡的安全運行，根據(jù)城市軌道交通運營企業(yè)的不同管理體制采用不同的模式。M

型管理體制下采用“運

營事業(yè)總部—專業(yè)分公司”兩級管理，供電公司自主負責供電系統(tǒng)的運行管理；U

型管理體制下采用運營事業(yè)總部——維保分公司(維保部又稱設備分公司/設備部)形式，并在維保分公司下設供電車間。圖1-13為U型管理體制下某供電車間的組織架構示意圖。3

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電力調(diào)度崗位電力調(diào)度崗位的管理歸屬控制中心(OCC),電力專業(yè)業(yè)務與供電公司進行聯(lián)系。電力調(diào)度員負責所轄范圍內(nèi)的供電生產(chǎn)工作，包括監(jiān)控變電所、接觸網(wǎng)及供電相關的電氣設備，負責供電系統(tǒng)的運行與遠動倒閘操作。采用四班兩運轉的輪班制，每班兩人。

軌道交通動力照明系統(tǒng)的安裝與維修

中國特色高水平高職學校項目建設成果

城市軌道交通供電系統(tǒng)是城市軌道交通系統(tǒng)的重要組成部分，它相當于人體的心臟。城市軌道交通供電系統(tǒng)提供可靠安全的供電和動力支持，并具有不同的供電形式。王兵是某地鐵公司供電工班的工程師，他作為供電工班組的成員，要與團隊的其他成員按照地鐵供電標準，設計出一套符合某地鐵1號線的供電方案。城市軌道交通供電方案的設計項目引入知識目標1.掌握城市軌道交通電力系統(tǒng)的組成及作用；2.了解外部電源供電方式及選擇原則；3.熟知電力系統(tǒng)中性點接地運行方式。能力目標1.能判定城市軌道交通外部電源的供電方式；2.會區(qū)分中壓網(wǎng)絡的電壓等級；3.能識別牽引網(wǎng)的供電方式和制式。素質(zhì)目標1.培養(yǎng)電力節(jié)能環(huán)保意識；2.培養(yǎng)團結協(xié)作的工作意識；3.樹立職業(yè)精神和職業(yè)道德。 學習目標1.發(fā)電廠發(fā)電廠是生產(chǎn)電能的工廠，是電能的生產(chǎn)者，其作用是將其他形式的一次能源轉換為二次能源——電能。按照一次能源的種類，主要有火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、核電廠、風能發(fā)電廠等，此外還有利用地熱、潮汐、太陽能等各類新能源的發(fā)電廠。一、認知電力系統(tǒng)

電能是一種十分重要的二次能源，它能方便、經(jīng)濟地從蘊藏于自然界中的一次能源(如煤炭、石油、天然氣、水力、核燃料、風能等)轉換而來。由發(fā)電廠、電力網(wǎng)和電力用戶連接成的統(tǒng)一整體，稱為電力系統(tǒng)。

城市軌道交通外部電源供電系統(tǒng)是為主變電所或電源開閉所提供電能的外部城市電網(wǎng)電源供電系統(tǒng)。通過完成本任務，能正確分析主變電所布置方案，并能根據(jù)不同地鐵車站特點，選定外部電源的供電方式。任務1外部電源供電方案的設計2.電力網(wǎng)

電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分稱為電力網(wǎng)，簡稱電網(wǎng)，其任務就是把遠處發(fā)電廠生產(chǎn)的電能輸送到負荷中心。電力網(wǎng)是電能的輸送者和分配者，實現(xiàn)電壓等級的變換、電能的輸送和分配。

1)電力網(wǎng)組成電力網(wǎng)由輸電線路、配電線路和變配電站(所)組成。

(1)輸電線路。輸電線路的作用是輸送電能，其特點是電壓較高，線路較長。

(2)配電線路。配電線路的作用是分配電能，其特點是電壓較低，線路較短。

(3)變配電站(所)。變配電站(所)根據(jù)國家規(guī)定的電網(wǎng)額定電壓進行電壓變換，其還具有集中電能、

分配電能和控制電能及調(diào)整電壓的作用。變配電站(所)由電力變壓器和配電裝置組成。根據(jù)在電力系統(tǒng)中的地位，變電所可分為區(qū)域變電所、地區(qū)變電所和終端變電所。2)電力網(wǎng)額定電壓根據(jù)《標準電壓》(GB/T156—2017),國家規(guī)定的電力網(wǎng)額定電壓分別為750kV、500kV、330kV、220kV、110kV、60kV、35kV、20kV、10kV、6kV、3kV、380V、220V。

假定升壓變壓器T1的一次側與6.3kV發(fā)電機直接相連，二次側與220kV線路直接相連，降壓變壓器T2的二次側與35kV線路直接相連，則各變壓器的變比如下：(1)升壓變壓器T1:一次側與發(fā)電機直接相連，故其一次側額定電壓應等于發(fā)電機的一次電壓，比所連線路的額定電壓6kV高5%,為6.3kV;該變壓器的二次側與220kV線路相連，其額定電壓應高于相應線路的額定電壓10%,為242kV,故T1的額定變比為6.3:242。(2)降壓變壓器T2:一次側與220kV線路相連，其額定電壓應與相應線路的額定電壓相等，為220kV;二次側與35kV線路相連，其額定電壓應高于相應線路額定電壓的10%,為38.5kV,故T2的額定變比為220:38.5。(3)降壓變壓器T3:一次側與35kV線路相連，其額定電壓應與相應線路的額定電壓相等,為35kV;二次側直接與380V/220V配電線路相連，其額定電壓應高于相應線路額定電壓的5%,故T3的額定變比為35:0.4:0.23。3)電力網(wǎng)的類型

電力網(wǎng)按電壓等級的高低和其供電范圍的大小可分為地方電網(wǎng)、區(qū)域電網(wǎng)及超高壓遠距離運輸網(wǎng)三種類型。地方電網(wǎng)指電壓等級在35kV及以下，供電半徑在20~50km以內(nèi)的電網(wǎng)，如一般企業(yè)、工礦和農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)配電網(wǎng)；區(qū)域電網(wǎng)指電壓等級在35kV及以上，供電半徑超過50km的電網(wǎng)，目前我國電壓為110~220kV的電網(wǎng)就屬于這種類型；超高壓遠距離運輸網(wǎng)指電壓等級為330~500kV的電網(wǎng)，一般由遠距離輸電線路連接而成。電力系統(tǒng)操作安全規(guī)范

對于普通工作人員，設備發(fā)生故障時，為了不造成更大范圍的影響，由工作人員依照“先通后復”原則及相關規(guī)則暫作技術處理，并按手續(xù)報專業(yè)維修人員進行處理。

當發(fā)生嚴重漏水等事故時，工作人員要立刻暫停諸如自動扶梯等設備運行，以防止設備漏電對乘客造成傷害。

當無法確定設備是否接地或者漏電時，萬不可輕易接觸帶電設備，做好安全防護，保證其接地后再進行操作。城市軌道交通供電方案的設計二、認知外部電源

城市軌道交通供電系統(tǒng)的外部電源供電系統(tǒng)就是為城市軌道交通供電系統(tǒng)的主變電所或電源開閉所提供電能的外部城市電網(wǎng)電源供電系統(tǒng)。1.城市軌道交通對外部電源的要求(1)兩路獨立的進線電源。城市軌道交通作為城市電網(wǎng)的重要電力用戶，屬于一級用電負荷。城市軌道交通供電系統(tǒng)的主變電所(或電源開閉所)要求有兩路獨立的進線電源，這兩路電源可以來自城市電網(wǎng)的不同變電所，也可來自城市電網(wǎng)的同一變電所的不同母線。主變電所進線電源應至少有一路為專線電源。(2)每路進線電源的容量應滿足所內(nèi)全部一、二級負荷的要求。(3)兩路電源應分列運行，互為備用。當一路電源發(fā)生故障時，另一路電源不應同時受到損壞，由該路電源保證對城市軌道交通供電系統(tǒng)供電。2.外部電源的電壓等級

城市軌道交通的外部電源需要從所在城市電網(wǎng)取得電能，城市電網(wǎng)主要由500kV、330kV、220kV、110kV、35kV、10kV的供電網(wǎng)絡構成。城市軌道交通的牽引用電和動力照明用電既可以直接從城市的高壓電網(wǎng)(110kV或220kV)上取得，也可以從下一級電壓(35kV或10kV)的中壓電網(wǎng)上取得，這取決于城市軌道交通系統(tǒng)和城市地方電網(wǎng)的具體情況及牽引用電容量的大小。直接從高壓電網(wǎng)獲得電力的城市軌道交通供電系統(tǒng)，往往需要再設置一級主降壓變電站(所),即主變電所，將系統(tǒng)輸電電壓(如110kV或220kV)降低到10kV或35kV以適應牽引變電所的需要。從管理的角度上看，主變電所可以由電力系統(tǒng)(電力部門)直接管理,也可以由城市軌道交通部門管理。為方便管理，一般由城市軌道交通部門管理。

從35kV或10kV的中壓電網(wǎng)上直接取得電力的城市軌道交通供電系統(tǒng)，可以建立電源開閉所或將電源開閉所與軌道交通沿線的牽引變電所、降壓變電所合建。三、選擇外部電源的供電方式1.外部電源供電方式外部電源供電方式有集中供電、分散供電和混合供電三種方式。1)集中供電方式

集中供電是由本線或其他線路的主變電所為本線牽引變電所及降壓變電所供電的外部供電方式。2)分散供電方式

分散供電方式是指沿地鐵線路的城市電網(wǎng)(通常是10kV電壓等級)分別向各沿線的地鐵牽引變電所和降壓變電所供電。3)混合供電方式

混合供電方式是將分散供電與集中供電相結合的供電方式，多指以集中供電為主、以分散式供電為輔的供電方式?；旌瞎╇姺绞娇筛鶕?jù)城市電網(wǎng)現(xiàn)狀、規(guī)劃以及城市軌道交通自身的需要，吸收集中供電方式和分散供電方式的優(yōu)點，系統(tǒng)方案靈活，節(jié)約投資，使供電系統(tǒng)完善、可靠。2.外部電源供電方式選擇1)選擇原則

對于某一城市究竟應采用哪種供電方式，需要根據(jù)地鐵和城市軌道交通用電負荷并結合該城市電網(wǎng)的具體情況進行分析。若該城市的電力資源缺乏，變電站較少，采用分散供電方式時由于需要新建多個地區(qū)變電站而使投資增大，在此情況下采用集中供電方式就比較合適。該供電方式具有管理方便、供電可靠性相對較高等優(yōu)點。若城市的電力資源較豐富，沿地鐵和城市軌道交通線路的地區(qū)變電站較多且容量也足夠給地鐵和城市軌道交通供電，則采用分散供電方式可節(jié)約建設資金。當城市電網(wǎng)的情況介于上述兩種情況之間時，可考慮采用分散與集中相結合的混合供電方式。

集中供電方式的外部電源引自城市高壓電網(wǎng)(如110kV),電壓等級高，輸電容量大，系統(tǒng)短路容量大，抗干擾能力強，電網(wǎng)電壓波動小，且城市軌道交通主變電所一般設置了有載調(diào)壓裝置，因此中壓側電壓相對穩(wěn)定，供電質(zhì)量高。

分散供電方式的外部電源引自城市中壓電網(wǎng)，一般從距離城市軌道交通線路較近的城市電網(wǎng)變電所直接引入，輸電線路較短，線路損耗較少。但由于電壓等級較低，用戶較多，網(wǎng)壓波動較大。2)集中供電與分散供電方式比較

四、主變電所設置

如果外部電源采用集中式供電方式，則應建設城市軌道交通用的主變電所。城市軌道交通主變電所的功能是接收城市電網(wǎng)提供的高壓電源，經(jīng)降壓后為牽引變電所、降壓變電所提供中壓電源。1.主變電所概述

城市軌道交通主變電所將城市電網(wǎng)的高壓交流110kV(或220kV)電能降壓后以交流35kV或10kV的電壓等級分別供給牽引變電所和降壓變電所。

根據(jù)城市軌道交通用電負荷的特點，城市軌道交通的主變電所一般沿線路布置，根據(jù)線路末端的電壓損失要求來確定主變電所的數(shù)量。為保證供電的可靠性，城市軌道交通供電系統(tǒng)通常設置兩座或兩座以上主變電所。

主變電所按其降壓方式的不同可分為三級電壓制供電方式的主變電所和兩級電壓制供電方式的主變電所。

主變電所按其結構形式的不同，可以分為戶外式、戶內(nèi)式和地下式三種，其中戶外式又可分為全戶外式和半戶外式。為了降低成本、減少占地面積，城市軌道交通主變電所多數(shù)采用戶內(nèi)式、半戶外式或地下式結構，很少采用全戶外式結構。應根據(jù)新建主變電所位置在城市中所處的地段來選擇主變電所的結構形式。對于布設在市區(qū)邊緣或郊區(qū)、縣的主變電所，可采用布置緊湊、占地較小的半戶外式結構；對于布設在市區(qū)內(nèi)及市中心區(qū)規(guī)劃內(nèi)的新建主變電所，宜采用戶內(nèi)或地下式結構。

不論采用何種結構形式，主變電所都由兩路獨立的電源進線供電且兩路電源同時運行，互為備用，以保證供電的可靠性和供電質(zhì)量。進線電源容量應滿足遠期時其供電區(qū)域內(nèi)正常運行及故障運行情況下的供電要求。2.主變電所的主要設備

主變電所中主要的電氣設備是主變壓器、開關設備、直流電源設備、自動監(jiān)控設備。1)主變壓器

主變壓器是城市軌道交通主變電所中最主要的電氣設備，其作用是將從城市電網(wǎng)引入的高壓電源轉換成城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)所需要的中壓電源。

目前，國內(nèi)城市軌道交通主變電所均設置兩臺主變壓器，互為備用。正常情況下，兩臺變壓器并列運行，各負擔50%的用電負荷。主變壓器容量的選擇應考慮近期實際負荷和遠期發(fā)展的需求。單臺容量在20~40MV·A范圍內(nèi)，主要考慮相鄰變電所因故障解列時應滿足向該段牽引負荷越區(qū)供電的要求，應能滿足正常運行時，每臺變壓器容量承擔其所供區(qū)域內(nèi)的全部牽引負荷和動力照明的供電。當發(fā)生故障時，應滿足如下條件：

(1)當一臺主變壓器發(fā)生故障時，另一臺主變壓器應能滿足該供電區(qū)域高峰小時牽引負荷和動力及照明一、二級負荷的供電。

(2)當一座變電所因故障解列時，剩余主變電所應能承擔全線的動力和照明一、二級負荷及牽引負荷。

2)開關設備

主變電所中的開關設備分為高壓側(110kV側)開關設備和中壓側(35kV或10kV側)開關設備。它們都是通斷電路的重要設備。110kV側開關設備采用以六氟化硫氣體(SF?)作為絕緣介質(zhì)，金屬封閉的交流成套設備，又稱氣體絕緣開關設備，簡稱GIS。GIS是由各種開關電器，如斷路器(GCB)、隔離開關(DS)、接地開關(ES)、母線、現(xiàn)地匯控柜(LCP)以及電流互感器(CT)、電壓互感器(VT)和避雷器(LA)等組成的電力設備，具有結構緊湊、抗污染能力強、運行安全、外形美觀、設備占用空間小等特點。除母線為三相共箱式外，其余均為三相分箱式。

中壓側電壓為35kV的中壓開關設備多采用GIS,以減小變電所的土建規(guī)模，但均為三相分箱式，采用真空斷路器，操動機構為彈簧儲能式或液壓彈簧式，采用三工位隔離開關和接地刀開關。中壓側電壓為10kV的開關設備，則可采用空氣絕緣的金屬鎧裝開關柜，內(nèi)部設有不同功能的隔室，手車可為落地式或中置式。3)直流電源設備

直流電源設備的作用是為監(jiān)控設備、車站應急照明及緊急疏散標志等提供不間斷直流電源。線路正常時，直流電源設備為它的服務對象提供穩(wěn)定的直流電源，并對蓄電池進行充電；故障時，由蓄電池提供1~2h的直流供電。4)自動監(jiān)控設備

自動監(jiān)控設備用于對變電所電氣設備的監(jiān)測和控制，并能對其進行遠程控制和數(shù)據(jù)采集。根據(jù)供電系統(tǒng)的運行狀況，自動切換電氣設備將故障設施自動切除，為城市軌道交通供電系統(tǒng)的安全、高效運行提供保障。

電力系統(tǒng)中性點是指在三相電力系統(tǒng)中星形連接的發(fā)電機、變壓器接線中性點。電力系統(tǒng)中性點運行方式有兩大類：一類是大電流接地系統(tǒng)或中性點接地系統(tǒng)，包括中性點直接接地和中性點經(jīng)低阻抗接地系統(tǒng)；另一類是小電流接地系統(tǒng)或中性點不接地系統(tǒng)，包括中性點不接地和中性點經(jīng)消弧線圈或高阻抗接地系統(tǒng)。

我國3~10kV供電系統(tǒng)大多采用中性點不接地運行方式。根據(jù)相關規(guī)定,3~60kV供電系統(tǒng)，當單相接地電流>30A,或20kV以上電網(wǎng)中，接地電流>10A時，則采用中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。110kV及以上供電系統(tǒng)，采用中性點直接接地方式。對于380V/220V低壓配電網(wǎng)絡,為得到兩個不同的電壓等級，也采取中性點直接接地的三相四線制。五、電力系統(tǒng)中性點運行方式1.中性點不接地系統(tǒng)

電力線路存在分散電容，各相對地之間是空氣層，空氣是絕緣介質(zhì)，組成分散電容。分散電容分為相對地電容和相間電容。通常相間電容不予考慮。(1)系統(tǒng)正常運行：三相電壓對稱，各相對地電容電流對稱，大地中沒有電容電流流過，---------中性點對地電位為0。(2)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障(如C相接地):C相對地電壓變?yōu)?,對地電容電流變?yōu)?;中性點電位偏移，對地電位上升為相電壓，且與接地相的原相電壓相位相反；未發(fā)生接地故---------障的其他兩相，即A相、B相的對地電壓升高為相電壓的√3倍，變?yōu)榫€電壓。(3)當發(fā)生單相不完全接地即通過一定的阻抗接地故障時，接地相的對地電壓大于0而------小于相電壓；未接地兩相的對地電壓大于相電壓而小于線電壓；中性點對地電壓大于0而小于相電壓；線電壓保持不變，接地電流要小一些。2.中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)

在中性點不接地系統(tǒng)中，單相接地電容電流超過允許值，電弧將不能自行熄滅。為了減小接地點的單相接地故障電流，一般使變壓器中性點經(jīng)消弧線圈后再與大地連接，構成中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。3.中性點直接接地系統(tǒng)(1)系統(tǒng)正常運行時，三相系統(tǒng)對稱，中性點沒有電流流過。(2)發(fā)生單相接地故障時，故障相對地電壓為0,中性點由于直接接地，其對地電壓也為0;非故障相對地電壓基本保持不變，仍為相電壓；接地相經(jīng)過地與電源之間構成單相短接回路，流過接地點的電流為單相接地短路電流，其值很大，從而使繼電保護裝置能立即動作于斷路器跳閘，迅速切除故障部分，防止短路電流造成更大的危害。4.中性點經(jīng)低阻抗接地系統(tǒng)(1)系統(tǒng)正常運行時，三相系統(tǒng)對稱，中性點沒有電流流過。(2)發(fā)生單相接地故障時，故障相對地電壓為0,中性點由于低阻抗接地，其對地電壓很?。环枪收舷嗟膶Φ仉妷夯颈３植蛔?，仍為相電壓；接地相經(jīng)過系統(tǒng)電路原理圖低阻抗與地和電源之間構成單相短接回路，流過接地點的電流限制為600~1000A,繼電保護裝置能立即動作于斷路器跳閘。5.中性點經(jīng)高阻抗接地系統(tǒng)

一般可采用中性點經(jīng)接地變壓器接地或大電阻接地，應用在發(fā)電機-變壓器組單元中性點經(jīng)高阻抗接地接線的200MW及以上的發(fā)電機、6kV和10kV配電系統(tǒng)、發(fā)電廠用電系統(tǒng)及較小城市的配電網(wǎng)。任務2中壓網(wǎng)絡供電方案的設計

城市軌道交通中壓網(wǎng)絡是主變電所(或電源開閉所)與內(nèi)部牽引供電系統(tǒng)、動力照明供電系統(tǒng)的連接橋梁。通過完成本任務，能介紹中壓網(wǎng)絡的兩大屬性，以及能分析不同類型的中壓網(wǎng)絡案例。一、認知中壓網(wǎng)絡

交流中壓環(huán)網(wǎng)是城市軌道交通供電網(wǎng)絡的核心，是保證城市軌道交通供電可靠性的關鍵因素，這是因為高壓供電系統(tǒng)受城市電網(wǎng)供電的控制，對城市軌道交通內(nèi)部而言是不可控因素，當高壓供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，中壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性就成了城市軌道交通供電的關鍵因素。

中壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)不是供電系統(tǒng)中獨立的子系統(tǒng)，但卻是供電系統(tǒng)設計的核心。牽引供電和動力照明等用電均通過中壓環(huán)網(wǎng)獲得電源。1.中壓網(wǎng)絡概述通過中壓電纜，縱向上把上級主變電所或電源開閉所和下級牽引變電所、降壓變電所連接起來，橫向上把全線的各個牽引變電所、降壓變電所連接起來，從而形成了中壓網(wǎng)絡。2.中壓網(wǎng)絡類型

根據(jù)功能的不同，中壓網(wǎng)絡可分為兩類：牽引供電網(wǎng)絡和動力照明供電網(wǎng)絡。為牽引變電所供電的中壓網(wǎng)絡稱為牽引供電網(wǎng)絡，簡稱牽引網(wǎng)絡；為降壓變電所供電的中壓網(wǎng)絡稱為動力照明供電網(wǎng)絡，簡稱動力照明網(wǎng)絡。

根據(jù)牽引網(wǎng)絡和動力照明網(wǎng)絡是否獨立，中壓網(wǎng)絡可分為牽引動力照明獨立網(wǎng)絡和牽引動力照明混合網(wǎng)絡兩種類型。外部電源為集中供電方式時，中壓網(wǎng)絡可以采用牽引動力照明獨立網(wǎng)絡，也可以采用牽引動力照明混合網(wǎng)絡；外部電源為分散供電方式時，中壓網(wǎng)絡采用牽引動力照明混合網(wǎng)絡。兩種類型特點如下：牽引動力照明獨立網(wǎng)絡特點：牽引網(wǎng)絡和動力照明網(wǎng)絡相互獨立，相互影響小。牽引動力照明混合網(wǎng)絡特點：供電系統(tǒng)整體性好，設備布置可以統(tǒng)籌考慮。3.主要設備中壓網(wǎng)絡功能類似于電力系統(tǒng)的輸電線路，其設備為單芯或三芯電力電纜，其中35kV電纜多采用單芯電纜(95~400mm2);10kV電纜多采用三芯電纜(150~300mm2)。4.中壓網(wǎng)絡屬性中壓網(wǎng)絡具有電壓等級和構成形式兩大屬性。中壓網(wǎng)絡的屬性將決定外部電源方案、主變電所的位置及數(shù)目、牽引變電所及降壓變電所的位置與數(shù)目、牽引變電所與降壓變電所的主接線等選擇。二、中壓網(wǎng)絡電壓等級

1.國家中壓配電現(xiàn)狀及發(fā)展方向

我國現(xiàn)行中壓配電標準電壓等級有66kV、35kV和10kV。隨著城鄉(xiāng)電氣化事業(yè)的發(fā)展，若只有一種10kV作為中低電壓的分界，顯然已不能滿城鄉(xiāng)配電網(wǎng)發(fā)展的要求。我國第一個20kV一次配電的供電區(qū)，已于1996年5月在蘇州產(chǎn)業(yè)園區(qū)投入運行。從其運行情況來看，其線損率大大低于10kV系統(tǒng)。由此可見，20kV電壓等級的這種特點，也適合于高密度負荷地區(qū)的城市電網(wǎng)。2.國內(nèi)城市軌道交通中壓網(wǎng)絡現(xiàn)狀及發(fā)展思路

以往，因國家城鄉(xiāng)電網(wǎng)中沒有采用20kV這一電壓等級，相應的開關柜等20kV設備也沒有跟上發(fā)展。在這樣的大環(huán)境下，要在城市軌道交通工程中使用20kV電壓等級，是比較困難和不現(xiàn)實的。因而，國內(nèi)既有城市軌道交通的中壓網(wǎng)絡電壓等級采用了35kV(若采用國外設備則是33kV)和10kV。

北京和天津的地鐵和城市軌道交通的中壓網(wǎng)絡采用了10kV電壓等級；上海地鐵1號線的中壓網(wǎng)絡中牽引供電網(wǎng)絡采用了33kV電壓等級，動力照明供電網(wǎng)絡采用了10kV電壓等級；廣州地鐵1號線的中壓網(wǎng)絡采用了33kV電壓等級；深圳地鐵1、4號線和南京地鐵南北線的中壓網(wǎng)絡均采用了35kV電壓等級。我國電力系統(tǒng)并未推薦過使用33kV電壓等級，上海、廣州地鐵采用此電壓等級有其特殊歷史原因，其他城市很少采用。3.不同電壓等級中壓網(wǎng)絡的特點及比較1)35kV中壓網(wǎng)絡(1)國家標準電壓等級，輸電容量較大、距離較長、功率損耗小。(2)設備來源于國內(nèi)，國產(chǎn)化程度高。(3)設備體積較大，占用變電所面積較大，不利于減小車站體量。(4)設備價格適中。(5)不能使用環(huán)網(wǎng)開關柜構成接線與保護簡單、操作靈活的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)。2)33kV中壓網(wǎng)絡(1)國際標準電壓等級，輸電容量較大、距離較長、功率損耗較小，這一點基本與35kV一致。(2)設備來源于國外。(3)設備體積較小，占用變電所面積較小。(4)設備價格高。(5)有環(huán)網(wǎng)單元，能構成接線與保護簡單、操作靈活的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)。3)20kV中壓網(wǎng)絡(1)國際標準電壓等級，輸電容量及距離適中，功率損耗較小。(2)設備基本實現(xiàn)國產(chǎn)化。(3)引進國外技術的開關設備，體積較小，占用變電所面積遠小于國產(chǎn)35kV設備，有利于減小車站體量，節(jié)省土建投資。(4)價格適中。(5)有環(huán)網(wǎng)單元，能構成接線與保護簡單、操作靈活的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)。

4)10kV中壓網(wǎng)絡(1)國家標準電壓等級，供電容量較小、距離較短、功率損耗大。(2)設備來源于國內(nèi)。(3)設備體積適中。(4)設備價格較低。(5)環(huán)網(wǎng)開關技術成熟、運營經(jīng)驗豐富，可構成保護簡單、操作靈活的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)。三、中壓網(wǎng)絡構成形式

根據(jù)外部電源供電方式、中壓網(wǎng)絡的電壓等級，中壓網(wǎng)絡具有不同的構成形式。1.集中供電方式的中壓網(wǎng)絡

當外部電源采用集中供電方式時，若中壓網(wǎng)絡采用獨立牽引網(wǎng)絡和獨立動力照明網(wǎng)絡類型，此時兩個中壓網(wǎng)絡可采用不同電壓等級，也可采用相同電壓等級。為適應牽引負荷較重、動力照明負荷相對較輕的特點，一般應采用不同電壓等級。牽引網(wǎng)絡電壓等級高，為35kV或33kV,動力照明網(wǎng)絡電壓等級低，為10kV,此時構成了獨立的35kV(33kV)牽引網(wǎng)絡+獨立的10kV動力照明網(wǎng)絡。當中壓網(wǎng)絡采用牽引動力照明混合網(wǎng)絡類型時，其電壓等級只能采用相同電壓等級，可以選用35kV、33kV、10kV之一，此時構成了35kV(或33kV10kV)牽引動力照明混合網(wǎng)絡。1)獨立的35kV(33kV)牽引網(wǎng)絡+獨立的10kV動力照明網(wǎng)絡2)牽引動力照明混合網(wǎng)絡2.分散供電方式的中壓網(wǎng)絡外部電源采用分散供電方式，中壓網(wǎng)絡只能采用牽引動力照明混合網(wǎng)絡，電壓等級一般為10kV,構成形式有A型、B型、C型。任務3牽引供電系統(tǒng)方案的設計任務描述

牽引供電系統(tǒng)是城市軌道交通供電系統(tǒng)的核心，擔負著為電動車組不間斷提供電能的重要任務。通過完成本任務，能準確描述牽引網(wǎng)的供電方式與供電制式，并能正確分析牽引饋電方式與電動車輛如何配合。一、主變電所向牽引變電所供電的接線方式

牽引變電所是從中壓網(wǎng)絡獲得電能，轉換后向牽引網(wǎng)饋電的變電所，即牽引變電所連接中壓網(wǎng)絡與牽引網(wǎng)，從中壓網(wǎng)絡接收電能，將電能轉換為適合的電壓和種類，饋電給牽引網(wǎng),并向電動車輛提供牽引電能。為滿足牽引網(wǎng)供電電壓的要求，需要在軌道交通沿線設置多個牽引變電所，每個牽引變電所均有兩個獨立的供電電源，由主變電所或電源開閉所通過中壓網(wǎng)絡提供。二、牽引網(wǎng)供電方式

牽引網(wǎng)的供電方式是指牽引變電所向牽引網(wǎng)的供電方式。在城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)中，牽引網(wǎng)的供電方式有單邊供電、雙邊供電、大雙邊供電、越區(qū)供電等幾種形式，其中單邊供電、雙邊供電為正常運行時的供電方式，大雙邊供電、越區(qū)供電為故障運行時的供電-方式。

1.環(huán)形供電

環(huán)形供電是由兩個或兩個以上主降壓變電所和所有的牽引變電所用中壓輸電線連成一個環(huán)形來供電。環(huán)形供電是很可靠的供電線路，因為在這種情況下，一路輸電線和一個主降壓變電站同時停止工作時，只要其母線仍保持通電，就不致中斷任何一個牽引變電所的正常供電，但其投資較大。2.雙邊供電雙邊供電是由兩個主變電所向沿線牽引變電所供電，通往牽引變電所的中壓輸電線都通過其母線連接。為了增加供電的可靠性，用雙回路輸電線供電。這種接線方式的可靠性稍低于環(huán)形供電。當引入線數(shù)目較多時，開關設備較多，投資較大。3.單邊供電當線路沿線只有一側有電源時，采用雙回路進行單邊供電。與環(huán)形供電和雙邊供電相比，單邊供電可靠性較差。為了提高其可靠性，宜采用雙回路輸電線供電。單邊供電所用的設備較少，投資較少。在雙邊供電和單邊供電的情況下，為了減少供電設備和降低變電所的投資規(guī)模，每路輸電線不必都進入所有的牽引變電所，可以輪流地每隔一個變電所進入一個。4.輻射供電輻射供電接線方式的每個牽引變電所用兩路獨立中壓輸電線與主變電所連接。這種接線方式適用于軌道線路成弧形、每個牽引變電所到主變電所的距離差不多一樣的情形。它的特點是接線簡單、投資少，但當主變電所停電時，將全線停電。三、牽引網(wǎng)供電制式

牽引網(wǎng)供電制式是指城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)向電力機車或電動車輛供電所采用的方式，包括電流制式、電壓等級和饋電方式。

1.電流制式

電流制式是指牽引供電系統(tǒng)中牽引網(wǎng)的供電電流種類。牽引網(wǎng)的電流制式有直流制式和交流制式兩種形式，其中交流制式按相數(shù)又分為三相、單相；按頻率分為工頻、低頻、高頻。

1)交流制式與直流制式比較

牽引網(wǎng)采用交流制式時，由于交流電壓可升高，故供電電壓高，供電電流小，線路損耗小，供電距離長，牽引變電所間距大；牽引網(wǎng)采用直流制式時，電壓一般較低，供電電流較大,線路損耗大，供電距離短，牽引變電所間距小。城市軌道交通的牽引網(wǎng)采用直流制，我國電氣化鐵路牽引網(wǎng)采用單相工頻交流制，其主要不同點在于：

(1)供電對象不同：電氣化鐵路運量大，車輛編組大，需要較大的功率；城市軌道交通運量小，車輛編組小，需要的功率小。

(2)供電距離不同：電氣化鐵路線路長，供電距離大；城市軌道交通線路短，供電距離小。

(3)實施地點不同：電氣化鐵路跨越不同區(qū)域、省甚至國家；城市軌道交通分布在城市市域范圍內(nèi)或相鄰城市間。

2)城市軌道交通采用直流制式的原因

(1)城市軌道交通線路較短，運行速度低，牽引網(wǎng)的供電范圍(距離)不長、電動車輛的功率不大，不需要太高的供電電壓。

(2)城市軌道交通的供電線路都處在城市建筑群之間，供電電壓不宜過高，以確保安全。

(3)直流制式供電無電抗壓降，在相同的電壓等級下，與交流制式相比，直流制式供電的電壓損失小。

(4)直流制式供電的對象，包括早期使用的串勵直流電動機和近期采用的變頻調(diào)速異-------步牽引電動機，均具有良好的啟動和調(diào)速特性，可充分滿足電動車輛牽引特性的要求。2.電壓等級

直流牽引供電電壓等級繁多，主要有：570V、600V、625V、650V、700V、750V、780V、825V、900V、1000V、1100V、1200V、1500V、3000V。1)電壓等級標準

為了規(guī)范各國城市軌道交通的電壓制式，國際電工委員會(IEC)、國際鐵路聯(lián)盟(UIC)和歐洲標準化委員會(EN),以及各國都提出了相應的標準。IEC、UIC、EN規(guī)定的與城市軌道交通牽引電壓(直流系統(tǒng))有關的標準。2)電壓等級選用

(1)電壓等級的具體選用。IEC擬訂的電壓標準為600V、750V、1500V三種電壓等級；我國國家標準(GB/T999—2021),推薦使用750V、1500V兩種電壓等級。750V電壓等級允許波動范圍為500~900V,1500V電壓等級允許波動范圍為1000~1800V。

(2)750V、1500V兩種電壓等級的比較。3.饋電方式

城市軌道交通車輛的受流方式主要為受電弓式和集電靴式，因此向車輛饋電的牽引網(wǎng)的饋電方式有架空接觸網(wǎng)和接觸軌兩種方式。1)架空接觸網(wǎng)

架空接觸網(wǎng)是沿軌道線路，在鋼軌上空架設，向電動車輛供電的特殊形式的輸電線路，電動車輛由頂部升起的受電弓在架空接觸網(wǎng)上滑動接觸取得電能。2)接觸軌

接觸軌是沿軌道線路敷設的附加接觸軌，電動客車由轉向架伸出的受流器通過滑靴與第三軌接觸而取得電能。4.牽引網(wǎng)供電制式的配置形式

結合牽引網(wǎng)的電流制式、電壓等級和饋電方式，我國城市軌道交通牽引網(wǎng)供電制式可以選擇以下四種配置方式：直流(DC)1500V架空接觸網(wǎng)、直流1500V接觸軌、直流750V架空接觸網(wǎng)、直流750V接觸軌。如北京地鐵7號線采用DC1500V接觸軌，其余大部分線路采用DC750V接觸軌；上海軌道交通線路主要采用DC1500V架空接觸網(wǎng)；廣州軌道交通線路既有DC1500V架空接觸網(wǎng)、也有DC750V接觸軌。牽引網(wǎng)供電制式中，電壓等級與饋電方式是其關鍵點，兩者密切相關。牽引網(wǎng)供電制式的選擇，涉及供電牽引系統(tǒng)的技術經(jīng)濟指標、供電質(zhì)量、運輸?shù)目土髅芏?、供電距離、車輛的選型等，需要根據(jù)各城市的具體條件和要求，通過綜合技術論證后決定。四、牽引變電所布置方案1.設置原則(1)影響牽引變電所設置的因素：①主要因素：牽引網(wǎng)電壓等級、牽引網(wǎng)電壓損失。②其他因素：雜散電流腐蝕防護、線路損耗、電纜敷設、土建造價。(2)牽引變電所設置的基本要求：①牽引變電所分布應盡量均勻。②牽引整流機組規(guī)格應盡量統(tǒng)一，以便于維護管理及降低維護成本。③應具備足夠的容量，以滿足城市軌道交通供電發(fā)展的需要。2.布點與選址過程1)確定牽引變電所的數(shù)量及布點(1)確定供電分區(qū)長度。確定供電分區(qū)長度時，需要綜合考慮牽引供電系統(tǒng)運行方式、牽引網(wǎng)最大電壓損失、雜散電流腐蝕防護、線路損耗，以及是否在區(qū)間設置牽引變電所等因素。

①牽引供電系統(tǒng)運行方式。牽引供電系統(tǒng)運行方式包括：單牽引整流機組雙邊供電、雙牽引整流機組雙邊供電和大雙邊供電。供電分區(qū)的長度，需滿足在牽引變電所故障解列時牽引網(wǎng)采用大雙邊供電運行方式的要求。

②牽引網(wǎng)最大電壓損失。雙邊供電牽引網(wǎng)最大電壓損失發(fā)生在供電分區(qū)中部，單邊供電牽引網(wǎng)最大電壓損失發(fā)生在供電分區(qū)末端。因此，為保證供電分區(qū)最大電壓損失處電壓允許值滿足要求，并考慮牽引供電系統(tǒng)的運行方式，需按照大雙邊供電進行電壓損失核算。

③雜散電流腐蝕防護。直流牽引電流流經(jīng)走行軌時，因走行軌存在內(nèi)部電阻，在走行軌上產(chǎn)生縱向電位?？v向電位的大小與直流牽引電流、走行軌電阻、供電分區(qū)長度有關。

在相同條件下，牽引變電所的供電分區(qū)長度越短，走行軌上產(chǎn)生的縱向電位越小，雜散電流泄漏量則越少；供電分區(qū)長度越長，走行軌上產(chǎn)生的縱向電位越大，雜散電流泄漏量則越多。

可見，供電分區(qū)長，牽引變電所數(shù)量少，將不利于雜散電流腐蝕的防護。

④線路損耗。牽引網(wǎng)的單位電阻比較大，一般為0.02~0.04Q/km。在相同條件下，當牽引變電所間距較大時，牽引網(wǎng)能耗加大，因此，供電分區(qū)長，牽引變電所數(shù)量少，將加大牽引網(wǎng)能耗。

綜上所述，牽引變電所布點時，需要綜合考慮上述因素的影響，以便既滿足牽引供電系統(tǒng)技術要求，又具有良好的經(jīng)濟指標。

(2)牽引變電所布點的方法。牽引變電所布點，通常有以線路中間為布點基準和以線路末端為布點基準兩種方式。①以線路中間為布點基準。

a基本布點：研究線路中站間間距最大的兩個相鄰車站，當站間間距足夠長時，可在這兩個車站暫時設置牽引變電所，計算牽引網(wǎng)雙邊供電最大電壓損失。若結果滿足允許值要求，則確定在這兩個車站設置牽引變電所；若結果不滿足允許值要求，則按照最大電壓損失要求，確定這兩個牽引變電所的位置。

b其他布點：以基本布點的兩個牽引變電所為基準，分別向線路兩端擴展，通過計算牽引網(wǎng)雙邊供電最大電壓損失，并考慮與車站相結合，確定其他牽引變電所的位置。這種方法強調(diào)布點時盡可能考慮與車站相結合，適用于站間間距相差較大的線路。3.結構形式

牽引變電所的結構形式有地下式、地上式、地下區(qū)間式和箱式等幾類。

1)地下式牽引變電所

當牽引變電所與地下車站結合設置時，應盡量設置在車站主排水站對側，并設置在供電分區(qū)較長的車站一端。具體有以下幾種設置形式。

(1)設置在車站站臺端部。牽引變電所的房間可以根據(jù)車站功能布局及車站規(guī)模設計為一層或兩層。當設置為兩層時，牽引整流機組應該設置在站臺層；開關柜室與控制室可設置在任何一層。

(2)旁建于車站通風道。此方案是在車站通風道一旁設置牽引變電所房間。

(3)設置在車站線路外側。在條件允許的情況下，在線路外側單獨設置牽引變電所，并通過牽引變電所內(nèi)部樓梯將牽引變電所與車站站廳層聯(lián)系起來。

2)地上式牽引變電所

若有下列三種情況之一，可以考慮設置地上式牽引變電所：一是城市規(guī)劃條件許可時；二是因地下車站沒有空間安排牽引變電所時；三是地面或高架線路需要設置牽引變電所時。當牽引變電所在地上設置時，可以有以下幾種設置形式。

(1)與車站結合(站內(nèi)房間式)。由于高架線路車站一般為兩層，地面車站有時也設計為兩層，此時牽引變電所可設置在車站端部，房間一般根據(jù)車站內(nèi)部功能布局設置為兩層,內(nèi)部設置上、下貫通樓梯。

(2)獨立于車站(站外房間式)。根據(jù)直流牽引供電仿式，計算規(guī)劃供電分區(qū)長度，將牽引變電所設置在合適的位置。牽引變電所可采用新建筑物，也可以利用既有建筑物，或采用箱式牽引變電所。

(3)車輛段(停車場)。在車輛段(停車場)設置地面牽引變電所，以滿足回送、折返、檢修列車時等牽引用電需要。由于車輛段牽引變電所的饋出電纜較多，牽引變電所一般靠近咽喉區(qū)域設置。3)地下區(qū)間式牽引變電所

當?shù)叵率綘恳冸娝c車站合建不能滿足牽引網(wǎng)電壓損失要求時，可在區(qū)間設置地下牽引變電所，其可以設置在區(qū)間風道外側、盾構豎井等處所。由于單獨設置地下區(qū)間式牽引變電所在經(jīng)濟上不劃算，因此一般不采用。4)箱式牽引變電所

箱式牽引變電所是工廠化、模塊化、標準化的牽引變電所，是一種特殊的牽引變電所結構形式。在車站附近的地面設置工廠預制的鋼結構箱體，采用箱體、溫度調(diào)節(jié)裝置、微增壓裝置及其內(nèi)部供電設備等構成一個整體，牽引變電設備在箱內(nèi)布置。箱體由兩層鋼板內(nèi)襯

軌道交通動力照明系統(tǒng)的安裝與維修

中國特色高水平高職學校項目建設成果

城市軌道交通變電所安裝有各種電氣設備，它們按照一定的順序連接起來，構成了接收和分配電能的電路，實現(xiàn)了電能的變換與分配。張東是某地鐵動力照明工班的工程師，他要帶領工班小組成員對變電所的一次電氣設備進行維護和檢修。他要和工班小組成員一起依據(jù)變電所電氣設備的特性，遵循電力系統(tǒng)標準，分析并設計出變電所平面布置圖和主接線圖。

項目引入城市軌道交通變電所主接線的分析與設計知識目標1.了解主變電所各電氣設備的作用；2.掌握變電所主接線設計原則；3.熟知降壓變電所主接線圖的繪制方法。能力目標1.能識別主變電所的設備；2.會分析變電所的主接線；3.能設計并繪制降壓變電所的主接線圖。素質(zhì)目標1.培養(yǎng)職業(yè)標準和規(guī)范意識；2.培養(yǎng)團隊協(xié)作意識和大國工匠精神；3.樹立嚴謹認真的態(tài)度和創(chuàng)新意識。 學習目標

變電所是城市軌道交通供電系統(tǒng)的心臟，擔負著接收電能、改變電壓等級和輸送分配電任務1

變電所主接線的分析

項目實施

一

、變電所常見電氣設備的認知城市軌道交通供電系統(tǒng)中，有三類不同的變電所：主變電所、牽引變電所、降壓變電所，它們承擔著不同的作用。主變電所連接外部電源和中壓網(wǎng)絡，是城市電網(wǎng)(外部)和城市軌

道交通供電系統(tǒng)(內(nèi)部)之間的橋梁，其實現(xiàn)了三相交流高壓向三相交流中壓的變換；牽引變電所連接中壓網(wǎng)絡和牽引網(wǎng)，是主變電所與牽引供電系統(tǒng)之間的橋梁，其實現(xiàn)了三相交流

中壓向直流的變換；降壓變電所連接中壓網(wǎng)絡和配電線路，是主變電所與動力照明系統(tǒng)之間

的橋梁，其實現(xiàn)了三相交流中壓向三相交流低壓的變換。通常，牽引變電所和降壓變電所合建，構成了牽引降壓混合變電所。知識鏈接1

.

電氣設備種類供電系統(tǒng)按其作用的不同可分為一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)，其中擔負電能輸送和分配任務的系統(tǒng)稱為一次系統(tǒng)(或一次回路),一次系統(tǒng)中的所有電氣設備，稱為一次設備。對一次系統(tǒng)進行監(jiān)視、控制、測量和保護的系統(tǒng)，稱為二次系統(tǒng)(或二次回路),二次系統(tǒng)中的所有電氣設備，稱為二次設備。2

.

典型

一

次設備1)變壓器變壓器是利用電磁感應原理進行電壓變換的一種靜止電氣設備。變壓器外形圖如圖3-1所示。其作用是將某一電壓等級的電能轉換為相同頻率另一電壓等級的電能，實現(xiàn)電能傳輸，具有變壓、變流和改變阻抗的功能。2)斷路器斷路器按使用范圍分為高壓斷路器和低壓斷路器。如圖3-2(a)

所示，高壓斷路器又稱高壓開關，是變電所的重要設備之一。高壓斷路器不僅可以切斷與閉合高壓電路的空載電流和負載電流，而且當系統(tǒng)發(fā)生故障時它與保護裝置、

自動裝置相配合，可以迅速地切斷故障電流，以減小停電范圍。3)隔離開關與三工位開關隔離開關一般是指高壓隔離開關。高壓隔離開關是沒有滅弧裝置的開關電器，在分閘

狀態(tài)下有明顯的斷口，在合閘狀態(tài)下能可靠地通過額定電流。因隔離開關沒有滅弧裝置，不能切斷負荷電流和短路電流。隔離開關如圖3-3(a)、(b)

所

示

。如圖3-3(c)所示，三工位開關是一種新型隔離開關，主要用于GIS(氣體絕緣開關設備)

開關柜中，其具有小型化的特點。所謂三工位開關，是指隔離開關具有三個工作位置，即主

斷口接通的合閘位置、主斷口分開的隔離位置及接地側的接地位置，并且三個位置的相互轉

換由一把刀閘來實現(xiàn)。4)高壓負荷開關高壓負荷開關是在高壓隔離開關的基礎上加入簡單的滅弧裝置而成的，能切合負荷電如圖3-2(b)

所示，低壓斷路器又稱低壓自動開關或空氣開關，既能帶負荷通斷電，又能

在線路發(fā)生短路、過負荷、低電壓等故障時自動跳閘，它可用來分配電能，不頻繁地啟動異步電動機，對電源線路及電動機等實行保護，其功能相當于熔斷器式開關與熱繼電器等的組

合。低壓斷路器廣泛應用于低壓配電系統(tǒng)各級饋出線、各種機械設備的電源控制和用電終端的控制與保護。3)隔離開關與三工位開關隔離開關一般是指高壓隔離開關。高壓隔離開關是沒有滅弧裝置的開關電器，在分閘狀態(tài)下有明顯的斷口，在合閘狀態(tài)下能可靠地通過額定電流。因隔離開關沒有滅弧裝置，不能切斷負荷電流和短路電流。隔離開關如圖3-3(a)、(b)

所示

。如圖3-3(c)所示，三工位開關是一種新型隔離開關，主要用于GIS(氣體絕緣開關設備)

開關柜中，其具有小型化的特點。所謂三工位開關，是指隔離開關具有三個工作位置，即主斷口接通的合閘位置、主斷口分開的隔離位置及接地側的接地位置，并且三個位置的相互轉換由一把刀閘來實現(xiàn)。4)高壓負荷開關高壓負荷開關是在高壓隔離開關的基礎上加入簡單的滅弧裝置而成的，能切合負荷電流，但不能切斷短路電流。高壓負荷開關外形圖如圖3-4所示。高壓負荷開關分戶外和戶

內(nèi)兩大類。和隔離開關一樣，高壓負荷開關斷開時有明顯可見的斷開間隙，也能起隔離電流的

作

用，以

保

證

檢

修時的

人

身

安

全

。5)熔斷器熔斷器是一種在通過的電流超過規(guī)定值時熔體熔化而切斷電路的保護電器。熔斷器的功能主要是對電路及其設備進行

短

路

保

護，

但

有的

也

具

有

過

負

荷