城市軌道交通供電分析論文

1、論文題 目 城市軌道交通供電技術(shù) 專 業(yè) 城市軌道交通車輛 班 級 13級車輛1班 學 號 1313172135 學 生 林煥 指導教師 齊群 廣東交通職業(yè)技術(shù)學院2015年一、供電系統(tǒng)的簡介及中壓網(wǎng)絡(luò)的概念1、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)，擔負著運行所需的一切電能的供給與傳輸，是城市軌道交通安全可靠運行的重要保證。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：透風機、空調(diào)、自動扶梯、電梯、水泵、照明、afc系統(tǒng)、fas、bas、通訊系統(tǒng)、信號系統(tǒng)等。在上述用電群

2、體中，有不同電壓等級直流負荷、不同電壓等級交流負荷；有固定負荷、有時刻在變化的運動負荷。每種用電設(shè)備都有自己的用電要求和技術(shù)標準，而且這種要求和標準又相差甚遠。城市軌道交通供電系統(tǒng)就是要滿足這些不同用戶對電能的不同需求，以使其發(fā)揮各自的功能與作用。保證電動客車暢行，安全、可靠、迅捷、舒適地運送乘客，是供電系統(tǒng)的根本目的。2、供電系統(tǒng)的構(gòu)成根據(jù)功能的不同，對于集中式供電，城市軌道交通供電系統(tǒng)可分成以下幾部分：外部電源、主變電所、牽引供電系統(tǒng)、動力照明配電系統(tǒng)、電力監(jiān)控(scada)系統(tǒng)。對于分散式供電，城市軌道交通供電系統(tǒng)則可分成以下幾部分：外部電源、(電源開閉所)、牽引供電系統(tǒng)、動力照明配電系

3、統(tǒng)、電力監(jiān)控(scada)系統(tǒng)。牽引供電系統(tǒng)，又可分成牽引變電所與牽引網(wǎng)系統(tǒng)。動力照明配電系統(tǒng)，又可分成降壓變電所與動力照明。但在進行初步設(shè)計與施工設(shè)計時，為便于設(shè)計治理，供電系統(tǒng)往往被劃分成：系統(tǒng)設(shè)計；主變電所設(shè)計；牽引變電所(或牽引降壓混合變電所)及降壓變電所設(shè)計；牽引網(wǎng)設(shè)計；電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計；雜散電流腐蝕防護設(shè)計(注：動力照明隨同土建一起設(shè)計)。3、外部電源方案城市軌道交通系統(tǒng)的外部電源方案，根據(jù)城市電網(wǎng)構(gòu)成的不同特點，可采用集中式、分散式、混合式等不同形式。(1)確定外部電源方案的原則城市軌道交通作為城市電網(wǎng)的特殊用戶，一般用電范圍多在10km30km之間。城市軌道交通系統(tǒng)的外部電源方

4、案，主要有集中式、分散式、混合式等不同形式。究竟采用何種方式，應(yīng)通過計算確定需要負荷之后，根據(jù)城市軌道交通路網(wǎng)規(guī)劃、城市電網(wǎng)構(gòu)成特點、工程實際情況綜合分析確定。(2)集中式供電在城市軌道交通沿線，根據(jù)用電容量和線路是非，建設(shè)專用的主變電所，這種由主變電所構(gòu)成的供電方案，稱為集中式供電。主變電所進線電壓一般為110kv，經(jīng)降壓后變成35kv或10kv，供牽引變電所與降壓變電所。主變電所應(yīng)有兩路獨立的進線電源。集中式供電，有利于城市軌道交通供電形成獨立體系，便于治理和運營。上海、廣州、南京、香港、德黑蘭地鐵等即為集中式供電方案。(3)分散式供電根據(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

5、進多路電源，構(gòu)成供電系統(tǒng)，稱為分散式供電。這種供電方式一般為10kv電壓級。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，要求城市軌道交通沿線有足夠的電源引進點及備用容量。建設(shè)中的沈陽地鐵、長春輕軌、大連輕軌、北京城鐵、北京八通線、北京地鐵5號線等即為分散式供電方案。(4)混合式供電將前兩種供電方式結(jié)合起來，一般以集中式供電為主，個別地段引進城市電網(wǎng)電源作為集中式供電的補充，使供電系統(tǒng)更加完善和可靠。這種方式稱為混合式供電。北京地鐵一線和環(huán)線、建設(shè)中的武漢軌道交通工程、青島地鐵南北線工程等即為混合式供電方案。通過中壓電纜，縱向把上級主變電所和下級牽引變電所、降壓變電所連接起來，橫向

6、把全線的各個牽引變電所、降壓變電所連接起來，便形成了中壓網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)功能的不同，把為牽引變電所供電的中壓網(wǎng)絡(luò)，稱為牽引網(wǎng)絡(luò)；同樣，把為降壓變電所供電的中壓網(wǎng)絡(luò)稱為動力照明網(wǎng)絡(luò)。中壓網(wǎng)絡(luò)有兩大屬性：一是電壓等級，二是構(gòu)成形式。中壓網(wǎng)絡(luò)不是供電系統(tǒng)中獨立的子系統(tǒng)，但是它卻是供電系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容。它的設(shè)計牽扯到外部電源方案、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。二、中壓網(wǎng)絡(luò)的電壓等級1、國家中壓配電現(xiàn)狀及發(fā)展趨向我國現(xiàn)行中壓配電標準電壓等級有：66kv、35kv、10kv。隨著城鄉(xiāng)電氣化事業(yè)的發(fā)展，只有一種10kv作為中低電壓的分界，顯然已不

7、能滿足城鄉(xiāng)配電網(wǎng)發(fā)展要求。我國第一個20kv一次配電的供電區(qū)，已經(jīng)于1996年5月在蘇州產(chǎn)業(yè)園區(qū)投進運行。從前一段運行情況來看，其線損率大大低于10kv系統(tǒng)。對于農(nóng)村電網(wǎng)，從電源電壓直接送到中壓一次配電層，形成高壓電源層中壓一次配電層低壓戶內(nèi)三級配電，可以簡化電網(wǎng)、降低造價、減少線損、利于發(fā)展。采用20kv作為中壓一次配電層，功能上可以替換35kv與10kv兩個配電層，而造價上則與10kv設(shè)備差異不大。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)。例如：早在1999年中電聯(lián)供電分會發(fā)表的“北京電網(wǎng)實施城網(wǎng)建設(shè)和改造的規(guī)劃原則”中表明：北京市區(qū)內(nèi)電壓等級按500kv、2

8、20kv、110kv、10kv(20kv)設(shè)計，其中新建開發(fā)區(qū)可選20kv電壓等級。2、國內(nèi)城市軌道交通中壓網(wǎng)絡(luò)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(yīng)的開關(guān)柜等20kv設(shè)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(luò)電壓等級采用了35kv(若采用國外設(shè)備則是33kv)或10kv。北京地鐵、天津地鐵、長春軌道交通環(huán)線一期工程、大連快速軌道交通3號線的中壓網(wǎng)絡(luò)為10kv；上海地鐵1、2號線的牽引網(wǎng)絡(luò)采用了33kv，動力照明網(wǎng)絡(luò)采用了10kv；上海地鐵明珠線的牽引網(wǎng)絡(luò)采用了35

9、kv，動力照明網(wǎng)絡(luò)采用了10kv；廣州地鐵1、2號線采用了33kv的牽引動力照明混合網(wǎng)絡(luò)；南京地鐵南北線一期工程、深圳地鐵采用了35kv的牽引動力照明混合網(wǎng)絡(luò)；武漢軌道交通一期工程、重慶軌道交通較新線工程采用了10kv的牽引動力照明混合網(wǎng)絡(luò)。然而，隨著城鄉(xiāng)電力消費的增長，發(fā)展城鄉(xiāng)20kv配電網(wǎng)已提到議事日程上來。20kv是目前公認的具有發(fā)展遠景的優(yōu)選電壓級。20kv開關(guān)柜、變壓器、電力電纜等一系列設(shè)備，也完全實現(xiàn)了國產(chǎn)化。近年已頒布的國家標準gb15693中表明，20kv也是可使用的電壓級。另外，已經(jīng)完成送審稿的地鐵設(shè)計規(guī)范中規(guī)定：地鐵中壓網(wǎng)絡(luò)的電壓等級可采用35kv(33kv)、20kv、1

10、0kv。因此，在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)及20kv設(shè)備這個大環(huán)境，已經(jīng)發(fā)生變化的情況下，在城市軌道交通中壓網(wǎng)絡(luò)的電壓等級選用上，也應(yīng)該拓寬思路，認真比較，優(yōu)化選用。換言之，不能僅局限于以往的35kv(33kv)和10kv框框，應(yīng)該熟悉到，20kv也是可用的，并已成為一個備選電壓級。這是由于：城市軌道交通供電系統(tǒng)，尤其是集中式供電系統(tǒng)，與其他公用用戶相比，相對獨立，自成系統(tǒng)。無論從施工建設(shè)，還是運營治理、養(yǎng)護維修等均相對獨立。從這個角度來說，城市軌道交通中壓網(wǎng)絡(luò)的電壓等級不一定與外部電網(wǎng)電壓等級相一致。實際上，上海地鐵、廣州地鐵，已采用了國外的33kv設(shè)備，而我國電壓等級是35kv，并非33kv。另外，象南

11、京地鐵、深圳地鐵采用的35kv，也是這兩座城市市區(qū)電網(wǎng)所要取消的電壓級。換言之，在城市軌道交通中壓網(wǎng)絡(luò)電壓等級與外部市網(wǎng)電壓等級的關(guān)系上，是采用35kv還是采用33kv或者20kv，其性質(zhì)和概念上是一樣的。3、不同電壓等級的中壓網(wǎng)絡(luò)的特點(1)35kv中壓網(wǎng)絡(luò)，國家標準電壓級。輸電容量較大、間隔較長；設(shè)備來源國內(nèi)；設(shè)備體積較大，占用變電所面積較大，不利于減小車站體量；設(shè)備價格適中；國內(nèi)沒有環(huán)網(wǎng)開關(guān)，因而不能用(相對于斷路器柜)價格較便宜的環(huán)網(wǎng)開關(guān)，構(gòu)成接線與保護簡單、操縱靈活的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)；廣州地鐵、上海地鐵已經(jīng)采用。(2)33kv中壓網(wǎng)絡(luò)，國際標準電壓級。輸電容量較大、間隔較長，基本與35kv一致；設(shè)備來源國外，不利于國產(chǎn)化；國外開關(guān)設(shè)備體積較小、價格較高，廣州、上海地鐵已經(jīng)采用；國外cgis產(chǎn)品有環(huán)網(wǎng)單元。(3)20kv中壓網(wǎng)絡(luò)，國際標準電壓級。輸電容量及間隔適中，比10kv系統(tǒng)大。設(shè)備完全實現(xiàn)國產(chǎn)化；引進mg、alsthom等技術(shù)的開關(guān)設(shè)備，體積較小，占用變電所面積遠小于國產(chǎn)35kv設(shè)備，有利減小車站體量，節(jié)省土建投資；價格適中；有環(huán)網(wǎng)單元，能構(gòu)成接線與保護簡單、操縱靈活的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)；國內(nèi)地鐵尚沒有采用，但國外地鐵多有采用。(4)10kv中壓網(wǎng)絡(luò)，國家標準電