城市轨道交通供电系统
城市轨道交通供电系统
分散供电方式
混合式供电
• 将前两种供电方式结合起来;一般以集中式 供电为主，个别地段引入城市电网电源作 为集中式供电的补充，使供电系统更加完 善和可靠 这种方式称为混合式供电。地铁 一线和环线 建设中的武汉轨道交通工程、 青岛地铁南北线工程等即为混合式供电方 案。
混合供电方式
五 供电系统——中压网络
中压网络属性
• 中压网络有两大属性：一是电压等级;二是 构成形式
• 中压网络不是供电系统中独立的子系 统，但是它却是供电系统设计的核心内容 。它的设计牵扯到外部电源方案 主变电所 的位置及数量、牵引变电所及降压变电所 的位置与数量、牵引变电所与降压变电所 的主接线等。
应用
• 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或10kV 地铁 天 津地铁、长春轨道交通环线一期工程、大连快速 轨道交通3号线的中压网络为10kV；地铁1、2号 线的牵引网络采用了33kV;动力照明网络采用了 10kV；地铁明珠线的牵引网络采用了35kV，动力 照明网络采用了10kV；地铁1、2号线采用了 33kV的牵引动力照明混合网络；南京地铁南北线 一期工程、地铁采用了35kV的牵引动力照明混合 网络；武汉轨道交通一期工程、重庆轨道交通较 新线工程采用了10kV的牵引动力照明混合网络。
• 2经常处在动态运行状态中
• 和一般的电力线路只在两点间固定传输电能的作 用不同;在接触网下沿线有许多电动车组告诉运动 取流 电动车组受电弓（或受流器）以对接触网一 定的压力和速度与接触网接触摩擦运行，通过接 触网的电流很大。运行中不可避免地会产生受电 弓离线而引起电弧，再加上在露天区段还要承受 风 雾、雨、雪及大气污染的作用，使接触网昼夜 不停的处在振动、摩擦、电弧、污染、伸缩的动 态运行之中。这些因素对接触网各种线索、零件 都产生恶劣影响，使其发生故障的可能性较一般 电力线路的概率要大得多。
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析一、城市轨道交通供电系统城市轨道交通供电系统通常采用第三轨供电和架空线供电两种方式，其中第三轨供电主要应用于地铁系统，而架空线供电则主要应用于轻轨、有轨电车等系统。
无论是第三轨供电还是架空线供电，其基本构成和组成原理大致相同，即由电源、供电装置、接触网或第三轨、车辆等组成。
1. 供电方式第三轨供电是指在轨道旁边或轨道中间铺设一根金属轨，通过轨道供电装置向车辆提供电能。
相比于架空线供电，第三轨供电的优势在于无须建设高架架空线路，不会影响城市景观，但其缺点在于安全性较差、受环境影响大等。
而架空线供电则是指在路轨上方悬挂一根或多根电力导线，通过接触网将电能传输给车辆。
架空线供电的优势在于供电安全性高、可靠性强，但其缺点在于对城市景观影响大、对环境要求高等。
2. 供电装置城市轨道交通供电系统的供电装置通常包括变电设备、开闭所、接触网或第三轨等部分。
变电设备主要用于将城市电网供电的高压交流电转换为适合交通车辆使用的低压直流电，以及对供电系统进行监控和保护。
开闭所则用于控制供电系统的通断，保障其安全、稳定地运行。
接触网或第三轨则用于向行驶中的车辆提供电能。
这些供电装置的设计和运行状态对城市轨道交通系统的安全性和可靠性具有重要影响。
3. 车辆城市轨道交通车辆是供电系统的终端使用者，其接受并利用供电系统提供的电能。
车辆的设计和制造质量，电力系统以及电气设备的性能表现等都与城市轨道交通供电系统的安全、稳定运行密切相关。
二、电力技术城市轨道交通供电系统的高效、稳定运行需要电力技术的支撑，在此我们将从电源技术、供电技术和电力质量技术三个方面对相关技术进行分析。
1. 电源技术城市轨道交通供电系统的电源一般来自城市电网，而城市电网的电能来源多种多样，包括火电、水电、风电、光伏发电等。
电源技术的发展趋势主要包括提高电能利用率、降低对环境的影响、提高系统的可靠性和稳定性等。
还需要考虑城市电网与城市轨道交通供电系统之间的匹配性和互动性，以保障城市轨道交通供电系统能够获得高质量的电能供应。
城市轨道交通供电系统城市轨道交通概论
城市轨道交通供电系统城市轨道交通概论城市轨道交通供电系统是指为城市轨道交通（如地铁、轻轨等）提供电力的系统。
它是城市轨道交通运营的重要组成部分，直接关系到城市轨道交通的安全、稳定和高效运行。
城市轨道交通供电系统主要包括供电系统结构、供电方式、供电设备和供电管理等几个方面。
首先，城市轨道交通供电系统的结构主要分为集中式供电和分布式供电两种形式。
集中式供电是指将电力从电网供应给城市轨道交通线路，通过变电所进行电能转换和配电。
分布式供电是指将电力直接供应给城市轨道交通线路，不通过变电所进行中间转换。
其次，城市轨道交通供电系统的供电方式主要有直流供电和交流供电两种形式。
直流供电是将电力以直流形式供应给城市轨道交通线路，其中常见的有三轨供电和四轨供电两种形式。
交流供电是将电力以交流形式供应给城市轨道交通线路，其中常见的有接触网供电和无接触网供电两种形式。
再次，城市轨道交通供电系统的供电设备包括变电所、牵引变压器、接触网或四轨导线和车辆供电设备等。
变电所是供电系统的核心设备，负责将电力从电网转换成适合轨道交通运营的电能。
牵引变压器则将变电所输出的电能转换成适合轨道交通车辆牵引的电能。
接触网或四轨导线是将电能从供电系统传输到运行线路上的设备，通过接触网或四轨导线与车辆上的集电装置接触，实现车辆的供电。
车辆供电设备则是车辆上的设备，负责将来自接触网或四轨导线的电能传输到车辆的牵引装置。
最后，城市轨道交通供电系统的供电管理是保障系统正常运行的重要环节。
供电管理包括供电调度、供电维护、供电检修和故障处理等多个方面。
供电调度负责根据运行情况合理调配供电能力，确保供电系统能满足轨道交通的需求。
供电维护负责对供电设备进行定期维护，确保设备的正常运行和使用寿命。
供电检修则是对供电设备进行故障排除和修复，及时处理供电系统的故障。
故障处理则是在供电系统故障发生时，采取相应措施，保障城市轨道交通的正常运行。
综上所述，城市轨道交通供电系统是为城市轨道交通提供电力的系统，它的结构、方式、设备和管理等方面都对轨道交通的运行质量和效率有着重要影响。
城轨交通供电系统
10kV
区域变电所
10kV
10kV
10kV
10kV 10kV
10kV
牵引或降压变电所
• 3.混合式供电 将前两种供电方式结合起来，一般以集中式
供电为主，个别地段引入城市电网电源作为集中 式供电的补充，使供电系统更加完善和可靠。北 京地铁一线和环线、建设中的武汉轨道交通工程 、青岛地铁南北线工程等即为混合式供电方案。
• 五、供电方式
• 1.集中式供电 在城市轨道交通沿线，根据用电容量和线路
长短，建设专用的主变电所。主变电所进线电压 一般为110kV，经降压后变成35kV或10kV，供 牵引变电所与降压变电所。主变电所应有两路独 立的进线电源。集中式供电，有利于城市轨道交 通供电形成独立体系，便于管理和运营。上海、 广州、南京、香港、德黑兰地铁等。
• 集中供电方式的优点：
• （1）可靠性高，便于集中统一调度和集中管理。
• （2）施工方便，维护容易，电缆敷设径路比较好走。
• （3）抑制谐波的效果较好。为减少谐波对电网的影响和 危害，一是采用较高脉波（24脉波）整流机组，二是选用 较高电压（110kV）的电源，因为大容量、高电压电网的 承受能力强，同时国标规定的谐波总畸变率和谐波电压含 有率比小容量、低电压电网要低得多，而且也有利于今后 集中采取高次谐波防治措施。
中压网络
城市电网 主变电所
牵引或降压变电所
• 2.分散式供电 在地铁沿线直接由城市电网引入多路电源构
成供电系统。一般为10kV电压级。分散式供电要 保证每座牵引变电所和降压变电所均获得双路电 源，要求城市轨道交通沿线有足够的电源引入点 及备用容量。建设中的沈阳地铁、长春轻轨、大 连轻轨、北京城铁、北京八通线、北京地铁5号线 等
城市轨道交通-供电系统
问题导入
• 城市轨道交通采用电力牵引，由于电动车组本身 无原动力装置，因此在城市轨道交通沿线必须设 置一套完善的、不间断地向电动车组供电的设备， 即城市轨道交通的牵引供电系统。
• 牵引供电系统是城市轨道交通供电系统的最重要 部分。 • 城市轨道交通供电系统是如何起到作用的呢？
城市轨道交通设备
第5章 供电系统
第一节
概述
第二节
第三节牵引供电系统来自电力监控系统一、供电系统概述
• 城市轨道交通供电系统负责提供其正常运营提供 所需电能，包括列车的电力牵引以及为运营服务 的辅助设施消耗的电能。 • 城市轨道交通供电为一级负荷，由两路独立的电 源供电。 • 城市轨道交通供电系统包括高压供电源系统、牵 引供电系统和动力照明供电系统。
二、牵引变电所
• 由于城市轨道交通列车是以一定的速度沿区间运 行的，供给一定区段内牵引电能的变电所称为牵 引变电所。 • 牵引变电所从城市轨道交通主变电所中获得电能， 经过降压和整流，变成车辆所需的直流电。
城市轨道交通设备
二、牵引变电所
• 牵引变电所设置
–牵引变电所的数量、设置地点、以及馈电线数 目要由供电计算确定。 –一般设置在沿线若干车站及车辆段附近。相邻 牵引变电所之间距离在2~4km。
四、动力照明供电系统
• 动力照明供电系统提供车站和区间各类照明、扶 梯、风机、水泵等动力机械设备电源和通信、信 号、自动化等设备电源。
• 动力照明供电系统由降压变电所及动力照明组成。
城市轨道交通设备
四、动力照明供电系统
• 每个车站应设降压变电所，车站动力照明采用 380/220V三相五线制系统配电。
• 车站设备负荷分三类：
– 一类负荷：事故风机、消防泵、主排水站、售检票机、 防灾报警、通信信号、事故照明 – 二类负荷：自动扶梯、普通风机、排污泵、工作照明 – 三类负荷：空调、冷冻机、广告照明、维修电源
第三章 城市轨道交通供电系统
牵引变电所
1 1
馈电线
2 7 2 3
受电器
2 7 2 3
接触网
电动车组
4
电分段 动力照明供电系统由降压变电所及动力照明组成。每个车站应 设降压变电所，若地下车站负荷较大，一般设于站台两端，其 中一端可以和牵引变电所合建成混合变电所；若地面车站负荷 较小，可设一个降压变电所。
城市电网一 次电力系统 轨道交通供 电系统
城市电网一次电力系统由国家电力部门建造与管理，包括发电厂（站）、 传输线路及区域变电所。 ①发电厂（站）：分为火力、水力、核动力等各种能源发电厂（站）。 ②传输线路：需升压为超高电压（110kV或220kV），通过三相传输线输 送到区域变电所。 ③区域变电所：将超高压电能降压为所需电压等级（如10kV或35kV）， 再经过三相输送电线输送到本区域内的牵引变电所和降压变电所，并再 降压为所需的电压等级（如1500V或380V等）。 城市轨道交通是一个重要的用电部门，按规定须由两路独立的电源供电， 当其中任何一路电源发生故障时，另一路应能保证一级负荷的全部用电 的需要。因此，城市轨道牵引变电所的电源进线来自两个区域变电所或 来自一个区域变电所的两路独立电源，当一路电源失压时，另一路电源 自动切入，使轨道交通系统能获得不间断的电源。
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（4）辐射形供电 每个牵引变电所用两路独立输电线与主降压变电站联接。这种接线方式 适合于轨道线路成弧形的情况，这种接线简单，但当主降压变电所停电 时，全线将停电。
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3.3 降压变电所
1. 降压变电所
城市轨道交通的正常运行中，除了牵引用电之外，在环境控制和系统服 务等方面还有众多用电设备，如通风机、给排水泵、自动扶梯等动力设 备，以及照明、通信信号设备等。这些设备一般均使用三相380V或单相 220V交流电。降压变电所即是将区域变电所或诸变电所输入的中压等级 电压降压变成低压交流电，并通过配电（所）室分配各种设备用电。 2号电源进 2号电源进 降压变电所一般设在车 1号电源进 1号电源进 站附近，即可对车站较 集中的电气设备供电， 10kv二段 也方便向车站两侧区间 10kv一段 用电设备供电。此外， 车辆基地、系统调度控 制中心需要专门设置的 降压变电所供电。
城市轨道交通供电系统概述
变电站：接收城市电网的高压电，将其转换为 适合城市轨道交通设备使用的低压电
配电网络：由变电站到各个车站、隧道、控制中 心的配电线路组成，将电能分配到需要的地方
变电所：在车站和隧道中设置的电力变换设备， 将电压调整为列车和其他设备所需的工作电压 用电设备：包括列车、车站照明、空调、通风 等设备，以及控制系统、信号系统等关键设备
成的影响
第分
运行方式
运行方式
城市轨道交通供电系统通常采用以下几种运行方式 单线供电：由一条电源线路提供电能，通过配电网络分配到各个设备。这种方式的 优点是简单、维护方便，但当电源线路出现故障时，可能会影响整个系统的运行
双线供电：由两条电源线路分别从不同的变电站或同一变电站的不同母线供电。这种 方式能够提高系统的可靠性和稳定性，但需要更多的设备和维护成本
随着技术的发展和城市轨道交通的不断发展，供电系统 的构成、运行方式和主要设备也在不断升级和改进，以
满足更高的安全、环保和节能要求
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第2部分
主要设备
主要设备
变压器：将高压电转换为 低压电的核心设备，通常
在变电站内设置
断路器：用于切断或接通 电源，当发生故障时，能 够迅速切断电流，保护系
统和设备
开关柜：用于分配和控制 电能，根据需求调整电压
和电流
电力电缆：用于传输电能 的载体，要求具备良好的
导电性和耐久性
不间断电源(UPS)：为关 键设备提供持续稳定的电 力供应，防止突然断电造
通过引入智能控制系统和监测设备，实现对城市轨道交通供电系统的实时监控和控制。这种方式能 够提高系统的效率和可靠性，但需要更多的技术和资金投入
轨道交通供电系统—轨道交通SCADA系统
城市轨道交通接触网
3.SCADA系统的优点 对供电系统的监控有以下优点：
（1）集中监控可提高系统运行的安全可靠和经济性。正常时，实现合理的系统运行方式；事故 时，可及时直接显示和记录事故发生时间和内容，有利于加快事故处理。 （2）集中控制使调度人员直接控制运行方式的改变，运行操作效率及其可靠性高，值班人员在 变电所内仅需对电气设备进行监护，劳动条件得到改善。 （3）有利于变电所实现无人值班化，可节省变电所基建和运行费用。
城市轨道交通接触网
1.电力监控系统的任务
城市轨道交通运行的管理和调度是由控制中心来实现的，其中的电力调度是供电系统运行 的管理和调度部门；而城市轨道交通供电系统的各类变电所及其他主要设备是沿线路分散 设置的。
要保证系统运行的安全、可靠及经济性，就必须由电力调度人员对系统进行集中管理和调 度，实现系统运行状态的监视和运行方式的控制。早期的集中调度是通过调度电话来实施 的，通过值班人员对系统运行方式进行监视和控制，属于一种效率低、可靠性差的间接监 控方式。
城市轨道交通接触网
（2）遥信（YX)：是指将被控站设备的状态，如断路器的位置信号、报警信号等，传 输给调度端。遥信的内容包括：
①遥信对象的位置信号； ②高中压断路器、直流快速断路器的各种故障跳闸信号； ③变压器、整流器的故障信号； ④交直流电源系统故障信号； ⑤降压变电所低压进线断路器、母联断路器的故障跳闸信号； ⑥钢轨电位限制装置的动作信号； ⑦预告信号； ⑧断路器手车位置信号； ⑨无人值班变电所的大门开启信号。
1.调度端 调度端设在电力调度所内完成远动对象的监控、数据统计及管理功能等，髙速铁路中 主机均为网络化设备。
城市轨道交通接触网
城市轨道交通供电系统
城市轨道交通供电系统一、城市轨道交通供电系统介绍城市轨道交通供电系统是为城市轨道交通运营提供所需电能的系统，不仅为城市轨道交通电动列车提供牵引用电，而且还为城市轨道交通运营服务的其他设施提供电能，如照明、通风、空调、给排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等，应具备安全可靠、技术先进、功能齐全、调度方便和经济合理等特点。
在城市轨道交通的运营中，供电一旦中断，不仅会造成城市轨道交通运输系统的瘫痪，还会危及乘客生命与财产安全。
因此，高度安全可靠而又经济合理的电力供给是城市轨道交通正常运营的重要保证和前提。
城市轨道交通的用电负荷按其功能不同可分为两大用电群体。
一是电动客车运行所需要的牵引负荷。
二是车站、区间、车辆段、控制中心等其他建筑物所需要的动力照明用电，诸如：通风机、空调、自动扶梯、电梯、水泵、照明、AFC系统、FAS、BAS、通信系统、信号系统等。
在上述用电群体中，有不同电压等级直流负荷、不同电压等级交流负荷，有固定负荷、有时刻在变化的运动负荷。
每种用电设备都有自己的用电要求和技术标准,而且这种要求和标准又相差甚远。
城市轨道供电系统就是要满足这些不同用户对电能的不同需求，以使其发挥各自的功能与作用。
二、城市轨道交通供电系统的组成城市轨道交通供电系统一般包括外部电源、主变电所（或电源开闭所）、牵引供电系统、动力照明供电系统、电力监控系统。
其中，牵引供电系统包括牵引变电所和牵引网，动力照明供电系统包括降压变电所和动力照明配电系统。
城市轨道交通供电系统中一般设置三类变电所，即主变电所（分散式供电方式为电源开闭所）、降压变电所及牵引降压混合变电所。
主变电所是指采用集中供电方式时，接受城市电网35kV及以上电压等级的电源,经其降压后以中压供给牵引变电所和降压变电所的一种地铁变电所，是专为城市轨道交通系统提供能源的枢纽。
降压变电所：从主变电所（电源开闭所）获得电能并降压变成低压交流电，为车站、隧道动力照明负荷提供电源。
城市轨道交通供电系统
城市轨道交通供电系统概述城市轨道交通供电系统是城市轨道交通运营的重要基础设施之一。
它负责为城市的地铁、轻轨等轨道交通提供稳定可靠的电力供应。
供电系统的设计与运营对于轨道交通系统的正常运行和乘客的出行安全至关重要。
本文将重点介绍城市轨道交通供电系统的组成和原理、供电方式以及相关设备和技术等内容。
组成和原理城市轨道交通供电系统主要由以下几个组成部分组成：电源系统是城市轨道交通供电系统的核心组成部分，负责为整个供电系统提供稳定的电力。
常见的电源系统包括接触网供电系统和第三轨供电系统。
•接触网供电系统：通过架设在轨道上方的接触网，通过配电设备提供电力给列车供电。
•第三轨供电系统：在轨道的一侧或两侧铺设一根导电轨，列车通过集电装置与导电轨接触，实现电能传递。
2. 配电系统配电系统负责将电源系统提供的电能，在整个轨道交通线路上进行合理分配。
配电系统通常包括变电站、变压器、开关设备等，在供电过程中起到调节电能和保护设备的作用。
线路系统是城市轨道交通供电系统的输电线路，包括主干线、支线和馈电线等。
这些线路通过导线将电能输送到不同的供电区域，确保整个供电系统的稳定性和可靠性。
4. 集电装置集电装置是连接列车和供电系统的关键设备，由于列车在运行过程中需要实时获得电力供应，因此集电装置可以通过与接触网或第三轨建立导电接触来获取电能，并将其传送到列车的牵引设备中。
供电方式根据城市轨道交通供电系统的不同设计和实际情况，可以有以下几种常见的供电方式：1.直供直流供电方式（常用于地铁）：以直流电方式供电，电压较高，通常为600V、750V或1500V，通过第三轨或接触网提供电能。
2.直供交流供电方式（常用于轻轨）：以交流电方式供电，电压较低，通常为380V或750V，通过接触网提供电能。
3.高速铁路供电方式：通常使用交流电方式供电，电压较高，通常为25kV，通过接触网提供电能。
相关设备和技术城市轨道交通供电系统涉及到的设备和技术非常多样化，其中一些关键的设备和技术包括：•变电站：用于将电网的高压电能转换为供电系统所需的低压电能。
城市轨道交通供电系统及电力技术分析
城市轨道交通供电系统及电力技术分析随着城市发展和人口增长，城市交通问题日益突出。
轨道交通作为城市公共交通的重要组成部分，对于缓解城市交通拥堵、改善环境质量、提高出行效率具有重要意义。
而轨道交通供电系统和电力技术是确保轨道交通安全、高效运行的关键。
本文将从城市轨道交通供电系统和电力技术的角度进行分析，探讨其在城市轨道交通发展中的重要作用和发展趋势。
一、城市轨道交通供电系统概述城市轨道交通供电系统是指为城市地铁、轻轨、有轨电车等轨道交通提供电力的系统，主要包括牵引供电系统和辅助供电系统两部分。
1. 牵引供电系统牵引供电系统是为轨道交通列车提供牵引电力的系统，一般采用直流750V或交流1500V/3000V供电。
其主要包括接触网、供电设备、牵引变流器等组成部分。
接触网是牵引供电系统的核心，通过接触网与列车上的受电弓实现电能传输，为列车提供所需的牵引电力。
供电设备一般包括变电所、配电设备等，用于将电能从电网输送至接触网。
牵引变流器则是将接触网提供的直流或交流电能转换为适合列车牵引用的电能。
二、城市轨道交通电力技术分析城市轨道交通电力技术是保障轨道交通设备安全、高效运行的关键。
随着城市轨道交通的快速发展，相关电力技术也在不断创新和完善，主要体现在以下几个方面。
牵引电力技术是影响轨道交通列车动力性能和运行效率的关键技术。
传统的牵引电力技术主要包括直流牵引和交流牵引两种。
在直流牵引技术中，采用直流电机驱动列车运行，具有良好的启动和加速性能，适用于地铁等短途快速运行的轨道交通系统；在交流牵引技术中，采用交流感应电动机或交流同步电动机驱动列车运行，具有较大的功率范围和较高的效率，适用于城市轨道交通系统中的长途高速运行。
随着磁悬浮技术的不断进步，利用磁悬浮技术实现牵引动力已成为轨道交通发展的新趋势，具有运行速度快、噪音低、能耗低等优势。
供电系统技术是保障轨道交通列车牵引供电的关键技术。
随着轨道交通系统的不断完善和扩建，其供电方式也在不断创新和优化。
城市轨道交通供电系统—供电系统概述
2.供电系统的构成
外部高压供电系统是城市电网对城市轨道交通系统内部的主变电 所供电的系统，有三种供电方式：
（1）集中式 （2）分散式 （3）混合式
2.供电系统的构成
2.1外部高压供电系统
2.1.1分散式供电 在城市轨道交通线路沿线直接从城市电网引入多路电源，电源电压等
级一般为10 kV，供给各牵引变电所。 分散式供电应保证每座牵引变电所和降压变电所皆能获得双路电源。
)，输送至牵引变电所和降压变电所。
主变电所具有
的AC 110 kV电源。
2.供电系统的构成
2.1外部高压供电系统
2.1.1 混合式供电 前两种供电方式的结合，以集中式供电为主，个别地段引入城市电
网电源作为集中式供电的补充。
2.供电系统的构成
2.2 牵引供电系统
牵引供电系统供给电动列车运行的电能。 电能
2.供电系统的构成
2.3 动力照明供电系统
（2）配电所（室）：仅起到电能分配作用，将来自降压变电所的380 V或220 V交流电 分别供给动力设备或照明设备；各配电所（室）对本车站及两侧区间动力和照明等设备 配电。
2.供电系统的构成
2.3 动力照明供电系统
（3）配电线路：配电所（室）与用电设备之间的连接线路。
（1）列车运行；
（2）运营辅助服务（为运营服务的辅助设施包括照明、通风、空 调、排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等）。
两方面的供电。
1.供电系统的供电过程
1.供电系统的供电过程
城市电网电源 主变电所
牵引变电所
降压变电所
牵引供电系统
动力照明供电系统
地铁列车牵引供电 地铁机电设备、照明设备供电
.降压及动力配电
城市轨道交通供配电系统
五、降压变电所
将区域变电所或主变电 所所输出的中压等级电 压降压变成低压交流电, 并通过配电所（室）分 配给各种设备用电。
电压V
直流 系统
标准 750 1500
最低 500 1000
最高 900 1800
3000
2000 3600
2.交流制：一般多用于电气化铁路牵引供电方式（距 离远、需装车载整流装置）
地铁变电所（室）一般是在地铁沿线设置 的，地铁变电所（室）可以建在地下，也可 以建在地面，地铁变电所（室）尤其是地下 变电所（室）在防火方面都有一定的要求。 地铁变电所（室）根据不同类型分为三种基 本类型: 高压主变电所（室）、牵引变电所 （室）和降压变电所（室）。地铁变电所 （室）是由各种不同用途的电气设备按照一 定的电气主结线联结而构成的。
变电所和接触网是城市轨道交通供电系 统中最重要的组成部分。
三、城市轨道交通供电制式简介
轨道交通采用直流供电, 因为直流电适合 于电气牵引的调速要求, 而且直流牵引接 触网结构简单, 建设投资少, 电压质量高。
我国国家标准采用DC750V和DC1500V两种。
1.直流制：采用IEC国际电工委员会标准，见表，如上 海为1500V
母线常用颜色标记识别，在三相交流系统中：黄线——A相，绿 线——B相，红线——C相；
在直流系统中：红色——正极，蓝色——负极，黑色——零线 及接地线。
5.熔断器：是一种过负荷和短路电流导致熔体发 热熔断的保护电器。
6.电压互感器：又称压变，是电气测量，控制和 保护回路用的变压器。
城市轨道交通供电系统
供电系统
城市轨道交通供电系统
1.3.1城市轨道交通供电系统的供电制式
城市轨道交通供电系统由变电所、接触网（接触轨）和回流网三部分构成。变电所通过接 触网（接触轨），由车辆受电器向电动客车馈送电能，回流网是牵引电流返回变电所的导体。
供电系统的供电制式主要指电流制式、电压等级和馈电方式。目前，城市轨道交通的直 流牵引电压等级有DC 600 V、DC 750 V和DC 1 500 V等多种。我国国家标准《城市轨道交 通直流牵引供电系统》（GB/T 10411—2005）规定了DC 750 V和DC 1 500 V两种电压制式。 供电系统的馈电方式分为架空接触网和接触轨两种。其中，电压制式和馈电方式是密不可分的。 一般架空接触网馈电方式电压等级采用DC 1 500 V，接触轨馈电方式电压等级主要采用DC 750 V，但有向DC 1 500 V发展的趋势。
1.3.2 城市轨道交通供电系统的组成
城市轨道交通作为城市交通看成一个重要用户。城市轨道交通供电系统由电源系统（城市电网、主变电所）、 牵引供电系统、动力照明供电系统和电力监控系统组成。其中，牵引供电系统包括牵引变 电所和牵引网两大部分，动力照明供电系统包括降压变电所与动力照明配电系统。
2. 牵引供电系统
城市轨道交通牵引供电系统如图1 3所示，各部分功能简述如下：图1 3城市轨道交通牵 引供电系统1—牵引变电所；2—馈电网；3—接触网；4—电动列车；5—钢轨；6—回流线； 7—电分段
2. 牵引供电系统
01
牵引变电所：供给城市轨道交通一定区域内牵引电能的变电所。
02
接触网：经过电动列车的受电器向电动列车供给电能的导电网。
在接触轨材料的选择上，国内已运行的城市轨道交通线路大多采用低碳钢轨；在国外，有 些城市轨道交通线路采用钢铝复合轨。与低碳钢轨相比，钢铝复合轨载流量大，可以减少牵引 变电所的数量，降低运营维修费用，减少运行损耗。现在，武汉轻轨和天津地铁均已采用该材 料。
城市轨道交通-供电系统
不间断电源（UPS）
作用
不间断电源是城市轨道交通供电系统中的重要设备，主要负责在市电中断或异常情况下， 为轨道交通车辆提供不间断的电力供应。
组成
不间断电源通常由整流器、逆变器和蓄电池等组成。
工作原理
不间断电源在市电正常时将市电整流成直流电，然后逆变成交流电供给轨道交通车辆；在 市电中断或异常情况下，蓄电池将为车辆提供电力供应，确保车辆正常运行。
供电设备的维护保养
定期维护
制定维护计划，定期对供电设备进行清洁、检查和保养。
预防性维护
根据设备磨损规律和运行状态，进行预防性维护，延长设备使用 寿命。
维修记录与档案管理
建立设备维修档案，记录维修过程和结果，为后续维护提供参考。
供电系统的故障处理与应急预案
故障诊断与定位
快速诊断供电系统故障，准确定位故障点，为抢修提供支持。
配电网
将电能从变电所分配给各个车 站、车辆段等用电负荷。
供电方式及其特点
01
集中供电
由城市电网建设专用变电站，通过输电线路将电能输送到轨道交通沿线
的牵引变电所。该方式具有便于管理和维护、可靠性高的优点，但需要
建设专用变电站和输电线路，投资较大。
02
分散供电
在轨道交通沿线建设多个小型变电站，直接向牵引变电所和车站供电。
使用的低压电。
类型
变压器通常分为油浸式变压器和 干式变压器两种类型。
工作原理
变压器通过电磁感应原理，将输 入的高压电转换成低压电输出， 以满足城市轨道交通车辆的用电
需求。
高压开关柜
作用
高压开关柜是城市轨道交通供电系统中的重要设 备，主要负责控制和保护高压电的输配。
组成
高压开关柜通常由断路器、隔离开关、电流互感 器等组成。
[全]城轨交通供电系统
![[全]城轨交通供电系统](https://img.taocdn.com/s3/m/035542c66edb6f1afe001f3e.png)
城轨交通供电系统城市轨道供电系统是轨道交通的重要组成部分，没有城市轨道供电系统的可靠安全供电，就不可能有城市轨道交通的正常运行。
城市轨道交通供电系统有主变电所、牵引变电所、降压变所、馈电线、接触轨、走行轨、回流线、迷流防护系统等部分组成。
其中，主变电所把从城市电网110kV电源引入的三相高压交流电降压配送给轨道交通沿线的牵引变电所和降压变电所。
牵引变电所是将交流电经降压整流后换成适合于电动列车使用的直流电（750V）。
直流馈电线是将牵引变电所的直流电输送到接触轨上。
接触轨是沿电动列车行驶轨迹架设的特殊供电设备，电动列车通过其受电器(集电器)与接触网的直接接触而获得电能。
走行轨是作为牵引供电回路的一部分，回流线是将轨道回流引向牵引变电所。
迷流防护系统是将经轨道流入大地的杂散电流通过迷流网收集起来，通过排流柜及其电缆将迷流送回整流器的负端，保护地下或地面建筑物的结构钢筋不被腐蚀。
1．特点及要求（1）供电的可靠性和安全性城市轨道交通供电不同于一般工业企业供电和民用供电，它主要是为运送乘客的列车提供持续的电能，这些电动列车往往处于交通线路沿线的不同线段、不同运行状态之中，有高架地面、地下；有上坡、下坡；还有牵引(包括启动状态)、滑行、制动(包括电气再生制动)等。
列车的运行工况比较复杂，对供电的质量和可靠性要求高。
因此，城市轨道交通需要一个稳定而又经济合理沿线路敷设的城市轨道交通供电电网。
此外，城市轨道交通供电系统还要对为乘客运营服务的辅助设施进行供电。
这些设施包括照明，自动扶梯，通信，信号，通风，给排水，防灾报警，自动售、检票机等等。
城市轨道交通供电是城市电网中的重要用户。
大量的人群滞留在车站和列车上的时间长短不一，交通[供电中心3] 供电的中断不仅会造成交通运输的全线瘫痪，而且可能导致生命和财产的重大损损失[供电中心4] 。
因此，交通[供电中心5] 供电系统必须具备高度的可靠性和安全性。
（2）供电负荷多样性系统中供各级供电网络的变配电设备本身负荷，这类设备的负荷主要包括：变压器损耗、线路损耗、各种电流、电压互感器的线圈损耗等等。
城市轨道交通供电系统概述
源(如110kV、)，经主变电站进行电压转换，将外部电源降压(如35kV
或10kV)后，由主变电站集中向牵引变电所和降压变电所供电的外部
电源引入模式。
(2)分散式供电
是相对于集中式供电而言的，是指轨道交通不
设主变电站，由沿线城市变电站直接向牵引变电所和降压变电所提供
中压(35kV或10kV)电源的供电模式。
一、电力牵引制式种类
1.牵引制式概述
电力牵引制式是指牵引供电系统向电动车组或电力机车供电所提
供的电流和电压的制式。目前电力牵引制式按电流分，有直流制
式和交流制式；按相数分，有单相和三相。
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一、电力牵引制式种类
2.馈电方式、牵引制式与受流方式
架空式适合所有不同的牵引制式。
(1)架空式
(2)第三轨
输电线路是向用户传输电能的通道，一般来说其电压较高，即
采用高压传输，其特点是线路较长，覆盖区域广。配电线路是
向用户分配电能的通道，其电压相对较低，也就是通常说的低
压配电线路，其特点是线路较短。由此可见，不同的电网，其
电压等级也不一样。
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一、城市轨道交通供电系统概况
(1)集中式供电
指轨道交通从城市电网引入较高电压等级的电
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二、城市轨道交通供电系统结构
1.根据变电所供电接线方式划分
(1)环网供电 主变电所向沿线的所有牵引变电所和降压变电
所供电。
图1-3
双环网供电接线示意图
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二、城市轨道交通供电系统结构
(2)单边供电 当轨道线路沿线附近只有一侧有电源时，常采
用单边供电。
图1- 4
单边供电接线示意图
城市轨道交通供电系统详解.
城市轨道交通供电系统详解第一章电力牵引供电系统综述一、电力牵引的制式对牵引列车的电动车辆或电力机车特性的基本要求:1、起动加速性能要求起动加速力大而且平稳, 即恒定的大的起动力矩, 便于列车快速平稳起动。
2、动力设备容量利用对列车的主要动力设备——牵引电动机的基本性能要求为, 列车轻载时, 运行速度可以高一些, 而列车重载时运行速度可以低一些。
这样无论列车重载或轻载都可以达到牵引电动机容量的充分利用, 因为列车的牵引力与运行速度的乘积为其功率容量,这时近于常数。
3、调速性能列车运输,特别是旅客运输,要求有不同的运行速度,即调速。
在调速过程中既要达到变速, 还要尽可能经济, 不要有太大的能量损耗, 同时还希望容易实现调速。
低频单相交流制是交流供电方式, 交流电可以通过变压器升降压, 因此可以升高供电系统的电压, 到了列车以后再经车上的变压器将电压降低到适合牵引电动机应用的电压等级。
由于早期整流技术的关系, 这种制式采用的牵引电动机在原理上与直流串激电动机相似的单相交流整流子电动机。
这种电动机存在着整流换向问题,其困难程度随电源频率的升高而增大,因此采用了“低频”单相交流制,它的供电频率和电压有 25 HZ、 6.5~11 kV和 1632HZ 、 12~15 kV等类型。
由于用了低频电源使供电系统复杂化, 需由专用低频电厂供电, 或由变频电站将国家统一工频电源转变成低频电源再送出, 因此没有得到广泛应用, 只在少量国家的工矿或干线上应用。
“工频单相交流制” 。
这种制式既保留了交流制可以升高供电电压的长处, 又仍旧采用直流串激电动机作为牵引电动机的优点, 在电力机车上装设降压变压器和大功率整流设备, 它们将高压电源降压, 再整流成适合直流牵引电动机应用的低压直流电, 电动机的调压调速可以通过改变降压变压器的抽头或可控制整流装置电压来达到。
工频单相交流制是当前世界各国干线电气化铁路应用较普遍的牵引供电制式。
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地铁世界之最
最早的地铁： 于1863年在英国伦敦 建成。由于当时电动 机车尚未问世，机车 牵引仍用蒸汽机车。 尽管隧道里烟雾弥漫， 但人们仍争着去坐。
最长的地铁：英国8个城市有地铁，总长度 将近1000公里，共设有458个车站，是目前 地铁最长的国家。
最现代化的地铁：美国旧金山地铁，运行 时速高达128公里，为世界地铁速度之最。
牵引供电计算的条件及需用参数
1. 牵引供电计算的条件
城市轨道交通列车（车辆）是以变化的速度沿区间运行的，因此牵引负 荷是变化的；此外，牵引负荷也随时间而变化，当线路上列车（车辆） 密集则负荷大，反之负荷小，甚至为零。 线路的技术条件（包括纵断面和限坡要求）： （1）线路年输送能力； （2）信号的闭塞方式； （3）电动列车(车辆)类型； （4）电动列车(车辆)载客量； （5）线路行车间隔时间和每天最多开行列车对数。
由区域变电所来（或 地铁主变所来） 由区域变电所来（或 地铁主变所来）
牵引变电所
1 1
馈电线
2 7 2 3
受电器
2 7 2 3
接触网
电动车组
4
电分段 轨道
回流线
6
6
5
动力照明系统 动力照明供电系统由降压变电所及动力照明组成。每个车站应 设降压变电所，若地下车站负荷较大，一般设于站台两端，其 中一端可以和牵引变电所合建成混合变电所；若地面车站负荷 较小，可设一个降压变电所。
区域变电所（或地铁 主变电所） 区域变电所（或地铁 主变电所）
降压变 电所
降压变 电所
区间配电所 车站配电 所
区间 配电所
区间 配电所
区间配电所 车站配电 所
2. 城市电网对轨道交通的供电方式及负荷等级
城市轨道交通系统的外部电源方案，根据城市电网构成的不同特点，可 采用集中式、分散式、混合式等不同形式。究竟采用何种方式，应通过 计算确定需要负荷之后，根据城市轨道交通路网规划、城市电网构成特 点、工程实际情况综合分析确定。 （1）集中式供电：在城市轨道交通沿线，根据用电容量和线路长短，建 设专用的主变电所，这种由主变电所构成的供电方案，称为集中式供电。 上海、广州、南京、香港、德黑兰 （2）分散式供电 ：不设主变电所，而直接由城市电网区域变电所的35 （33）kV或10kV中压输电线直接向城市轨道交通沿线设置的牵引变电 所、降压变电所供电并形成环网。沈阳地铁、长春轻轨、大连轻轨、北 京城铁、北京八通线、北京地铁5号线 （3）混合式供电：将前两种供电方式结合起来，一般以集中式供电为主， 个别地段引入城市电网电源作为集中式供电的补充，使供电系统更加完 善和可靠。北京地铁一线和环线
牵引网系统
电力传递过程
27.5KV单 相接触网
车上 受电弓 交流
牵引 变压器
牵引 整流器 直流
牵引电机
电能
转向架
机械能
机车车辆
牵引供电系统
电能从牵引变电所经馈电线、接触网输送给电动列车，再从电 动列车经钢轨、回流线流回牵引变电所。牵引负荷为一级负荷， 规定有两路独立的电源双边供电，当任何一路电源发生故障中 断供电时，另一路应能保证一级负荷的全部用电。
城市轨道交通供电系统的负荷等级共分为三个： （1）地下铁道重要的电力用户如车站站厅和站台层的事故救援及照明、 电动车辆、通信、信号、防灾装置为一级负荷；一级负荷规定有两路独 立的电源双边供电，当任何一路电源发生故障中断供电时，另一路应能 保证一级负荷的全部用电； （2）车站站厅和站台层的一般照明、设备及管理用房照明、出入口照明、 一般风机、直升电梯、自动扶梯为二级负荷； （3）车站内广告照明、冷水机组及配套设备、电热设备、清洁机械设备 等为三级负荷。
2. 牵引供电计算需用的参数
牵引供电计算需用的参数： （1）电牵引年用电量（应分别计算年总用电量和电力系统所需增加的功 率）； （2）列车电流的平均值和有效值； （3）供电臂电流的平均值和有效值（与线路的供电方式有关）； （4）供电臂瞬时最大电流和短路电流（与主变压器接线方式有关）； （5）牵引网阻抗； （6）电牵引供电系统能耗（应包括牵引变电站内主变压器和牵引网的电 能损失）。 由于电动列车（车辆）的工作电压要求有一定范围，我国直流牵引供电 系统巳经规定采用IEC标准。
电压（V） 直 流 系 统 标准 750 1500 3000 最低 500 1000 2000 最高 900 1800 3600
牵引变电所
1. 变电所分类
根据变电所的功能不同，可分为以下三类： （1）高压主变电所 由发电厂或区域变电所直接供电。在主变电所降压后，分别以不同电压 等级向牵引变电所和降压变电所供电，是城市轨道交通供电系统的集中 变电所（用于三级电压供电）。 （2）牵引变电所 城市轨道交通供电系统的主要用电对象是电动车组，即牵引用电。为确 保牵引供电的质量，牵引变电所的设置（数量、位置）和容量应该按远 期列车编组，运行密度进行牵引供电计算后确定。牵引变电所引入两个 独立的中压交流电源，并将交流电能转换为直流电能，承担着向电动列 车提供直流牵引电能的功能。 根据制式的不同牵引变电所又分为直流牵引变电所和交流牵引变电所。 根据不同的牵引制式，变电所内完成相应的变压、变相、变流作用。目 前我国的牵引变电所主要有电气化铁路的单相工频交流制牵引变电所和 城市轨道交通系统（地铁和轻轨）的直流牵引变电所。 （3）降压（动力）变电所 降压（动力）变电所根据动力用电量确定其设置数量和容量。
3. 中压网络的构成形式
在城轨供电系统中压网络设计中，应根据中压网络优化准则，结合外部 电源的实际情况，通过对供电分区的用电性质、负荷密度的分析研究， 确定安全可靠、经济实用的中压网络接线方式。 中压网络的重要指标是供电可靠性。 中压网络的构成原则： （1）满足安全可靠的供电要求； （2）每一个变电所均应有两个独立电源； （3）满足潮流计算要求，即设备容量及电压降满足要求； （4）满足负荷分配平衡的要求； （5）供电分区应就近引入电源，尽量避免反送电； （6）具有良好的经济指标； （7）满足继电保护的要求； （8）系统接线方式尽量简单； （9）全线牵引变电所、降压变电所的主接线尽量一致； （10）满足运行管理、倒闸操作的要求； （11）满足设备选型要求。
最方便的地铁： 莫斯科的地铁， 营运时间长、发 车频繁、行车迅 速、坐车舒服、 票价低廉、换车 方便，堪称世界 第一流。
最漂亮的地铁：法国巴黎的地铁，建筑设 计十分精美，技术设备极为先进，被人们 誉为“地下宫殿”。
最干净的地铁：新加坡的地铁，车厢宽敞 漂亮，车票种类多样。
最深的地铁：朝鲜平壤市的地铁，由于地 质的原因，路线和车站都离地面七八十米 深。
中压网络
1. 中压网络的功能及其两大属性
通过中压电缆，纵向把上级主变电所和下级牵引变电所、降压变电所连 接起来，横向把全线的各个牵引变电所、降压变电所连接起来，便形成 了中压网络，其功能类似于电力系统中的输电线路。
中压网络不是供电系统中独立的子系统，但它是供电系统设计的核心内 容，设计外部电源方案、主变电所的位置和数量、牵引变电所及降压变 电所的数量、牵引变电所与降压变电所的主接线等。 中压网络的两大属性是电压等级和构成形式。 根据中压网络功能的不同，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）；目前，国内城市轨道交通工程经常采用 的形式有牵引动力照明混合网络与牵引动力照明独立网络。
轨道交通供电制式是指供电系统向电动车辆或电力机车供电所采用的电流 和电压制式。 电压制由低压到高压，有600V、750V、825V、1000V、1200V和1500V等， 其发展趋向是国际IEC电压标准，为600V、750V、1500V，而我国国标电 压标准为750V和1500V两种。所以，目前国内各城市的地铁和轻轨采用的 电压制均为750V和1500V之间进行选择。 电流制有直流、交流两类，国际电力牵引设备委员会建议采用下列数值： 直流：600，750，1500，3000V（标称值）； 交流：6250，15000，25000V（标称值）。 直-直流牵引系统 动 力 牵 引 方 式 直流牵引系统 交-直流牵引系统 交交变频器 交流牵引系统 交直交变频器
2. 变电所的供电方式
（1）二级电压供电：由区域变电所输出中高压等级（10kV或35kV），直 接向牵引变电所和降压变电所供电。由牵引变电所降压和整流为直流牵 引电压等级（如750V或1500V）；由降压变电所降为380V动力电压等级。 再分别向接触网、电动车组供电或向动力用电设备供电。 （2）三级电压供电：需设置轨道交通系统高压变电所，即由区域变电所 输出高压等级（如110kV或220kV）对主变电所供电。再由主变电所将高 压等级降为中高压等级，分别向牵引变电所和降压变电所供电。 我国北京、天津地下铁道采用二级电压供电方式，上海地铁则采用三级 电压供电方式。
最便宜的地铁：莫斯 科的地铁，花5卢布 (约人民币1元多)可以 来回坐。
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
1. 城市轨道供电系统的构成
外部电源 城 市 轨 道 交 通 供 电 系 统 主变电所 牵引供电系统 动力照明供电系统 降压变电所 动力照明 牵引变电所
3. 变电所的主要电气设备
4. 城市轨道供电原理
城市轨道交通的供电电源一般取自城市电网，通过城市电网一次电力系 统和轨道交通供电系统实现输送或变换，最后以适当的电流形成（直流 或交流电）和电压等级供给用电设备。
城市电网一 次电力系统 轨道交通供 电系统
城市电网一次电力系统由国家电力部门建造与管理，包括发电厂（站）、 传输线路及区域变电所。 ①发电厂（站）：分为火力、水力、核动力等各种能源发电厂（站）。 ②传输线路：需升压为超高电压（110kV或220kV），通过三相传输线输 送到区域变电所。 ③区域变电所：将超高压电能降压为所需电压等级（如10kV或35kV）， 再经过三相输送电线输送到本区域内的牵引变电所和降压变电所，并再 降压为所需的电压等级（如1500V或380V等）。 城市轨道交通是一个重要的用电部门，按规定须由两路独立的电源供电， 当其中任何一路电源发生故障时，另一路应能保证一级负荷的全部用电 的需要。因此，城市轨道牵引变电所的电源进线来自两个区域变电所或 来自一个区域变电所的两路独立电源，当一路电源失压时，另一路电源 自动切入，使轨道交通系统能获得不间断的电源。