城市轨道交通供电系统讲义

第二章城市轨道交通供电系统描述

●第一节供电系统的组成与功能

地铁供电系统是为地铁运营提供所需电能的系统，它不仅为地铁电动列车提供牵引用电，而且还为地铁运营服务的其它设施提供电能，如照明、通风、空调、给排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等。

地铁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。

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地铁系统是一个重要的用电负荷。按规定应为一级负荷，即应由两路电源供电，当任何一路电源发生故障中断供电时，另一路应能保证地铁重要负荷的全部用电需要。在地铁供电系统中牵引用电负荷为一级负荷，而动力照明等用电负荷根据它们的实际情况可分为一级、二级或三级负荷。地铁外部电源供电方案，可根据实际情况不同分为集中供电方式、分散供电方式和混合供电方式。

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第二节变电所的分类

地铁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。

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。

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牵引变电所从主变电所（电源开闭所）获得电能，经过降压和整流变成电动列车牵引所需要的直流电。

主变电所：专为城市轨道交通系统提供能源的枢纽。

牵引变电所：为列车提供适应的电源。

降压变电所（配电变电所）：为车站、隧道动力照明负荷提供电源。

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第四节供电系统主要运行方式

1 10kV系统运行方式

正常运行方式

变电所10kV母联开关和开闭所间联络开关均处于打开状态，每座变电所由2回电源供电，两段10kV母线分列运行。变电所由开闭所按不同的供电分区供电。

其它运行方式

故障或检修运行方式

开闭所一回10kV外电源退出时的运行方式时，合上开闭所母联开关，由另一回10kV外电源向该开闭所供电范围内所有变电所供电。

非开闭所一回10kV进线电源退出运行时，合上该变电所母联开关，由另一回10kV进线电源向该变电所供电。

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应急运行方式

当一座开闭所的2回外电源均退出运行时，合上开闭所间联络开关，由相邻开闭所支援供电。支援供电时保证不使两个开闭所电源连通，并且支援范围不越过退出运行的供电分区。

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2 DC750V系统运行方式

正常运行方式

正极进线开关及其电动隔离开关、馈线开关、上网电动隔离开关、负极电动隔离开关合闸，使正极接触轨和负极走行轨带电。备用馈线柜开关及馈线开关旁路电动隔离开关、越区电动隔离开关分闸。相邻两变电所构成双边供电。

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其它运行方式

方式一：同一牵引变电所内的两套牵引整流机组，一套退出运行，另一套继续运行。

方式二：某一馈线开关退出运行，由备用馈线开关代替其向接触轨供电。

方式三：当一个牵引变电所退出运行，其供电区段由相邻牵引变电所单边或大双边供电。

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第三章所内典型设备简介

第一节 10kV中压开关柜及保护

1、10kV开关柜

10kV开关柜主要有环网进出线柜、外电源进出线柜（开闭所）、馈线柜、母联柜、母联提升柜、PT柜等组成。

10kV开关柜一般有断路器室、低压室、电缆室、母线室、柜顶小母线室及线路PT室（主要用于环网进出线柜，用于安装测量线路电压的电压互感器）组成。

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开关柜内各隔离室均采用由开关柜顶部泄压。在柜体的顶部装有可翻转的活门，一侧用合页固定死另一侧用塑料螺栓固定。当发生内部燃弧故障时，通过排放热气到柜体外部，防止隔室里气压过大，消除对操作人员的危害。

环网进出线柜、外电源进出线柜（开闭所）、馈线柜、母联柜内主要有断路器、带电显示器、母线、保护单元等组成。主要是带负荷分断一次回路。当系统存在故障时，由保护单元发出指令，使其断开一次回路，减少故障对设备危害及事故的发生。

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成套10kV开关柜一般将母线安装在断路器柜内，电缆室内线缆设计为下进上出，母联提升柜主要用于对成排开关柜母线提升用，一般不对其进行操作，柜内没有断路器，不能带负荷分断，因此它与母联柜之间存在连锁关系。

PT柜内主要有电压互感器、带电显示器、母线等组成，主要用于测量10kV系统的母线电压，将电压量经电压测量回路将得到的电量传给保护单元。

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为了安全和便于操作，开关柜不同元件之间设有必要的联锁装置：

只有当断路器小车处于断开位置时，才能操作接地开关。

只有当断路器处于“分闸”状态，接地开关断开，高压室门关闭的情况下，断路器小车才可能移动。

只有在断路器“分闸”状态，才能将断路器小车推入至工作位或试验位。

防止断路器合闸位置时抽出手车。

在断路器手车摇入、摇出的过程中，断路器将一直锁定在分闸状态。

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只有在接地开关闭合时，才能打开电缆室的前门。

只有在手车锁定在隔离位置时，才能够闭合接地开关。

只有在电缆室前门就位的情况下，才能分开接地开关。

只有在手车锁定在隔离位置时，才能够打开高压室前门。

断路器手车前部面板上设有紧急机械分闸按钮，并可使用挂锁锁定。

2、10kV开关柜保护配置见下表：

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第二节 DC750V开关柜

直流开关柜与地之间安装绝缘板，柜体的固定采用绝缘螺栓，保证安装后绝缘电阻值在500V时不小于2MΩ。直流开关柜包括进线柜、馈线柜（含备用柜、制动电阻馈线柜）、负极柜，且均为户内安装。

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1 进线柜

进线柜在直流牵引供电系统中也称为正极柜（或总闸柜），在整流柜和直流母线之间起隔离作用，是安装于整流器正极与750V正极母线间的开关设备；柜内主要有分流器、变速器、电动隔离开关、微机保护单元、直流快速断路器等设备构成。

2 馈线柜

馈线柜安装于正极母线与接触网上网点之间，其内配置正极母线，直流快速断路器手车，及相关控制保护单元。

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3 电阻柜

电阻柜主要安装于正极母线与再生制动设备之间，其内主要元器件与馈线柜一样。