城市轨道交通车辆辅助供电系统
城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术
城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术
城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术是城市轨道交通系统中非常重要的一环。
随着城市轨道交通系统的快速发展，电动车已经成为城市轨道交通的主要交通工具。
为了
保证电动车的正常运行，必须对其进行逆变器系统和辅助供电系统的优化设计。
1.辅逆系统
轨道交通电客车辅逆系统主要是指用于调节电动车驱动电机功率输出方向的逆变器系统，其主要作用是将电池直流电转换成交流电，并通过变频控制电机输出功率的大小和方向。
若电动车以一定速度行驶，但驾驶员必须从油门踏板上拿走脚，此时辅逆器将接受来
自电动车的电能而不发热，同时将失控的电能逆向输送给电池，以保证电动车系统的安
全。
辅逆系统可以提高电动车的行驶效率，节省能源，减少对环境的污染。
但逆变器系统
在实际运行中常存在一些限制，例如逆变器的输出功率及工作温度等，这就需要对辅逆系
统进行进一步优化设计以使其更加可靠和稳定。
2.辅助供电系统
城市轨道交通电客车辅助供电系统主要是负责为车内的电子设备和乘客提供所需的电能，例如车内照明，制动灯和空调等。
辅助供电系统采用直流供电方式，由主电池提供电能，通过DC-DC转换器将其转换成所需的低电压直流电。
辅助供电系统是车辆供电系统中
的一个重要组成部分，其安全性和稳定性直接影响到电动车的正常运行。
为了提高辅助供电系统的稳定性和可靠性，必须采用优化设计的转换器和过滤器等电
子元件，以减少系统中出现的电磁干扰和噪音。
同时，对辅助供电系统的维护和保养也至
关重要，例如定期检查并更换设备中的电子元件，保持设备内部通风良好，以防止发生过
热和短路等故障。
城市轨道交通车辆--辅助供电系统
27
五、中压负载的保护
为避免由于中压用电单元故障造成配电线路 故障，可通过硬件（如：自动开关, 可手动恢复
的热继电器）和软件（车辆逻辑会防止造成故障
的接触器闭合）实现保护功能。
28
六、辅助变流器（辅助供电系统的主要设备之一）
编组中的1、2、4、7和8车中配有一台辅助 变流器及相应的控制器，与相应的牵引变流器 （CONVTRAZAUX）位于同一机箱中，可直接从 牵引中间级滤波器获得电源。
17
CRH1辅助供电电系统图
辅助变流器
列车三相交流 380V电网
18
辅助电源交流400V系统图
Line power converter
~
Connection, external 3-phase AC voltage 3x400V 50Hz
HVAC, pumps, fans, compressors etc.
Consumers
20
直流110V电源负载
21
充电器的输入和输出
动车组有五个充电器对应五组蓄电池，分 别设置在MC1, MC2, M1, M2 and M3上 。
充电器参数：
充电器输入3相交流400V, 50 Hz
充电器输出电压 直流 100V
输出功率 22 kW。
22
蓄电池和蓄电池箱
• 蓄电件 持续功率 （平均） 最大功率 （5分钟） 峰值功率 （3秒钟）
冬季 （环境温度 15°C以下）
夏季 （环境温度 45°C以下）
290 kVA cos = 0.9 260 Kw
300 kVA cos = 0.8 240 kW
400 kVA cos = 0.93 372 Kw
14
中职教育-《城市轨道交通车辆构造》课件：单元八 辅助电源系统装置(一)(邱志华 主编 人民交通出版社).ppt
门系统 外部指示灯 客室内指示灯
头灯
110V负载
列车广播控制 闪灯报站装置
LCD 显示屏
监控系统 PIDS控制设备
无线通信 SIV控制 空调控制 蓄电池充电 紧急通风
24V负载 仪表灯 防护灯
电笛
刮雨器
ATP、ATO
单元八 辅助电源系统装置
二、辅助供电方案介绍
1．辅助电源系统方案 车辆辅助电源系统大都采用IGBT来构成，其方案大致 有以下几种：
。由变压器基本原理得知，50Hz变压器其体积与质
量较大，而高频变压器其体积与质量则成倍地减小
。
•
对于DC110 V控制电源，由于容量不大，约
25KW。一般将AC380V通过整流器整流输出DC110V电
源，而现今国内外多采用直一直变换与高频变压器
隔离方式，这也是成熟的技术。
单元八 辅助电源系统装置
五、紧急通风逆变器
1)、斩波稳压再逆变，加变压器降压隔离。 2)、三点式逆变器加变压器降压隔离。 3)、电容分压两路逆变，加隔离变压器构成12脉 冲方案。 4)、二点式逆变器加滤波器与变压器降压隔离。 5)、直一直变换与高频变压器隔离加逆变的方案。 这些方案各有其特点，而且都能满足地铁或轻轨 车辆的要求。
单元八 辅助电源系统装置
单元八 辅助电源系统装置
• 2、 集中供电 每单元只配一台静止逆变器的供 电方式称为集中供电方式。
单元八 辅助电源系统装 置
四、变压器隔离
•
为了人身安全，低压系统及控制电源必须实现
与高压网压系统DC1500V的电气电位上的隔离。最
佳且最实用的隔离方式是采用变压器隔离。变压器
隔离有50Hz变压器隔离和高频变压器隔离两种方式
城市轨道交通概论-3.4-车辆电气系统-课件
第三部分
列车辅助供电系统
第9页
“ 主要为除牵引系统以外的列车其他辅
助设备提供电源。
”
• 辅助设备
第 10 页
客室空调 照明 广播 通风冷却 空压机
• 辅助逆变器
空调机
第 11 页
压缩机
通风机
客室照明
• 蓄电池组
第 12
由几十只单体组成的一组电 池组，组成DC110V电源
3.4 车辆电气系统
目录
CONTENT
1 列车牵引系统
2 列车控制系统
3 列车辅助供电系统
第2页
第一部分
列车牵引系统
第3页
“ 电气牵引系统的正常与否将直接影响乘客乘 坐的安全性、舒适性以及整列车的功能。 ”
列车牵引系统
列车牵引系统作用
使列车在任何情况下都能获得 合适的牵引力或制动力。
第4页
列车牵引系统特点
是电传动车辆上的高电压、大 电流、大动率的动力电路
• 列车牵引系统主要电气设备
受流装置
常见的是接触网受电和第三轨受电
牵引电机
目前最常用的是三相交流异步电机
第5页
01 02
关键词
关键词
04 03
关键词
关键词
高速断路器
接通和分断车辆的高压电路
变流设备
为牵引电机提供合适的电源
第二部分
列车控制系统
第6页
“城市轨道交通车辆及其主要系统都采
用微机控制系统进行自动控制
”
• 组成
主电路控制
01
空调控制 车门控制 02
列车照明控制
03
01 02
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
城市轨道交通车辆 第07章 辅助供电系统
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五、中压负载的保护
为避免由于中压用电单元故障造成配电线路 故障，可通过硬件（如：自动开关, 可手动恢复
的热继电器）和软件（车辆逻辑会防止造成故障
的接触器闭合）实现保护功能。
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六、辅助变流器（辅助供电系统的主要设备之一）
编组中的1、2、4、7和8车中配有一台辅助 变流器及相应的控制器，与相应的牵引变流器 （CONVTRAZAUX）位于同一机箱中，可直接从 牵引中间级滤波器获得电源。
Consumers
20
直流110V电源负载
21
充电器的输入和输出
动车组有五个充电器对应五组蓄电池，分 别设置在MC1, MC2, M1, M2 and M3上 。
充电器参数：
充电器输入3相交流400V, 50 Hz
充电器输出电压 直流 100V
输出功率 22 kW。
22
蓄电池和蓄电池箱
• 蓄电池为镉镍电池
• 电池的容量: 200 Ah
• 动车组共有五个蓄电池箱，分别设在Mc1, Mc2, M1,
M2 and M3 车上。蓄电池箱中有82块电池，组成两
个相互独立的部分，每个部分有41块。 同时在Tp1, Tp2 and Tb 车上设有用于连接辅 助系统和电池系统的接线箱。
23
CRH5型动车组辅助供电系统介绍
33
1、充电机的主要功能及特点
对蓄电池进行恒压限流充电。 保证提供24VDC负载电压。 所有充电机是并联的。
34
2、充电机的特性
• • • • • • • 半导体功率器件: 额定输入电压: 电池额定电压: 电池充满的电压 (维持) 最大电流: 最大29Vcc产生功率: 输出电压最大脉动: IGBT 400 VAC 24 V DC 29 V DC 570 A 15kW 3.5Vp
《城市轨道交通车辆构造》教学课件 项目8 城轨车辆牵引及辅助供电系统
图8-11 高速断路器箱
1.2 电力牵引系统的组成
4〕高速断路器
1—主电路；2—左连接；3—灭弧罩；4—右连接；5—闭 合装置；6—辅助触点；7—动触点；8—脱扣装置。
图8-12 高速断路器结构图
任务实施
〔1〕将全班学生进行分组，每5人为一组，每组选出1名小组负责人，小组合作搜集、 整理城轨车辆电力牵引系统等相关材料，并制作成PPT。
图8-14 蓄电池箱
2.1 辅助供电系统的组成
3〕直流电源
列车上各控制电器都由DC 110 V控 制电源供电。同时，DC 110 V控制电源 也兼作蓄电池的充电器，在正常工作时对 蓄电池充电。
2.1 辅助供电系统的组成
4〕隔离变压器
为了保证电气设备及操作人员的 平安，必须将高压与低压用电设备， 尤其是需要人工操作的设备，进行电 气隔离，通常采用隔离变压器隔离。
〔2〕小组负责人进行任务分配，包括哪些成员查找资料，哪些成员制作PPT，哪些成 员上台演讲展示等。
〔3〕老师组织各组在班内进行PPT演讲活动，并按表8-1给各组打分。
任务实施
表8-1 PPT演讲活动评价表
02
城轨车辆辅助供电系统
任务引入
大连地铁 2号线 0202号车在试运行期间运行至虹锦路〔上行方向〕出站150 m左右时， 突然发生1 500 V动力电及110 V 控制电同时断开的故障，车辆停车，客室内环境黑暗。司 机重新开启蓄电池、升起受电弓，故障恢复。
图8-16 集中供电方式〔a〕
2.2 辅助供电系统的供电方式 2〕集中供电
图8-16 集中供电方式〔b〕
2.2 辅助供电系统的供电方式 2〕集中供电
分散供电和集中供电各有优缺点，如表8-2所示。 表8-2 两种供电方式的比较
城市轨道交通车辆辅助供电系统的供电模式
城市轨道交通车辆辅 助供电系统的供电模
式
辅助供电系统的供电模式
三相交流系统主要有交叉供电、并联供电、拓展供电 3种供电模式。在交叉供电模式下，每台辅助逆变器 均有单独的供电网络，在两套交流母线之间设置交叉 接触器，在辅助逆变器故障的情况下，通过交叉接触 器对整趟列车的关键用电设备进行供电。在并联供电 模式下，所有辅助逆变器的输出都将并联到380 V交 流三相母线上，母线贯通全列。在拓展供电模式下， 每台辅助逆变器仅对本单元车辆的交流设备进行供电， 在单元之间设有KMK接触器，当本单元辅助逆变器 故障时，可由相邻单元进行拓展供电。
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2 降级供电模式
1. 降级供电模式的启动条件 当部分辅助逆变器设备故障停机时，列车 控制模块（vehicle control module element，VCMe）根据辅助逆变器退出服 务数量，切除相应数量的空调压缩机负载， 保留空调送风机以及空压机等负载，确保 满足列车关键辅助用电设备的工作需求。 2. 蓄电池充电机故障 （1） 如果一台蓄电池充电机故障，将由 另外一台蓄电池充电机给全部6车供电而无 时间限制。充电机故障所在车的蓄电池不 会放电，连接DC 110 V列车线的二极管起 阻隔作用。 （2） 列车可不受限制地继续运行。
城市轨道交通车辆电气系统接地分析
城市轨道交通车辆电气系统接地分析随着社会的发展，私家车的使用越来越多，给城市交通出行带来了很大的压力，也给人们的生活带来很多不便。
科学技术的发展推动新型交通方式的诞生，地铁等城市轨道交通车辆逐渐成为发达城市主要交通方式，这种交通方式不仅节约利用城市空间，也能够缓解传统交通方式的压力，然而城市轨道交通车辆建设施工较为复杂，尤其是电气系统的安装，既要考虑各种电气设备的性能，还要考虑电气系统的安全，接地措施则是保障安全的必要手段。
标签：城市轨道交通;车辆电气系统;接地引言为了保证车辆的正常运行与乘客的安全，需要定期检查车辆的电气系统，确保各种接地情况科学合理。
分析城市轨道交通车辆的电气系统接地设计与措施，提出提升城市轨道交通车辆电气系统接地策略，为同类工程提供参考。
1城市轨道交通车辆的电气系统主要构成1.1城市轨道交通车辆的牵引与制动控制系统任何交通工具中的牵引与制动控制系统都是缺一不可的。
轨道交通车辆的传动控制由电动机驱动来实现车辆的牵引，是以牵引电机控制系统调节电动机的牵引力与速度，达到车辆的牵引与制动。
由空气制动、摩擦制动、电制动与制动指令系统等组成的复合制动控制系统。
轨道交通车辆的牵引与制动能力的功能质量直接影响车辆的运行情况与运输安全。
由于站点的间距较短，所以轨道交通车辆的停车频繁，为了在时间内到达站点，需要城市轨道交通车辆具有较高的牵引加速与制动减速技术与质量。
1.2城市轨道交通车辆的辅助供电系统城市轨道交通车辆的辅助供电系统，主要提供三相交流输出、单相交流输出、直流输出，主要功能是为车辆中空调、空压机、通风机、照明、蓄电池充电等辅助设备供电。
传统城市轨道交通车辆大多采用旋转式电动发电机组供电，但设备大、输出效率低且容量小，电源输出电压受直流发电机组工作影响，可靠性低。
近年来大城市都引进了采用静止式辅助逆变电源的城市轨道交通车辆，其输出的电压品质好、工作性能安全、电源使用率较高。
1.3城市轨道交通车辆的车门控制系统城市轨道交通车辆的车门与乘客接触最多，并且车门的开关动作频繁、车门数量多，也是故障发生最多的部件，车门正常运作关系到运营的安全与乘客人身安全。
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
项目四-城轨车辆辅助供电系统
——50Hz变压器实现一次侧与二次侧电路的隔离，即 高电压与低电压的隔离。但其体积与重量较大。
——高频变压器采用高频磁心（铁芯），体积与重量 可成倍地减小，目前大都采用进口的铁氧体磁心 或铁基微晶合金的磁心（铁芯）。
（一）城市轨道车辆中常见的辅助逆变器电路形式
辅助逆变器电路形式一
图4-2 1-线路滤波器 2-升／降压斩波器 3-滤波器 4-逆变器 5-交流滤波器 6-隔离变压器 7-二极管整流桥 8-带中点的AC380V电源 9-输出滤波器
图4-7 辅助逆变器的电路形式六
双重逆变器：两台逆变器和组式变压器DY和Dz共同构成。双重逆变器由相位互差30°的两套pwm脉冲模式错相控制。 组式变压器，一次侧均为匝数相同的三角形绕组，二次侧不相同。Dz型变压器二次侧有6个绕组，DY型变压器二次侧绕组 只有3个绕组，两变压器二次侧绕组匝数呈倍数关系，串联连接。 特点：具有逆变器主管阻断耐压降低一半，开关频率、开关损耗低及输出电压谐波小等优点。 应用：广州地铁一号线辅供电系统采用
由ac380v供电经降压整流滤波后输出dc110v和dc24v辅助逆变器电路形式三图44一城市轨道车辆中常见的辅助逆变器电路形式辅助逆变器电路形式四一城市轨道车辆中常见的辅助逆变器电路形式辅助逆变器电路形式五图46一城市轨道车辆中常见的辅助逆变器电路形式图47辅助逆变器的电路形式六双重逆变器
机械工业出版社同名教材 配套电子课件
3.辅助系统设备的供电方式
任务流程2
3.1分散供电：每单元配备多个静止逆变器供电方式
地铁车辆（2M1T，6节编组）
每节车辅助逆变器容量75～80kVA，DC110V电源功率约25kW
3.1分散供电：每单元配备多个静止逆变器供电方式 任务流程2
城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术
城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术1. 引言1.1 城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术城市轨道交通电客车辅逆系统及辅助供电技术在城市轨道交通领域扮演着重要的角色，为城市的交通运输系统提供了新的解决方案和技术支持。
随着城市人口的增加和交通需求的不断增长，传统的交通工具已经无法满足现代城市的需求，因此电客车辅逆系统及辅助供电技术的引入成为了必然的选择。
电客车辅逆系统设计原理是将电能转换为交流电并提供给电客车使用，通过逆变器将电能转换为直流电并存储在电池中，以便在需要时供给电客车使用。
辅助供电技术则是通过特殊的供电设备，为城市轨道交通系统提供稳定可靠的电力支持，确保交通系统正常运行。
这些技术的应用使得城市轨道交通更加高效、环保和节能。
未来，随着科技的不断发展，电客车辅逆系统及辅助供电技术也将不断创新和完善，为城市交通运输提供更好的解决方案。
城市轨道交通电客车辅逆系统的重要性不言而喻，对于环境保护和交通运输改善也具有重要的促进作用。
技术创新和市场前景也将为这一领域带来更广阔的发展空间。
2. 正文2.1 电客车辅逆系统设计原理电客车辅逆系统的设计原理是在城市轨道交通系统中，通过逆变器将直流电源转换为交流电源，以供给电动客车的牵引电动机使用。
其主要原理包括以下几个方面：电客车辅逆系统通过电动客车的受电弓接触轨道供电系统，将直流电源输入到逆变器中。
逆变器将直流电源转换为高频交流电源，并通过控制电路调节电压和频率，以适应电动客车牵引电动机的工作需求。
逆变器还具有能量回馈的功能，当电动客车制动时，牵引电动机转为发电机将能量反馈到逆变器中，再经过逆变器转换为直流电源，供给其他电动客车或接入系统使用，实现能量的回收和节约。
电客车辅逆系统还包括了监控和保护功能，通过监测电动客车系统的工作状态和电压、电流等参数，及时发现故障并采取保护措施，确保系统运行稳定可靠。
电客车辅逆系统的设计原理是在城市轨道交通系统中提供高效、可靠的电力供应，为电动客车的运行提供稳定的动力支持，实现能量的回收与节约，为城市轨道交通系统的可持续发展做出贡献。
北京地铁首都机场线辅助供电系统问题分析与改造
术创新北京地铁首都机场线辅助供电系统问题分析与改造胡强（北京京城地铁有限公司北京101304）摘要：北京地铁首都机场线列车使用的是庞巴迪公司生产设计的进口辅助供电系统，和现在国际、国内的其他轨道交通运输行业中辅助供电系统内部原理和使用情况基本相同，主要向列车的牵引系统、网络监控系统、制动控制系统、客室照明系统、车辆空调系统、空气压缩机、通信信号控制等车辆使用设备提供工作电源。
辅助供电系统的工作状态正常与否将直接影响整辆列车的运营。
基于辅助供电系统对车辆安全运营有着至关重要的作用，本文将通过对辅助供电系统进行创新改造、故障案例分析，从而提高列车辅助供电系统的可靠性，并降低辅助供电系统在车辆行驶运行过程中发生故障的频率。
关键词：城市轨道交通运输辅助供电系统典型故障案例解析创新与改造中图分类号：U270.381文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)04(c)-0034-03随着城市公共交通工具不断革新，城市轨道交通、有轨电车新技术不断涌现。
从1890年12月18日世界上第一条真正的电气化地铁诞生以来，城市轨道交通成为现代城市必不可少的重要交通工具，是维持城市居民工作、学习和生活正常秩序的重要保障。
北京地铁首都机场线目前使用的是由庞巴迪公司设计制造的早期地铁车辆，采用的是十多年前老式供电方式及陈旧的箱体设计方案，从而无法应对现阶段的使用要求，在车辆运行过程中有着较高的故障率。
本文将重点介绍目前北京机场线列车辅助供电系统技术特点及现状，针对目前车辆辅助供电系统常见的故障案例进行分析，并对车辆辅助供电系统的内部接触器换型并进行控制方式的改造。
1国内外城市轨道交通辅助供电系统现状城市轨道交通车辆中的辅助供电系统是最为重要的一个环节，关系到整个列车的运营。
辅助供电的逆变电压技术大部分采用旋转式电动发电机组供电，主接触轨则是为轨道电动车辆提供直流的高压电，再通过电动机带着发电机进行工作，输出三相交流电为车辆的所有电气元件供电；辅助供电系统再通过使用三相变压器和整流等相关设备对直流电进行变换，并将输出三相交流电转变为低压控制使用的直流110V和直流24V。
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的组成与各部分功能
•
各车站的机电设备则由各站降压变电所将35KV或10KV电压降为 380/220V对动力、照明等供电.目前多数城市采用集中供电方式。
2. 分散式供电方式:
•
该方式是指地铁不设主变电站,而直接由城市电网沿线 的区域变电站中的10KV(或35KV)中压线路直接向地铁 沿线各站进行供电,并形成环网。 该方式的环境必须是城市电网比较发达，在个车站附近 有可靠的供电电源。其中中压电网的电压等级应与城市 电网的电压等级相一致。 混合供电方式 即是上述两种供电方式的混合，即指一条轨道交通线路， 一部分采用集中供电，另一部分采用分散供电。
见直流牵引杂散电流示意图
2，杂散电流的影响和危害
• 杂散电流会对地铁中的 电气设备、设施的正常运行造成不同程度的 影响，以及对隧道、道床的 结构钢筋和附近的金属管线造成危害， 这种危害主要表现在如下几个方面：
七、直流牵引供电
• • • •
接触网（轨）： 馈电线： 回流线：从钢轨返回牵引变电所的导线。 电分段：为了便于检修和缩小事故范围、 将接触网分成若干段。 • 轨道：利用走行轨作为牵引电流回流的电 路
2.牵引变电所的设计原则
• 正线任一个牵引变电所故障时，其相邻牵引变电所应采取 越区供电方式，担负其该区段的全部牵引负荷。此负荷应 满足远期高峰小时负荷。
牵引双边供电示意图
牵引供电示意图
直流供电示意图
八、直流牵引供电的保护和自动装置
不同的 开关柜设不同的保护类型，地铁通常的保 护配置方式如下：
• 馈线柜：大电流脱扣保护、电流上升保护（ Δi/Δt， di/dt),电流增量保护；
• 进线柜：大电流脱扣保护，逆流保护 • 负极柜：框架保护
1. 电流上升保护（Δi/Δt，di/dt): 保护装置在运行中不断检查运行中的电流，若 电流上升率（ Δi/Δt斜率）一旦高于保护设定的 电流上升率，保护立即启动进入延时阶段，若 延时超过设定的延时时间，在此延时段内电流 的上升率一直高于保护设定的上升率，则保护 立即动作。
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。
城市轨道交通车辆—辅助系统
DC1500V
AC380V AC220V DC110V
1、辅助系统概述
接触网
辅助电源系统的电力来源
受流器
蓄电池
列车
外接电源
• 一个1完、整的辅辅助助供系电系统统概主要述由逆变、变压器隔离和直流电源3部分组成。
辅助供电系统
逆变部分
直流→交流
变压器隔离部分 电气隔离
直流电源部分 控制电源
辅助逆变器
辅助系统
1、辅助系统概述
• 辅助电源系统是指除为牵引动力系统之外的所有需要用电力的负载设备提 供电能的系统。
• 可为列车空调、通风机、空压机、蓄电池充电器及照明等辅助设备提供供 电电源。
• 辅助供电系统简称APS，是“Auxiliary power supply”的缩写。
1、辅助系统概述
主要作用：采用辅助逆变器将电网的高压直流变成交流的50Hz、低压交流 AC380V、AC220V和DC110V电源。
电感 M2500主控制器
正弦滤波电容 3AC输出接触器
PWR-模块
（DC/AC)
蓄电池充电机 （DC/DC)
变压器
蓄电池无 电紧急启 动单元
输入接 触器
充电机输出端子
输入保护单元
辅助系统
• DC/AC
产生3AC 380V
UD 1500V直流
逆变
380V交流
辅助系统
• DC/DC
产生DC 110V
蓄电池
蓄电池在下列情况使用：
➢列车上的紧急照明 ➢整个通讯系统 ➢列车两端的头尾灯 ➢紧急通风 ➢车间内的维护UD 1500V直流斩波110V直流
U
d
380V交➢中空流压气负压缩载机供电范围
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第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
2. 中压总线（AC380 V）和低压总线（DC110V）
列车内负载是由两组交流电源供电的，每组交流电源负责整列车一半的负载， 当一组交流电源发生故障时，由它提供电源的一些重要AC负载会自动切换至另 一组电源供电，保证这些AC负载能继续工作（如牵引箱的通风冷却风机等）。
3.3 辅助供电系统电路分析 3.3.1 辅助供电系统供电电路应用 1. 辅助供电系统电路在城市轨道交通车辆中的应用分析 （1）先经升/降压稳压后逆变的原理电路框图如图3-29所示，我国上海地铁l、 2、4号线车辆逆变器就是采用这种方式。
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
3.3 辅助供电系统电路分析
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
3.2.2 辅助逆变电路结构 城市轨道交通车辆中常见辅助逆变器结构有不同的形式，根据城市轨道交通车 辆供电电压、安全性能要求及成本构成等，选择不同的辅助逆变电路结构形式 和设备。 1. 辅助逆变器的电路形式 （1）结构形式一。
（2）结构形式二。
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
（2）逆变器的选择。逆变器有单台逆变器（上述形式一、二、三、四、九） 和两台逆变器串联（上述形式五、六、七、八）两种形式。 ① 单台逆变器。 ② 两台逆变器串联。
（3）低压电源的选择。低压电源包括DC/DC变流器和蓄电池。DC/DC变流器 在列车运行时作为DC110 V的电源，同时给蓄电池充电。
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
1. 现代辅助逆变系统主要特点 （1）采用IGBT或IPM技术。 ① 内含驱动电路。 ② 内含过电流保护（OC）、短路保护（SC）。 ③ 内含驱动电源欠电压保护（UV）。 ④ 内含过热保护（OH）。 （2）模块化的设计。 （3）高质量的输出电压。 （4）采用微机数字控制。
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
2. 车辆的电气负载类型 （1）照明电光源。 （2）空气调节装置的电气设备。 （3）列车电视、播音和通信设备。 （4）普通客车使用的各种电气设备。 （5）各种特殊用途的专用车辆所带有的专用电气设备。
3.2 辅助逆变器及其控制 3.2.1 辅助逆变器主要部件 现代辅助供电系统主要有变压器隔离和变流两个功能部分。变压器隔离是将电 网上的高压与低压用电设备进行电气隔离，尤其是常需人工操作的控制电源的 设备，在电气电位上实现隔离。通常采用变压器进行电气隔离，同时也可通过 设计不同的匝数比以满足电压值的需要，变流部分则是用来进行电能形式的转 换，辅助用电设备大都需要三相380V、50Hz交流电源，所以要将波动的直流 电压逆变为恒压恒频的三相交流电。上述两部分构成了完善的辅助逆变系统。
（3）结构形式三。
（4）结构形式四。
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
（5）结构形式五。
（6）结构形式六。
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
（7）结构形式七。
（8）结构形式八。
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
（9）形式九。
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
2. 辅助供电系统的电路结构和设备的选择 （1）变流器系统的选择。变流器系统有两种形式，一种是直接逆变，另一种 是先斩波（升/降压斩波或降压斩波）后逆变。
3. DC网络的电源
DC网络的电源是由带充电设备的蓄电池充电器通过二极管来提供的。蓄电池充 电器内AC／DC变换器提供蓄电池充电和DC电源。
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
3.1.2 辅助逆变器的负载及分类 1. 辅助逆变器负载 电动列车辅助逆变器系统主要由每节车厢的逆变器并联组成，并向空调通风、 照明、蓄电池充电、设备冷却风机、低压电源提供电源，如图3-3所示：
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
3.1.1 辅助供电网络 电动列车辅助供电网络主要包括：辅助逆变器（给AC中压和DC低压供电）、 蓄电池、低压总线、所有控制器、断路器、继电器、接触器。 1. 辅助逆变器（DC/AC逆变） 辅助系统由DC1500V（以DC1500V为例）接触网供电，经受电弓传输到列车总 线，在线网电压正常情况下，受电弓将高压直流电通过列车总线同时传输给每 节车的辅助逆变器。
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
本章重点 辅助供电系统作用。 辅助供电系统电路原理。 辅助逆变器主要部件。 辅助供电系统检修方法。
3.1 认识车辆辅助供电系统 辅助供电系统是城市轨道交通车辆的一个重要组成部分，安装于拖车构架上， 主要为除牵引系统以外的所有用电系统供电。 辅助逆变系统通常需要满足如下基本要求： （1）输出电压为三相四线制，输出电压和频率满足规定的精度要求。 （2）在宽输入电压变化范围内，输出额定容量的工作能力。 （3）输出电压为正弦波形或准正弦波形。 （4）较强的负载突变能力。 （5）一定的冗余度。
பைடு நூலகம்
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
2. 辅助逆变器组成及原理 本书以庞巴迪公司（Bombardier Inc）生产的上海地铁一号线增购车辆配有的 辅助变流器为例来予以说明，辅助变流器安装在C车的PA电气设备箱中，其辅 助变流器的原理图见 图3-4所示。
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
3. 辅助逆变器主要部件 （1）PA电气设备组成。 （2）逆变器。
图3-8所示是ACM的一个简易电路图，其中三相线路感应器（即过滤器）可以 削弱所有逆变器中的谐波，因此总的谐波畸变少于基础频率50Hz的10％。三 相变压器将逆变器的输出电压转换成辅助系统的额定电压，另外它还起到隔离 的作用。
第3章 城市轨道交通车辆辅助供电系统
（1）DC-Link电容器。 （2）放电电阻。 （3）逆变器。 （4）IGBT模块。 （5）GDU（门极驱动单元）。 （6）过压保护。 （7）低电压电源。 （8）DCU/A（驱动控制单元）。 （9）MVB信号。 （10）光缆输入/输出。 （11）LED指示器。 （12）便携式测试单元。 （13）电流传感器。 （14）电压传感器。 （15）温度传感器。