轨道交通供电系统概述ppt2018 0730

3 轨道交通供电系统的组成
供电系统的构成
地铁供电系统由两大部分构成：一部分为由城市电网 引入的电源；另一部分为地铁内部供电系统。通常轨道交 通供电系统包括：
（1）主变电所（110kV） （2）中压网络（35kV） （3）牵引供电系统(35kV/1.2kV、DC1500V) （4）动力照明配电系统（35/0.4kV） （5）电力监控SCADA系统 （6）杂散电流防护、防雷接地系统
2）双路电源应分列运行，互为备用。
3）电源容量按地铁远期用电量设计。
2 供电系统概述
供电系统的组成结构
地铁供电系统由两大部分构成：一部分为由城市电网引 入的电源；另一部分为地铁内部供电系统。通常所说的供 电系统包括：
（1）主变电所（2）中压网络（3）牵引供电系统（4）低压配电系统
110kV
35kV
如：北京地铁（10kV）
3 轨道交通供电系统的组成
主变电所
主变电所的设置原则：
满足功能需求，N-1备用，安全可靠。 供电半径按25~30km。 站址应尽可能设计在负荷中心或在线路交汇车站附近 与轨道交通近、远期建设规划相匹配，与城市建设规划发
展相互协调发展。 综合技术经济性及社会效益
对三类负荷供电技术要求：
一级负荷：
二级负荷：
三级负荷：
双电源、双电缆、 供电末端自动切 换，来电自复
双电源、单电缆、 在电源端自动切 换，来电自复
单电源、单电缆， 当电源失压，自
动切除。
3 轨道交通供电系统的组成
动力照明系统的主要设备
①照明控制柜
②环控电控柜
动力照明系统 ③变频器及其控制系统
采用三级控制方式，即控制中心远方控制、所内控制 信号盘上集中控制、设备本体控制。
3 SCADA系统的主要功能
• 断路器、 • 电动负荷开关、 • 电动隔离开关
遥控
功能
遥测 功能
• 各类变压器的电压、 电流、功率、电能
• 中压网络母线电压
• 整流机组电流及电 能
遥调 功能
• 变压器的调压开关 • 中压和牵引直流继电
节省土地
不与其他运输系统
较少噪音
重叠，干扰较少 减少干扰
运量大
节约能源
准时 速度快
运输能力为地面公 共汽车大7-10倍。
土建、拆迁、机 电设备投资大
初期
维护保障
投资大
费用高
抗灾性差
设备大修、改造 人力成本
火灾、水灾、地震 等抗灾性差
主要内容
1
轨道交通发展简介
2
轨道交通供电系统概述
3 供电系统的组成
3 轨道交通供电系统的组成
主变电所
主 ①110kV/35kV主变压器 变 电 ②110kV GIS开关柜 所 ③35kV SF6充气柜 内 主 ④110/35kV继电保护装置 要 ⑤交/直流充电屏 设 备 ⑥应急照明电源逆变屏
⑦ 无功补偿装置
3 轨道交通供电系统的组成
中压网络
中压网络是轨道交通供电系统的重要组成部分。其 主要作用是：
3 轨道交通供电系统的组成
牵引供电系统
接触网的工作特点
1. 没有备用 2. 架空接触网经常处于动态运行状态中，瞬间故障多。 3. 机械结构较复杂，易损耗，日常维护工作量大。
对接触网的基本要求
1. 强度高，安全可靠 2. 有较均匀的弹性，在各种气候条件下均应受流良好 3. 经久耐用，结构轻巧，零部件互换性强，便于施工、
轨道交通供电系统概述
郑欣 申通技术中心
主要内容
1
轨道交通发展简介
2
轨道交通供电系统概述
3 供电系统的组成
4
供电主变资源的优化设计
5
供电系统与其它专业的接口
6
存在的问题与展望
1 轨道交通发展简介
城市轨道交通产生的背景条件
1825年
世界上第一条铁路 开通，长度21km， 平均速度13km/h。
乔治.斯蒂芬森
保护整定值
遥信 功能
• 故障报警、断路器跳 闸信号电源带电显示 信号、钢轨电位限制 装置动作信号
3 轨道交通供电系统的组成
电力综合监控系统（SCADA)
3 轨道交通供电系统的组成
动力照明系统
动力照明系统采用220/380V 三相四线制配电系统
一级负荷
二级负荷
三级负荷
排烟风机、消防泵、 主排水泵、
横向把全线的各个 牵引变电所和降压 变电所连接起来。
纵向把上级的主变电所 和下级的牵引变电所、 降压变电所连接起来；
3 轨道交通供电系统的组成
中压网络的结构网架
1—5号线：
110kV 外部电源
35/33kV 牵引系统
10kV 动力照明系统
3 轨道交通供电系统的组成
中压网络的结构网架
6-16号线：
4
供电主变资源的优化设计
5
供电系统与其它专业的接口
6
存在的问题与展望
2 供电系统概述
供电系统的功能
满足轨道交通各种用电设备对电源的 要求，保证地铁的各种用电设备发挥各自 的功能和作用，保证地铁安全可靠运营。
供电系统是地铁的大动脉，是基础能 源设施。
供电系统的服务对象
• 运送乘客的列车 • 车站机电设备 • 车辆基地内列车牵引及其他用电需求
JK8
动力 电缆
照明
照
明
电压等级
2 供电系统概述
交流110kV、63kV：主变电所的电源电压，其中63kV电 压等级为东北电网所特有的。
交流35kV：上海、广州、深圳、南京、香港地铁的牵引 供电系统电源。
交流10kV：北京、大连地铁；牵引供电系统和供配电系 统。
交流400V：车站、车辆基地动力照明用电
110kV 外部电源
35kV 牵引、动力照明系统
3 轨道交通供电系统的组成
牵引供电系统
牵引供电系统主要由 牵引变电所和牵引网 两大部分组成。
35kV/1.2kV
牵引变电所的主要设 备是变压器和整流器。
AC1.2kV—DC1500V
牵引网主要由接触网、 馈电线、轨道和回流 线组成。
3 轨道交通供电系统的组成
3 轨道交通供电系统的组成
牵引供电系统的运行方式
正常运行方式：两座牵引变电所对接触轨/接触网 双边供电；所内两台牵引变压器并列运行，构成等 效24脉波整流，减少高次谐波对交流供电系统的影 响。
非正常运行：系统允许任何一座牵引变电所故障解 列退出运行，相邻牵引变电所进行大双边供电供电， 保障列车的正常运行。
直流1500V:一般为架空接触网电源电压。 直流750V：一般为接触轨电源电压。 直流220V：变电所操作电源、应急照明电源电压。 直流110V：变电所操作电源电压。
主要内容
1
轨道交通发展简介
2
轨道交通供电系统概述
3 供电系统的组成
4
供电主变资源的优化设计
5
供电系统与其它专业的接口
6
存在的问题与展望
3 轨道交通供电系统的组成
外部电源
地铁供电系统对于城市电网来说是用户，对地铁
的各类负荷来说又是电源。按照供电方式来分可以分
为：
集中式供电
根据线路及用电需求，建设地铁专用主变电所。 如：上海地铁、广州地铁 、香港地铁(110kV)、 德黑兰（63kV）
分散式供电
在地铁沿线直接由城市电网引入多路地铁所需 要的电源，构成供电系统。
降压变电所、接触网系统、杂散电流防护间的接口。
JK1
电源 （城市电网）
2 供电系统概述
JK2 主变 电所
地铁 供电 系统
35kV JK3
牵引 供电 系统
变配 电系 35/10kV 统
JK4 JK7
牵引 变电 所
Biblioteka Baidu
JK5
架空 接触
网
牵 引 DC1500V 网 电缆
走 行 轨
JK6
降压
变电 所
400V 动 力
3 轨道交通供电系统的组成
牵引供电系统
接触轨
北京地铁采用了750V接触轨供电的方式。
3 轨道交通供电系统的组成
电力综合监控系统（SCADA)
电力综合监控系统是利用计算机控制、网络、数据 库、现代通信等技术将变电站所有二次设备（包括控制、 信号、测量、保护、自动装置及远动装置等），经过功 能组合和优化设计，对变电站执行自动监视、测量、控 制和协调来提高变电站运行效率和管理水平的一种综合 性的自动化系统。
牵引供电系统
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成为牵引变电所。 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，变成列车所需要的直流电。
牵引变电所的设置
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。
④动力控制柜
⑤弱电设备UPS
3 轨道交通供电系统的组成
杂散电流的产生
走行轨中泄漏、不经过正常回路的电流，哪里 的电位低就流向哪里，哪里电阻率低就从那里 经过。
地下的金属管线流过杂散电流，在电流流出的 地方，就会造成腐蚀。
3 轨道交通供电系统的组成
杂散电流的防护
以防为主、以排为辅，防排结合、加强监测。
3 轨道交通供电系统的组成
牵引变电所的主要设备
1. 35kV/1.2kV牵引变压器 2. 牵引整流器 3. AC 35kV开关柜 4. DC1500V开关柜 5. 交/直流充电屏 6. 应急照明电源逆变屏 7. 接触网电动隔离开关控制屏 8. 变电所继电保护
•
3 轨道交通供电系统的组成
牵引供电系统
3 轨道交通供电系统的组成
上海市轨道交通14号线是继1、2号线之后的又一条A型车8节编组大运量 的线路。14号线西端起于嘉定封浜站，终于浦东金桥桂桥路站。线路全长 38.514km，共设车站31座，全部为地下线。
供电系统采用集中供电，110/35kV、35/1.20kV、35/0.4kV两级降压 方式，全线设4座110/35kV主变电所，分别为封浜车辆段主变电所（封 浜车辆段内）、中宁路主变电所（中宁路站附近）、歇浦路主变电所（歇 浦路站附近）和金桥主变电所（桂桥路站附近）。
牵引网
城市轨道交通系统的牵引网为沿线敷设专为轨道交通 列车供给电源的装置。 牵引网包括接触网（轨）、馈电线、轨道、回流线 （轨）、分段装置等。 接触网（轨）可以分为接触轨和架空接触网两种型式。
3 轨道交通供电系统的组成
牵引供电系统
牵引网
1. 接触网：经过电动列车的受流器向电动列车供给电能的导电网。 2. 馈电线：从牵引变电所向接触网输送牵引电能的导线。 3. 回流线（轨）：用以供牵引电流返回牵引变电所的导线（轨）。 4. 钢轨：可作为回流轨。
电力监控、变电所 操作电源、地下车 站站台站厅照明和 应急照明。
自动售检票机、屏 蔽门、防灾报警、 通信信号、人防系 统
局部通风机、普 通风机、排污泵
自动扶梯、电梯 等
空调、冷冻机、 热风幕、广告照 明、维修电源等。
3 轨道交通供电系统的组成
动力照明系统
当一台配电变压器故障解列时，另一台配电变压器可承 担全部一、二级负荷。
维护和抢修 4. 耐腐蚀和防污的要求
3 轨道交通供电系统的组成
牵引供电系统
架空式接触网
架空式接触网是架设在走行轨道上部的接触网，由电 动列车顶部伸出的受电弓与之接触获得电能。 优点 安全性较好，适应于电压较高的制式。 缺点 维修不方便，对城市景观造成影响。
上海、广州地铁均采用了1500V接触网供电的方式。
2 供电系统概述
轨道交通供电系统功能要求
轨道交通用电在沿线路的几千米到几十千米范围内的 线路上，不同于一般用户，用电负荷集中。
轨道交通作为城市电网的重要用户，属一级负荷。供 电系统的主变电所、牵引变电所、降压变电所，都要求能 获得两路电源。具体要求：
1）两路电源要求来自上一级电源不同的变电所或同一变 电所的不同母线。
1890年
City and South London 第一条电力化运行的地铁线 路，4.8公里。
1863年 伦敦 “大都会”地铁 开通，长度7.6km， 共建7个车站。
Charles Pearson
1906年
伦敦市内的地铁全部 实现电气化。
1 轨道交通发展简介
城市轨道交通的优缺点
节省地面空间， 地面无噪音
1.2kV、400V
2 供电系统概述
供电系统的主要负荷
➢列车牵引能耗 ➢车站、车辆基地动力照明能耗
2 供电系统概述
供电系统的分割与接口
外部接口可分为: 硬接口--如与结构、建筑、列车、各弱电系统设备之
间等接口； 软接口--与各机电设备之间的技术参数匹配、通信传
输规约一致等。 同时供电系统内部各设备之间的接口包括牵引变电所、
3 轨道交通供电系统的组成
牵引供电系统
架空式接触网
3 轨道交通供电系统的组成
牵引供电系统
接触轨
接触轨是沿着走行轨道一侧平行铺设的附加第三轨。
优点：
电动列车受电靴与第三轨接触面较大且相对磨损较小，维护 简单；另外可降低净空高度，减少开挖土方。
缺点：
离地面较近，绝缘和安全难度大，一般采用较低的电压制式。