城市轨道交通供电系统

避雷器：
防止雷电波损坏电气设备绝缘的保护电气；
整流器：
用于与牵引变压器组合为变压整流的变换装置；
主变电所
采用集中式供电，需要在轨道沿线设置主变电所，对来自城 市电网的高压进行降压。 主变电所承担向城市轨道交通全线提供电能的任务
主变电所的组成
至少两台变压器
有开路电路的开关、汇集电流的母线、计算和控制互感 器、仪表、继电保护装置 避雷装置 调度通信装置等等
外部供电方式有三种类型：
集中式供电； 分散式供电；
混合式供电；
集中式供电
沿城市轨道交通线路，根据用电容量和线路的长短，设置专 用的主变电所。主变电所一般为110kV，由主变电所变压为 内部供电系统所需的电压级，一般为10kV或35kV。由主变电 所所构成的供电方案为集中式供电。 主变电所应有两路独立的110kV电源，上海、广州、香港地 铁即为此种供电方式。
遥控即远程命令 （Tele command）;
遥调即远程调节 （Tele adjusting）；
遥测即远程测量 （Tele metering）; 遥信即远程指示 （Tele indication; Tele signalization）; SCADA除了完成常规的“四遥”功能外，还可以完成数据处 理和管理功能，编制各种不同的图形、报表，提供复示终端， 与其它系统联网等功能，提供操作人员的在线培训、防误操 作以及辅助决策等功能。
由牵引变电所和牵引网组成。
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。
触网设备和作用
接触网；
馈电线；
走行轨道；
回流线；
直流750V地面接触轨制式
根据集电靴和第三轨的配合的方式，可以分为上接触式、 侧面接触式和下接触式。
直流1500V架空接触网制式
轨道交通供电系统的功能
全方位的服务功能 故障自救功能
系统的自我保护功能
防止误操作的功能
方便灵活的调度功能
完善的控制、显示和计量功能
电磁兼容功能
一. 城市轨道交通供电系统
城市轨道交通供电系统的构成：
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；
分散式供电不设主变电所；
变电所的主要电气设备
变压器； 断路器 隔离开关 母线 熔断器
电压互感器
避雷器
整流器
变电所的主要电气设备功能
变压器：
一种变化器，用于传递和变换交流电能；
断路器：
一种对电路进行控制和保护的高压电气开关、用于自动切断负 载电流和短路电流；
电力系统区域骨干网（110kV）
城市轨道交通降 压变电站 （110kV/35kV）
城市轨道交通降 压变电站 （110kV/35kV）
35kV供电环网
牵引/降压变 电站
牵引/降压变 电站
分散式供电
沿城市轨道交通线路沿线直接由城市电网引入多路电源，电
源电压等级一般为10kV，供给各牵引变电所，这种方式为分 散式供电。 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。
电力监控系统；
1—发电厂（站）；2—升压变压器；3—电力网；4—主降压变电站；5—直流牵引变电所；6—馈电线；7— 接触网；8—走形轨；9—回流线。
城市轨道交通供电系统
外部电源
主变电所
牵引供电系统
动力照明系统
电力监控系统
牵引变电所
牵引网
降压变电所
动力照明
城市轨道交通供电系统的作用
发电厂（站）：城市电网发出的电能的中心；
组合和优化，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体化的系统。
SCADAS系统(Supervisory Control And Data Acquisition
System)。被控端称为远方终端，即RTU (Remote Terminal Unit)
SCADA系统
刚行悬挂：
又叫做刚性接触网，由于地铁隧道供电导线上方空间有限，链 形悬挂一般采取冷拉电解铜接触线。
由柔性线索构成接触悬挂部分， 柔性接触网 在我国上海、广州、香港地铁 架空接触网 城市轨道交通中广泛采用 刚性接触网 接触悬挂由刚性汇流排构成， 接触网形式 在我国广州地铁中采用 第三轨 沿线路敷设和轨道平行的附加轨， 作为牵引 供电电能输送的导体。在我国北京地铁广州 地铁中采用。
认知城市轨道交通供电系统
崔嘉 NJCI --- 交通运营管理
学习任务
认知城市轨道交通供电系统设备：
城市轨道交通供电的系统； 供电方式； 变电所、触网设备、动力照明设备系统； 电力监控系统设备的认知；
概论
城市轨道交通电力系统是城市轨道交通的重要组成部分。 城市轨道交通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 电压等级一定的电流形式（直流或交流电）供给给通风、空调 、照明、通信、信号、给排水、防灾报警、电梯、电动扶梯等 用电设备。
来自城市电网 （110kV） 来自城市电网 （110kV）
A主变电所 （86kV）
B主变电所
（86kV）
H
H
H
H
H
H
牵引变电所
由35kV交流开关柜、整流变压器、整流器、直流开关 柜、所用交直流屏和钢轨电位限制器等设备构成。 将来自主变电所或相邻35kV变电所的35kV交流电源， 通过整流变压器降压和整流器整流构成等效24脉波直流 ，向接触网供电，不同的给列车提供优质电能。 一般设置在车站和车辆段附近，相邻的牵引变电所之间 距离为2~4km。
SCADA系统的主要任务和作用
正常状态下实现合理的系统远行 方式； 事故时，及时了解事故的发生和 范围，加快事故处理，提高安全 经济运行水平
集中监视
集中控制
实现无人化或少人化，提高运行 操作质量，改善劳动条件
WEB工作站
实时打印机
调度员工作站
报表打印机
维护工作站
远程维护 MODEM
远程维护
GPS系统
由于混合供电方式结构复杂，设备选型繁琐，且外电源
网亚不同，难以调度，不便管理，所以一般不被采用。
三. 变电所
城市轨道交通系统是一个重要的用电部门，按规定应为 一级负荷，须提供两路独立的电源供电，变电所是城市 电网根据城市的线网规划，选择不同的供电方式。 集中式供电根据总容量要求设置主变电所；
主变电所系统设备及功能
110kV开关； 开关是通、断电路的重要设备； 主变压器； 将110kV的交流电压降至35kV的交流电； 35kV开关； 负责通、断电路的开关装置； 隔离开关； 闸刀。接通或切断接入的电路； 自动监控设备； 电气设备的监测和控制；
主变电所的作用
拷贝机
D iO g i R P T
DT iP g i R O
D iO g i R P T
D iO g i R P T
通道双切
大屏系统
网络服务器
UPS
通信系统
变电所的监控
变电所的监控
变电所的监控
变电所的监控
SCADA系统的主要任务和作用
调度控制中心；
复示系统；
变电所综合自动化系统；
升压变压器：发电厂的发电机发出的电能，要先经过升压变 压器升高电压；
电力网：将高压电流通过三相传输线输送到主变电所或区域 变电所； 主变电所：将来自城市电网的高压交流电经过降压转变为轨 道交通系统中压交流电；
直流牵引变电所：将中压交流电整流为轨道交通系统规定的 直流电能；
馈电线：将牵引变电所的直流电送到接触网上
降压变电所
城市轨道系统的环控和系统服务等设备都需要用电，一般是 三相380V或者220V低压供电。通过降压变电所而获得。 构成：
35kV交流开关柜、动力变压器、400V交流开关柜等设备继承。
附属设备：
保护装置、计量仪表（电压、电流等）、蓄电池、阻燃性导线、 灭火设备等。
四. 城市轨道交通触网设备
架空式接触网是架在走行轨道上部的接触网，由电动车 顶部伸出的受电弓与其接触获得电能。
架空式接触网悬挂类型分类：
简单悬挂； 链形悬挂；
刚性悬挂；
直流1500V架空接触网制式
简单悬挂：
结构简单、支柱高度低、支持装置承受的负荷较轻，但是弛度 大，弹性不均匀。
链形悬挂：
通过吊弦悬挂在承力索的悬挂成为链形悬挂，相比简单悬挂来 说性能优越，但是结构复杂，投资大，施工维修都比较困难。
隔离开关：
高压电气开关，可在无负荷电流时接通和断开电路；
母线：
导线，用于汇合和分配电能；
变电所的主要电气设备功能
熔断器：
利用过负荷或短路电流导致熔体发热熔断原理设计的保护电气设 备；
电压互感器：
用于测量、控制和保护回路用的变压器；
电流互感器：
用于测量、控制和保护回路用的变流器；
区域变电所 （或地铁主 变电所） 相邻降压变 电所（或地 铁主变电所）
降压变电所 区间配电 所 车站配 电所 区间配电 所
降压变电所 区间配电 所 车站配 电所
Baidu Nhomakorabea
六. 轨道交通电力监控系统设备
电力综合监控系统简称SCADA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的所有二次设备， 包括控制、信号、测量、保护、自动装置及远动装置等经过
电力系统城市供电网（10kV）
牵引/降压变 电站
牵引/降压变 电站
列 车 供 电
动 力 照 明 供 电
列 车 供 电
动 力 照 明 供 电
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，使供电系统 更加完善和可骄傲。 北京地铁1号线和环线即为此种供电方式。
柔性架空接触网适用于高架、地面和地下的城市轨道交通线路； 刚性架空接触网适用于地下城市轨道交通线路；
五. 城市轨道交通动力照明设备
动力照明设备除了提供车站和区间的各类照明之外，还提 供扶梯、电机、水泵、消防等动力机械设备电源。
动力照明供电系统由降压变电所和动力照明配电线路组成。
城市轨道交通动力照明系统示意图
牵引变电所
DC1500 V(750V)
城市轨道交通供电系统的作用
城市轨道交通供电系统具有运输大、牵引性能好、运用
效率高等优点，由于系统技术要求高，安全性和可靠性 就尤其的重要！
二. 城市轨道交通外部供电方式
外部供电方式涉及城市电网和城市轨道交通系统的接口 问题，是供电系统的重要组成部分。
城市轨道交通供电系统的作用
接触网：沿车辆走行轨假设的特殊供电线路，轨道车辆通过 受流器与接触网直接接触获得电能；
走行轨道：是电动列车的走行轨，走行轨道构成牵引供电回 路的一部分，又是行车信号电路的一部分； 回流线：将轨道回流回送到牵引变电所
电源来自城市电网（110-10KV）
牵引变电所