城轨供电系统

城轨供电系统
1、电力系统基本知识 2、110KV、35KV、10KV供电系统 3、直流1500V牵引供电系统 4、城轨供电系统的环网
电力系统基本知识
发电厂
1、火力发电厂 2、水力发电厂 3、原子能发电厂

变电站及电网

110V.220V.500V
电力系统及额定电压
1、电力系统 电力生产、变配电、输送和用户使用组成的 发、供、用一个整体 输电线和相连的变电所部分称为电力网
额定电压有关规定


1、用电设备：用电设备的额定电压和电网的额定电压一致。实际上，由于电网 中有电压损失，致使各点实际电压偏离额定值。为了保证用电设备的良好运行， 国家对各级电网电压的偏差均有严格规定。显然，用电设备应具有比电网电压允 许偏差更宽的正常工作电压范围。 2、发电机：发电机的额定电压一般比同级电网额定电压高出5%，用于补偿电网 上的电压损失。 3、变压器：变压器的额定电压分为一次和二次绕组。对于一次绕组，当变压器 接于电网末端时，性质上等同于电网上的一个负荷(如工厂降压变压器)，故其额 定电压与电网一致，当变压器接于发电机引出端时(如发电厂升压变压器)，则其 额定电压应与发电机额定电压相同。对于二次绕组，额定电压是指空载电压，考 虑到变压器承载时自身电压损失(按5%计)，变压器二次绕组额定电压应比电网 额定电压高5%，当二次侧输电距离较长时，还应考虑到线路电压损失(按5%计)， 此时， 二次绕组额定电压应比电网额定电压高10%。

作用
沿轨交线路每个车站都设降压变电站，提供 除电动车辆外其他设备设施所需电源 从中心变电站或主变电所引入两路电源，经 配电变压器将电压降至0.4KV，为车站用电 设备提供电源

主接线
城轨交通供电系统的要求及电力电源
2．供电系统的组成
F1、F2—城市 电网发电厂； B1、B2、B3— 城市电网区域 变电所； B4、B5—地铁 牵引变电所； B6—地铁降压 变电所。
轨道交通供电系统
①牵引供电系统
a.牵引变电所：对轨道交通某一供电区段提供牵引电能的变电所； b．接触网：分架空线和接触轨两种受流方式，对轨道交通列车供电的导线； c．馈电线：从牵引变电所向接触网输送牵引电能的导线； d．轨道电路：利用走行钢轨作为牵引电流回路； e．回流线：供牵引电流从钢轨返回牵引变电所的导线。
直接配电给沿线牵引变电所、牵引降压混合 所、降压变电所、中心降压变电所 主变电所的35KV、10KV侧采用单母线分段 加分段断路器的接线方式

35KV牵引交流供电系统
每座牵引变电所按 其所需容量设置两组 整流机组并列运行， 任一牵引变电所发生 故障时，由两侧相邻 牵引变电所共同承担 其间的全部牵引用电 负荷。 过电流保护采用高 速空气开关，这是一 种断开速度极快的直 流开关。
②动力供电系统
a.降压变电所：将三相电源进线电压（10 kV）降压为三相380V交流电， 提供机电设备如风机、水泵等动力用电，也可称为动力变电所。 b．配电所：配电所（室）起电能分配作用，将降压变电所引入的三相交 流 380V和单相220V交流电，分别供给动力、照明设备。车站配电所负责 车站电能配置，区间配电所负责车站两侧区间动力与照明用电配电。 c．配电线路：配电所（室）与用电设备之间的连接线路。
3 6 10 － 35 63 110 220 330 500 750
3.15 6.3 10.5 13.8,15.75,18,20 － － － － － － －
3及3.15 6及6.3 10及10.5 13.8,15.75,18,20 35 63 110 220 330 500 750
3.15及3.3 6.3及6.6 10.5及11 － 38.5 69 121 242 363 550 －

特点


为了提高桥形接线的灵活性和可靠性，避免因检修线路或变 压器时影响其他回路的正常运行，一般在接线中加设一组跨 条（导线）。内桥接线的跨条位置与外桥接线中连接桥的位 置相同，外桥接线的跨条位置与内桥接线中连接桥的位置相 同。跨条上通常设置两组串接的隔离开关，以便于跨条上隔 离开关进行检修，此两组隔离开关在正常运行时是断开的。 桥形接线中使用斯机台数少，其配电装置占地也少，能满足 变电所可靠性要求，具有一定的运行灵活性，桥形接线适用 于线路为两回、变压器为两台的交流牵引变电所和铁路变电 所等。

中性点直接接地系统
变压器中性点直接接地的优缺点


（1）优点：若发生某单相接地，另两相电压不升 高，这样可使整个系统绝缘水平降低；同时单相接 地会产生较大的短路电流，从而使保护装置迅速准 确地动作，提高了保护的可靠性。 （2）缺点：对电源中性点接地系统，由于单相短 路电流很大，开关及电气设备等要选择较大容量， 并且还能造成系统不稳定和干扰通讯线路等。
轨道电路
以一段线路的钢轨为导体构成的电路； 用于自动、连续检测这段线路是否被机车车 辆占用，也用于控制信号装置或转辙装置 利用轨道作为区间信号自动控制的电路

回流方式
10KV降压供电系统
主要由中心变电站的动力变压器10KV一侧、 10KV母线和馈出线、城轨10KV变电站、 10KV断路器、变压器； 系统为中性点小电流接地系统，由降压变压 器绕组中性点经电阻接地； 连接中心变电站和各降压变电站的是10KV环 网。

35KV降压变电站的接线
直接从主变电站35KV1/2段母线上引入电源 至本站35KV1/2段母线，然后再将引入的电 源分别送至邻站的35KV1/2段母线，并同时 将35KV降至0.4KV，经0.4KV母线配送至本 车站各类用电负荷。 接线方式为单母线分段

降压变电所一般设在车 站附近，既可对车站较集 中的电器设备供电．也方 便向车站两侧区间用电设 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。 两路电源进线和两路引 出至相邻降压变电所线路 分别接在两段母线上，如 果相邻降压变电所一端母 线失压，母联开关会自动 合闸，从而保证对两台降 压变压器和相邻降压变电 所的一路电源进线供电。
牵引回流系统各元件在回流中的作用



钢轨：作为回流的载体 阻抗棒：阻止流经轨道上的高频信号被旁路掉 均流线：均衡两根钢轨之间的电位和电流，确保轨 道信号不被干扰 回流箱：通过汇流排与各个回流线连接，并与回流 电缆转接 回流线：从阻抗棒的中点引出，连回流箱 回流电缆：将回流电流引入牵引站整流器负极
35KV供电系统
城轨35KV供电系统主要设备



1、主变电站的主变压器35KV一侧 2、35KV母线和馈出线 3、连接主变电站和各城轨牵引、降压变电站的 35KV环网 4、城轨牵引和降压变电站，以及35KV断路器和变 压器 5系统中性点采用接地变绕组经电阻接地的小电流 接地形式
主变所35KV馈出线
二、牵引回流系统
系统由走行轨、负回流电缆和均流电缆等构 成 列车电流进入走行轨后将通过负回流电缆回 流至牵引变电所负母线

回流电缆和回流箱

回流箱位于钢轨和负母排，其中有汇流排 （收集阻抗棒来的回流电）
牵引回流的接线方式与轨道电路的关 系


钢轨的双重作用（回流系统的一部分、轨道电路的 一部分）使回流电缆不能直接与钢轨连接； 对不同电路为防相互干扰，对信号轨道电路作特殊 安排:（1）采用不同电流制或不同电流频率，一般 信号轨道电路可采用交流电源；（2）在两根钢轨 间设置均流线和阻抗棒；（3）牵引回流的引出线 包括回流线必须在信号阻抗棒中点连接。
35KV中心变电站作用
从主变电站1/2段母线上分别接入两路电源， 经动力变压器降压至10KV，在配送给沿线的 降压站。 配送方法两种：一种从中心降压站10KV1/2 段母线上分别馈出，配送至降压变电站；另 一种是从中心降压站10KV1/2段母线上分别 馈出至最近一个降压变电站，然后再由降压 站10KV1/2段母线在分别馈出至相邻降压站。
一、特点及要求
1、供电的可靠性与安全性 2、供电负荷的多样性 3、供电系统的经济运行

二、电力电源

1、系统电源受电方式：电源来自城市电网； 有分散式和集中式。 2、电力制式：直流制式（原因） 3、电压指标：110KV为（-3%~+7%）； 35KV为（-5%~+5%）；10KV（-7%~+7%）； 0.4KV（+5%~-10%）；DC1500V(33%~+20%)
35KV牵引降压混合变电站
直流1500V牵引供电系统
直流1500V牵引供电系统由整流器、正负母 线、直流高速断路器、触网闸刀、回流排、 回流电缆、开闭装置； 系统对地是绝缘的

直流1500V母线接ຫໍສະໝຸດ Baidu方式
优缺点


优点：接线简单、清晰、操作简便；上行线和下行线触网上 都有绝缘分段器，并且与触网闸刀并接在一起，当该牵引站 因故退出运行时，可以合上触网联络闸刀，使得两边的触网 连接在一起，实行大双边供电；每个牵引站各设有二台分段 绝缘器，使得直流牵引系统故障不会被扩大，便于直流牵引 系统的继电保护。 缺点：母线发生故障或清扫、检修时，就要全部停电；连接 在母线上的四台直流高速开关中任一台需检修时，需要全部 停电；修理任何一台直流高速小车时，直流高速开关所在的 线路一定要停电。
110KV供电系统
主变电站的作用



1、城轨110KV供电系统主要由城市电网变电站 110KV馈出线、城轨主变电站及其110KV断路器和 主变压器构成，系统的中性点为直接接地。 2、主变电站是将城市电网供给的110KV三相交流 电降压至35KV,配送到城轨交通沿线的各个牵引变 电所和降压变电所。 3、每条线路设有两个及以上主变电站，可相互支 援互为备用。

电力网与电力设备额定电压
电力变压器额定电压 电力网和用电设备 额定电压 发电机 额定电压 一次绕组 二次绕组 低压 V 220/127 380/220 660/380 230 400 690 220/127 380/220 660/380 230/133 400/230 690/400
高压 kV
内桥式
外桥式
内外桥特点

内桥接线的任一线路投入、断开、检修或路障时，都不会影 响其他回路的正常运行，但当变压器投入、断开、检修或故 障时，则会影响另一回线路的正常运行。由于变压器运行可 靠，而且不需要经常进行投入和因此内桥接线的应用较广泛 外桥接线的变压投入、断开、检修或故障时，则会影响其他 回路的正常运行。但当线路投入、断开、检修或故障时，则 会影响一台变压器的正常运行。因此外桥接线仅适用于变压 器按照经济运行要经常投入或断开的情况。
电力系统的中性点
中性点运行方式
中性点不接地系统
系统发生单相接地故障
变压器中性点不接地的优缺点
（1）优点：由于限制了单相接地电流，对通 讯的干扰较小；单相接地可以运行一段时间 (不超过2小时），提高了供电的可靠性。 （2）缺点：当一相接地时，另两相对地电压 升高3倍，易产生间隙性电弧，使薄弱环节击 穿，从而造成两相接地短路。
牵引变电站35KV接线
一般为单母线接线，也有单母线分段，环进 环出。35KV联络电缆构成环网系统，一路为 进线，另一路为联络线。 牵引变电所从主变电站的35KV1或2段母线引 入一路电源，如果某一变电所的进线电源取 自主变的35KV1段，那么相邻变电所的进线 电源就取自主变35KV2段

35KV降压供电系统
主变电站110KV进线电源
1、取自城市各供电区域110KV电网； 2、取自市网不同的变电所，是不同源的

110KV主接线
为保证轨道交通 牵引负荷一级用电 需要，需设置2或2 座以上主变电所； 两路电源进路配置 两台相应的变压器。
桥式接线



桥形接线(bridge-circuit configuration）由一台断路 器和两组隔离开关组成连接桥，将两回变压器一线 路组横向连接起来的电气主接线 在变压器一线路组的变压器和断路器之间接入连接 桥的称为内桥接线 连接桥连接在变压器一线路组的断路器和线路之间 的称为外桥接线；连接桥母线上的断路器正常状态 下合闸运行。