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•Page1第四章低压配电及照明系统•Page2一、地铁供电系统概述城市轨道交通作为城市电网的一个重要用户,主要有外部供电系统、牵引供电系统和动力照明系统三大组成部分。1.城市轨道交通供电方式城市轨道交通供电系统是由电力系统经高压输电网、主变电所降压、配电网络和牵引变电所降压、换流等环节,向城市轨道快速交通线路运行的动车组输送电力的全部供电系统,目前,我国用得最普遍的输电电压等级为110~220kV。2.城市轨道交通电源系统组成通常高压输电线到了各城市或工业区以后,通过区域变电所(站)将电能转配或降低一个等级,如35~10kV向附近各用电中心送电。城市轨道交通牵引用电既可从区域变电所高压线路得电,也可以从下一级电压的城市地方电网得电,这取决于系统和城市地方电网具体情况以及牵引用电容量大小。•Page41—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。•Page51、发电厂(站):城市电网发出的电能的中心;2、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;3、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;4、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;从发电厂经升压、高压输电网、区域变电站至主降压变电站部分称为城市轨道交通供电系统的“外部供电系统”。•Page65、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;6、馈电线:将牵引变电所的直流电送到接触网上7、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;8、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;9、回流线:将轨道回流回送到牵引变电所;10、电分段:为便于检修和缩小事故范围,将接触网分成若干段。城市轨道交通的供电电源要求安全可靠。目前,国内各城市对地铁及城市轨道交通的供电一般有3种方式,即分散供电方式、集中供电方式、分散与集中相结合的混合供电方式。分散供电方式是指沿地铁线路的城市电网(通常是10kv电压等级)分别向各沿线的城市轨道交通牵引变电所和降压变电所供电。其前提条件是城市电网在地铁沿线有足够的变电站和备用容量,并能满足地铁牵引供电的可靠性要求。如早期的北京地铁采取的就是这种供电方式。图4-8分散供电方式示意图•集中供电方式是指城市电网(通常是110kv或66kv电压等级)向地铁的专用主变电所供电,主变电所再向地铁的牵引变电所和降压变电所供电,地铁自身组成完整的供电网络系统。目前建成的地铁系统多采用集中供电方式,如上海、广州、深圳、南京地铁等。瑶台主变电站河南主变电站三元里广州火车站越秀公园纪念堂公园前海珠广场赤岗客村鹭江中大晓港江南西市二宫磨碟沙车辆段新港东琶洲图4-9集中供电方式示意图分散与集中相结合的混合供电方式。图4-10上海一号线供电系统接线图分散与集中相结合的供电方式是上述两种供电方式的结合,可充分利用城市电网的资源,节约投资,但供电可靠性不如集中供电方式,管理亦不够方便。集中和分散两种不同供电方式的比较。表4-1供电方式比较表•Page13接触网城市轨道交通系统的接触网为沿线路敷设专为电动车辆供给电源的装置,它由两部分组成,正极接触网供电,负极走行轨回流。接触网可分为接触轨和架空接触网两种型式接触轨的主要优点是:1、使用寿命长,维修量小,在地面对城市景观没有影响,适应于电压较低的制式。北京地铁即采用了750V接触轨供电的方式。2、安全性较好,适应于电压较高的制式。上海、广州地铁均采用了1500V接触网供电的方式。注:牵引变电所的位置和容量,应根据运行高峰小时的车流密度、车辆编组及车辆型式通过牵引供电计算,经多方案比较确定。•Page14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。•Page15直流1500V架空接触网制式–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;•Page16简单悬挂•Page17链形悬挂•Page18刚性悬挂•Page19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。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。•Page20直流牵引供电系统在理想的状况下,牵引电流由牵引变电所的正极出发,经由接触网、电动列车和走行轨返回牵引变电所的负极。但钢轨与隧道或道床等结构钢之间的绝缘电阻不是很大,这样势必造成流经牵引轨的牵引电流不能全部经由钢轨流回牵引变电所的负极,有一部分的牵引电流会泄露到隧道或道床等结构钢上,然后经过结构钢和大地流回牵引变电所的负极,这部分泄露的电流就是杂散电流,又称迷流。•Page21•Page22杂散电流会造成地下金属结构的电腐蚀。如果这种电腐蚀长期存在,将会严重损坏地铁附近的各种结构钢筋和地下金属管线、破坏了结构钢的强度,影响其使用寿命。当轨道沿线地下有金属管道或建筑物钢筋等导电物时,地中杂散电流必多沿金属导体流动,到了回流点附近再流向钢轨回变电所,因此在回流点附近的金属管道形成了阳极区(对大地为正)。对“正”接触导线情况,阳极区总是在回流点处不动,这就使阳极区内的金属物正离子流向大地,发生电解腐蚀现象,损坏了金属。•Page23•Page241、若地下杂散电流流入电气接地装置,将引起过高的接地电位,使设备无法正常工作。2、若钢轨(走行轨)局部或整体对地的绝缘变差,则此钢轨(走行轨)对大地的泄漏电流增大,引起牵引变电所的框架保护动作,导致整个牵引变电所的断路器会跳闸,全所失电,影响地铁的正常运营。3、对城市轨道隧道、道床或其他建筑物的结构钢以及地下的金属管线(如电缆、金属管件等)造成电腐蚀,缩短了其使用寿命。•Page251、杂散电流的防护原则:(1)堵:隔离和控制所有可能的杂散电流泄漏途径,减少杂散电流进入城市轨道的主体结构、设备及可能与其相关的设施。(2)排:通过杂散电流的收集及排流系统,提供杂散电流返回至牵引变电所负母线的通路,防止杂散电流继续向本系统外泄漏,以减少腐蚀。(3)监测:设计完备的杂散电流监测系统,监视、测量杂散电流的大小,为运营维护提供依据。低压配电系统•一、低压配电的构成•二、低压配电负荷的分类•三、低压配电设备的控制27一、低压配电系统的构成及分布1、低压配电系统的构成电源(来源介绍)——输电线路——负荷低压配电室开关柜——低压电缆线路——设备配电箱28一、低压配电系统的构成及分布2、低压配电系统的分布变电所低压室、低压配电室各一座分别布置在站台层两端,各负责半个车站及区间的负荷;环控电控室两座布置在站厅层两端,各负责半个车站的环控负荷;照明配电室四座分别在站台和站厅层两端;蓄电池室两座,位于站台层两端;29二、低压配电系统负荷的分类1、按供电重要程度分一级负荷、二级负荷、三级负荷30二、低压配电系统负荷的分类一级负荷消防设备、通信、信号设备、自动售检票设备、事故风机、排风机、排烟机、废水泵、屏蔽门等。一级负荷设备极为重要,一级负荷设备停电,将可能引发运营的延误或者乘客疏散的困难,导致较大伤亡事故。因此一般采用两路独立电源供给,并配有备用UPS电源。31二、低压配电系统负荷的分类二级负荷一般风机、自动扶梯、直升电梯、污水泵等。二级负荷设备较为重要,二级负荷设备的停电,将可能引发运营的延误或者乘客疏散的困难,导致一定程度受伤事故发生,一般采用两路独立电源供给。32二、低压配电系统负荷的分类三级负荷空调机、冷水机组及清扫、检修等设备。三级负荷相对重要性较低,三级负荷会导致乘客舒适性下降,但一般不会导致伤亡事件的发生。33就地控制指在设备附近,便于直接控制的控制方式综合控制是指在车站综合控制室有EMCS系统实现对风机、空调、水泵等设备的控制与监视,并将采集的信息送至中央控制室。四、低压配电系统设备的控制低压配电设备简介一、低压开关柜二、电缆线路介绍三、其他相关设备一、低压开关柜1、定义:一个或多个低压开关设备和与之相关的控制、测量、信号、保护、调节等设备,由制造厂家负责完成所有内部的电气和机械的连接,用结构部件完整地组装在一起的一种组合体。一、低压开关柜2、特点结构紧凑、易于维护;预防/避免事故发生;减少设备维护和检修时间;实现数据资源共享;智能化373、低压开关柜的分类母联柜:分配母线之间电能的传递。馈线柜:分配电能。进线柜:接收电能并传递给水平母线。电机控制柜:风机、风阀等机电设备的控制。电容补偿柜:进行无功补偿,提高功率因数。•一、低压开关柜3839一、低压开关柜4、主要组成部分柜体:开关柜的外壳骨架及内部的安装、支撑件母线:一种可与几条电路分别连接的低阻抗导体功能单元:完成同一功能的所有电气设备和机械部件(包括进线单元和出线单元)柜体母线功能单元电缆出线4041低压开关柜拓展:元件的保护功能过载保护缺相保护堵转保护漏电保护短路保护(延时、瞬动)欠压保护42低压开关柜拓展:元件的保护功能过载保护是防止主电源线路因过载导致保护器过热损坏而加装的过载保护设备。如:保险或熔断器43低压开关柜拓展:元件的保护功能所谓缺相就是正常的三相电源其中某一相断路.原有的三相设备会降低输出功率使其不能正常工作.或造成事故.因此对于一些重要的设备需要加缺相保护装置线路电源缺相时,会产生负序电流分量,三相电流不均衡或过大,引起电动机迅速烧毁。为了保障电动机的安全运行,使其在发生缺相运行时能及时停止电动机的运行,避免造成电动机烧毁事故,一般的电动机都装有缺相保护装置。电子式(智能式)的断路器具有缺相保护功能。44低压开关柜拓展:元件的保护功能堵转保护功能:自动判断电机在过流时是处于完全堵转状态还是在运行状态或电机短路状态,如果过流时是处于运行状态,控制器将限流值设定在固定值,以保持整车的驱动能力;如电机处于纯堵转状态,则控制器2秒后将限流值控制在10A以下,起到保护电机和电池,节省电能;如电机处于短路状态,控制器则使输出电流控制在2A以下,以确保控制器及电池的安全。45低压开关柜拓展:元件的保护功能由于短路故障等原因,线路电压会在短时间内出现大幅度降低甚至消失的现象。它会给线路和电器设备带来损伤。例如:使电动机疲倒、堵转,从而产生数倍于额定电流的过电流,烧坏电动机;当电压恢复时,大量电动机的自起动又会使电动机的电压大幅度下降,造成危害。引起电动机疲倒的电压称为临界电压。当线路电压降低到临界电压时,保护电器的动作,称为欠电压保护,其任务主要是防止设备因过载而烧毁。当本路电压低于临界电压保护电器才动作的称为失压保护,其主要任务是防止电动机自起动。46低压开关柜拓展:元件的保护功能电网漏电电流超过设定值时,能自动切断电路或发出信号的功能。47二、电缆电线介绍电缆、电线低压柜馈出至配电箱、双电源箱、控制柜回路、配电箱馈出至设备(电缆);照明、配电箱出线(电线)电缆绝缘电压1000V等级,电线500V等级低烟低卤耐火型---FAS、EMCS、隧道风机、回排风机、风阀、组合空调箱、排烟风机、防火阀、垂直梯等火灾工况下运行,其余阻燃型低烟无卤----有人值守场所Page48三、低压配电其他相关设备环控设备就地控制箱安装于车站各环控设备附近,用于维修调试各环控设备时的就地控制操作防淹门控制柜安装于过江隧道两端防淹门控制室及车站站控室,用于防淹门的操作控制Page49三、低压配电其他相关设备雨水泵控制柜安装于地下隧道入口处雨水泵控制室内,用于地下隧道入口处雨水泵运行控制废水泵、污水泵、集水泵控制箱安装于车站废水泵、污水泵、集水泵用电设备附近,用于废水泵、污水泵、集水泵运行控制Page50三、低压配电其他相关设备区间隧道维修电
本文标题:低压配电与照明系统
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