轨道交通供电系统介绍

城市轨道交通供电西南交通大学电气工程学院第二章城市轨道交通供电系统城市轨道交通供电系统构成城市轨道交通供电系统外部电源系统（主变电所）内部供电系统牵引供电系统动力照明供电系统电力监控系统供电设备城市轨道交通供电系统构成城市轨道交通供电系统外部电源系统（主变电所）内部供电系统牵引供电系统动力照明供电系统城市轨道交通作为城市电网的一个用户，一般都直接从城市电网取得电能，无需单独建设电厂，城市电网对城市轨道交通进行供电，供电方式有集中供电、分散供电和混合供电。电力监控系统主变电所城市电网中压网络牵引或降压变电所高压供电系统集中式供电在城市轨道交通沿线，根据用电容量和线路长短，建设专用的主变电所。主变电所进线电压一般为110kV，经降压后变成35kV或10kV，供牵引变电所与降压变电所。主变电所应有两路独立的进线电源。集中式供电，有利于城市轨道交通供电形成独立体系，便于管理和运营。上海、广州、南京、香港、德黑兰地铁等。三级电压制集中供电方式结构示意图110kV主变电所33kV110kV降压主变电所33kV10kV10kV牵引主变电所两级电压制集中供电方式结构示意图主变电所110kV110kV110kV主变电所主变电所10kV10kV10kV牵引、降压主变电所分散式供电在地铁沿线直接由城市电网引入多路电源构成供电系统。一般为10kV电压级。分散式供电要保证每座牵引变电所和降压变电所均获得双路电源，要求城市轨道交通沿线有足够的电源引入点及备用容量。建设中的沈阳地铁、长春轻轨、大连轻轨、北京城铁、北京八通线、北京地铁5号线等10kV牵引或降压变电所10kV10kV10kV10kV10kV10kV区域变电所混合式供电将前两种供电方式结合起来，一般以集中式供电为主，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靠。北京地铁一线和环线、建设中的武汉轨道交通工程、青岛地铁南北线工程等即为混合式供电方案。集中供电方式的优点：（1）可靠性高，便于集中统一调度和集中管理。（2）施工方便，维护容易，电缆敷设径路比较好走。（3）抑制谐波的效果较好。为减少谐波对电网的影响和危害，一是采用较高脉波（24脉波）整流机组，二是选用较高电压（110kV）的电源，因为大容量、高电压电网的承受能力强，同时国标规定的谐波总畸变率和谐波电压含有率比小容量、低电压电网要低得多，而且也有利于今后集中采取高次谐波防治措施。（4）计费方便、简单。采用110kV电压集中供电方式，运行管理单位与电业部门的电度计费在主变电所设总计量就行，不必在各变电所分别计量。牵引供电系统：牵引变电所将三相高压交流电变成适合电动车辆应用的低压直流电。馈电线再将牵引变电所的直流电送到接触网上，电动车辆通过其受流器与接触网的直接接触而获得电能动力照明供电系统：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，由降压变电所和动力照明配电线路组成。城市轨道交通内部供电系统牵引供电系统动力照明供电系统城市轨道交通内部供电系统城市轨道交通牵引供电系统构成示意图高压供电系统城市电网牵引供电系统牵引变电所回流线馈线接触网轨道主变电所三相交流直流牵引变电所设两套牵引整流机组，其容量按远期运量设计。牵引整流机组的过负荷能力按IEC-146标准，城市轨道交通牵引属Ⅵ类负荷，其过负荷能力应满足：100%In连续运行；150%In2h；300%In1min。为抑制牵引供电系统产生的谐波电流注入电网，牵引机组至少应采用12脉波整流。牵引变电所主接线一牵引变电所主接线二牵引网牵引网：沿线路敷设的专为电动车辆供给电源的装置。由正极接触网供电，负极走行轨回流。世界城市轨道交通除巴黎个别线路为第四轨回流外，全都采用走行轨回流。接触网接触轨架空接触网上部接触式下部接触式刚性悬挂侧面接触式柔性悬挂接触轨的主要优点：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。主要缺点：车辆不能脱离电源；电压偏低，对于大运量的车辆供电，使得牵引变电所的距离较近。北京地铁采用了750V接触轨供电的方式。接触网的主要优点：安全性较好，车辆可随时落弓脱离电源；电压较高，适应于大运量系统供电。上海、广州地铁均采用了1500V接触网供电的方式。牵引供电系统运行方式牵引所1牵引所2牵引所3正常运行：双边供电牵引所2牵引所3牵引所1任一牵引所解列：“大双边”供电动力与照明供电系统动力与照明供电系统降压变电所动力照明降压变电所一般于站台两端设降压变电所，各负责半个车站和相邻半个区间的供电。其中一端可以和牵引变电所合建为混和变电所。两路电源可以来自主变电所，也可来自相邻牵引变电所。单母线分段，根据系统需要，也可以不设分段开关。降压变电所的两台电力变压器，其容量应该满足：正常运行时，两台变压器分列运行，同时供电，负荷率不超过70%。当一台变压器发生故障解列时，自动切除三类负荷，另—台变压器可承担该所供电范围内的全部—、二级负荷，以保证城市轨道交通的正常运行。动力照明采用380/220V三相五线制系统（TN-S系统）配电。基本上采用放射式供电，个别负荷可采用树干式供电。一类负荷要求双电源、双电缆，供电末端自动切换，来电自复；二类负荷为双电源、单电缆；三类负荷为单电源、单电缆。电力监控系统SCADA………………控制中心主机通信网络远程控制终端保证控制中心对主变电所、牵引变电所、降压变电所等供电设备运行状态监视、控制和数据采集。遥控功能①选点式操作，即单控。调度员可根据站名、开关号以及动作状态进行选择操作。②选站式操作，调度员通过对所控站名、动作状态的选择，按系统的运行方式发出指令，进行停送电操作。③选线式操作，调度员对运行线名、动作状态进行选择，实现全线停送电操作。遥测功能控制中心对各变电所的量值遥测。遥测的主要参数包括进线、母线、馈线的电压、电流、有功电度、无功电度、有功功率、无功功率及主变压器温度等。遥信功能变电所的各种实时信息，包括断路器开关的位置、保护信号和预告信号，通过通信网络传输到控制中心，并显示在模拟屏上。其他功能自检功能、显示功能、数据处理功能、打印功能、汉字功能、口令功能、培训功能