地铁供电系统概述

地铁供电系统概述2014年8月目录1供电方式分类2供电系统构成及功能3供电系统运行方式4变电设备简介5接触网简介6供电车间简介1、供电方式分类供电系统分为：集中供电方式、分散供电方式、混合供电方式长沙2号线供电系统图1、供电方式分类1.集中供电方式：在线路的适当位置，根据总容量要求设主变电所，由城市电网区域变电所以高压（如110kV）向主变电所供电，经降压并在沿线结合牵引变电所、降压变电所形成中压环网，向轨道交通各系统供电。2.分散供电方式：不设主变电所，而直接由城市电网区域变电所的35kV或10kV中压输电线直接向轨道交通沿线设置的牵引变电所、降压变电所供电并形成环网。3.混合供电方式：指一条轨道交通线路，一部分采用集中供电方式，另一部分采用分散供电方式。2、供电系统构成及功能供电系统包括：主变电站供电系统中压网络牵引及降压变电所接触网电力监控（综合自动化）杂散电流腐蚀防护地铁供电系统包括给地铁运行主体的车辆及辅助系统（如通信、信号、动力照明、环境控制等）提供电能的牵引供电和变配电系统。供电车间2.1供电系统构成2、供电系统构成及功能2.2主变电所主接线桥断路器桥型接线方式线路变压器组接线方式2、供电系统构成及功能2.3牵引（降压）变电所主接线牵引变电所降压变电所牵引降压混合变电所2、供电系统构成及功能2.4中压环网长沙2号线2、供电系统构成及功能2.5直流牵引供电系统2.5直流牵引供电系统直流牵引供电系统主要由牵引变电所中的整流机组、直流正负极开关设备、馈线、接触网、钢轨、回流线、均流电缆和钢轨电位限制装置等组成。每座牵引变电所设两套整流机组（整流变压器-整流器单元），整流变压器一次侧并接于同一段35kV母线，两台整流机组并列运行并组成等效24脉波方式，通过接触网向列车供电，然后再经钢轨、回流电缆至牵引变电所负极柜。为保证旅客和工作人员的人身安全，正线每座车站设钢轨电位限制装置。2.62号线一期工程变电所分布图3、供电系统运行方式3.1正常运行方式每座主变电所的两路电源进线和两台主变压器同时分列运行，负担各自供电分区的牵引负荷和动力照明负荷。3、供电系统运行方式牵引变电所中的两套整流机组并联工作组成等效24脉波整流方式；正线相邻牵引变电所对正线牵引网实行双边供电。黄兴车辆段内牵引网由黄兴车辆段牵引变电所供电。3.1正常运行方式3.2故障运行方式当一座主变电所故障退出运行（不考虑35kV母线同时故障）时，切除全线三级负荷，闭合袁家岭站环网联络开关，由另一座主变电所向2号线一期工程全线牵引及动力照明一、二级负荷进行供电。3.2故障运行方式当主变电所的一台主变压器故障或一路110kV进线电缆故障时，切除故障的主变压器或电缆，切除本所供电范围内的三级负荷，闭合35kV母联断路器，由本变电所另一台主变压器向本所供电范围内的牵引及动力照明一、二级负荷进行供电。3.2故障运行方式当牵引降压混合变电所或降压变电所任一路35kV进线电缆故障退出运行时，合上该所的35kV母联断路器，由另一路电缆负责本所全部负荷的供电。3.2故障运行方式当一台动力变压器故障退出运行时，切除该所的三级负荷，合上400V侧的母联断路器，由另一台动力变压器负担本所范围内的动力照明一、二级负荷。3.2故障运行方式当正线任一座牵引变电所解列时（不含汽车西站牵引变电所和光达牵引变电所），由相邻的两座牵引变电所越区构成“大双边”供电。3.2故障运行方式当望城坡站牵引变电所解列时，由西湖公园牵引变电所单边供电支援；待二期投入运营后，可由新建的相邻牵引变电所和西湖公园牵引变电所实现双边供电支援。当光达站牵引变电所解列时，由新长沙火车站牵引变电所单边供电支援。当黄兴车辆段牵引变电所解列时，由正线牵引变电所向车辆段的牵引网进行支援供电。3.2故障运行方式牵引所一套整流机组退出，另一套整流机组继续运行的运行方式：牵引变电所一套整流机组故障时，考虑整流机组具有2小时、150%的过负荷能力，允许牵引变电所整流机组单机组运行。整流机组负荷等级应满足GB10411-2005规定，即：100％额定负荷──连续150％额定负荷──2小时300％额定负荷──1分钟4、变电设备简介车站变电所布局4、变电设备简介110kV油浸式变电器4、变电设备简介4、变电设备简介干式变压器4、变电设备简介110kVGIS（SF6气体绝缘隔离开关站：断路器、隔离开关、母线、接地开关、互感器、出线套管或电缆终端头等分别装在各自密封间中集中组成一个整体外壳充以六氟化硫气体作为绝缘介质。）4、变电设备简介35kVGIS开关柜4、变电设备简介1500V直流开关柜4、变电设备简介1500V直流开关柜硅整流柜和负极柜柜内接线负极柜内电缆安装柜内布线情况4、变电设备简介低压柜、环控柜4、变电设备简介电缆敷设电缆垂直敷设变电二次系统1、变电二次专业的主要研究内容变电所各种变电及输配电单元的保护、控制、测量、监视、闭锁。2、供电系统继电保护的设置35kV进/出线保护、35kV母联保护、35kV馈线保护、1500V直流保护、配电变压器本体保护、整流机组本体保护、0.4kV进线保护、0.4kV母联保护等。4、变电设备简介变电二次系统3、供电系统继电保护的任务自动、迅速、有选择性地将故障元件从系统中切除，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行，使故障元件免于继续遭到破坏；反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（如有无经常值班人员），而动作于发信号或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是带有一定的延时，以保证选择性。4、继电保护的基本要求动作于跳闸的继电保护，技术上应满足“四性”要求：可靠性、选择性、灵敏性、速动性。4、变电设备简介4、变电设备简介变电二次系统5、供电故障的危害供电系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，发生短路时可能会产生以下后果:（1）通过故障点大的短路电流和电弧使故障元件遭到破坏；（2）短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力作用损坏非故障元件或缩短其使用寿命；（3）系统电压大大下降，破坏工作稳定性或影响产品质量；（4）电力系统220kV以上的系统短路如不及时清除，可能破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦解。变电二次系统6、综合自动化系统的概念变电所综合自动化系统是一个利用计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术将变电所传统的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，实现对变电所各供电设备进行故障保护、运行控制、状态采集、实时测量、与调度通信的微机化、网络化的智能保护测控系统。4、变电设备简介5、接触网简介5.1、接触网的定义接触网是沿线路架设的没有备用的电力机车供电设施，其主要功能是：传输电能弓网授流5、接触网简介5.2、城轨接触网的特点与电气化铁路接触网相比：位于城市内，主城区以地下线路运输为主，郊区以高架或地面为主。一般最高行车速度为80km/h，国内最高运行时速120km/h（广州3号线）。行车密度大，一般远期运行对数为30对/h，40万弓架次/年，初期一般为25万弓架次/年。一般采用DC1500V、DC750V电压等级。传输电流大，一般额定电流为3000A。5.3城轨接触网的重要性故障率比例各种故障造成列车晚点比例1）接触网故障率所占比例仅1.2%，但是晚点比例达到了8.7%。2）目前停运2小时即为重大事故，社会关注度极高。3）接触网没有冗余配置，是唯一的供电设施，其对地铁安全可靠运行非常关键，目前国内地铁业主普遍关注接触网的建设。5、接触网简介接触线高度（以轨面为基准）结构高度（刚性悬挂无）拉出值跨距锚段长度侧面限界（刚性悬挂无）坡度接触线承力索支柱结构高度跨距导高拉出值受电弓或线路中心线侧面限界5.4名词解释及专业术语5.5架空刚性接触网受电弓具有一定的抬升力，在受电弓与接触线接触时，由于刚性悬挂的刚度，接触线没有抬高，故称为“刚性悬挂”。5.5架空刚性接触网5.5.1刚性悬挂组成支持结构绝缘子定位线夹汇流排接触线架空地线支持结构绝缘子定位线夹汇流排接触线架空地线5.5架空刚性接触网5.5.1刚性悬挂组成汇流排是刚性悬挂的关键部件截面积：2213mm2制造长度：12m高度：85、110mm两种。铜当量截面：约1400mm2材质：铝合金5.5架空刚性接触网5.5.2平面布置原则锚段长度一般为200250m。跨距一般为512m。在一个锚段内，刚性悬挂呈“正弦波”布置，拉出值±0mm～±250mm5.5.3温度补偿形式刚性悬挂的温度补偿方式，分为两种形式：（1）锚段关节（2）膨胀元件两种方式的选用原则主要根据速度等级而定。一般而言，运行速度大100km/h,使用膨胀元件。5.5架空刚性接触网5.6架空柔性悬挂在受电弓抬升力下，接触线有抬高，故称为“柔性悬挂”。5.6架空柔性悬挂5.6.1柔性悬挂的分类及组成柔性悬挂分类全补偿简单链型悬挂全补偿简单悬挂5.6架空柔性悬挂5.6.2简单链型悬挂组成承力索接触线吊弦架空地线辅助馈线定位装置腕臂支柱基础承力索接触线吊弦架空地线支柱腕臂定位装置5.6架空柔性悬挂5.6.3简单悬挂组成接触线架空地线定位装置腕臂支柱基础接触线架空地线定位装置腕臂支柱5.6架空柔性悬挂承力索（辅助馈线）:标称截面mm2：150绞线计算外径mm：15.8绞线股数×根数：37x15.6.4接触线与承力索接触线：截面积：120mm2尺寸截面C＝9.76mm（2％）D＝7.24mm（2％）E＝6.80mmG＝271H＝511R＝0.4mmA=12.9mm（1％）B=12.9mm（2％）K=4.35mm长沙地铁运营管理公司2号线供电车间2号线车辆段综合基地技术室运营室调度室检修室电力工区电力监控工区变电巡检工区接触网工区主变电所工区变电模拟教学装置电气试验车复示终端系统电修试验工区微电子工区仪表继保工区电缆工区杂散电流防护区供电车间隶属于车辆段综合基地，其运营管理体制要求：一要机构精简，减少管理层次；二要分工明确，便于管理和检修。从运营维护体制来讲，目前实行的既有的维护体制大多数是实行四级管理制，即地铁公司（运营部）――车辆段综合基地――供电车间――维护班组（工区）。供电车间的管理机构分为三级，车间下设运行、维修、技术、生产电力调度等室；室下设各专业运行、维护、抢修、巡视检查和值班等工区。6.1供电车间组织结构6.2供电车间维修对象为了保障供电系统设备的正常运行，需要在本线设置供电设备维护机构，该机构的主要任务是承担本线供电系统（主变电所、牵引系统、电力监控、接触网）设备的运行管理、日常维护检修及事故发生后的现场抢修等工作，其职能是保证供电设备安全可靠地供电。35kV开关柜整流变上网电缆及开关主所110kV-GIS地铁控制中心动力变设备电缆架空接触网地下段刚性架空接触网6.3供电车间主要设备表序号设备名称型号规格单位数量备注一车辆及交通工具1供电抢修指挥车乘座5人，四缸辆12工具车双排座辆13接触网维修作业车216KW辆1带简易检测装置4轨道平板车载重量：30t辆15变电设备巡检车乘坐6人，带仪器辆16电气试验车试验电压：0-150KV辆1二移动检修试验设备1真空净油机过滤能力：50L/min，台12SF6气体测试仪器气体检漏，微量水分检测套23便携式试验设备、仪器待定套34微电脑交流电量测试仪精度：1.0级台25便携式检测仪表待定套36远距离红外测温仪距离系数：800:1台4专用设备7直流高压试验器0～120kV/2mA套18电缆故障测量仪含路径仪、定点仪套19维修防护电话待定台1810局放超声自动定位系统待定套111便携式波形记录仪数字式台112接触网专用接地、验电器1500V套22专用设备13直流接地试验器用于直流系统接地故障套214检修照明灯具及设备待定套415线路故障测试仪适用于低压线缆台2专用设备16继