轨道交通供电系统概述ppt2018-0730

郑欣申通技术中心轨道交通供电系统概述主要内容轨道交通发展简介1轨道交通供电系统概述2供电系统的组成3供电主变资源的优化设计4供电系统与其它专业的接口5存在的问题与展望6轨道交通发展简介城市轨道交通产生的背景条件1825年世界上第一条铁路开通，长度21km，平均速度13km/h。乔治.斯蒂芬森1863年伦敦“大都会”地铁开通，长度7.6km，共建7个车站。CharlesPearson1890年CityandSouthLondon第一条电力化运行的地铁线路，4.8公里。1906年伦敦市内的地铁全部实现电气化。1轨道交通发展简介城市轨道交通的优缺点节省土地较少噪音初期投资大维护保障费用高抗灾性差不与其他运输系统重叠，干扰较少运输能力为地面公共汽车大7-10倍。减少干扰节约能源运量大准时速度快节省地面空间，地面无噪音火灾、水灾、地震等抗灾性差土建、拆迁、机电设备投资大设备大修、改造人力成本1主要内容轨道交通发展简介1轨道交通供电系统概述2供电系统的组成3供电主变资源的优化设计4供电系统与其它专业的接口5存在的问题与展望6供电系统概述供电系统的功能满足轨道交通各种用电设备对电源的要求，保证地铁的各种用电设备发挥各自的功能和作用，保证地铁安全可靠运营。供电系统是地铁的大动脉，是基础能源设施。供电系统的服务对象•运送乘客的列车•车站机电设备•车辆基地内列车牵引及其他用电需求2供电系统概述轨道交通供电系统功能要求轨道交通用电在沿线路的几千米到几十千米范围内的线路上，不同于一般用户，用电负荷集中。轨道交通作为城市电网的重要用户，属一级负荷。供电系统的主变电所、牵引变电所、降压变电所，都要求能获得两路电源。具体要求：1）两路电源要求来自上一级电源不同的变电所或同一变电所的不同母线。2）双路电源应分列运行，互为备用。3）电源容量按地铁远期用电量设计。2供电系统概述供电系统的组成结构地铁供电系统由两大部分构成：一部分为由城市电网引入的电源；另一部分为地铁内部供电系统。通常所说的供电系统包括：（1）主变电所（2）中压网络（3）牵引供电系统（4）低压配电系统2110kV35kV1.2kV、400V供电系统概述供电系统的主要负荷列车牵引能耗2车站、车辆基地动力照明能耗供电系统概述供电系统的分割与接口外部接口可分为:硬接口--如与结构、建筑、列车、各弱电系统设备之间等接口；软接口--与各机电设备之间的技术参数匹配、通信传输规约一致等。同时供电系统内部各设备之间的接口包括牵引变电所、降压变电所、接触网系统、杂散电流防护间的接口。2电源（城市电网）地铁供电系统主变电所牵引供电系统变配电系统牵引变电所牵引网架空接触网走行轨降压变电所动力照明动力照明JK1JK2JK3JK4供电系统概述电缆JK8DC1500V电缆JK5JK635kV400VJK7235/10kV供电系统概述电压等级2直流1500V:一般为架空接触网电源电压。直流750V：一般为接触轨电源电压。直流220V：变电所操作电源、应急照明电源电压。直流110V：变电所操作电源电压。交流110kV、63kV：主变电所的电源电压，其中63kV电压等级为东北电网所特有的。交流35kV：上海、广州、深圳、南京、香港地铁的牵引供电系统电源。交流10kV：北京、大连地铁；牵引供电系统和供配电系统。交流400V：车站、车辆基地动力照明用电主要内容轨道交通发展简介1轨道交通供电系统概述2供电系统的组成3供电主变资源的优化设计4供电系统与其它专业的接口5存在的问题与展望6轨道交通供电系统的组成3供电系统的构成地铁供电系统由两大部分构成：一部分为由城市电网引入的电源；另一部分为地铁内部供电系统。通常轨道交通供电系统包括：（1）主变电所（110kV）（2）中压网络（35kV）（3）牵引供电系统(35kV/1.2kV、DC1500V)（4）动力照明配电系统（35/0.4kV）（5）电力监控SCADA系统（6）杂散电流防护、防雷接地系统轨道交通供电系统的组成外部电源地铁供电系统对于城市电网来说是用户，对地铁的各类负荷来说又是电源。按照供电方式来分可以分为：集中式供电根据线路及用电需求，建设地铁专用主变电所。如：上海地铁、广州地铁、香港地铁(110kV)、德黑兰（63kV）分散式供电在地铁沿线直接由城市电网引入多路地铁所需要的电源，构成供电系统。如：北京地铁（10kV）3轨道交通供电系统的组成主变电所主变电所的设置原则：3满足功能需求，N-1备用，安全可靠。供电半径按25~30km。站址应尽可能设计在负荷中心或在线路交汇车站附近与轨道交通近、远期建设规划相匹配，与城市建设规划发展相互协调发展。综合技术经济性及社会效益轨道交通供电系统的组成上海市轨道交通14号线是继1、2号线之后的又一条A型车8节编组大运量的线路。14号线西端起于嘉定封浜站，终于浦东金桥桂桥路站。线路全长38.514km，共设车站31座，全部为地下线。供电系统采用集中供电，110/35kV、35/1.20kV、35/0.4kV两级降压方式，全线设4座110/35kV主变电所，分别为封浜车辆段主变电所（封浜车辆段内）、中宁路主变电所（中宁路站附近）、歇浦路主变电所（歇浦路站附近）和金桥主变电所（桂桥路站附近）。3轨道交通供电系统的组成主变电所主变电所内主要设备①110kV/35kV主变压器②110kVGIS开关柜③35kVSF6充气柜④110/35kV继电保护装置⑤交/直流充电屏⑥应急照明电源逆变屏⑦无功补偿装置3轨道交通供电系统的组成横向把全线的各个牵引变电所和降压变电所连接起来。纵向把上级的主变电所和下级的牵引变电所、降压变电所连接起来；中压网络中压网络是轨道交通供电系统的重要组成部分。其主要作用是：3轨道交通供电系统的组成中压网络的结构网架1—5号线：3110kV外部电源35/33kV牵引系统10kV动力照明系统轨道交通供电系统的组成中压网络的结构网架6-16号线：3110kV外部电源35kV牵引、动力照明系统轨道交通供电系统的组成牵引供电系统牵引供电系统主要由牵引变电所和牵引网两大部分组成。牵引变电所的主要设备是变压器和整流器。牵引网主要由接触网、馈电线、轨道和回流线组成。335kV/1.2kVAC1.2kV—DC1500V轨道交通供电系统的组成牵引供电系统牵引变电所由于城市轨道交通列车是以一定的速度沿区间运行的，供给一定区段内牵引电能的变电所成为牵引变电所。牵引变电所从城市轨道交通主变电所中获得电能，经过降压和整流，变成列车所需要的直流电。牵引变电所的设置一般设置在沿线若干车站及车辆段附近，相邻牵引变电所之间距离在2-4km。3轨道交通供电系统的组成牵引供电系统的运行方式正常运行方式：两座牵引变电所对接触轨/接触网双边供电；所内两台牵引变压器并列运行，构成等效24脉波整流，减少高次谐波对交流供电系统的影响。非正常运行：系统允许任何一座牵引变电所故障解列退出运行，相邻牵引变电所进行大双边供电供电，保障列车的正常运行。•3轨道交通供电系统的组成牵引变电所的主要设备1.35kV/1.2kV牵引变压器2.牵引整流器3.AC35kV开关柜4.DC1500V开关柜5.交/直流充电屏6.应急照明电源逆变屏7.接触网电动隔离开关控制屏8.变电所继电保护•3轨道交通供电系统的组成牵引供电系统牵引网城市轨道交通系统的牵引网为沿线敷设专为轨道交通列车供给电源的装置。牵引网包括接触网（轨）、馈电线、轨道、回流线（轨）、分段装置等。接触网（轨）可以分为接触轨和架空接触网两种型式。3轨道交通供电系统的组成牵引供电系统牵引网1.接触网：经过电动列车的受流器向电动列车供给电能的导电网。2.馈电线：从牵引变电所向接触网输送牵引电能的导线。3.回流线（轨）：用以供牵引电流返回牵引变电所的导线（轨）。4.钢轨：可作为回流轨。3轨道交通供电系统的组成牵引供电系统接触网的工作特点1.没有备用2.架空接触网经常处于动态运行状态中，瞬间故障多。3.机械结构较复杂，易损耗，日常维护工作量大。对接触网的基本要求1.强度高，安全可靠2.有较均匀的弹性，在各种气候条件下均应受流良好3.经久耐用，结构轻巧，零部件互换性强，便于施工、维护和抢修4.耐腐蚀和防污的要求3轨道交通供电系统的组成牵引供电系统架空式接触网架空式接触网是架设在走行轨道上部的接触网，由电动列车顶部伸出的受电弓与之接触获得电能。优点安全性较好，适应于电压较高的制式。缺点维修不方便，对城市景观造成影响。上海、广州地铁均采用了1500V接触网供电的方式。3轨道交通供电系统的组成牵引供电系统架空式接触网3轨道交通供电系统的组成牵引供电系统接触轨接触轨是沿着走行轨道一侧平行铺设的附加第三轨。优点：电动列车受电靴与第三轨接触面较大且相对磨损较小，维护简单；另外可降低净空高度，减少开挖土方。缺点：离地面较近，绝缘和安全难度大，一般采用较低的电压制式。3轨道交通供电系统的组成牵引供电系统接触轨3北京地铁采用了750V接触轨供电的方式。轨道交通供电系统的组成电力综合监控系统（SCADA)电力综合监控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），经过功能组合和优化设计，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种综合性的自动化系统。采用三级控制方式，即控制中心远方控制、所内控制信号盘上集中控制、设备本体控制。•3SCADA系统的主要功能•故障报警、断路器跳闸信号电源带电显示信号、钢轨电位限制装置动作信号•变压器的调压开关•中压和牵引直流继电保护整定值•各类变压器的电压、电流、功率、电能•中压网络母线电压•整流机组电流及电能•断路器、•电动负荷开关、•电动隔离开关遥控功能遥测功能遥信功能遥调功能3轨道交通供电系统的组成电力综合监控系统（SCADA)3轨道交通供电系统的组成一级负荷排烟风机、消防泵、主排水泵、自动售检票机、屏蔽门、防灾报警、通信信号、人防系统电力监控、变电所操作电源、地下车站站台站厅照明和应急照明。二级负荷局部通风机、普通风机、排污泵自动扶梯、电梯等三级负荷空调、冷冻机、热风幕、广告照明、维修电源等。动力照明系统动力照明系统采用220/380V三相四线制配电系统3轨道交通供电系统的组成一级负荷：双电源、双电缆、供电末端自动切换，来电自复二级负荷：双电源、单电缆、在电源端自动切换，来电自复三级负荷：单电源、单电缆，当电源失压，自动切除。动力照明系统当一台配电变压器故障解列时，另一台配电变压器可承担全部一、二级负荷。对三类负荷供电技术要求：3轨道交通供电系统的组成动力照明系统①照明控制柜②环控电控柜③变频器及其控制系统④动力控制柜⑤弱电设备UPS动力照明系统的主要设备3轨道交通供电系统的组成杂散电流的产生走行轨中泄漏、不经过正常回路的电流，哪里的电位低就流向哪里，哪里电阻率低就从那里经过。地下的金属管线流过杂散电流，在电流流出的地方，就会造成腐蚀。3轨道交通供电系统的组成杂散电流的防护以防为主、以排为辅，防排结合、加强监测。需要多专业、多工种的协调配合：对供电专业要求对线路轨道的要求对各种金属管线的要求对主体结构的要求对车辆段的要求运营维护的要求3轨道交通供电系统的组成接地与防雷1.供电系统中电气装置与设施的外露可导电部分除有特殊规定外均应接地。直流牵引供电系统应为不接地系统，牵引变电所中的直流牵引设备必须绝缘安装。2.正常双边供电运行时，站台处走行轨对地电位不应大于120V，车辆基地地库线走行轨对地点为不应大于60Ｖ。当走行轨对地电压超标时，应采取短时接地措施。3.当供电系统与其他系统共用接地装置时，其接地电阻不应大于接入设备中要求的最小值。3轨道交通供电系统的组成接地与防雷变电所雷害来自两个方面：一是雷直击于变电所；二是雷击输电线路后产生的雷电波浸入变电所。变电所防雷击