地鐵牽引供電系統(tǒng)設(shè)計

1、地鐵牽引供電系統(tǒng)設(shè)計The Design of Subway Power Supply System 摘要牽引供電系統(tǒng)是城市軌道交通系統(tǒng)中最為重要的基礎(chǔ)能源設(shè)施，其功能是為軌道交通系統(tǒng)中的電力車輛供電，確保軌道交通列車車輛的正常運(yùn)行。通過對供電方案的比較，*地鐵供電系統(tǒng)采用集中供電方式，系統(tǒng)包含電業(yè)局地區(qū)變電所與軌道交通主變電所之間的輸電線路、軌道交通供電系統(tǒng)內(nèi)部牽引降壓輸配電網(wǎng)絡(luò)、直流牽引供電網(wǎng)和車站低壓配電網(wǎng)；牽引供電系統(tǒng)由主變電所、高壓/中壓供電網(wǎng)絡(luò)、牽引供電系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、接觸網(wǎng)系統(tǒng)、雜散電流防護(hù)和接地系統(tǒng)、供電車間等組成。軌道交通供電系統(tǒng)的主要功能如下：接受、分配電能：主變電所的

2、主變壓器將110KV高壓電變換成20KV中壓電、20KV供電網(wǎng)絡(luò)將電能分配到每一個車站和車輛段內(nèi)的牽引變電所和降壓變電所。關(guān)鍵字：集中供電方式 牽引變電所 DC1500V接觸軌 20kV中壓AbstractTraction power supply system of urban rail transit system is the most important basic energy facilities, its function is providing power for rail transit system, ensure the normal operation of rail

3、 transit vehicle. Through the comparison of the power supply scheme, shijiazhuang metro power system uses centralized power supply mode, system contains the transmission lines between area substation and rail traffic main substation, Traction step-down power transmission and distribution network of

4、rail transport power supply system, DC traction supply network and station low voltage distribution network; tractive power supply system is composed of main substation, high-pressure/medium voltage power supply network, tractive power supply system, electric power monitoring and management system,

5、overhead contact system, stray current protection and grounding system, Power supply workshop and so on. The main function of rail transport power supply system is in the below:Accept, distribution of the main substation power: main transformer will convert to a 20KV 110 kv high-voltage power supply

6、 network in 20KV piezoelectric, energy allocated to each station and maximize the traction substation and step-down in substation.Key words: entralized power supply system traction substation DC1500V contact rail 20kV medium voltage 目 錄第1章 緒論41.1 供電系統(tǒng)的功能41.2 供電系統(tǒng)的構(gòu)成51.3 供電系統(tǒng)電磁兼容6第2章 電源與主變電所72.1 電源72

7、.2 主變電所92.3 中壓供電網(wǎng)路10第3章 牽引供電系統(tǒng)113.1 牽引供電運(yùn)行方式113.2 牽引供電系統(tǒng)保護(hù)143.3 牽引變電所183.4 牽引網(wǎng)21第4章 雜散電流224.1 概述224.2 雜散電流的產(chǎn)生234.3 雜散電流的防護(hù)23第5章 牽引供電計算245.1 概述245.2 平均運(yùn)量法255.3 用平均運(yùn)量法對羅家莊牽引變電所的計算25第6章 直流短路計算296.1 概述296.2 電路圖法306.3 對羅家莊站兩邊的供電區(qū)間進(jìn)行短路計算31第7章 結(jié)論33參考文獻(xiàn)35謝辭錯誤！未定義書簽。附錄36第1章 緒論1.1 供電系統(tǒng)的功能1.1.1 全方位的服務(wù)功能地鐵供電系統(tǒng)是

8、為地鐵安全運(yùn)營服務(wù)的，保證地鐵的所有電氣用戶安全、可靠的用電是他的職責(zé)。在地鐵這個龐大的用電群體中，用電設(shè)備有不同的電壓等級、不同的電壓制式，既有固定的，也有時刻在變化著的，供電系統(tǒng)就是要滿足這些不同用途的用電設(shè)備對電源的不同需求，使地鐵的每種用電設(shè)備都能發(fā)揮自己的功能和作用，保證地鐵安全可靠的運(yùn)營。1.1.2 故障自救功能在系統(tǒng)中，發(fā)生任何一種故障，系統(tǒng)本身都應(yīng)有備用措施，以保證地鐵的正常運(yùn)行不受影響。雙電源是構(gòu)成地鐵供電系統(tǒng)的主要原則，主變電所、牽引變電所和降壓變電所為雙電源、雙機(jī)組對動力照明的一、二級負(fù)荷采用雙電源、雙回路供電，牽引網(wǎng)同一饋電區(qū)間采用雙邊供電方式，當(dāng)一座牽引變電所故障解列

9、時，靠兩相鄰變電所的過負(fù)荷能力對牽引網(wǎng)進(jìn)行大雙邊供電，保證列車可以正常運(yùn)行不受影響。1.1.3 系統(tǒng)的自我保護(hù)功能 對牽引供電系統(tǒng)而言，為保證旅客的安全，保護(hù)的速動性是第一位的，起保護(hù)的原則是“寧可誤動作，不可不動作”，誤動作可以用自動重合閘校正，而保護(hù)不動作則很危險，因?yàn)橹绷麟娀≡诓磺袛嚯娫磿r可以長時間維持，從而威脅旅客安全。地鐵供電系統(tǒng)中壓交流側(cè)保護(hù)，應(yīng)和城市電網(wǎng)的保護(hù)相配合和協(xié)調(diào)，因此其保護(hù)的選擇性也受到制約。1.1.4 防止誤操作功能 系統(tǒng)中任何一個環(huán)節(jié)的操作都應(yīng)有相應(yīng)的聯(lián)鎖條件，不允許因?yàn)檎`操作而導(dǎo)致發(fā)生故障。尤其是各種隔離開關(guān)，或手車式開關(guān)的隔離觸頭，都不允許帶負(fù)荷操作。防止誤操作

10、，是使系統(tǒng)安全、可靠的運(yùn)行不可缺少的環(huán)節(jié)。1.1.5 方便靈活的調(diào)度功能 系統(tǒng)應(yīng)能在控制中心進(jìn)行集中控制、監(jiān)視和測量，并能根據(jù)運(yùn)行需要，方便靈活的進(jìn)行調(diào)度，變更運(yùn)行方式，分配符合潮流，是系統(tǒng)的運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)合理。系統(tǒng)發(fā)生故障時，電力調(diào)度可以對供電分區(qū)進(jìn)行調(diào)度和調(diào)整，以達(dá)到安全可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。1.1.6 完善的控制，顯示和計量功能系統(tǒng)應(yīng)能進(jìn)行就地和遠(yuǎn)動控制，并可以方便地進(jìn)行操作轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)有明顯的顯示。各種信號顯示應(yīng)準(zhǔn)確，事故信號、預(yù)告信號分別顯示。牽引用電和動力照明用電應(yīng)分別計算，以利于對用電指標(biāo)進(jìn)行考核與經(jīng)濟(jì)分析。1.1.7 電磁兼容功能 地鐵是強(qiáng)電、弱電多個系統(tǒng)共存的電

11、磁環(huán)境，為了使各種設(shè)備或系統(tǒng)在這個環(huán)境中能正常工作，且不對該環(huán)境中其它設(shè)備、裝置或系統(tǒng)構(gòu)成不能承受的電磁騷擾各種電器和電子設(shè)備的系統(tǒng)內(nèi)部以及和其他系統(tǒng)之間的電磁兼容顯得尤為重要。供電系統(tǒng)及其設(shè)備在地鐵這個電磁環(huán)境中，首先是作為電磁騷擾源存在的，同時也是敏感設(shè)備。在地鐵的電磁環(huán)境中，供電系統(tǒng)與其它設(shè)備、裝置或系統(tǒng)應(yīng)是電磁兼容的。在技術(shù)上應(yīng)采取措施，抑制騷擾源、消除或減弱電磁耦合、提高敏感設(shè)備的抗干擾能力，以達(dá)到各系統(tǒng)的電磁兼容，是地鐵安全可靠地運(yùn)行。1.2 供電系統(tǒng)的構(gòu)成 地鐵供電電源通常取自城市電網(wǎng)，通過城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)和地鐵供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)輸送或變換，然后以適當(dāng)?shù)碾妷旱燃壒┙o地鐵各類設(shè)備。根

12、據(jù)用電性質(zhì)的不同，地鐵供電系統(tǒng)可分為兩部分：由牽引變電所為主組成的牽引供電系統(tǒng)和以降壓變電所為主組成的動力照明供配電系統(tǒng)。1.2.1 牽引供電系統(tǒng) 牽引供電系統(tǒng)主要由主變電所、牽引變電所、接觸網(wǎng)、電力監(jiān)控、供電纜網(wǎng)等組成。提供地鐵車輛的牽引動力電源，專為電動車輛服務(wù)。1.2.2 供配電系統(tǒng) 動力照明供配電系統(tǒng)主要由降壓變電所、低壓母線排、配電設(shè)備、線纜、用電設(shè)備等組成。提供地鐵機(jī)電設(shè)備動力電源和照明電源，如車站和區(qū)間的動力、照明及其他為地鐵服務(wù)的自動化用電設(shè)施。1.3 供電系統(tǒng)電磁兼容在地鐵這個電磁環(huán)境中，應(yīng)首先研究構(gòu)成電磁兼容的三要素騷擾源、耦合途徑、敏感設(shè)備。采取必要的措施，以抑制騷擾源、

13、消除或減弱電磁耦合、提高敏感設(shè)備的抗干擾能力。1.3.1 抑制騷擾源 供電系統(tǒng)不僅是地鐵的能源設(shè)施，同時也是作為電磁干擾源而存在。牽引供電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波和雜散電流就屬于地鐵這個電磁環(huán)境中的騷擾源。(1)諧波抑制 諧波是牽引供電系統(tǒng)由交流變?yōu)槊}動直流時必然要產(chǎn)生的高次交流成分，交流成分的脈波數(shù)和大小與整流的脈波數(shù)有關(guān)。它所產(chǎn)生的諧波通過傳導(dǎo)耦合對系統(tǒng)中的其它用電設(shè)備存在有害的影響。因此，把這種危害降到能容忍的程度，是牽引供電系統(tǒng)必須要解決的問題。增加整流的脈波數(shù)是非常有效的辦法。目前國內(nèi)地鐵普遍采用等效24脈波整流來盡量減小對系統(tǒng)中其他用電設(shè)備的電磁騷擾。(2)雜散電流抑制 直流牽引網(wǎng)采用接觸網(wǎng)

14、正極送電，走行軌負(fù)極回流，隨著列車的運(yùn)行，絕大部分回流電流沿著走行軌流回牽引變電所，同時也不可避免的要從走行軌向地下泄漏電流。雜散電流的大小主要取決于走行軌的對地電位和走行軌對地過渡電阻的大小。相應(yīng)的抑制雜散電流的措施主要有以下幾項(xiàng)： 牽引供電系統(tǒng)采用雙邊供電方式；上下行走行軌并聯(lián)，減小走行軌電阻；走行軌絕緣安裝；道床的排水溝設(shè)在列車運(yùn)行方向的右側(cè)；敷設(shè)雜散電流收集網(wǎng)。1.3.2 消除或減弱電磁耦合(1)屏蔽 屏蔽并接地是消除或減弱感應(yīng)騷擾和輻射騷擾的唯一途徑。供電系統(tǒng)的所有設(shè)備外殼均應(yīng)采用封閉式金屬鎧裝柜體，并可靠接地。這樣既可以防止外來的電磁干擾，又可以使設(shè)備本身產(chǎn)生的電磁騷擾不向外輻射；

15、設(shè)備內(nèi)部的電子器件及其連線和接頭都應(yīng)做好密閉和屏蔽；控制用電纜采用屏蔽電纜，其屏蔽層一點(diǎn)接地；電力電纜采用鋼帶鎧裝絕緣外護(hù)套電纜，鋼帶在變電所一點(diǎn)接地。(2) 電纜敷設(shè)盡可能加大不同電壓等級電纜的間距，減小輻射耦合和感應(yīng)耦合；強(qiáng)、弱電電纜分側(cè)敷設(shè)；高壓、低壓、控制電纜分層敷設(shè)；金屬電纜托架應(yīng)可靠接地。1.3.3 提高敏感設(shè)備的抗干擾能力(1)防雷 對于雷電現(xiàn)象，供電系統(tǒng)屬于敏感設(shè)備，在技術(shù)上應(yīng)嚴(yán)加防范?？諘绲孛娓呒軜蛟O(shè)避雷線，保護(hù)高架橋、接觸軌、區(qū)間電纜。地面變電所的中壓母線、低壓母線、直流正負(fù)母線均設(shè)避雷器。(2)接地 變電所設(shè)綜合接地裝置，需要接地的設(shè)備或系統(tǒng)分別用接地線引到接地母線上；變

16、電所接地電阻為0.5以下；電力變壓器中性點(diǎn)直接接地，低壓系統(tǒng)采用TN-S系統(tǒng)；需要屏蔽的設(shè)備外殼及電纜屏蔽均需接地。第2章 電源與主變電所2.1 電源電源由城市電網(wǎng)引入，地鐵供電系統(tǒng)對于城市電網(wǎng)是用戶，對地鐵的各類負(fù)荷又是電源。城市電網(wǎng)對地鐵的供電方式主要有三種形式，究竟采用哪種供電方式，主要取決于城市電網(wǎng)的構(gòu)成、分布及電源的容量。2.1.1 集中供電方式集中供電方式是指城市電網(wǎng)（通常是110kV或63kV電壓等級）向地鐵的專用主變電所供電，主變電所再向地鐵的牽引變電所和降壓變電所供電，地鐵自身組成完整的供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。主變電所應(yīng)有兩路獨(dú)立的電源。目前國內(nèi)采用集中供電方供電的城市多為圖2-1所示

17、。 圖2-1 集中供電方式舉例2.1.2 分散式供電分散供電方式是指沿地鐵線路的城市電網(wǎng)（通常是10kV電壓等級）分別向各沿線的地鐵牽引變電所和降壓變電所供電。其前提條件是城市電網(wǎng)在地鐵沿線有足夠的變電站和備用容量，并能滿足地鐵牽引供電的可靠性要求。如早期的北京地鐵采取的就是這種供電方式。分散式供電要保證每座牽引變電所和降壓變電所皆能獲得雙路電源。分散式供電系統(tǒng)如圖2-2所示。圖2-2 分散供電方式舉例 2.1.3 混合式供電 分散與集中相結(jié)合的供電方式是上述兩種供電方式的結(jié)合，可充分利用城市電網(wǎng)的資源，節(jié)約投資，但供電可靠性不如集中供電方式，管理亦不夠方便?；旌鲜焦╇娤到y(tǒng)如圖2-3所示。圖2

18、-3 混合供電方式舉例2.1.4 *地鐵一號線供電方式選擇與分析 *地鐵一號線選擇集中供電方式。集中供電方式的優(yōu)點(diǎn)主要有：供電可靠性高，可提高地鐵供電的靈活性，受外界因素影響較小。二號線是*市南北向交通的主動脈，途徑運(yùn)河橋，北國商城，火車站等人流密集區(qū)對于供電可靠性的要求很高。主變電所采用110/20kV有載自動調(diào)壓變壓器，并有專用供電回路，供電質(zhì)量好，牽引整流負(fù)荷對城市電網(wǎng)的影響小。地鐵供電可獨(dú)立進(jìn)行調(diào)度和運(yùn)營管理，檢修維護(hù)工作相對獨(dú)立方便。只涉及城市電網(wǎng)幾個220kV變電站的增容改造，工程量較小，相對易于實(shí)現(xiàn)。二號線有相當(dāng)路段途經(jīng)市郊，電力資源缺乏，變電站較少，采用集中供電方式避免修建過多

19、地區(qū)變電站，投資較少。2.2 主變電所主變電所的位置、容量的確定，應(yīng)根據(jù)牽引供電系統(tǒng)計算和供配電系統(tǒng)計算結(jié)果確定，最終應(yīng)征得供電、規(guī)劃部門的確認(rèn)。遵循靠近線路、負(fù)荷平衡、資源共享的原則，達(dá)到節(jié)能的效果。主變電所位置的選擇，應(yīng)按下述原則確定：應(yīng)盡量靠近鐵路沿線、接近負(fù)荷中心。各主變電所的負(fù)荷平衡，并使其兩側(cè)的供電距離基本相等?？拷罔F站，以縮短電纜通道的距離，減少和城市地下管網(wǎng)的交叉和干擾，具體位置應(yīng)與城市供電部門和規(guī)劃部門共同商討。應(yīng)考慮路網(wǎng)規(guī)劃和其他地鐵線路資源共享，并預(yù)留電纜通道和容量。主變電所高壓側(cè)宜為內(nèi)橋式接線，設(shè)橋路開關(guān)，如考慮經(jīng)濟(jì)因素，也可以采用線路變壓器組接線。中壓側(cè)單母線分段，

20、設(shè)分段開關(guān)，失電壓自投，故障閉鎖。橋路開關(guān)和分段開關(guān)正常處于斷開狀態(tài)。為減少占地面積，主變電所應(yīng)設(shè)計成室內(nèi)式，設(shè)兩臺主變壓器和兩臺自用變壓器。主變壓器應(yīng)按地鐵遠(yuǎn)期最大運(yùn)量設(shè)計。地鐵用電已采取功率因數(shù)補(bǔ)償措施，主變電所無需設(shè)電容補(bǔ)償裝置，根據(jù)需要可設(shè)置電能有源恢復(fù)系統(tǒng)，以補(bǔ)償50次以下諧波及補(bǔ)償基波的容性或感性無功電流。主變電所按三級控制設(shè)計，即就地、距離和遠(yuǎn)動，二次回路應(yīng)與地鐵牽引變電所相協(xié)調(diào)，采用綜合自動化系統(tǒng)。近期為有人值守，條件成熟時也可以考慮無人值守。主變電所宜選用六氟化硫絕緣全封閉組合電器（GIS），以減少占地面積。主變電所的平面布置應(yīng)緊湊，便于設(shè)備運(yùn)輸、安裝和運(yùn)行維護(hù)。從主變電所至

21、地鐵車站應(yīng)設(shè)電纜通道，電纜通道斷面尺寸不小于2m2m。主變電所宜采用油浸風(fēng)冷、有載自動調(diào)壓變壓器。根據(jù)需要可為三繞組或雙繞組結(jié)構(gòu)。圖2-4中，兩路高壓電源，兩臺主變壓器可以是線路變壓器組接線，也可以內(nèi)橋接線，中壓側(cè)設(shè)接地變壓器，以限制接地短路電流。 圖2-4 主變電所主接線主變電所屬于一級負(fù)荷，全線設(shè)2座以上主變電所時，地鐵有4路以上供電電源，1座主變電所解列時，相當(dāng)于雙路電源故障，應(yīng)引入應(yīng)急電源，其供電區(qū)是可以重新調(diào)度和劃分的。2.3 中壓供電網(wǎng)路2.3.1 中壓供電網(wǎng)絡(luò)的概念通過中壓電纜，縱向把上級主變電所和下級牽引變電所、降壓變電所連接起來，橫向把全線的各個牽引變電所、降壓變電所連接起來

22、，便形成了中壓網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)功能的不同，把為牽引變電所供電的中壓網(wǎng)絡(luò)，稱為牽引網(wǎng)絡(luò)；同樣，把為降壓變電所供電的中壓網(wǎng)絡(luò)稱為動力照明網(wǎng)絡(luò)。中壓網(wǎng)絡(luò)有兩大屬性：一是電壓等級，二是構(gòu)成形式。中壓網(wǎng)絡(luò)不是供電系統(tǒng)中獨(dú)立的子系統(tǒng)，但是它卻是供電系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容。它的設(shè)計牽扯到外部電源方案、主變電所的位置及數(shù)量、牽引變電所及降壓變電所的位置與數(shù)量、牽引變電所與降壓變電所的主接線等。2.3.2 中壓供電網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成原則安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，滿足供用電的要求。接線簡單，負(fù)荷平衡，保護(hù)完善。環(huán)網(wǎng)供電，調(diào)度方便，誤操作機(jī)會為零。各種變電所結(jié)為雙電源，主接線盡可能一致。2.3.3 中壓供電網(wǎng)絡(luò)的電壓等級國內(nèi)既有城市軌

23、道交通的中亞供電網(wǎng)絡(luò)采用的電壓等級為10kV和35kV，20kV電壓等級的中壓供電網(wǎng)絡(luò)也在醞釀之中。不同電壓等級的中壓網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)(1)35kV中壓網(wǎng)絡(luò)，國家標(biāo)準(zhǔn)電壓級。輸電容量較大、距離較長；設(shè)備來源國內(nèi)；設(shè)備體積較大，占用變電所面積較大，不利于減小車站體量；設(shè)備價格適中；國內(nèi)沒有環(huán)網(wǎng)開關(guān)，因而不能用(相對于斷路器柜)價格較便宜的環(huán)網(wǎng)開關(guān)，構(gòu)成接線與保護(hù)簡單、操作靈活的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)；廣州地鐵、上海地鐵已經(jīng)采用。 (2)20kV中壓網(wǎng)絡(luò)，國際標(biāo)準(zhǔn)電壓級。輸電容量及距離適中，比10kV系統(tǒng)大。設(shè)備完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化；引進(jìn)MG、ALSTHOM等技術(shù)的開關(guān)設(shè)備，體積較小，占用變電所面積遠(yuǎn)小于國產(chǎn)35kV設(shè)備，

24、有利減小車站體量，節(jié)省土建投資；價格適中；有環(huán)網(wǎng)單元，能構(gòu)成接線與保護(hù)簡單、操作靈活的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)；國內(nèi)地鐵尚沒有采用，但國外地鐵多有采用。(3)10kV中壓網(wǎng)絡(luò)，國家標(biāo)準(zhǔn)電壓級。輸電容量較小、距離較短；設(shè)備來源國內(nèi)；設(shè)備體積適中；設(shè)備價格較低；環(huán)網(wǎng)開關(guān)技術(shù)成熟、運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)豐厚，可用其構(gòu)成保護(hù)簡單、操作靈活的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)；國內(nèi)外地鐵廣為采用。2.3.4 *地鐵一號線中壓供電網(wǎng)絡(luò)的電壓等級選擇*地鐵一號線選擇20kV中壓網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樗膬?yōu)點(diǎn)在于輸送容量較大、設(shè)備體積較小、有環(huán)網(wǎng)開關(guān)、可構(gòu)成環(huán)網(wǎng)供電方式、設(shè)備可以國產(chǎn)化且價格適中。而35kV中壓網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要進(jìn)口，且占地面積大；10kV中壓網(wǎng)絡(luò)輸電容量較小、距離

25、較短增加了變電所數(shù)量。第3章 牽引供電系統(tǒng)3.1 牽引供電運(yùn)行方式 牽引供電系統(tǒng)由牽引變電所和牽引網(wǎng)兩部分組成，兩者在運(yùn)行中應(yīng)相互協(xié)調(diào)、統(tǒng)一調(diào)度。牽引供電系統(tǒng)根據(jù)需要可以有以下幾種運(yùn)行方式：牽引變電所正常為雙機(jī)組并列運(yùn)行，以構(gòu)成等效24脈波整流。一臺機(jī)組退出運(yùn)行時也可以有條件地單機(jī)組運(yùn)行。系統(tǒng)中允許幾座牽引變電所解列退出運(yùn)行，條件是解列的變電所必須是只少相隔兩座牽引變電所。牽引網(wǎng)正常實(shí)行雙邊供電，當(dāng)一座牽引變電所故障解列退出運(yùn)行時，應(yīng)實(shí)行大雙邊供電。只有在末端牽引變電所故障解列時才采用單邊供電，如列車在牽引網(wǎng)末端起動時電壓降超過允許值，可通過橫向電動隔離開關(guān)將上下行接觸網(wǎng)并聯(lián)，以減小回路電阻，

26、降低電壓損失。 3.1.1 牽引供電系統(tǒng)按雙邊供電設(shè)計 雙邊供電是指任何一個饋電區(qū)同時從兩側(cè)牽引變電所取得兩路電源。地鐵的牽引供電系統(tǒng)，在正線的設(shè)計和運(yùn)營中，均應(yīng)采用雙邊供電方式，因?yàn)殡p邊供電具有明顯的有點(diǎn)。雙邊供電是設(shè)計必須滿足的條件，也是正常運(yùn)營的首選方式，單邊供電不是設(shè)計的限制條件。即使在一座牽引變電所故障解列時，也應(yīng)采取技術(shù)措施實(shí)行大雙邊供電，同時應(yīng)自動完成雙邊聯(lián)跳條件的轉(zhuǎn)換，這樣可以減少牽引變電所數(shù)量，既節(jié)省一歡建設(shè)投資，叉減少運(yùn)營費(fèi)用，同時減小列車起動時的電壓損失，降低功率損耗，有利于列車運(yùn)行，并且不影響運(yùn)送旅客的能力，這對運(yùn)營是非常有利的。雙邊供電示意圖3-1所示，走行軌對地電位

27、分布如圖3-2所示。 圖3-1 雙邊供電示意圖 圖3-2 雙邊供電走行軌對地電位分布示意圖雙邊供電比單邊供電曲優(yōu)點(diǎn)如下：牽引網(wǎng)的平均電壓損失，雙邊供電是單邊供電的1/3 1/4。平均電壓損失是指列車在區(qū)間運(yùn)行時的平均電壓損失，它對輔助電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)有意義。平均電壓損失有兩個分量組成，即由指定列車本身所取電流在其受流器上引起的電壓損失和同行其他列車電流在其受流器上造成的電壓損失之和。列車帶電運(yùn)行時受流器上的電壓損失，雙邊供電是單邊供電的1/31/4，也有兩個分量組成，即由指定列車本身所取電流在其受流器上引起的電壓損失和同行其他列車電流在其受流器上造成的電壓損失之和。列車最大平均電壓損失，雙邊供電是單

28、邊供電的1/4。列車起動時最大電壓損失，雙邊供電是單邊供電的1/4，滿足列車起動耐的最大電壓損失要求，是決定牽引變電所間距的必須滿足的條件。單邊供電列車起動時最大電壓損失發(fā)生在供電區(qū)的終點(diǎn)，雙邊供電列車起動時最大電壓損失發(fā)生在供電區(qū)的中點(diǎn)。牽引網(wǎng)的功率損失，雙邊供電是單邊供電的1/3 1/4。牽引網(wǎng)中的功率損失等于牽引網(wǎng)中諸列車各自的電流與電壓損失的乘積之和。雙邊供電時，列車的再生能量可以被同行列車吸收，當(dāng)車流密度高時再生能量更易被同行列車?yán)?；而單邊供電時，再生能量被其他同行列車吸收的可能性極小。雜散電流值雙邊供電是單邊供電的1/31/4。直流牽引網(wǎng)采用接觸網(wǎng)正極送電，走行軌負(fù)極回流，隨著列

29、車的運(yùn)行，絕大部分回流電流沿著走行軌流回牽引變電所，同時也不可避免地要從走行軌道中向地下（道床、結(jié)構(gòu)鋼筋）泄漏電流（雜散電流）。雜散電流的大小主要由下列兩個主要因素起作用：走行軌對地電位的高低。走行軌對地過渡電阻的大小。當(dāng)然，走行軌對地電位越低、走行軌對地的過渡電阻越高則雜散電流就越小。牽引供電系統(tǒng)在向列車供電的同時，也在隨列車的移動從走行軌向地下泄漏電流。采用雙邊供電方式是減小雜散電流最有效的措施。牽引網(wǎng)無論是正常運(yùn)行方式還是事故狀態(tài)（一座牽引變電所解列）時都應(yīng)采用雙邊供電。走行軌對地電位雙邊供電是單邊供電時的1/31/4，在線路條件相同的情況下，雙邊供電比單邊供電時雜散電流要小34倍是顯而

30、易見的。3.1.2 大雙邊供電的兩種方式鑒于雙邊供電比單邊供電有很多優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)中任何一座牽引變電所故障解列時，也應(yīng)采取技術(shù)措施，實(shí)行大雙邊供電。實(shí)現(xiàn)大雙邊供電有以下兩種方式：(1)利用解列的牽引變電所的直流母線構(gòu)成大雙邊供電，利用牽引變電所直流母線構(gòu)成大雙邊供電的條件是：牽引變電所只有兩套整流機(jī)組退出運(yùn)行。直流母線、上下行4路饋線開關(guān)及其二次回路完好無損且能正常運(yùn)行。(2)利用縱向電動隔離開關(guān)構(gòu)成大雙邊供電，當(dāng)牽引變電所故障解列時，利用電分段處的縱向電動隔離開關(guān)構(gòu)成大雙邊供電，使整座牽引變電所（含隧道開關(guān)柜）退出運(yùn)行，牽引網(wǎng)運(yùn)行不受故障牽引變電所的影響?？v向電動隔離開關(guān)的用途有兩個：作為牽引變

31、電所4路饋線開關(guān)的備用開關(guān)。作為牽引變電所的備用開關(guān)。3.1.3 牽引變電所的運(yùn)行 因治理諧波的需要，牽引變電所多采用雙機(jī)組構(gòu)成等效24脈波整流，在一天的運(yùn)行中，除高峰小時以外的其他時間，牽引變電所可以單機(jī)組運(yùn)行，但必須滿足下列兩個條件： 牽引負(fù)荷不能大于單機(jī)組允許的過負(fù)荷能力。單機(jī)組的12脈波整流所產(chǎn)生的諧波能與供電系統(tǒng)中的其他用戶電磁兼容，并滿足諧波治理的規(guī)定。3.1.4 允許系統(tǒng)中任何一座牽引變電所故障解列當(dāng)系統(tǒng)中任何相隔兩座的牽引變電所故障解列時，靠其相鄰牽引變電所的過負(fù)荷能力，應(yīng)仍能保證列車的正常運(yùn)行，不影響運(yùn)送旅客的能力。故障或退出運(yùn)行的牽引變電所必須是相隔兩座的牽引變電所。3.2

32、 牽引供電系統(tǒng)保護(hù)3.2.1 概述 地鐵供電系統(tǒng)可分為兩個部分：交流中壓系統(tǒng)和直流牽引系統(tǒng)。這里主要對直流牽引系統(tǒng)的保護(hù)作介紹，直流牽引供電系統(tǒng)的保護(hù)又可分為牽引整流機(jī)組保護(hù)和直流饋出保護(hù)。牽引供電系統(tǒng)保護(hù)的最大特點(diǎn)就是系統(tǒng)的“多電源”和保護(hù)的“多死區(qū)”。所謂多電源，既當(dāng)牽引網(wǎng)發(fā)生短路時，并非僅雙邊供電兩側(cè)的牽引變電所向短路點(diǎn)供電，而實(shí)際上是全線的牽引變電所皆通過牽引網(wǎng)向短路點(diǎn)供電，只是距短路點(diǎn)近的牽引變電所供出的短路電流大、距短路點(diǎn)遠(yuǎn)的變電所供出的短路電流小而已。所謂多死區(qū)，是因牽引供電系統(tǒng)本身的特點(diǎn)和保護(hù)對象的特殊性而形成保護(hù)上的“死區(qū)”。任何保護(hù)的最基本要求就是當(dāng)發(fā)生短路故障時，首先要“

33、切斷電源”，切斷電源對直流系統(tǒng)至關(guān)重要，因?yàn)橹绷饕坏┬纬呻娀?，如不斷電則可以長時間維持。而“消除死區(qū)”是任何保護(hù)必須要做到的。針對這兩點(diǎn)，牽引供電系統(tǒng)除交流系統(tǒng)常用的保護(hù)外，還采用了牽引變電所內(nèi)部聯(lián)跳、牽引網(wǎng)雙邊聯(lián)跳、di/dtI等特殊保護(hù)措施，這就可以完全滿足牽引供電系統(tǒng)發(fā)生故障時及時切斷電源、消除死區(qū)的要求。 牽引供電系統(tǒng)之所以形成保護(hù)上的死區(qū)，主要有兩個原因： 地鐵列車為多輛電動車組編組，其起動電流大于牽引網(wǎng)最小短路電流，只靠直流快速開關(guān)的大電流整定很難滿足保護(hù)要求。 電動列車是隨時在運(yùn)動的，其位置在不斷地移動、變化，作為電動列車的遠(yuǎn)后備保護(hù)，牽引變電所的保護(hù)應(yīng)延伸至電動列車主回路末端。

34、對直流牽引供電系統(tǒng)，速動性可以看成和可靠性是同等重要的，所以直流側(cè)保護(hù)皆采用ms級的電器設(shè)備，目的就是在直流短路電流上升過程中將其遮斷，不允許短路電流到達(dá)穩(wěn)態(tài)值。至于選擇性，在直流牽引系統(tǒng)中則處于次要位置，其保護(hù)的設(shè)置原則應(yīng)當(dāng)是“寧可誤動作，不可不動作”。3.2.2 牽引變電聯(lián)跳當(dāng)牽引變電所兩臺整流機(jī)組的直流（或交流）進(jìn)線開關(guān)故障跳閘時，同時聯(lián)跳四路直流饋出開關(guān)，稱之為變電所聯(lián)跳。牽引變電所聯(lián)跳保護(hù)適用于以下兩種情況： 牽引變電所的兩套整流機(jī)組開關(guān)同時因故障跳閘。 牽引變電所任何一路直流饋出開關(guān)失靈拒動 牽引變電所聯(lián)跳是解決牽引供電系統(tǒng)無遠(yuǎn)后備保護(hù)的唯一可靠的方法。設(shè)置牽引變電所聯(lián)跳的根本原因

35、就是因?yàn)闋恳冸娝闹绷鲾嗦菲魇ъ`拒動時，沒有遠(yuǎn)后備保護(hù)，因?yàn)榈罔F牽引供電系統(tǒng)短路的特點(diǎn)就是多電源、多回路、多參數(shù)。牽引變電所6臺直流開關(guān)中任一臺失靈拒動，只跳其上級斷路器是不能切斷電源的，還有五路開關(guān)向短路點(diǎn)供電，因此，解決牽引變電所直流斷路器的遠(yuǎn)后備保護(hù)，只有實(shí)現(xiàn)牽引變電所聯(lián)跳。3.2.3 牽引變壓器保護(hù)牽引變壓器保護(hù)的設(shè)置和整定，其原則是應(yīng)當(dāng)是根據(jù)牽引負(fù)荷的特點(diǎn)，保證牽引整流機(jī)組的過負(fù)荷能力的充分利用，以提高牽引變電所的效率，其中壓交流側(cè)設(shè)置的保護(hù)有：電流速斷、過電流保護(hù)、過負(fù)荷信號、溫度信號。3.2.4 硅整流器保護(hù)硅整流器除其本身對硅元件的保護(hù)外，在直流側(cè)，應(yīng)設(shè)直流快速斷路器，從保護(hù)

36、和實(shí)現(xiàn)自動化上都是非常有利的。斷路器大電流瞬動整定值應(yīng)躲開硅整流器過載能力300In按式Izd 3In整定。圖3-3 牽引變電所聯(lián)跳示意圖3.2.5 直流正極接地保護(hù)當(dāng)變電所發(fā)生直流接地時，通過接地繼電器動作而使開關(guān)跳閘。因?yàn)橹绷髡龢O接地時，其接地電流大小差別很大，在地下車站的牽引變電所，當(dāng)直流正極接地時，接地電流不受接地電阻大小的制約，和短路電流一樣，可以使直流快速開關(guān)跳閘，因此，在地下牽引變電所，直流正極接地保護(hù)是無用的；而在地面的牽引變電所，則接地電流的大小受接地電阻大小的制約，短路電流不足以使直流快速開關(guān)跳閘。接地繼電器的整定值為Izd30A。3.2.6 直流饋出保護(hù)直流饋出保護(hù)，在牽

37、引供電系統(tǒng)中是最重要的保護(hù)。因供電方式不同而形成保護(hù)上的不同的“死區(qū)”；因供電的對象是隨時變化并移動的負(fù)荷，還需要在保護(hù)上進(jìn)行配合，這就形成了保護(hù)上特殊要求。直流饋出保護(hù)首先是以保障列車的正常運(yùn)行、保護(hù)旅客的人身安全為第一要素。 (1)死區(qū)的形成 死區(qū)的大小和供電方式、供電距離、保護(hù)措施有密切的關(guān)系，采取適當(dāng)?shù)墓╇姺绞胶捅Ｗo(hù)裝置，死區(qū)是完全可以消除的。單邊供電死區(qū)發(fā)生在末端。保護(hù)死區(qū)的大小，取決于開關(guān)整定值的大小和供電距離的長短。單邊供電時，開關(guān)整定值越大，死區(qū)越大；供電距離越長，死區(qū)也越大。大雙邊供電死區(qū)發(fā)生在線路中點(diǎn)附近。如果只靠開關(guān)的大電流速斷保護(hù)，死區(qū)會出現(xiàn)在兩端變電所的附近，這里所說

38、大雙邊供電死區(qū)發(fā)生在中點(diǎn)是指饋出保護(hù)設(shè)置了雙邊聯(lián)跳裝置以后形成的死區(qū)。正常雙邊供電是不會形成死區(qū)的，因?yàn)閰^(qū)間任何一點(diǎn)發(fā)生短路，都可以使一端開關(guān)跳閘，并使另一端開關(guān)聯(lián)跳。而采用大雙邊供電時，在供電區(qū)的中點(diǎn)附近會出現(xiàn)死區(qū)。列車主保護(hù)不能斷弧形成的死區(qū)。這一死區(qū)發(fā)生在車上，范圍在整個供電區(qū)間都可能發(fā)生，直接威脅旅客的生命安全，非?？膳隆Ｗ冸娝Ｗo(hù)和地鐵車輛的主保護(hù)相互配合的基本原則是：地鐵車輛主保護(hù)應(yīng)當(dāng)“自己保護(hù)自己”，既地鐵車輛在運(yùn)行中無論在任何地點(diǎn)，當(dāng)車輛發(fā)生短路故障時，其主保護(hù)應(yīng)動作可靠，不允許有拉弧現(xiàn)象，“要動作就可靠切斷電源，不動作就拒動”。絕不允許出現(xiàn)開關(guān)即跳閘叉繼續(xù)燃弧現(xiàn)象發(fā)生。這對旅

39、客是非常危險的。牽引變電所饋出開關(guān)保護(hù)應(yīng)當(dāng)延伸至車上主回路，作為車輛保護(hù)的后備。即電流增量保護(hù)整定躲過列車起動電流的上升率，當(dāng)列車主回路發(fā)生短路故障時保護(hù)應(yīng)動作。(2)直流饋出保護(hù)大電流短路（瞬動）保護(hù)。這是直流快速開關(guān)自身的大電流整定，主要是作為直流短路保護(hù)。它的整定值應(yīng)躲開一列車的最大起動電流與區(qū)間的列車運(yùn)行平均電流之和。雙邊聯(lián)跳保護(hù)。雙邊聯(lián)跳是解決死區(qū)保護(hù)的重要措施之一，在正常雙邊供電情況下，由于設(shè)置了雙邊聯(lián)跳保護(hù)，可以消除死區(qū)。但當(dāng)大雙邊供電距離較長時，在線路中點(diǎn)附近可能會出現(xiàn)死區(qū)，所以進(jìn)行大雙邊供電時，牽引變電所的雙邊聯(lián)跳裝置應(yīng)自動進(jìn)行轉(zhuǎn)換。電流增量保護(hù)。依據(jù)以下兩個條件鑒別短路電流

40、和列車起動電流的區(qū)別：短路電流初始上升率di/dt大于列車起動電流上升率di/dt；短路電流增量大于列車起動電流增量。自動重合閘裝置。在直流饋出的保護(hù)中，設(shè)置自動重合閘裝置，其目的就是矯正饋線快速開關(guān)的誤動作或消除瞬時短路故障，保證安全可靠地供電。開關(guān)失靈拒動保護(hù)。利用保護(hù)的短時限動作于跳閘，長時限動作使?fàn)恳冸娝鶅?nèi)部聯(lián)跳，是切斷故障點(diǎn)電源、實(shí)現(xiàn)斷路器失靈拒動保護(hù)的簡易、可行的辦法。線路檢測裝置。在饋線開關(guān)合閘以前，檢測饋電線路是否有短路故障，如檢測結(jié)果有短路故障，則饋線開關(guān)不能合閘，只有檢測饋出線路無短路故障時才允許饋線開關(guān)合閘。軌道電位限制器。為保證旅客在站臺登車時的人身安全，為防止走行軌

41、出現(xiàn)不明原因的電位升高而安裝軌道電位限制器?？烧?5V120V。3.2.7 牽引供電系統(tǒng)聯(lián)跳保護(hù)所謂聯(lián)跳，就是一個開關(guān)事故跳閘后，去強(qiáng)迫與其相關(guān)的所有開關(guān)跳閘。雙邊聯(lián)跳是切斷雙邊供電電源，變電所聯(lián)跳是切斷流向短路點(diǎn)的所有電源，聯(lián)跳是解決牽引供電系統(tǒng)直流開關(guān)沒有遠(yuǎn)后備保護(hù)的唯一可靠的辦法。牽引供電系統(tǒng)聯(lián)跳保護(hù)有以下5種：牽引網(wǎng)正常雙邊聯(lián)跳、一路開關(guān)退出運(yùn)行時仍實(shí)行雙邊聯(lián)跳、大雙邊聯(lián)跳、上下行牽引網(wǎng)并聯(lián)時單邊聯(lián)跳、牽引變電所聯(lián)跳，而后者就是從根本上解決牽引供電系統(tǒng)的直流開關(guān)沒有遠(yuǎn)后備保護(hù)的問題。3.2.8 隔離開關(guān)的操作聯(lián)鎖 回路中必須是直流快速斷路器處于分閘位置時隔離開關(guān)才能進(jìn)行操作；而整流

42、器負(fù)極隔離開關(guān)則應(yīng)和正極快速斷路器相互聯(lián)鎖，硅整流器正極斷路器和負(fù)極隔離開關(guān)在操作程序上應(yīng)有兩個聯(lián)鎖條件：只有負(fù)極隔離開關(guān)合閘后，正極開關(guān)才能進(jìn)行合閘操作；只有正極開關(guān)處于分閘位置，負(fù)極開關(guān)才能進(jìn)行操作。3.3 牽引變電所 牽引變電所是牽引供電系統(tǒng)的核心，它擔(dān)負(fù)為電動列車供應(yīng)直流電能，它的站位設(shè)置、容量大小，需根據(jù)所采用的車輛型式、車流密度、列車編組經(jīng)過牽引供電計算，經(jīng)多方案比選確定。牽引變電所有兩種形式：戶內(nèi)式變電所和戶外式箱式變電所，前者適宜地下線路，后者適宜地面線路。3.3.1 主接線 牽引變電所主接線應(yīng)力求簡單可靠，全線盡量一致，便于運(yùn)營管理。如果與降壓變電所合建，則中壓交流側(cè)需單母線

43、分段，設(shè)分段開關(guān)，雙路電源引入，分列運(yùn)行；否則，亦可為單母線，雙路電源一用一備。牽引變電所一般設(shè)兩套牽引整流機(jī)組，其容量按遠(yuǎn)期運(yùn)量設(shè)計。牽引變壓器的容量大小還應(yīng)考慮便于地下運(yùn)輸和安裝。牽引變電所主接線有兩部分組成：中壓交流側(cè)和牽引直流側(cè)。(1)中壓交流側(cè)主接線 中壓交流側(cè)主接線有兩種接線方式：一種方式為兩套整流機(jī)組接至兩段母線上；另一種方式為兩套整流機(jī)組接至同一段母線上。兩套整流機(jī)組分別接至中壓兩段母線，有利于兩路電源的負(fù)荷平衡。這樣做是有條件的，即牽引變電所兩路中壓電源電壓需平衡或差別甚微，如牽引變電所兩路中壓電源電壓不平衡，則會引起兩套整流機(jī)組負(fù)荷不均衡，有時差別比較大，造成一套整流機(jī)組重

44、載而另一套輕載。兩套整流機(jī)組均接至同一段母線上，這樣做有利于兩套整流機(jī)組負(fù)荷的平衡，也有利于構(gòu)成等效24脈波整流。城市電網(wǎng)的實(shí)際情況是很難保證兩路中壓電源電壓平衡，故在牽引變電所的主接線中，一般將兩套整流機(jī)組接至同一段母線上。交流側(cè)主接線有4種接線方式。第一種為單母線分段，兩臺牽引變壓器分別接于兩段母線，這樣接線的優(yōu)點(diǎn)是兩段母線負(fù)荷平衡，缺點(diǎn)是如兩路電源電壓有差異，容易使兩臺牽引變壓器出力不均，形成一臺重載、一臺輕載，況且不能構(gòu)成等效24脈渡整流。第二種如圖3-4所示，為單母線分段，兩臺牽引變壓器接于同一段母線，兩臺配電變壓器分別接于兩段母線上。這樣接線的優(yōu)點(diǎn)是兩臺牽引變壓器出力平衡，可以構(gòu)成

45、等效24脈波整流。第三種為單母線分段，設(shè)三段母線，電源母線可形成環(huán)網(wǎng)供電，兩臺配電變壓器分別接于兩段電源母線上，兩臺牽引變壓器接于第三段母線上，其雙路電源一用一備，自動切換。第四種為單母線不分段，兩臺牽引變壓器接于一段母線上，其雙路電源一用一備，自動切換，適用于單獨(dú)建設(shè)牽引變電所或箱式變電所。以上牽引變電所的4種交流中壓主接線，根據(jù)不同的需求，皆可以采用，目前國內(nèi)用的比較多的是第二種方案。鑒于以上對四種接線方式的分析，*地鐵一號線采用第二種接線方式。 (2)牽引直流側(cè)主接線 牽引直流側(cè)主接線有兩種方案：一種是雙母線系統(tǒng)方案，另一種是單母線系統(tǒng)方案。 雙母線系統(tǒng)的特點(diǎn)是：直流母線設(shè)工作母線和備用

46、母線，在兩條母線之間設(shè)置了備用開關(guān)，它可以代替四路饋線開關(guān)中的任何一路。在同一饋電區(qū)電分段處設(shè)置一臺縱向電動隔離開關(guān)，當(dāng)牽引變電所故障解列或退出運(yùn)行時，可以通過它實(shí)現(xiàn)大雙邊供電。 這一方案的缺點(diǎn)：電動隔離開關(guān)太多，每個電動隔離開關(guān)操作都需要有自己的聯(lián)鎖條件，實(shí)現(xiàn)操作聯(lián)鎖較復(fù)雜。備用開關(guān)要代替4路饋線開關(guān)，當(dāng)使用備用開關(guān)實(shí)現(xiàn)雙邊供電時，雙邊聯(lián)跳的轉(zhuǎn)換關(guān)系復(fù)雜且環(huán)節(jié)多?？v向電動隔離開關(guān)可以代替整座牽引變電所也可以代替任何一路饋線開關(guān)，當(dāng)用它代替饋線開關(guān)時，備用母線和備用開關(guān)就顯得是多余的了。用直流快速開關(guān)代替縱向電動隔離開關(guān)可以解決雙母線所存在的問題。圖3-4 牽引變電所交流側(cè)主接線圖單母線系統(tǒng)其

47、的特點(diǎn)是：直流側(cè)為單母線系統(tǒng)，接線簡單。與方案一相比，節(jié)省一條備用母線、一臺備用開關(guān)和四臺電動隔離開關(guān)。在同一饋電區(qū)電分段處設(shè)置一臺縱向電動隔離開關(guān)，當(dāng)牽引變電所故障解列或退出運(yùn)行時，可以通過它實(shí)現(xiàn)大雙邊供電?？v向電動隔離開關(guān)既可以代替整座變電所，也可以代替任何一路饋線開關(guān)。方案二是目前國內(nèi)使用較多的一種接線方式。通過以上兩種方案的對比*地鐵一號線采用單母線系統(tǒng)。3.3.2 容量與諧波(1)容量 在牽引供電系統(tǒng)中，牽引變電所的容量，應(yīng)根據(jù)以下原則確定：應(yīng)滿足遠(yuǎn)期高峰小時運(yùn)量的要求，在高峰小時牽引機(jī)組的負(fù)荷率宜在90%100%。當(dāng)任一座牽引變電所故障解列時，靠相鄰牽引變電所的過負(fù)荷能力，不降低運(yùn)

48、送旅客的能力，使地鐵正常運(yùn)行。牽引機(jī)組（牽引變壓器、硅整流器）的過負(fù)荷能力為：100% 連續(xù)運(yùn)行； 150% 2h； 300% 1min。按上述原則選擇牽引變電所的容量，既充分利用了牽引機(jī)組的額定容量，又充分發(fā)揮了牽引機(jī)組的過負(fù)荷能力。牽引負(fù)荷為一非連續(xù)性的負(fù)荷，應(yīng)按有效值進(jìn)行計算。(2)諧波治理 諧波是牽引供電系統(tǒng)由交流變?yōu)槊}動直流時必然要產(chǎn)生的高次交流成分，交流成分的脈波數(shù)和大小與整流的脈波數(shù)有關(guān)。用等效24脈波整流來抑制諧波的干擾，已滿足規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)要求，同時也完全符合電磁兼容性的要求，無霈另加其他措施。(3)選址原則 牽引變電所位置的選擇，應(yīng)遵循以下原則進(jìn)行：對于地下線路，如果地面有地方，

49、牽引變電所設(shè)于地面比較合適，以便于運(yùn)營維護(hù)。在線路通過人口稠密、商業(yè)繁華的地區(qū)時，線路需從地下通過。要在這樣地區(qū)的地面上找到設(shè)置牽引變電所的地方確實(shí)很困難。地下車站降壓變電所是一定要建在地下的，故而對島式車站一般將牽引變電所和降壓變電所合建于地下車站的站臺端比較合適。地下車站設(shè)置牽引變電所時，一般位于車站站臺端，或建于車站一側(cè)端頭井以里；地面車站設(shè)置牽引變電所時，宜與地面站務(wù)用房合建。 牽引變電所的設(shè)置應(yīng)首先考慮有列車檢修線的車站一端，檢修線應(yīng)由專用回路供電，列車夜間檢修時，不影響線路的正常停電維修。地下車站牽引變電所應(yīng)和車站主排水站分別設(shè)于車站的兩端，以免牽引變電所的地下通道滲水。3.4 牽

50、引網(wǎng)3.4.1 概述 牽引網(wǎng)有兩部分組成：正極接觸網(wǎng)供電；負(fù)極走行軌回流。從接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式分，接觸網(wǎng)可分為接觸軌和架空接觸網(wǎng)兩種基本形式。（1）接觸軌 根據(jù)接觸軌與電動車輛受流器的接觸面位置不同，接觸軌可以分為3種形式：上部授流接觸軌、下部授六接觸軌和側(cè)部授流接觸軌。目前接觸軌的材質(zhì)有兩種，一種為低碳鋼接觸軌，一種為鋼鋁復(fù)合接觸軌。低碳鋼軌的電阻率為，低碳鋼接觸軌在早期地鐵多采用，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前廣泛采用重量輕、導(dǎo)電性能好的鋼鋁復(fù)合軌作為接觸軌的材料。（2）架空接觸網(wǎng) 根據(jù)接觸懸掛結(jié)構(gòu)的不同，架空接觸網(wǎng)可分為剛性懸掛和柔性懸掛兩種形式。剛性懸掛接觸網(wǎng)，適用于地下線路，剛性接觸網(wǎng)的最大

51、優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、占用空間小、載流量大、不易產(chǎn)生斷線、壽命長、電阻低，接觸網(wǎng)壓降小等優(yōu)點(diǎn)，因此適用于地下線路。柔性懸掛接觸網(wǎng)，用于地下線路由于受地下空間的限制，多采用占用空間小的兩種懸掛形式：全補(bǔ)償簡單鏈形懸掛，承力索和接觸導(dǎo)線皆設(shè)補(bǔ)償裝置；補(bǔ)償簡單彈性懸掛，采用彈性腕臂，接觸導(dǎo)線進(jìn)行補(bǔ)償。3.4.2 接觸軌和架空接觸網(wǎng)的比較 接觸軌和架空接觸網(wǎng)各自有其優(yōu)缺點(diǎn)，下面定性地加以分析。 接觸軌的主要優(yōu)點(diǎn)是：壽命長，可長期使用；低碳鋼材質(zhì)的接觸軌造價低廉；維修量極小或基本不用維修；在地面對城市景觀沒有影響；不受惡劣氣象的影響，因設(shè)有防護(hù)罩，使用安全；采用1500V接觸軌可適用于任何運(yùn)量的線路。 接觸軌

52、的主要缺點(diǎn)是：電動車輛不能脫離電源，當(dāng)然，隨著技術(shù)的發(fā)展以后可以改進(jìn)；采用750V電壓，適用于中小運(yùn)量的線路，對于大運(yùn)量的線路，使得牽引變電所的距離較近。一般在車輛編組總重量在300t（定員）左右時，采用750V接觸軌供電比較合適。 架空接觸網(wǎng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：人身安全性較好，車輛可隨時落弓脫離電源；電壓較高，適用于大運(yùn)量系統(tǒng)供電，一般在車輛編組總重量在400t（定員）左右時，采用1500V架空接觸網(wǎng)比較合適。架空接觸網(wǎng)的主要缺點(diǎn)是：維修工作量大，需經(jīng)常進(jìn)行夜間巡視檢查和維修；容易局部磨損，壽命較短，要定期更換；在地面線，對市容景觀有不利的影響。并且易受外界氣候條件的影響，尤其是冰雪和風(fēng)力影響。通

53、過以上分析*地鐵一號線采用1500V接觸軌供電，采用下部授流方式。1500V接觸軌廣州地鐵已經(jīng)采用，技術(shù)上沒有問題。第4章 雜散電流4.1 概述雜散電流，即走行軌中泄漏、不經(jīng)過正常回路的電流，是指直流牽引供電系統(tǒng)中，以走行軌作負(fù)極回流導(dǎo)體的供電網(wǎng)絡(luò)，在列車實(shí)際運(yùn)行中，有少量泄漏電流不沿回流鋼軌回到牽引變電所的負(fù)極，而是從軌道泄漏到地中，再沿著大地回到牽引變電所或根本不回到牽引變電所，流向大地的低電位處雜散電流也稱為地中電流或迷流，稱之為迷流。只能從金屬腐蝕的現(xiàn)象判斷其大小和流向，既不知道它的來源，也不知其去處。對雜散電流的治理，首先是加強(qiáng)防護(hù)，其次是排流，采取“以防為主、以排為輔、防排結(jié)合，加

54、強(qiáng)監(jiān)測”的原則。4.2 雜散電流的產(chǎn)生 雜散電流的產(chǎn)生和其他電流的產(chǎn)生一樣，都是由于存在電位差才產(chǎn)生電流。列車運(yùn)行時，作為回流網(wǎng)的走行軌，對地產(chǎn)生電位，而走行軌對地存在過渡電阻，因而會產(chǎn)生雜散電流。走行軌中列車取流處的電位最高，牽引變電所回流處電位最低，走行軌對地電位不等于走行軌電壓降，只是其1/2；雙邊供電時雜散電流是單邊供電時的1/4。 雜散電流的大小由兩個條件決定：一是走行軌對地電位；二是走行軌對地過渡電阻，顯然，走行軌對地電位越高，雜散電流越大，過渡電阻越高，雜散電流越小。沿走行軌回流的電流沿途連續(xù)向地中泄漏，之后又相繼流回走行軌。所以沿走行軌中的回流電流是兩端多而中間少，地中電流是兩

55、端少而中間多，雜散電流是逐漸入地而又逐漸流回走行軌。在列車和牽引變電所的中點(diǎn)處電位為零，此時雖然沒有泄漏電流，但是這一點(diǎn)結(jié)構(gòu)鋼筋中的雜散電流總量卻是最大。實(shí)際上，雜散電流的分布并非那樣理想，因?yàn)樽咝熊壓徒Y(jié)構(gòu)鋼筋間的過渡電阻并非是均勻介質(zhì)。4.3 雜散電流的防護(hù) 雜散電流防護(hù)并非某一個專業(yè)所能完成的，需要多專業(yè)、多工種的協(xié)調(diào)配合，對不同的專業(yè)采取不同的措施，以達(dá)到防護(hù)的目的，其中對供電專業(yè)的主要要求有： 牽引變電所站位的布置，應(yīng)符合規(guī)程允許電壓損失的要求。 牽引網(wǎng)構(gòu)成，應(yīng)保證在正常運(yùn)營時雙邊供電的要求。 當(dāng)一座牽引變電所故障解列時，應(yīng)能采用大雙邊供電方式，避免單邊供電，以降低走行軌對地的電位，減小雜散電流。 為降低走行軌的縱向電阻，區(qū)間每隔400m左右應(yīng)設(shè)均流線，均流線應(yīng)為銅芯絕緣線。 隧道內(nèi)的金屬設(shè)備外殼、各種金屬管線、隧道結(jié)構(gòu)鋼筋不得與走行軌有直接的電氣連接。 車輛段應(yīng)單獨(dú)設(shè)置牽引變電所，在正常運(yùn)行方式下，其牽引網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)和正線絕緣隔離。在走行軌絕緣節(jié)處設(shè)單向?qū)ㄑb置。 在牽引變電所設(shè)置排流設(shè)備，需要時進(jìn)行排流。為限制走