演示文稿第六章城市軌道交通供電

演示文稿第六章城市軌道交通供電當(dāng)前第1頁\共有84頁\編于星期二\11點第六章城市軌道交通供電ppt課件當(dāng)前第2頁\共有84頁\編于星期二\11點第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與要求當(dāng)前第3頁\共有84頁\編于星期二\11點一、供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

城市軌道交通供電系統(tǒng)主要由以下三部分構(gòu)成：中壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)、牽引供電系統(tǒng)和低壓供配電系統(tǒng)。

中壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)：城市軌道交通電力能量來源于所在城市的國家電力系統(tǒng)，它直接取自城市或區(qū)域電力網(wǎng)。城市軌道交通電力網(wǎng)供電系統(tǒng)就是指國家電力網(wǎng)以何種方式向城市軌道交通供電，結(jié)構(gòu)是如何構(gòu)成的。因此，城市電網(wǎng)或區(qū)域電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)必將對城市軌道交通供電系統(tǒng)起著決定作用。

牽引供電系統(tǒng)：城市軌道交通供電系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)向城市軌道交通車輛提供電能。主要作用是降壓、整流和傳輸電能。

低壓供配電系統(tǒng)：負(fù)責(zé)向信號設(shè)備、照明、通風(fēng)、排水、制冷設(shè)備饋送電能。主要作用是降壓、分配和傳輸電能。一般而言，它主要是負(fù)責(zé)向安全、保障設(shè)備供電。當(dāng)前第4頁\共有84頁\編于星期二\11點二、供電系統(tǒng)具體要求1)供電系統(tǒng)應(yīng)滿足經(jīng)濟(jì)、可靠、接線簡單、運營管理及維護(hù)方便的要求。

2)目前，城市軌道交通供電系統(tǒng)一般采用集中供電，110/35kV兩級電壓供電方式。

3)對于集中供電模式，主變電所應(yīng)從市區(qū)電網(wǎng)引入兩回路110kV獨立電源供電，以保證供電可靠性和供電質(zhì)量。

4)主變電所110kV側(cè)采用線路變壓器組，也可采用內(nèi)橋接線方式；主變電所35kV側(cè)采用單母線分段接線。

5)供電系統(tǒng)按遠(yuǎn)期高峰小時負(fù)荷設(shè)計，并預(yù)留一定裕度。當(dāng)前第5頁\共有84頁\編于星期二\11點二、供電系統(tǒng)具體要求6)供電系統(tǒng)應(yīng)滿足下列運行方式負(fù)荷的要求：①主變電所一臺主變壓器解列退出運行時，由另一臺主變壓器向該主變電所供電范圍內(nèi)的用電負(fù)荷供電，每臺主變壓器容量應(yīng)滿足該所供電區(qū)域高峰小時牽引負(fù)荷和動力照明一、二級負(fù)荷的需求。

7)對于集中供電模式，不考慮在一座主變電所故障解列，同時35kV環(huán)網(wǎng)電纜故障的情況。

8)正常運行方式下，系統(tǒng)的電能損失最小。

9)牽引降壓混合變電所或降壓變電所正常時由兩回路35kV電源供電，當(dāng)任一回路35kV進(jìn)線電纜故障或失壓時，另一回路35kV電源向該所供電范圍內(nèi)一、二、三級負(fù)荷供電。當(dāng)前第6頁\共有84頁\編于星期二\11點二、供電系統(tǒng)具體要求10)根據(jù)車站和車輛段設(shè)備負(fù)荷分布情況，各設(shè)1～2座降壓變電所，當(dāng)設(shè)置兩座降壓變電所時，一所為35kV側(cè)單母線分段接線方式，另一所為跟隨式。

11)牽引變電所設(shè)兩套整流機(jī)組，兩套機(jī)組并聯(lián)運行構(gòu)成等效24脈波整流對牽引網(wǎng)供電，以減少注入城市電網(wǎng)的諧波。

12)全線任何順序相鄰的三座牽引變電所(線路端頭兩牽引變電所除外)，當(dāng)中間一座牽引變電所故障時，其相鄰的牽引變電所采取大雙邊供電方式，擔(dān)負(fù)起該段的牽引供電負(fù)荷。

13)牽引變電所供電效率不低于96%。

14)接觸網(wǎng)供電電壓采用直流1500V或者750V，允許電壓波動范圍為1000～1800V或者500～900V。當(dāng)前第7頁\共有84頁\編于星期二\11點二、供電系統(tǒng)具體要求15)供電系統(tǒng)通過主變電所送入電力系統(tǒng)的諧波含量應(yīng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

16)各車站設(shè)置綜合接地網(wǎng)，接地電阻不大于0.5Ω，根據(jù)各地的情況不一樣，有時選0.8Ω，還有的選1.5Ω。

17)當(dāng)接地系統(tǒng)設(shè)計與雜散電流防護(hù)設(shè)計發(fā)生矛盾時，應(yīng)優(yōu)先考慮接地安全。

18)繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足可靠性、速動性、選擇性和靈敏性的要求。

19)為保證旅客安全，每個車站應(yīng)設(shè)鋼軌電位限制裝置。

20)供電系統(tǒng)應(yīng)盡可能采用優(yōu)質(zhì)的國產(chǎn)化設(shè)備，便于維護(hù)和管理。當(dāng)前第8頁\共有84頁\編于星期二\11點三、變電所主接線選擇原則1.變電所主接線方案研究

2.減少生產(chǎn)房屋面積的措施

減少生產(chǎn)房屋的面積，不僅可以減少變電所房屋的投資，而且可以方便車站的建筑布置，減少環(huán)控負(fù)荷和照明負(fù)荷以及其他輔助設(shè)施的配置，意義重大，更重要的是可以減少一次性投資。

3.繼電保護(hù)的配置

合理地設(shè)置繼電保護(hù)可以提高供電系統(tǒng)的可靠性，提高運行的經(jīng)濟(jì)水平，方便于運行管理。

4.絕緣配合及接地

合理地設(shè)置過電壓保護(hù)裝置、正確選取各設(shè)備的絕緣水平，采用恰當(dāng)?shù)慕拥胤椒?，能夠確保人員和設(shè)備的安全，提高供電的可靠性，延長設(shè)備的使用壽命。當(dāng)前第9頁\共有84頁\編于星期二\11點四、變電所建設(shè)原則1.電源設(shè)置原則

一般從最近的220kV變電站引入兩路電源，而且要選擇至少兩個220kV變電站，主變電所110kV電源從兩站引入比較理想。220kV變電站要具有足夠的容量，最好預(yù)留110kV出線間隔，以滿足城市軌道交通供電發(fā)展的需要。設(shè)計新的供電系統(tǒng)時，既要充分利用現(xiàn)有城市軌道交通供電資源；同時，還要兼顧城市軌道交通遠(yuǎn)期規(guī)劃，以便提高整個城市軌道交通供電系統(tǒng)的效率。

2.主變電所選址原則

我國城市軌道交通供電系統(tǒng)多選擇35kV等級環(huán)網(wǎng)供電，而考慮到35kV電纜末端的電壓質(zhì)量，35kV供電半徑不宜過長，因此主變電所應(yīng)盡可能處在供電線路的中間。同時，主變電所所址還應(yīng)考慮使接入系統(tǒng)方案可行，盡量節(jié)省投資。當(dāng)前第10頁\共有84頁\編于星期二\11點四、變電所建設(shè)原則1)城市軌道交通供電系統(tǒng)一般采用集中供電方式，全線牽引、低壓配電系統(tǒng)由110/35kV(/10kV)主變電所供電。

2)新建主變電所應(yīng)結(jié)合城市軌道交通網(wǎng)規(guī)劃、城市電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃及現(xiàn)有情況做統(tǒng)一規(guī)劃、合理布局、分步實施。

3)盡可能利用現(xiàn)有軌道交通主變電所，以實現(xiàn)主變電所資源共享，避免重復(fù)配置造成的浪費。

3.牽引變電所選址原則

牽引變電所的設(shè)置首先要滿足供電質(zhì)量的要求，GB10411—2005《城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)》規(guī)定：牽引供電系統(tǒng)直流電壓及波動范圍應(yīng)符合如下的標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)稱值1500V，最低值1000V，最高值1800V。

當(dāng)前第11頁\共有84頁\編于星期二\11點第二節(jié)電氣主接線形式

當(dāng)前第12頁\共有84頁\編于星期二\11點一、電氣主接線及其要求1)因該類變電所一般設(shè)在地下(如上海地鐵)或地面的城市鬧市區(qū)街道兩側(cè)(輕軌系統(tǒng))，受環(huán)境條件和空間的制約及安全保障的需要，其特殊性不同于一般的變電所。

2)列車牽引、通信信號電源、站廳事故照明和必要的安全、環(huán)衛(wèi)設(shè)施(通風(fēng)、排水、防災(zāi)、消防和自動扶梯等)都屬于一級負(fù)荷，它們對不間斷供電的要求基本相同，因此必須綜合考慮，不可偏頗，此外還有二、三級動力和照明負(fù)荷。

當(dāng)前第13頁\共有84頁\編于星期二\11點一、電氣主接線及其要求1.可靠性可靠性指保證在各種運行方式下，牽引負(fù)荷以及其他動力負(fù)荷供電的連續(xù)性，即保證不間斷供電。牽引負(fù)荷是一級負(fù)荷，中斷供電將造成重大的社會影響，對整個城市交通都會造成壓力。因此連續(xù)的供電是對電氣主接線的首要要求。不但如此，還要為用戶提供符合要求的高質(zhì)量的電能。除此之外，可靠性還體現(xiàn)在能夠適應(yīng)一定的環(huán)境變化，即要求在較惡劣的環(huán)境下，仍然能夠正常工作。

當(dāng)前第14頁\共有84頁\編于星期二\11點一、電氣主接線及其要求2.靈活性靈活性指系統(tǒng)在故障或變電設(shè)備故障和檢修時，能適應(yīng)調(diào)度的要求，能夠靈活、簡便、迅速地改變運行方式，而且要使故障影響的范圍最小。這就要求主接線力求簡捷、明了，操作簡便，避免誤操作。除此之外，靈活性還體現(xiàn)在具有一定的適應(yīng)發(fā)展的可能性，即要有一定預(yù)留。

3.安全性

電氣主接線保證在進(jìn)行操作時，工作人員和設(shè)備的安全以及能在安全的條件下進(jìn)行維護(hù)和作業(yè)。當(dāng)然也要保證進(jìn)入變電所的非工作人員的安全。電氣主接線的安全性是有等級的，首先保證工作人員的安全。這是最基本的要求。

當(dāng)前第15頁\共有84頁\編于星期二\11點一、電氣主接線及其要求4.經(jīng)濟(jì)性電氣主接線的經(jīng)濟(jì)性主要取決于以下幾個方面：一是母線的結(jié)構(gòu)類型與組數(shù)；二是變壓器的容量、結(jié)構(gòu)形式和數(shù)量；三是高壓斷路器的數(shù)量；四是配電結(jié)構(gòu)類型；五是占地面積等。設(shè)計時要進(jìn)行綜合考慮，以達(dá)到電氣主接線的投資和運行費用的經(jīng)濟(jì)、合理。在確定主接線時，一般都要在滿足安全可靠、運行靈活的前提下，盡量降低投資和運行費用。當(dāng)前第16頁\共有84頁\編于星期二\11點二、常用的主接線形式1.單母線不分段接線

單母線不分段接線是比較簡單的接線形式，如圖6?1所示。電源回路和用電回路通過斷路器和隔離開關(guān)分別與母線相連。根據(jù)電源的數(shù)量，該接線形式又分為雙電源形式和單電源形式。單電源形式一般適用于10kV以下的一般用戶。圖6-1單母線不分段接線當(dāng)前第17頁\共有84頁\編于星期二\11點二、常用的主接線形式2.單母線分段接線

單母線分段接線是在克服單母線不分段接線工作不夠可靠、靈活性較差的基礎(chǔ)上，改進(jìn)后而形成的一種接線方式，如圖6?2所示。它又分為雙電源單母線分段接線和單電源單母線分段接線。圖6-2單母線分段接線當(dāng)前第18頁\共有84頁\編于星期二\11點二、常用的主接線形式3.具有代旁路母線的單母線接線

單母線分段接線雖能提高運行的可靠性和靈活性，但線路斷路器檢修或故障時，將使該回路停電。而實際運行中，斷路器故障率高，檢修頻繁，是配電裝置中的薄弱環(huán)節(jié)。為克服這一缺點，可采用具有代旁路母線的單母線接線，如圖6?3所示。圖6-3代旁路母線的單母線接線當(dāng)前第19頁\共有84頁\編于星期二\11點二、常用的主接線形式4.雙母線接線

變電所設(shè)有兩套母線，即工作母線和備用母線，兩套母線通過母聯(lián)斷路器連接起來，這種接線方式稱為雙母線接線，如圖6?4所示。每條電源線和饋線回路經(jīng)斷路器后用兩只隔離開關(guān)分別與兩條母線相連。正常運行時，1M、2M都是工作母線，并通過母聯(lián)斷路器MD（合閘）并聯(lián)運行。圖6-4雙母線接線當(dāng)前第20頁\共有84頁\編于星期二\11點二、常用的主接線形式5.線路變壓器組接線圖6-5線路變壓

器組接線當(dāng)前第21頁\共有84頁\編于星期二\11點二、常用的主接線形式1)在正常情況下，兩路電源線路各接一臺變壓器。

2)當(dāng)變壓器負(fù)荷率較高時，T1或T2出現(xiàn)故障，或者線路發(fā)生故障，此時需要相鄰的變電所聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)移部分重要負(fù)荷。

3)當(dāng)變壓器負(fù)荷率較低時，T1或T2出現(xiàn)故障，或者線路發(fā)生故障，造成一臺主變壓器退出運行，此時僅僅需要對變電所二次側(cè)的負(fù)荷進(jìn)行轉(zhuǎn)移，由另一臺主變壓器承擔(dān)起本所全部負(fù)荷即可，對其他相鄰的變電所沒有影響。

圖6-6內(nèi)橋形接線當(dāng)前第22頁\共有84頁\編于星期二\11點二、常用的主接線形式6.橋形接線1)內(nèi)橋形接線僅需3臺斷路器，且線路操作方便。

2)在正常情況下，QDL斷開，就變成線路變壓器組接線方式。

3)變壓器故障和進(jìn)行合、分操作時，影響其他回路，操作較為繁瑣。圖6-7外橋形接線當(dāng)前第23頁\共有84頁\編于星期二\11點二、常用的主接線形式1)與內(nèi)橋形接線一樣，外橋形接線僅需3臺斷路器。

2)在正常情況下，外橋形接線QDL斷開，就變成線路變壓器組接線方式。

3)橋斷路器檢修時，兩變壓器需要解列運行。

4)變壓器故障和進(jìn)行合、分操作時，不影響其他回路。

當(dāng)前第24頁\共有84頁\編于星期二\11點第三節(jié)中壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其運行

當(dāng)前第25頁\共有84頁\編于星期二\11點一、中壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)概述1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)包括從上一級電源進(jìn)線開始到各變電所進(jìn)線之前的所有電氣設(shè)備及線路，其核心是主變電所，此外就是負(fù)責(zé)向牽引系統(tǒng)和低壓變配電系統(tǒng)供電的輸電線路。圖6-8中壓環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)示意圖——集中式+聯(lián)合式+鏈?zhǔn)?又稱雙回路環(huán)網(wǎng))當(dāng)前第26頁\共有84頁\編于星期二\11點一、中壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)概述圖6-9中壓環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)示意圖——集中式+獨立式+鏈?zhǔn)?T形連接當(dāng)前第27頁\共有84頁\編于星期二\11點一、中壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)概述2.主變電所的設(shè)置城市軌道交通外部供電系統(tǒng)采用110kV集中供電方式，并根據(jù)軌道交通整體規(guī)劃進(jìn)行供電網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和資源共享，其內(nèi)部電網(wǎng)主要供牽引、低壓配電系統(tǒng)等負(fù)荷。一般一條長的軌道交通線路，需配置兩座110kV主變電站。

1)位置：集中受電點的確定，也就是主變電所位置的確定，是一項非常重要的工作，對今后的線網(wǎng)、運營影響非常大。

2)數(shù)量：設(shè)置幾個主變電所以及與未來線路的關(guān)系，都必須綜合考慮。

3)容量大?。嚎紤]不同時期的線網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運量。

當(dāng)前第28頁\共有84頁\編于星期二\11點一、中壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)概述3.供電分區(qū)的設(shè)置中壓環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)要根據(jù)實際情況進(jìn)行合理分區(qū)。并在分別來自兩個電源的分區(qū)之間建立聯(lián)絡(luò)，35kV電源形成手拉手環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的可靠性。正常運行情況下，環(huán)網(wǎng)分段開關(guān)打開；當(dāng)一個主變電站故障退出運行時，合上相應(yīng)的環(huán)網(wǎng)分段開關(guān)，主變電站之間實現(xiàn)供電相互支援。當(dāng)前第29頁\共有84頁\編于星期二\11點二、城市軌道交通供電系統(tǒng)主變電所1.主變電所110kV進(jìn)線模式

(1)線路變壓器組接線模式該接線模式比較簡單，如圖6-10所示。

(2)環(huán)入環(huán)出接線模式該模式如圖6-11所示，適用于中心城區(qū)兩條線路交叉或接近處。圖6-10線路變壓器組接線模式當(dāng)前第30頁\共有84頁\編于星期二\11點二、城市軌道交通供電系統(tǒng)主變電所圖6-12環(huán)入環(huán)出接線模式2當(dāng)前第31頁\共有84頁\編于星期二\11點二、城市軌道交通供電系統(tǒng)主變電所(3)雙環(huán)網(wǎng)接線模式該接線模式適用于中心城區(qū)多條線路交叉或接近，軌道交通用電負(fù)荷較集中的場所，如圖6-13所示。圖6-13雙環(huán)網(wǎng)接線模式當(dāng)前第32頁\共有84頁\編于星期二\11點二、城市軌道交通供電系統(tǒng)主變電所2.主變電所電氣主接線及運行

主變電所的作用是將城市電網(wǎng)的高壓（110kV或220kV）電能降壓后以相應(yīng)的電壓等級（35kV或10kV）分別供給牽引變電所和降壓變電所。為保證供電的可靠性，一般設(shè)置兩座或兩座以上主變電所，主變電所由兩路獨立的電源進(jìn)線供電，內(nèi)部設(shè)置兩臺相同的主變壓器。根據(jù)牽引負(fù)荷容量和動力負(fù)荷容量的大小不同，主變壓器可采用三相三繞組的有載調(diào)壓變壓器，也可用雙繞組的變壓器。采用兩臺相同的主變壓器可以使35kV電壓和10kV電壓來自不同的變壓器。采用有載調(diào)壓變壓器，能夠在電源進(jìn)線電壓波動時，維持二次電壓在正常值范圍內(nèi)。圖6-14三繞組主變壓器的主變電所典型電氣主接線當(dāng)前第33頁\共有84頁\編于星期二\11點二、城市軌道交通供電系統(tǒng)主變電所圖6-14三繞組主變壓器的主變電所典型電氣主接線當(dāng)前第34頁\共有84頁\編于星期二\11點二、城市軌道交通供電系統(tǒng)主變電所圖6-15雙繞組主變壓器的主變電所典型電氣主接線當(dāng)前第35頁\共有84頁\編于星期二\11點三、中壓環(huán)網(wǎng)運行方式1.正常運行方式

2.維護(hù)檢修時的運行方式

主變電站的一臺主變壓器檢修時，切除該主變電站供電范圍內(nèi)的動力照明三級負(fù)荷，再切除要檢修的主變壓器，最后合上主變電站的35kV母聯(lián)斷路器，由另一臺主變壓器向該主變電站供電范圍內(nèi)的一、二級負(fù)荷供電。

3.故障情況下的運行方式

當(dāng)一座主變電站出現(xiàn)故障退出運行時，環(huán)網(wǎng)分段開關(guān)閉合，切除故障所供電范圍內(nèi)的三級負(fù)荷，由相鄰主變電站向故障主變電站供電范圍內(nèi)的一、二級負(fù)荷支援供電。

當(dāng)前第36頁\共有84頁\編于星期二\11點第四節(jié)牽引供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其運行

當(dāng)前第37頁\共有84頁\編于星期二\11點一、牽引供電系統(tǒng)概述

該系統(tǒng)包括從上一級電源進(jìn)線開始到接觸線之間的所有電氣設(shè)備及線路，其核心是牽引變電所，包括進(jìn)線回路和饋出線回路。

城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)牽引變電所采用24脈波整流變壓器，要求兩臺12脈波整流機(jī)組一次側(cè)輸入電源具有嚴(yán)格的一致性，如將兩套整流機(jī)組分接不同的母線，電源的一致性得不到保證，電源相位差和電壓差就會導(dǎo)致整流機(jī)組低壓輸出端電壓相位角相差15°的要求得不到保證,并且使兩套整流機(jī)組出力不均，嚴(yán)重時甚至使一套整流機(jī)組過載而受損。當(dāng)前第38頁\共有84頁\編于星期二\11點二、整流機(jī)組接線分析1.整流機(jī)組接入方式圖6-16整流機(jī)組斷路器接入模式城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)供電網(wǎng)如圖6-9所示。由圖可知整流機(jī)組掛接在35kV供電網(wǎng)上，35kV供電網(wǎng)能確保其供電的可靠與質(zhì)量。接線形式一般有兩種：母線分段和母線不分段。當(dāng)前第39頁\共有84頁\編于星期二\11點二、整流機(jī)組接線分析(1)斷路器模式該模式下，兩套整流機(jī)組分別通過兩臺斷路器與交流母線相連，如圖6-16所示。

(2)隔離開關(guān)模式圖6-17整流機(jī)組隔離開關(guān)接入模式當(dāng)前第40頁\共有84頁\編于星期二\11點二、整流機(jī)組接線分析2.整流機(jī)組的輸出方案

城市軌道交通直流牽引供電部分以整流機(jī)組的交流進(jìn)線斷路器、直流進(jìn)線開關(guān)和直流饋線開關(guān)為界分成三個部分。

(1)電動隔離開關(guān)模式電動隔離開關(guān)模式如圖6-18所示。圖6-18電動隔離開關(guān)模式當(dāng)前第41頁\共有84頁\編于星期二\11點二、整流機(jī)組接線分析(2)直流快速斷路器模式直流快速斷路器模式如圖6-19所示。圖6-19直流快速斷路器模式當(dāng)前第42頁\共有84頁\編于星期二\11點三、牽引變電所典型接線模式1.獨立牽引變電所典型接線模式

牽引變電所的典型主接線如圖6?20所示，兩路35kV進(jìn)線電源來自城市電網(wǎng)區(qū)域變電所或地鐵主變電所，正常運行時，兩路進(jìn)線電源分別向所連接的35kV母線供電，母聯(lián)斷路器斷開。當(dāng)一路進(jìn)線停電時，母聯(lián)斷路器合閘，由另一路進(jìn)線向原供電區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷供電。圖中，D101～104為交流斷路器，GDL211～216為直流快速斷路器，G2133～2134為電動隔離開關(guān)。圖6-20牽引變電所的典型主接線當(dāng)前第43頁\共有84頁\編于星期二\11點三、牽引變電所典型接線模式圖6-21直流1500V饋出線和接觸線的供電電路當(dāng)前第44頁\共有84頁\編于星期二\11點三、牽引變電所典型接線模式2.牽引降壓混合變電所在滿足技術(shù)要求的前提下，牽引降壓混合變電所和降壓變電所的主接線力求簡單、清晰、便于管理。牽引降壓混合變電所的主接線由三部分組成：一是35kV母線及電源進(jìn)出線，二是直流牽引供電，三是動力變壓器。降壓變電所的主接線由兩部分組成：一是35kV電源進(jìn)出線，二是動力變壓器。根據(jù)環(huán)網(wǎng)接線方案和供電系統(tǒng)運行方式確定牽引降壓混合變電所和降壓變電所的35kV母線和電源進(jìn)出線的接線形式。牽引降壓混合變電所、降壓變電所35kV側(cè)采用單母線分段接線方式，兩段母線間通過母聯(lián)斷路器互聯(lián)。每段母線設(shè)置一路進(jìn)線，并根據(jù)環(huán)網(wǎng)接線的要求在部分變電所的每段35kV母線設(shè)一路或多路出線，向相鄰車站變電所供電。當(dāng)前第45頁\共有84頁\編于星期二\11點第五節(jié)低壓變配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其運行

當(dāng)前第46頁\共有84頁\編于星期二\11點一、低壓變配電系統(tǒng)概述2.降壓變電所

1)根據(jù)負(fù)荷容量及土建布置方式在各車站、停車場、車輛段、控制中心分別設(shè)一座或多座雙電源35/0.4kV變電所向動力照明負(fù)荷供電。

2)每座35/0.4kV變電所內(nèi)設(shè)兩臺35/0.4kV變壓器，正常時分列運行，任何一臺變壓器故障退出后，另一臺變壓器均能承擔(dān)本所供電范圍內(nèi)所有一、二級負(fù)荷的供電任務(wù)。

3)各變電所均按無人值守方式設(shè)計。當(dāng)前第47頁\共有84頁\編于星期二\11點一、低壓變配電系統(tǒng)概述2.降壓變電所

1)根據(jù)負(fù)荷容量及土建布置方式在各車站、停車場、車輛段、控制中心分別設(shè)一座或多座雙電源35/0.4kV變電所向動力照明負(fù)荷供電。

2)每座35/0.4kV變電所內(nèi)設(shè)兩臺35/0.4kV變壓器，正常時分列運行，任何一臺變壓器故障退出后，另一臺變壓器均能承擔(dān)本所供電范圍內(nèi)所有一、二級負(fù)荷的供電任務(wù)。

3)各變電所均按無人值守方式設(shè)計。4)根據(jù)車站、停車場、車輛段、控制中心的土建規(guī)模初步估算出降壓變電所數(shù)量及變壓器容量。

當(dāng)前第48頁\共有84頁\編于星期二\11點一、低壓變配電系統(tǒng)概述3.低壓變配電系統(tǒng)

(1)負(fù)荷分類

1)通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)；電力監(jiān)控系統(tǒng)、城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)、消防/樓宇自控系統(tǒng)；車站站臺、站廳公共區(qū)照明；變電所自用電、事故及疏散指示照明、消防系統(tǒng)；兼作緊急疏散的自動扶梯、事故風(fēng)機(jī)及風(fēng)閥、排煙風(fēng)機(jī)及風(fēng)閥；防護(hù)門、屏蔽門、安全門、防淹門、廢水泵、洞口雨水泵、區(qū)間主排水泵、露天出入口及敞開風(fēng)口處的排水泵；區(qū)間電動閥、隧道風(fēng)機(jī)、射流風(fēng)機(jī)等負(fù)荷為一級負(fù)荷。2)地上站臺站廳、設(shè)備管理用房內(nèi)照明、空調(diào)設(shè)備；普通自動扶梯、電梯、普通風(fēng)機(jī)、污水泵、區(qū)間維修電源等負(fù)荷為二級負(fù)荷。

3)廣告照明、清掃機(jī)械、維修電源、生活用電等為三級負(fù)荷。當(dāng)前第49頁\共有84頁\編于星期二\11點一、低壓變配電系統(tǒng)概述

4.配電原則

1)通信系統(tǒng)(含外部通信、公安通信系統(tǒng))、信號系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)(AFC)、車控系統(tǒng)、導(dǎo)向標(biāo)識系統(tǒng)、自動扶梯(電梯)、卷簾門、安全門或屏蔽門系統(tǒng)、區(qū)間動力及車站其他一級負(fù)荷(除通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng))等用電設(shè)備從變電所0.4kV低壓柜直接饋出供電。2)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)及設(shè)備：環(huán)控電控室低壓開關(guān)柜一、二級負(fù)荷母線由變電所兩段母線各引一路電源供電，兩路電源自動切換，通風(fēng)空調(diào)電控室低壓開關(guān)柜三級負(fù)荷母線由變電所三級負(fù)荷母線提供一路電源。

3)消防/樓宇自控系統(tǒng)及設(shè)備：通風(fēng)空調(diào)電控室內(nèi)的消防/樓宇自控控制柜由通風(fēng)空調(diào)電控室低壓開關(guān)柜一、二級負(fù)荷母線提供電源。

4)給水排水系統(tǒng)：消防泵、區(qū)間排水泵、廢水泵、敞口雨水泵等一級負(fù)荷設(shè)備，由變電所兩段一、二級負(fù)荷母線上分別引一路獨立電源末端自動切換供電。

當(dāng)前第50頁\共有84頁\編于星期二\11點一、低壓變配電系統(tǒng)概述6.區(qū)間動力照明配電原則1)區(qū)間動力照明設(shè)計范圍為本車站與相鄰兩車站間各半個區(qū)間。

2)區(qū)間隧道內(nèi)均設(shè)有維修動力插座箱及工作照明和應(yīng)急照明。

3)維修動力插座箱電源均由變電所直接供電，由變電所控制。

4)區(qū)間分工作照明和應(yīng)急照明，兩種照明相間布置。當(dāng)前第51頁\共有84頁\編于星期二\11點二、降壓變電所1)降壓變電所對供電電源的要求，應(yīng)按一級負(fù)荷考慮，有環(huán)形電網(wǎng)或兩路電源供電，進(jìn)線電壓側(cè)采用單母線分段接線。

2)低壓配電系統(tǒng)采用380／220V電壓、中性點直接接地的三相四線制。圖6-22低壓配電系統(tǒng)示意圖當(dāng)前第52頁\共有84頁\編于星期二\11點第六節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)諧波

當(dāng)前第53頁\共有84頁\編于星期二\11點一、諧波分布1.供電模式1的諧波分布

供電模式1是牽引降壓混合供電模式，該供電模式指的是動力系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)共用一個變電所，接在相同的進(jìn)線上。如圖6?23所示，各自的變壓器都連接在35kV饋線上。這種模式下其諧波源有如下特點：每個牽引變壓、整流器相當(dāng)于一個諧波源；每個動力系統(tǒng)上的非線性設(shè)備也相當(dāng)于一個諧波源。圖6?23中就有四個諧波源，這只是一個牽引降壓混合變電所的諧波源情況。圖6-23城市軌道交通供電系統(tǒng)牽引、降壓混合供電模式諧波源分布

點畫線—動力供電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波的流動方向虛線—牽引供電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波的流動方向

—牽引供電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波電流—動力供電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波電流當(dāng)前第54頁\共有84頁\編于星期二\11點一、諧波分布1)牽引系統(tǒng)和動力系統(tǒng)的諧波相互影響，對電能質(zhì)量和運行影響較大。

2)注入國家電網(wǎng)電力系統(tǒng)的諧波是二者諧波的矢量之和。3)各自系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波在35kV系統(tǒng)中會相互抵消一部分，這一點也要引起足夠的重視。

當(dāng)前第55頁\共有84頁\編于星期二\11點一、諧波分布2.供電模式2的諧波分布

供電模式2是牽引、降壓分立供電的模式，分立供電模式指的是動力系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)分別建有各自的變電所。和上一種模式一樣，其諧波源就是每個牽引變壓、整流器以及每個動力系統(tǒng)上的非線性設(shè)備。1)牽引系統(tǒng)和動力系統(tǒng)諧波相互無影響。

2)注入國家電網(wǎng)電力系統(tǒng)的諧波是二者諧波的矢量之和。當(dāng)前第56頁\共有84頁\編于星期二\11點一、諧波分布圖6-24城市軌道交通供電系統(tǒng)牽引降壓分立供電模式諧波源分布當(dāng)前第57頁\共有84頁\編于星期二\11點二、諧波危害1)可能使電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)備和自動裝置產(chǎn)生誤動或拒動，直接危及電網(wǎng)的安全運行；嚴(yán)重時造成系統(tǒng)崩潰、用戶停電事故。

2)使各種電氣設(shè)備產(chǎn)生附加損耗和發(fā)熱，使電動機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動及噪聲。

3)諧波電流在電網(wǎng)中流動，作為一種能量，最終要消耗在線路及各種電氣設(shè)備上，從而增加損耗，影響電網(wǎng)及各種電氣設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運行。

4)由于電網(wǎng)中諧波電流的存在，通過電磁感應(yīng)、電容耦合以及電氣傳導(dǎo)等作用，會對周圍的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，從而降低信號的傳輸質(zhì)量。5)諧波會使電網(wǎng)中廣泛使用的各種儀表，如電壓表、電流表、有功及無功功率表、功率因數(shù)表、電能表等產(chǎn)生誤差。

6)增加電網(wǎng)中發(fā)生諧波諧振的可能，從而造成過電流或過電壓引起的危險。當(dāng)前第58頁\共有84頁\編于星期二\11點三、城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)諧波的種類分析1.城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)諧波種類表6-1理想狀態(tài)下的特征諧波和實際狀態(tài)下的特征諧波比較表6-2實際6脈波系統(tǒng)中測得的不同負(fù)載狀態(tài)下的諧波電流當(dāng)前第59頁\共有84頁\編于星期二\11點三、城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)諧波的種類分析2.動力照明系統(tǒng)的諧波種類由于城市軌道交通供電系統(tǒng)含有大量的電力電子設(shè)備，它們不僅消耗大量的無功功率，同時也產(chǎn)生大量的諧波，如整流器；此外，系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的大量家用電器的電源，各種消防設(shè)備、環(huán)控設(shè)備、自動售檢票系統(tǒng)的電源設(shè)備、變壓器、熒光燈等，在工作過程中都會產(chǎn)生大量的諧波。這些諧波不僅會影響鄰近其他設(shè)備的正常工作，也會對大電網(wǎng)造成影響，甚至直接影響牽引供電系統(tǒng)。當(dāng)前第60頁\共有84頁\編于星期二\11點四、城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)各次諧波產(chǎn)生的原因分析1)交流側(cè)電源電壓不是純正的正弦電壓，存在諧波和不對稱等因素。

2)各相的交流側(cè)阻抗不全相等。

3)直流側(cè)平均電流不恒定，而且容易受到負(fù)載的影響。

4)三相的觸發(fā)電路不對稱，間隔不相等。

5)設(shè)備設(shè)計與制造過程中存在的工程誤差。當(dāng)前第61頁\共有84頁\編于星期二\11點五、諧波抑制方法1)城市軌道交通供電系統(tǒng)減少諧波影響的措施主要是采用高脈波數(shù)的整流機(jī)組以及三相整流變壓器采用Y/D或D/Y聯(lián)結(jié)。

2)裝設(shè)固定濾波器。

3)安裝有源諧波調(diào)節(jié)器(APF)設(shè)備。

4)采取2)和3)結(jié)合的方法進(jìn)行諧波治理。當(dāng)前第62頁\共有84頁\編于星期二\11點六、采取的具體措施圖6-25三相APF主電路當(dāng)前第63頁\共有84頁\編于星期二\11點六、采取的具體措施圖6-26-法檢測諧波電流原理圖當(dāng)前第64頁\共有84頁\編于星期二\11點第七節(jié)交、直流自用電系統(tǒng)

當(dāng)前第65頁\共有84頁\編于星期二\11點一、交流自用電系統(tǒng)交流自用電系統(tǒng)采用單母線分段接線，從低壓室0.4kV的兩段母線上分別引入兩路電源到交流盤的兩段母線上，作為交流自用電系統(tǒng)的進(jìn)線電源。

正常時兩段母線均由一路電源供電，當(dāng)一路電源失電時由另一路電源自動投入，以保證全所交流自用電的供電。進(jìn)線設(shè)來電自復(fù)功能。

交流自用電系統(tǒng)的重要信號通過直流系統(tǒng)的監(jiān)控管理單元與變電所監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)接口，送往控制信號盤上的上位監(jiān)控單元。當(dāng)前第66頁\共有84頁\編于星期二\11點二、直流自用電系統(tǒng)

直流自用電系統(tǒng)主要為變電所內(nèi)的各種設(shè)備提供控制、操作、保護(hù)及事故照明電源，額定電壓為110V。

牽引降壓混合變電所和降壓變電所(不含跟隨式降壓變電所)內(nèi)設(shè)置一套直流自用電系統(tǒng)，由低壓柜提供兩回0.4kV交流電源。

直流自用電系統(tǒng)由充電模塊(或充電機(jī))、直流配電屏、蓄電池等構(gòu)成。充電模塊一般有兩種：一種是相控電源，一種是高頻開關(guān)電源。

相控電源通過改變晶閘管整流的導(dǎo)通角，實現(xiàn)對蓄電池組充電電流的控制。其濾波電感工作在工頻狀態(tài)，充電過程常常存在著較大的電流紋波，影響電池組的壽命。電池出現(xiàn)老化或異常脫落時，相控電源難以穩(wěn)壓而失控，造成過電壓和高紋波的輸出。同時相控電源的效當(dāng)前第67頁\共有84頁\編于星期二\11點第八節(jié)變電所及其設(shè)備

當(dāng)前第68頁\共有84頁\編于星期二\11點一、變電所平面布置1.牽引變電所和動力照明變電所平面布置方案

城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)和動力、照明負(fù)荷配電系統(tǒng)的變電所，按其所在的空間位置分為地下和地上兩種形態(tài)，對于這兩種形態(tài)的變電所，有不同的設(shè)置方案。

1)對于地下變電所，根據(jù)車站站臺形式的不同,

2)為了節(jié)約投資，減少占地面積，地面變電所考慮了兩種布置方案：

當(dāng)前第69頁\共有84頁\編于星期二\11點一、變電所平面布置2.設(shè)備平面布置原則

1)設(shè)備平面布置首先考慮操作通道、檢修維修通道、設(shè)備運輸通道，其次要滿足規(guī)程要求、運營巡視維護(hù)要求、電纜敷設(shè)路徑順暢要求。2)變電所各生產(chǎn)房屋的設(shè)置應(yīng)滿足不同種類設(shè)備分類布置的要求。

3)各生產(chǎn)房屋的相對位置應(yīng)符合變電所設(shè)備接線關(guān)系、電纜敷設(shè)路徑順暢、便于運行維護(hù)的要求，并應(yīng)盡量減少電纜的投資。

4)變電所各房屋的凈高應(yīng)滿足所布置設(shè)備的安裝、運營要求。

5)變電所房屋應(yīng)滿足防火設(shè)計規(guī)范(GB50229—2006)的要求。

6)設(shè)置兩個牽引變壓器室，分別放置一臺牽引整流變壓器。

當(dāng)前第70頁\共有84頁\編于星期二\11點一、變電所平面布置7)設(shè)置一個高壓室，布置交流35kV及直流1500V等高壓開關(guān)設(shè)備；一個低壓室，布置35/0.4kV動力變壓器及0.4kV低壓開關(guān)設(shè)備。

8)設(shè)置一個控制室，布置控制信號盤、鋼軌電位限制裝置、交直流盤等設(shè)備。9)變電所內(nèi)門的尺寸應(yīng)滿足設(shè)備運輸及巡視的安全、便于運營維修的要求。

10)牽引降壓混合變電所下方按電纜夾層考慮，并適當(dāng)留有入孔，便于電纜的檢修。當(dāng)前第71頁\共有84頁\編于星期二\11點二、變電所的設(shè)備布置1.變電所內(nèi)各設(shè)備間的相互關(guān)系

1)35kV交流進(jìn)、出線開關(guān)柜通過35kV交流電纜與主變電所或地區(qū)變電站以及相鄰變電所連接，環(huán)網(wǎng)電纜在區(qū)間隧道內(nèi)敷設(shè)。

2)35kV交流饋線開關(guān)柜通過35kV交流電纜向本所整流變壓器、動力變壓器饋電，電纜敷設(shè)于變電所內(nèi)。

3)整流變壓器低壓側(cè)通過電纜與整流器連接。

4)動力變壓器低壓側(cè)通過電纜與低壓開關(guān)柜連接。

5)整流器正極通過電纜與直流1500V進(jìn)線開關(guān)柜相連，整流器負(fù)極通過電纜與負(fù)極柜相連。

6)直流1500V饋線開關(guān)柜通過電纜與接觸網(wǎng)電動隔離開關(guān)連接。

7)負(fù)極柜通過電纜與回流箱連接。當(dāng)前第72頁\共有84頁\編于星期二\11點二、變電所的設(shè)備布置8)雜散電流收集網(wǎng)、車站主體結(jié)構(gòu)鋼筋及接地裝置接地引出端子通過排流柜中不同的二極管回路與負(fù)極柜連接。

9)控制信號盤負(fù)責(zé)監(jiān)控35kV交流開關(guān)柜、整流變壓器、整流器、動力變壓器、直流1500V開關(guān)柜、負(fù)極柜、排流柜、軌電位柜、接觸網(wǎng)電動隔離開關(guān)、0.4kV進(jìn)線柜、0.4kV母聯(lián)柜、三級負(fù)荷總開關(guān)及交直流盤。

10)所內(nèi)交流自用電屏,通過低壓電纜向所內(nèi)設(shè)備提供低壓交流電源。

11)所內(nèi)直流自用電屏,通過低壓電纜向所內(nèi)設(shè)備提供控制和操作電源，并向所內(nèi)提供事故照明電源。

當(dāng)前第73頁\共有84頁\編于星期二\11點二、變電所的設(shè)備布置2.變電所內(nèi)的設(shè)備布置

1)控制信號盤、交流盤、直流盤以及蓄電池盤采用單列布置。2)35kV開關(guān)柜盡量采用單列布置。

3)兩臺整流變壓器分別置于兩間整流變壓器室。

4)直流開關(guān)柜、整流器柜與負(fù)極柜、鋼軌電位限制裝置、排流柜布置在同一房間內(nèi)。

5)動力變壓器與低壓柜并列布置；兩段母線的動力變壓器與低壓柜采用雙排布置、單排布置或錯開布置。

6)電纜夾層內(nèi)及進(jìn)出變電所的電纜采用支架敷設(shè)方式，電纜轉(zhuǎn)彎處滿足電纜轉(zhuǎn)彎半徑的要求。

7)根據(jù)規(guī)范及設(shè)備的條件考慮操作通道、檢修維護(hù)通道、設(shè)備運輸通道，各類設(shè)備間以及距墻邊的最小凈距見表6-3、表5-4、表6-5。當(dāng)前第74頁\共有84頁\編于星期二\11點三、變電所主要設(shè)備選擇1.設(shè)備選型原則

城市軌道交通供電系統(tǒng)設(shè)備選型一般遵循以下原則：

1)同類設(shè)備形式力求一致，便于運營維護(hù)、管理。

2)設(shè)備選擇立足于國產(chǎn)化，所有設(shè)備皆需達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。

3)選擇安全、可靠、有成功運行經(jīng)驗、質(zhì)量優(yōu)良的產(chǎn)品。

4)選擇小型化的設(shè)備。

5)主要設(shè)備須有經(jīng)國家授權(quán)的相應(yīng)歸口試驗，并有試驗合格證明。

6)所選電氣設(shè)備必須節(jié)能、低噪聲，對周圍環(huán)境