《城市軌道交通概論》課件-模塊五 城市軌道交通供配電系統(tǒng)

城市軌道交通供配電系統(tǒng)概述模塊五5.1城市軌道交通供配電系統(tǒng)CONTENTS01020304目錄教學(xué)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)入知識概要復(fù)習(xí)與思考了解城市軌道交通供配電系統(tǒng)的功能;1掌握城市軌道交通供配電系統(tǒng)的組成;2了解城市軌道交通供配電系統(tǒng)的供電制式。3對我來說生命中有三樣?xùn)|西不可缺少：空氣，水和音樂。——斷臂鋼琴王子劉偉生命中不可或缺的有哪些？最不能缺少能源供應(yīng)——電力供應(yīng)城市軌道交通系統(tǒng)正常運(yùn)營不可缺少的是什么？一、城市軌道交通供配電系統(tǒng)的功能電動車組運(yùn)行所需的電能供應(yīng)：牽引用電。城市軌道交通通信信號設(shè)備運(yùn)行所需的電能供應(yīng)。機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)所需的電能供應(yīng)：風(fēng)機(jī)、水泵、空調(diào)、自動扶梯、加工設(shè)備等。照明及其他生產(chǎn)生活用電供應(yīng)。1234能源供應(yīng)城市軌道交通供電電源是怎么來的？一般取自城市電網(wǎng)。通過城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)和軌道交通供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)輸送或變換，最后以適當(dāng)?shù)碾妷旱燃墶⒁欢ǖ碾娏餍问剑ㄖ绷骰蚪涣麟姡┕┙o用電設(shè)備。牽引供電系統(tǒng)組成6.軌道電路2.接觸網(wǎng)4.饋電線5.電分段3.回流線1.牽引變電站二、城市軌道交通供配電系統(tǒng)的組成接觸網(wǎng)：經(jīng)過電動列車的受電器向電動列車供給電能的導(dǎo)電網(wǎng)。牽引變電站：供給地鐵一定區(qū)段內(nèi)牽引電能的變電站?；亓骶€：供牽引電流返回牽引變電站的導(dǎo)線。饋電線：從牽引變電站向接觸網(wǎng)輸送牽引電能的導(dǎo)線。電分段：便于檢修和縮小事故范圍，將接觸網(wǎng)分成若干段稱為電分段。軌道電路：利用走行軌作為牽引電流回流的電路。點(diǎn)擊城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)和城市軌道供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成二、城市軌道交通供配電系統(tǒng)的組成城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)組成區(qū)域變電站傳輸線發(fā)電廠分類為：火力發(fā)電廠、水力發(fā)電站、原子能核電站……城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)組成點(diǎn)擊火力發(fā)電水力發(fā)電城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)組成——發(fā)電廠核能發(fā)電風(fēng)力發(fā)電太陽能發(fā)電返回城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)組成——傳輸線傳輸線：需升壓為超高壓電壓（220kV及以上），滿足遠(yuǎn)程運(yùn)輸需要。返回1.牽引供電系統(tǒng)地鐵牽引供電系統(tǒng)示意圖牽引網(wǎng)概念：接觸網(wǎng)（軌）、饋電線、軌道、回流線總稱為牽引網(wǎng)。概念1.牽引供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)組成牽引變電所牽引網(wǎng)接觸網(wǎng)（軌）饋電線軌道回流線牽引變電所和接觸網(wǎng)（軌）是牽引供電系統(tǒng)的主要組成部分。注意：1.牽引供電系統(tǒng)交流制直流制電流形式分類北京、天津、武漢地鐵采用接觸軌方式。上海、廣州、南京等地鐵采用架空接觸網(wǎng)方式。返回2.動力照明供電系統(tǒng)地鐵動力照明供電系統(tǒng)示意圖2.動力照明供電系統(tǒng)3配電線路配電所（室）、用電設(shè)備之間的連線路。2配電所配電所（室）起電能分配作用，將降壓變電所引入的三相交流380V和單相220V交流電，分別供給動力、照明設(shè)備。車站配電所負(fù)責(zé)車站電能配置，區(qū)間配電所負(fù)責(zé)車站兩側(cè)區(qū)間動力與照明用電配電。1降壓變電所（動力變電所）將三相電源進(jìn)線電壓（10kV）降壓為三相380V交流電，提供機(jī)電設(shè)備如風(fēng)機(jī)、水泵等動力用電和照明、信號、通信、防災(zāi)、報(bào)警設(shè)備用電。動力照明供電系統(tǒng)布置：在動力照明供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，降壓變電所一般按每站一個設(shè)置，也可以幾個車站合設(shè)一個。也可將降壓（動力）變電所附設(shè)在某個牽引變電所之中，形成一個牽引與動力混合變電所。★在地鐵供電系統(tǒng)中，據(jù)實(shí)際需要，可以分：集中式供電和分散式供電。2.動力照明供電系統(tǒng)注意：2.動力照明供電系統(tǒng)1）集中供電2.動力照明供電系統(tǒng)2）分散供電三、城市軌道交通供配電系統(tǒng)的供電制式這里所說的制式，是指供電系統(tǒng)向電動車輛或電力機(jī)車供電所采用的電流和電壓制式。軌道交通采用直流供電。直流電供優(yōu)點(diǎn)：適合于電氣牽引的調(diào)速要求直流牽引接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單建設(shè)投資少電壓質(zhì)量高。我國國家標(biāo)準(zhǔn)采用DC750V和DC1500V兩種。三、城市軌道交通供配電系統(tǒng)的供電制式1、直流制：采用IEC國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)，見表，如上海為1500V。2、交流制：一般多用于電氣化鐵路牽引供電方式。（距離遠(yuǎn)、需裝車載整流裝置）直流系統(tǒng)電壓V標(biāo)準(zhǔn)最低最高7505009001500100018003000200036001.城市軌道交通供配電系統(tǒng)的功能是什么？2.簡述城市軌道交通供配電系統(tǒng)的組成。3.簡述城市軌道交通供配電系統(tǒng)的供電制式。變電所模塊五5.2CONTENTS01020304目錄教學(xué)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)入知識概要復(fù)習(xí)與思考了解變電所的分類及各自的特點(diǎn)；1掌握變電所的主要電氣設(shè)備。2什么是地鐵變電所？構(gòu)成由各種不同用途的電氣設(shè)備按照一定的電氣主結(jié)線聯(lián)結(jié)而構(gòu)成。要求地下變電所（室）在防火方面都有一定的要求。設(shè)置點(diǎn)地鐵沿線設(shè)置，可以建在地下和地面。地鐵變電所有哪幾種類型？高壓主變電所牽引變電所降壓變電所一、變電所(室)主要電氣設(shè)備地鐵變電所中主要電氣設(shè)備：變壓器01隔離開關(guān)03熔斷器05電流互感器07整流器09斷路器02電壓互感器06避雷器0804母線1.變壓器一、變電所(室)主要電氣設(shè)備是一種傳送和交換電流電能的靜止裝置。升壓變壓器降壓變壓器按功能分類單相變壓器三相變壓器多相變壓器按相數(shù)分類干式變壓器澆筑式變壓器油浸式變壓器按絕緣方式分類10Kv變壓器結(jié)構(gòu)2.斷路器一、變電所(室)主要電氣設(shè)備是一種對電路進(jìn)行控制和保護(hù)的高壓電器開關(guān)。自動切斷負(fù)載電流和短路電流用途按絕緣方式和熄弧介質(zhì)分類油斷路器六氟化硫斷路器真空斷路器空氣斷路器分類少油斷路器結(jié)構(gòu)3.隔離開關(guān)一、變電所(室)主要電氣設(shè)備是一種沒有熄弧裝置的高壓電器。斷開無負(fù)荷電流時(shí)接通起到隔離電壓的作用為運(yùn)行、操作、檢修提供方便和安全條件隔離開關(guān)4.母線一、變電所(室)主要電氣設(shè)備是一種匯合和分配電能的導(dǎo)線。室外采用軟質(zhì)母線如：鋼芯鋁鉸線室內(nèi)采用硬質(zhì)母線如：鋁排三相交流系統(tǒng)黃線——A相綠線——B相紅線——C相直流系統(tǒng)紅色——正極藍(lán)色——負(fù)極黑色——零線及接地線。5.熔斷器一、變電所(室)主要電氣設(shè)備是一種過負(fù)荷和短路電流導(dǎo)致熔體發(fā)熱熔斷的保護(hù)電器。熔斷器結(jié)構(gòu)6.電壓互感器一、變電所(室)主要電氣設(shè)備又稱壓變。7.電流互感器又稱流變。電氣測量控制保護(hù)回路電氣測量控制保護(hù)調(diào)路變壓器變流器作用作用8.避雷器一、變電所(室)主要電氣設(shè)備是防止從線路侵入的雷電波損壞電氣設(shè)備絕緣的保護(hù)電器。電氣設(shè)備雷電波雷電波雷電波9.整流器一、變電所(室)主要電氣設(shè)備是一種與牽引變壓器組合成整流機(jī)組的電流變換器。整流器屏面說明整流器連接圖一、變電所(室)主要電氣設(shè)備地鐵變電所包含的其它設(shè)備保護(hù)裝置計(jì)量儀表蓄電池室電氣設(shè)備滅火設(shè)備二、變電所電氣主結(jié)線電氣設(shè)備隔離開關(guān)母線變壓器斷路器……連接導(dǎo)線電氣主結(jié)線接受電能分配反映變電所的基本結(jié)構(gòu)和功能，在運(yùn)行中，表達(dá)電能輸送的分配的關(guān)系，成為實(shí)際運(yùn)行操作的依據(jù)。二、變電所電氣主結(jié)線雙母線型主結(jié)線單母線型主結(jié)線電氣主結(jié)線的種類橋型主結(jié)線二、變電所電氣主結(jié)線1.單母線型主結(jié)線結(jié)線簡單，設(shè)備少，費(fèi)用低保證維修人員安全操作母線發(fā)生故障，全線停電特點(diǎn)單母線型主結(jié)線單母線型主結(jié)線改進(jìn)型：在母線中加裝一個母線斷路器（MD）或隔離開關(guān)，將母線分段，提高供電檢修的靈活性。二、變電所電氣主結(jié)線2.雙母線型主結(jié)線單母線型主結(jié)線母線雙母線型主結(jié)線使故障檢修時(shí)縮短停電時(shí)間雙母線型主結(jié)線二、變電所電氣主結(jié)線3.橋型主結(jié)線橋型主結(jié)線橋型主結(jié)線的特點(diǎn)正常運(yùn)行時(shí)（兩臺變壓器并列運(yùn)行）橋接母線斷路器或隔離開關(guān)全部閉合兩臺變壓器分別工作時(shí)母線斷路器或隔離開關(guān)斷開一路故障時(shí)切換線路，使兩臺變壓器均由正常工作的一路提供電源三、變電所主要類型高壓電能城市電網(wǎng)區(qū)域變電所降壓中壓電壓主變電所三、變電所主要類型主變電所切除地鐵供電系統(tǒng)屬于二、三級負(fù)荷的用電主變電所牽引變電所不間斷地供電停電失壓繼續(xù)運(yùn)行1.主變電所（室）牽引變電所城市電網(wǎng)區(qū)域變電站降壓整流通過地鐵主變電所獲得電能直流電牽引變電所的容量和設(shè)置距離是根據(jù)牽引供電計(jì)算的結(jié)果，并作經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后確定的。三、變電所主要類型2.牽引變電所（室）降壓變電所城市電網(wǎng)區(qū)域變電站降壓通過主變電站獲得電能低壓交流電經(jīng)過配電所分配用電三、變電所主要類型3.降壓變電所（室）1.地鐵變電所中主要電氣設(shè)備有哪些？2.說一說三種電氣主結(jié)線的區(qū)別是什么？3.分析牽引變電所和降壓變電所的不同之處？接觸網(wǎng)模塊五5.3CONTENTS01020304目錄教學(xué)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)入知識概要復(fù)習(xí)與思考掌握接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式；1了解接觸網(wǎng)的供電方式。2電動列車的受電路徑是怎樣的？牽引變電所饋電線接觸網(wǎng)受電弓或受流器電動車組走行軌（負(fù)饋電線）回流線牽引網(wǎng)是由哪些部件組成的？接觸網(wǎng)饋電線軌道回流線一、接觸網(wǎng)應(yīng)滿足的基本要求強(qiáng)度高且安全可靠01在各種氣候條件下均能受流良好02性能好、運(yùn)行壽命長03結(jié)構(gòu)輕巧、零部件互換性強(qiáng)04采取耐腐蝕和防污穢技術(shù)措施05有較均勻的彈性，有良好的耐磨性。06二、接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式分類接觸軌式架空式1.接觸軌式接觸網(wǎng)二、接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式接觸軌是沿著走行軌道一側(cè)平行鋪設(shè)的附加第三軌，故又稱第三軌。軌道交通電動列車（車輛）側(cè)面或底部伸出的受電器與第三軌接觸取得電能，該種受電器稱為受電靴（接觸靴）。上磨式：在專用絕緣子上，工字形軌底朝下；接觸靴自上與之接觸受電；優(yōu)點(diǎn)：固定方便；缺點(diǎn)：接觸靴在其上面滑行，無法加防護(hù)罩。下磨式：接觸軌底朝上，由絕緣體緊固在弓形肩架上，肩架固定裝在軌枕一側(cè)；優(yōu)點(diǎn)：可以加防護(hù)罩，對工作人員較為安全。上磨式側(cè)磨式下磨式1.接觸軌式接觸網(wǎng)二、接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式ａ)上磨式接觸軌ｂ)下磨式接觸軌ｃ)側(cè)磨式接觸軌1.接觸軌式接觸網(wǎng)二、接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式地鐵直流750V系統(tǒng)一般可采用第三軌。隧道凈空高度低結(jié)構(gòu)簡單造價(jià)低人身和防火方面安全性差難以與采用架空式接觸網(wǎng)的地面或高架鐵道銜接優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)2.架空式接觸網(wǎng)二、接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式是架設(shè)在軌道上部的接觸網(wǎng)，電動列車上部伸出的受電弓與之接觸取得電能。1地面架空式隧道架空式22.架空式接觸網(wǎng)二、接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式①地面架空式接觸網(wǎng)支柱和基礎(chǔ)支持裝置接觸懸掛定位裝置支持接觸懸掛保證接觸導(dǎo)線與受電弓的相對位置在規(guī)定范圍內(nèi)承受接觸懸掛和支持定位裝置的負(fù)荷，固定接觸懸掛高度簡單懸掛和鏈形懸掛2.架空式接觸網(wǎng)二、接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式②隧道架空式接觸網(wǎng)與地面架空式有所不同。隧道架空式接觸網(wǎng)示意圖另一方面一方面必須考慮隧道斷面、凈空高度、帶電體對接地體的絕緣距離、導(dǎo)線的弛度等因素的限制。隧道內(nèi)不能立支柱，支持裝置是直接設(shè)置在洞頂或洞壁。查一查我國和世界主要城市軌道交通的接觸網(wǎng)有哪些采用接觸軌式供電？三、供電方式和電分段思考牽引變電所是通過

向電動列車供電？接觸網(wǎng)每個牽引變電所僅對其兩側(cè)的區(qū)間供電：供電距離過長牽引電流在牽引網(wǎng)上的電壓降也就越大；使末端電壓過低及牽引網(wǎng)上電能損耗過大供電距離過短使?fàn)恳冸娝鶖?shù)目增多，投資也增加三、供電方式和電分段思考牽引變電所向接觸網(wǎng)供電方式有哪幾種？單邊供電雙邊供電牽引變電所向接觸網(wǎng)供電方式如果在中間斷開處設(shè)置開關(guān)并使其連通，則電動車組可同時(shí)從兩個牽引變電所獲得電能。電動車組僅從所在供電臂上的牽引變電所獲得牽引電能。三、供電方式和電分段在越區(qū)供電方式下運(yùn)行，供電末端的接觸網(wǎng)電壓降低，電能損耗較大，因此視情況要適當(dāng)減少同時(shí)處在該供電區(qū)段的電動列車數(shù)。一旦接觸網(wǎng)發(fā)生短路故障，其保護(hù)動作靈敏度降低，因此，越區(qū)供電只是在不得已的情況下短時(shí)運(yùn)行的一種運(yùn)行方式。三、供電方式和電分段接觸網(wǎng)的電分段是保證供電可靠性和靈活性的另一種措施。被分段的接觸網(wǎng)接觸網(wǎng)聯(lián)絡(luò)隔離閘刀觸網(wǎng)沿線路方向的分段稱為縱向電分段觸網(wǎng)線路與線路之間的分段稱為橫向電分段1.接觸網(wǎng)需要滿足哪些基本條件？2.接觸軌式接觸網(wǎng)都有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？3.分析一下地面架空式和地下架空式的區(qū)別在哪里？4.請思考地面的柔性接觸網(wǎng)和隧道剛性接觸網(wǎng)如何過渡連接？遠(yuǎn)動監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)及地下迷流模塊五5.4CONTENTS01020304目錄教學(xué)目標(biāo)學(xué)習(xí)導(dǎo)入知識概要復(fù)習(xí)與思考了解運(yùn)動監(jiān)控的概念和結(jié)構(gòu)；1了解迷流的概念和防護(hù)。2什么是運(yùn)動技術(shù)？調(diào)度所各被控端遙控、遙調(diào)、遙測和遙信技術(shù)一、遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)1.遠(yuǎn)動監(jiān)控的基本概念地鐵運(yùn)行的管理和調(diào)度是由控制中心來實(shí)現(xiàn)的，其中的電力調(diào)度室是地鐵供電系統(tǒng)運(yùn)行的管理和調(diào)度部門。地鐵供電系統(tǒng)的各類變電所及其主要設(shè)備是沿著地鐵線路分散設(shè)置的。保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性和提高經(jīng)濟(jì)性。采用遠(yuǎn)動技術(shù)，通過遠(yuǎn)動監(jiān)控設(shè)備對各類變電所進(jìn)行直接的集中監(jiān)視和控制。一、遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)思考遠(yuǎn)動監(jiān)控設(shè)備是調(diào)度端與各被監(jiān)控端之間實(shí)現(xiàn)哪些功能的設(shè)備？變電所被監(jiān)控端控制中心調(diào)度端裝置一、遠(yuǎn)動監(jiān)控遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)終端分站主站1.遠(yuǎn)動監(jiān)控的基本概念一、遠(yuǎn)動監(jiān)控通信通道（簡稱通道）是指調(diào)度端到被監(jiān)控的下行信息（遙控、遙調(diào)）和被監(jiān)控端到調(diào)度端的上行信息（遙信、遙測）傳輸設(shè)備的總稱。1.遠(yuǎn)動監(jiān)控的基本概念遙控遙測遙調(diào)遙信遠(yuǎn)動技術(shù)被監(jiān)視的各種斷路器和其他開關(guān)的位置(分或合)信號、狀態(tài)預(yù)告信號和事故信號的遠(yuǎn)距離監(jiān)視。遙測是被監(jiān)視的變電所內(nèi)各種交直流電壓、電流、功率、電度量等電量的遠(yuǎn)距離測量。遙控是調(diào)度端對被監(jiān)控的各種斷路器和其他主要開關(guān)的遠(yuǎn)距離控制。是指接受并執(zhí)行遙調(diào)命令，對遠(yuǎn)程的控制量設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試。2.遠(yuǎn)動監(jiān)控的通道和信息傳送方式一、遠(yuǎn)動監(jiān)控調(diào)度端裝置被監(jiān)控端裝置通道遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)在遠(yuǎn)動監(jiān)控系統(tǒng)中，通常是一個調(diào)度端裝置中集中監(jiān)控N個被監(jiān)控的裝置。通道2.遠(yuǎn)動監(jiān)控的通道和信息傳送方式一、遠(yuǎn)動監(jiān)控是最易受干擾的環(huán)節(jié)是在很大程度上決定了系統(tǒng)的準(zhǔn)確度、可靠度和抗擾度是通信線路和調(diào)制器、解調(diào)器的總稱投資占比大，且隨著距離的增長達(dá)到相當(dāng)大的比例是傳送遠(yuǎn)動信息的傳輸設(shè)備2.遠(yuǎn)動監(jiān)控的通道和信息傳送方式一、遠(yuǎn)動監(jiān)控有線電纜和光纜通道易實(shí)現(xiàn)，抗干擾能力強(qiáng)。北京地鐵采用有線電纜通道；上海地鐵采用抗干擾能力強(qiáng)、傳送信息量大的光纜通道。無線通道有線電纜架空明線光纜通道2.遠(yuǎn)動監(jiān)控