城軌道交通供電系統(tǒng)

1、城市軌道交通供電系統(tǒng)城市軌道交通供電系統(tǒng)由變電所、接觸網(wǎng)（接觸軌）和回流網(wǎng)三部分構(gòu)成。變電所通過(guò)接觸網(wǎng)（接觸軌），由車輛受電器向電動(dòng)客車饋送電能，回流網(wǎng)是牽 引電流返回變電所的導(dǎo)體。供電系統(tǒng)的供電制式主要指電流制式、 電壓等級(jí)和饋電方式。目前，城市軌 道交通的直流牽引電壓等級(jí)有 DC 600 M DC 750 Vf口DC 1 500 V等多種。我國(guó)國(guó) 家標(biāo)準(zhǔn)城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)（ GB/T 10411-2005）規(guī)定了 DC750 V? 口 DC 1 500 V兩種電壓制式。供電系統(tǒng)的饋電方式分為架空接觸網(wǎng)和接觸軌兩種。 其中，電壓制式和饋電 方式是密不可分的。一般架空接觸網(wǎng)饋電方式電

2、壓等級(jí)采用 DC1500V接觸軌饋 電方式電壓等級(jí)主要采用DC750V但有向DC1500V：展的趨勢(shì)。城市軌道交通作為城市電網(wǎng)的用戶， 直接從城市電網(wǎng)取得電能；城市電網(wǎng)也 把城市軌道交通看成一個(gè)重要用戶。 城市軌道交通供電系統(tǒng)由電源系統(tǒng)（城市電 網(wǎng)、主變電所）、牽引供電系統(tǒng)、動(dòng)力照明供電系統(tǒng)和電力監(jiān)控系統(tǒng)組成。 其中， 牽引供電系統(tǒng)包括牽引變電所和牽引網(wǎng)兩大部分， 動(dòng)力照明供電系統(tǒng)包括降壓變 電所與動(dòng)力照明配電系統(tǒng)。一、電源系統(tǒng)我國(guó)電力生產(chǎn)由國(guó)家經(jīng)營(yíng)管理，因此無(wú)論是干線電氣化鐵路還是工礦電力牽 引用電和城市軌道交通電力牽引用電均由國(guó)家統(tǒng)一電網(wǎng)供給。GKmT-W+O 城市電網(wǎng)主變性萬(wàn)向高壓供電系

3、統(tǒng)牽引變電所 MY市引供電系統(tǒng)同流線根據(jù)生產(chǎn)電能的發(fā)電廠所利用的能源不同，其可以分為火力發(fā)電廠（用煤、 油為燃料）、水力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠及風(fēng)力、地?zé)?、太?yáng)能和潮汐發(fā)電廠等。 發(fā)電廠可能與其用戶相距甚遠(yuǎn)，必須將輸電電壓升高，以減少線路的電壓損失和 能量損耗，因此在發(fā)電廠的輸出端接入升壓變壓器以提高輸電電壓。目前我國(guó)用得最普遍的輸電電壓等級(jí)為110220 kV0通常高壓輸電線到了各城市或工業(yè)區(qū)以后通過(guò)區(qū)域變電所（站）將電能轉(zhuǎn)配或降低一個(gè)等級(jí)向附近各用電中心送電。 城市軌道交通牽引用電既可從區(qū)域變電 所高壓線路得電，也可以從下一級(jí)電壓的城市地方電網(wǎng)得電，這取決于系統(tǒng)和城 市地方電網(wǎng)具體情況及牽引

4、用電容量大小。對(duì)于直接從系統(tǒng)高壓電網(wǎng)獲得電力的城市軌道交通系統(tǒng)， 往往需要再設(shè)置一 級(jí)主降壓變電站，如將系統(tǒng)輸電電壓110220 kV降低到1035 kV,以適應(yīng)直流牽 引變電所的需要。從管理的角度上看，主降壓變電站可以由電力系統(tǒng)（電業(yè)部門） 直接管理，也可以歸屬于城市軌道交通部門管理。從發(fā)電廠經(jīng)升壓、高壓輸電網(wǎng)、區(qū)域變電站至主降壓變電站部分通常被稱為 牽引供電系統(tǒng)的“外部（一次）供電系統(tǒng)”。主降壓變電站（當(dāng)它不屬于電力部 門時(shí)）及其以后部分統(tǒng)稱為“牽引供電系統(tǒng)”，它應(yīng)該包括主降壓變電站、直流 牽引變電所、饋電線、接觸網(wǎng)、走行軌及回流線等。其中，直流牽引變電所將三 相高壓交流電變成適合電動(dòng)車輛

5、使用的低壓直流電。饋電線的作用是將牽引變電所的直流電送到接觸網(wǎng)上。接觸網(wǎng)是沿列車走行軌架設(shè)的特殊供電線路，電動(dòng)車 輛通過(guò)其受流器與接觸網(wǎng)的直接接觸而獲得電力。 走行軌構(gòu)成牽引供電回路的一 部分。回流線將軌道回流引向牽引變電所。二、牽引供電系統(tǒng)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)主要由牽引變電所 （牽引降壓混合變電所）和接 觸網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成，兩者共同完成向城市軌道交通列車輸送電能的任務(wù)。牽引變電所是牽引供電系統(tǒng)的核心， 一般由進(jìn)出線單元、變壓變流單元及饋 出單元構(gòu)成。其主要功能是將中壓環(huán)網(wǎng)的 AC 35 kMAC 10 kVt源經(jīng)變壓變流單 元轉(zhuǎn)換為城市軌道交通列車所需的電能， 并分配到上下行區(qū)間供列車牽引用。

6、 在 城市軌道交通工程中，由于地下土建工程造價(jià)高，所以在地面有條件時(shí)最好將牽引變電所建于地面，但降壓變電所由于壓損的要求仍應(yīng)設(shè)在車站內(nèi)，這樣可以有 效地降低工程造價(jià)。在設(shè)備選型上，隨著設(shè)備制造技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備在防火、減小占地面積等方 面都有所進(jìn)步。例如，干式變壓器在防火、防潮濕等方面的優(yōu)勢(shì)都使其更適合城 市軌道交通的運(yùn)行環(huán)境；SF6K體絕緣開關(guān)柜占地面積要比傳統(tǒng)的空氣絕緣開關(guān) 柜小，在地下變電站中采用可降低工程造價(jià)，尤其在 35 kV電壓等級(jí)下采用，優(yōu) 勢(shì)更為突出。接觸網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)將牽引變電所饋出的電能輸送到列車上，一般有架空接觸網(wǎng)和接觸軌兩種形式。從電壓等級(jí)看，國(guó)內(nèi)有 DC 1 5005PDC

7、 750 VW種等級(jí)，DC 1 500 V采用架空接觸網(wǎng)形式，DC 750 V采用接觸軌形式。DC 1 500 V接觸網(wǎng)形式與DC 750 Vg觸軌形式相比，由于電壓等級(jí)高，可以減少 沿線牽引變電所的數(shù)量，并且由于接觸網(wǎng)采用架空懸掛，其安全性較好。但采用 接觸網(wǎng)形式對(duì)城市景觀影響較大，運(yùn)營(yíng)后的維護(hù)工作量也較大。在具體的工程中 可從一次投資、城市景觀、安全因素和維護(hù)工作量等方面進(jìn)行綜合比選來(lái)確定。習(xí)慣上，由于接觸軌是沿線路敷設(shè)的與軌道平行的附加軌，故又稱為第三軌；只有采用架空方式時(shí)，才稱為接觸網(wǎng)。在接觸軌材料的選擇上，國(guó)內(nèi)已運(yùn)行的城市軌道交通線路大多采用低碳鋼軌； 在國(guó)外，有些城市軌道交通線路采

8、用鋼鋁復(fù)合軌。 與低碳鋼軌相比，鋼鋁復(fù)合軌 載流量大，可以減少牽引變電所的數(shù)量，降低運(yùn)營(yíng)維修費(fèi)用，減少運(yùn)行損耗。現(xiàn) 在，武漢輕軌和天津地鐵均已采用該材料。在城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)中，電能從牽引變電所經(jīng)饋電線、接觸網(wǎng)輸送 給電動(dòng)列車，再?gòu)碾妱?dòng)列車經(jīng)鋼軌（也稱軌道回路）、回流線流回牽引變電所。城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)，各部分功能簡(jiǎn)述如下：牽引變電所：供給城市軌道交通一定區(qū)域內(nèi)牽引電能的變電所。接觸網(wǎng)：經(jīng)過(guò)電動(dòng)列車的受電器向電動(dòng)列車供給電能的導(dǎo)電網(wǎng)。饋電線：從牽引變電所向接觸網(wǎng)輸送牽引電能的導(dǎo)線?；亓骶€：用以供牽引電流返回牽引變電所的導(dǎo)線。電分段：為便于檢修和縮小事故范圍，將接觸網(wǎng)分為的若干段。軌

9、道：列車行走時(shí)，利用軌道作為牽引電流的回路。 在采用跨座式單軌電動(dòng)車組時(shí)，需沿線路專門敷設(shè)單獨(dú)的回流線。三、動(dòng)力照明供電系統(tǒng)動(dòng)力照明供電系統(tǒng)為除城市軌道交通列車以外的其他所有城市軌道交通用 電負(fù)荷提供電能，其中包括通信、信號(hào)、事故照明和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等許多一級(jí)負(fù)荷。 這些一級(jí)負(fù)荷均與城市軌道交通正常運(yùn)營(yíng)密不可分，所以在設(shè)計(jì)、設(shè)備選型和施 工過(guò)程中都應(yīng)對(duì)動(dòng)力照明供電系統(tǒng)給予足夠的重視。 城市軌道交通降壓變電所與 城市電網(wǎng)10 kV變電所一樣，都是將中壓電經(jīng)變壓器變?yōu)?380 V/220 V電源供動(dòng)力 照明負(fù)荷用電。在引入電源方面，每座降壓變電所均從中壓環(huán)網(wǎng)引入兩路電源， 有條件時(shí)還應(yīng)從相鄰變電所或城市電網(wǎng)引一路備用電源，對(duì)于特別重要的負(fù)荷（如控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)設(shè)備等負(fù)荷），還應(yīng)設(shè)蓄電池作為備用電源。四、電力監(jiān)控系統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)是貫穿整個(gè)供電系統(tǒng)的監(jiān)視控制部分， 是控制技術(shù)在電力系統(tǒng) 中的應(yīng)用。電力監(jiān)控系統(tǒng)由控制中心、通信通道和被控站系統(tǒng)組成，對(duì)全線變電 所及沿線供電設(shè)備實(shí)行集中監(jiān)視、控制和測(cè)量。控制中心由數(shù)據(jù)服務(wù)器、通信前 置機(jī)、工程師工作站及模