地鐵供電系統(tǒng)概述

1、地鐵供電系統(tǒng)概述地鐵供電系統(tǒng)概述2014年8月目 錄1 1、供電方式分類、供電方式分類1 1、供電方式分類、供電方式分類1.集中供電方式集中供電方式：在線路的適當(dāng)位置，根據(jù)總?cè)萘恳笤O(shè)主變電所，由城市電網(wǎng)區(qū)域變電所以高壓（如110kV）向主變電所供電，經(jīng)降壓并在沿線結(jié)合牽引變電所、降壓變電所形成中壓環(huán)網(wǎng)，向軌道交通各系統(tǒng)供電。2.分散供電方式分散供電方式：不設(shè)主變電所，而直接由城市電網(wǎng)區(qū)域變電所的35kV或10kV中壓輸電線直接向軌道交通沿線設(shè)置的牽引變電所、降壓變電所供電并形成環(huán)網(wǎng)。3.混合供電方式混合供電方式：指一條軌道交通線路，一部分采用集中供電方式，另一部分采用分散供電方式。 2 2、

2、供電系統(tǒng)構(gòu)成及功能、供電系統(tǒng)構(gòu)成及功能2 2、供電系統(tǒng)構(gòu)成及功能、供電系統(tǒng)構(gòu)成及功能橋斷路橋斷路器器橋型接線方式線路變壓器組接線方式2 2、供電系統(tǒng)構(gòu)成及功能、供電系統(tǒng)構(gòu)成及功能牽引變電所降壓變電所牽引降壓混合變電所2 2、供電系統(tǒng)構(gòu)成及功能、供電系統(tǒng)構(gòu)成及功能長(zhǎng)沙長(zhǎng)沙2號(hào)線號(hào)線2 2、供電系統(tǒng)構(gòu)成及功能、供電系統(tǒng)構(gòu)成及功能2.5直流牽引供電系統(tǒng) 直流牽引供電系統(tǒng)主要由牽引變電所中的整流機(jī)組、直流正負(fù)極開關(guān)設(shè)備、饋線、接觸網(wǎng)、鋼軌、回流線、均流電纜和鋼軌電位限制裝置等組成。 每座牽引變電所設(shè)兩套整流機(jī)組（整流變壓器-整流器單元），整流變壓器一次側(cè)并接于同一段35kV母線，兩臺(tái)整流機(jī)組并列運(yùn)行并

3、組成等效24脈波方式，通過接觸網(wǎng)向列車供電，然后再經(jīng)鋼軌、回流電纜至牽引變電所負(fù)極柜。 為保證旅客和工作人員的人身安全，正線每座車站設(shè)鋼軌電位限制裝置。2.6 2號(hào)線一期工程變電所分布圖3 3、供電系統(tǒng)運(yùn)行方式、供電系統(tǒng)運(yùn)行方式每座主變電所的兩路電源進(jìn)線和兩臺(tái)主變壓器同時(shí)分列運(yùn)行，負(fù)擔(dān)各自供電分區(qū)的牽引負(fù)荷和動(dòng)力照明負(fù)荷。 3 3、供電系統(tǒng)運(yùn)行方式、供電系統(tǒng)運(yùn)行方式 牽引變電所中的兩套整流機(jī)組并聯(lián)工作組成等效24脈波整流方式；正線相鄰牽引變電所對(duì)正線牽引網(wǎng)實(shí)行雙邊供電。黃興車輛段內(nèi)牽引網(wǎng)由黃興車輛段牽引變電所供電。3.2 故障運(yùn)行方式o當(dāng)一座主變電所故障退出運(yùn)行（不考慮35kV母線同時(shí)故障）時(shí)

4、，切除全線三級(jí)負(fù)荷，閉合袁家?guī)X站環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，由另一座主變電所向2號(hào)線一期工程全線牽引及動(dòng)力照明一、二級(jí)負(fù)荷進(jìn)行供電。3.2 故障運(yùn)行方式o當(dāng)主變電所的一臺(tái)主變壓器故障或一路110kV進(jìn)線電纜故障時(shí)，切除故障的主變壓器或電纜，切除本所供電范圍內(nèi)的三級(jí)負(fù)荷，閉合35kV母聯(lián)斷路器，由本變電所另一臺(tái)主變壓器向本所供電范圍內(nèi)的牽引及動(dòng)力照明一、二級(jí)負(fù)荷進(jìn)行供電。 3.2 故障運(yùn)行方式o當(dāng)牽引降壓混合變電所或降壓變電所任一路35kV進(jìn)線電纜故障退出運(yùn)行時(shí)，合上該所的35kV母聯(lián)斷路器，由另一路電纜負(fù)責(zé)本所全部負(fù)荷的供電。3.2 故障運(yùn)行方式o當(dāng)一臺(tái)動(dòng)力變壓器故障退出運(yùn)行時(shí)，切除該所的三級(jí)負(fù)荷，合上40

5、0V側(cè)的母聯(lián)斷路器，由另一臺(tái)動(dòng)力變壓器負(fù)擔(dān)本所范圍內(nèi)的動(dòng)力照明一、二級(jí)負(fù)荷。3.2 故障運(yùn)行方式o當(dāng)正線任一座牽引變電所解列時(shí)（不含汽車西站牽引變電所和光達(dá)牽引變電所），由相鄰的兩座牽引變電所越區(qū)構(gòu)成“大雙邊”供電。3.2 故障運(yùn)行方式o當(dāng)望城坡站牽引變電所解列時(shí)，由西湖公園牽引變電所單邊供電支援；待二期投入運(yùn)營(yíng)后，可由新建的相鄰牽引變電所和西湖公園牽引變電所實(shí)現(xiàn)雙邊供電支援。o當(dāng)光達(dá)站牽引變電所解列時(shí)，由新長(zhǎng)沙火車站牽引變電所單邊供電支援。o當(dāng)黃興車輛段牽引變電所解列時(shí)，由正線牽引變電所向車輛段的牽引網(wǎng)進(jìn)行支援供電。3.2 故障運(yùn)行方式o牽引所一套整流機(jī)組退出，另一套整流機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行的運(yùn)行方

6、式： 牽引變電所一套整流機(jī)組故障時(shí)，考慮整流機(jī)組具有2小時(shí)、150%的過負(fù)荷能力，允許牽引變電所整流機(jī)組單機(jī)組運(yùn)行。o整流機(jī)組負(fù)荷等級(jí)應(yīng)滿足GB10411-2005規(guī)定，即： 100額定負(fù)荷連續(xù) 150額定負(fù)荷2小時(shí) 300額定負(fù)荷1分鐘4 4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介、變電設(shè)備簡(jiǎn)介 車站變電所布局車站變電所布局4 4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介、變電設(shè)備簡(jiǎn)介o110kV油浸式變電器4 4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介、變電設(shè)備簡(jiǎn)介4 4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介、變電設(shè)備簡(jiǎn)介o干式變 壓器4 4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介、變電設(shè)備簡(jiǎn)介o110kV GIS （SF6氣體絕緣隔離開關(guān)站：斷路器、隔離開關(guān)、母線、接地開關(guān)、互感器、出線套管或電纜終端頭等分別裝在各

7、自密封間中集中組成一個(gè)整體外殼充以六氟化硫氣體作為絕緣介質(zhì)。）4 4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介、變電設(shè)備簡(jiǎn)介o35kV GIS開關(guān)柜4 4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介、變電設(shè)備簡(jiǎn)介o1500V直流 開關(guān)柜4 4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介、變電設(shè)備簡(jiǎn)介1500V直流開關(guān)柜 硅整流柜和負(fù)極柜柜內(nèi)接線負(fù)極柜內(nèi)電纜安裝柜內(nèi)布線情況4 4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介、變電設(shè)備簡(jiǎn)介o低壓柜、環(huán)控柜4 4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介、變電設(shè)備簡(jiǎn)介o電纜敷設(shè)電纜垂直敷設(shè)變電二次系統(tǒng)變電二次系統(tǒng)1、變電二次專業(yè)的主要研究?jī)?nèi)容 變電所各種變電及輸配電單元的保護(hù)、控制、測(cè)量、監(jiān)視、閉鎖。2、供電系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)置 35kV進(jìn)/出線保護(hù)、35kV母聯(lián)保護(hù)、35kV饋線保護(hù)、1500

8、V直流保護(hù)、配電變壓器本體保護(hù)、整流機(jī)組本體保護(hù)、0.4kV進(jìn)線保護(hù)、0.4kV母聯(lián)保護(hù)等。 4 4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介、變電設(shè)備簡(jiǎn)介變電二次系統(tǒng)變電二次系統(tǒng)3、供電系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù) 自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從系統(tǒng)中切除，保證其它無故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞； 反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件（如有無經(jīng)常值班人員），而動(dòng)作于發(fā)信號(hào)或跳閘。此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作，而是帶有一定的延時(shí)，以保證選擇性。4、繼電保護(hù)的基本要求 動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)，技術(shù)上應(yīng)滿足“四性”要求：可靠性、選擇性、靈敏性、速動(dòng)性。4 4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介、變電設(shè)備簡(jiǎn)介4 4、變電

9、設(shè)備簡(jiǎn)介、變電設(shè)備簡(jiǎn)介變電二次系統(tǒng)變電二次系統(tǒng)5、供電故障的危害 供電系統(tǒng)在運(yùn)行中，可能發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路，發(fā)生短路時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生以下后果: （1）通過故障點(diǎn)大的短路電流和電弧使故障元件遭到破壞； （2）短路電流通過非故障元件，由于發(fā)熱和電動(dòng)力作用損壞非故障元件或縮短其使用壽命； （3）系統(tǒng)電壓大大下降，破壞工作穩(wěn)定性或影響產(chǎn)品質(zhì)量； （4）電力系統(tǒng)220kV以上的系統(tǒng)短路如不及時(shí)清除，可能破壞電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解。變電二次系統(tǒng)變電二次系統(tǒng)6、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的概念 變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)利用計(jì)算機(jī)

10、技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)將變電所傳統(tǒng)的二次設(shè)備（包括測(cè)量?jī)x表、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等）經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電所各供電設(shè)備進(jìn)行故障保護(hù)、運(yùn)行控制、狀態(tài)采集、實(shí)時(shí)測(cè)量、與調(diào)度通信的微機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化的智能保護(hù)測(cè)控系統(tǒng) 。4 4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介、變電設(shè)備簡(jiǎn)介5 5、接觸網(wǎng)簡(jiǎn)介、接觸網(wǎng)簡(jiǎn)介5.1、接觸網(wǎng)的定義 接觸網(wǎng)是沿線路架設(shè)的沒有備用的電力機(jī)車供電設(shè)施，其主要功能是：傳輸電能傳輸電能弓網(wǎng)授流弓網(wǎng)授流5 5、接觸網(wǎng)簡(jiǎn)介、接觸網(wǎng)簡(jiǎn)介5.2、城軌接觸網(wǎng)的特點(diǎn)與電氣化鐵路接觸網(wǎng)相比：位于城市內(nèi)，主城區(qū)以地下線路運(yùn)輸為主，郊區(qū)以高架或地面為主。一般最高行車速度為80km/

11、h80km/h，國(guó)內(nèi)最高運(yùn)行時(shí)速120km/h120km/h（廣州3號(hào)線）。行車密度大，一般遠(yuǎn)期運(yùn)行對(duì)數(shù)為30對(duì)/h，40萬弓架次/年，初期一般為25萬弓架次/年。一般采用DCDC1 150500 0V V、DCDC7 750V50V電壓等級(jí)。傳輸電流大，一般額定電流為3000A3000A。5.3城軌接觸網(wǎng)的重要性故障率比例各種故障造成列車晚點(diǎn)比例1）接觸網(wǎng)故障率所占比例僅1.2%，但是晚點(diǎn)比例達(dá)到了8.7%。2）目前停運(yùn)2小時(shí)即為重大事故，社會(huì)關(guān)注度極高。3）接觸網(wǎng)沒有冗余配置，是唯一的供電設(shè)施，其對(duì)地鐵安全可靠運(yùn)行非常關(guān)鍵，目前國(guó)內(nèi)地鐵業(yè)主普遍關(guān)注接觸網(wǎng)的建設(shè)。5 5、接觸網(wǎng)簡(jiǎn)介、接觸網(wǎng)簡(jiǎn)

12、介接觸線高度（以軌面為基準(zhǔn)）結(jié)構(gòu)高度（剛性懸掛無）拉出值跨距錨段長(zhǎng)度側(cè)面限界（剛性懸掛無）坡度接觸線承力索支柱結(jié)構(gòu)高度結(jié)構(gòu)高度跨距跨距導(dǎo)高導(dǎo)高拉出值拉出值受電弓或線路中心線側(cè)面限界側(cè)面限界5.45.4名詞解釋及專業(yè)術(shù)語名詞解釋及專業(yè)術(shù)語5.5架空剛性接觸網(wǎng) 受電弓具有一定的抬升力，在受電弓與接觸線接觸時(shí)，由于剛性懸掛的剛度，接觸線沒有抬高，故稱為“剛性懸掛”。5.5架空剛性接觸網(wǎng)5.5.1 5.5.1 剛性懸掛剛性懸掛 組成組成支持結(jié)構(gòu)絕緣子定位線夾匯流排接觸線架空地線支持結(jié)構(gòu)支持結(jié)構(gòu)絕緣子絕緣子定位線夾定位線夾匯流排匯流排接觸線接觸線架空地線架空地線5.5架空剛性接觸網(wǎng)5.5.1 5.5.1

13、 剛性懸掛組成剛性懸掛組成匯流排是剛性懸掛的關(guān)鍵部件截面積：2213mm2制造長(zhǎng)度：12m高度：85、110mm兩種。銅當(dāng)量截面：約1400mm2材質(zhì)：鋁合金5.5架空剛性接觸網(wǎng)5.5.2 5.5.2 平面布置原則平面布置原則o錨段長(zhǎng)度一般為200250m。o跨距一般為512m。o在一個(gè)錨段內(nèi)，剛性懸掛呈“正弦波”布置，拉出值0mm 250mm5.5.3 5.5.3 溫度補(bǔ)償形式溫度補(bǔ)償形式剛性懸掛的溫度補(bǔ)償方式，分為兩種形式：（1）錨段關(guān)節(jié) （2）膨脹元件 兩種方式的選用原則主要根據(jù)速度等級(jí)而定。一般而言，運(yùn)行速度大100km/h ,使用膨脹元件。5.5架空剛性接觸網(wǎng)5.6架空柔性懸掛在受電

14、弓抬升力下，接觸線有抬高，故稱為“柔性懸掛”。5.6架空柔性懸掛5.6.1 5.6.1 柔性懸掛的分類及組成柔性懸掛的分類及組成柔性懸掛分類全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈型懸掛全補(bǔ)償簡(jiǎn)單懸掛5.6架空柔性懸掛5.6.2 5.6.2 簡(jiǎn)單鏈型懸簡(jiǎn)單鏈型懸 掛組成掛組成承力索接觸線吊弦架空地線輔助饋線定位裝置腕臂支柱基礎(chǔ)承力索承力索接觸線接觸線吊弦吊弦架空地線架空地線支柱支柱腕臂腕臂定位裝置定位裝置5.6架空柔性懸掛5.6.3 5.6.3 簡(jiǎn)單懸掛簡(jiǎn)單懸掛組成組成接觸線架空地線定位裝置腕臂支柱基礎(chǔ)接觸線接觸線架空地線架空地線定位裝置定位裝置腕臂腕臂支柱支柱5.6架空柔性懸掛承力索（輔助饋線）:標(biāo)稱截面mm2 ： 1

15、50絞線計(jì)算外徑mm： 15.8 絞線股數(shù)根數(shù) ： 37x1 5.6.4 5.6.4 接觸線與承力索接觸線與承力索接觸線：截面積：120mm2尺寸截面C9.76mm（2） D7.24mm（2）E6.80mm G271H511 R0.4mmA=12.9mm（1） B=12.9mm（2）K=4.35mm 供電車間隸屬于車輛段綜合基地，其運(yùn)營(yíng)管理體制要求：一要機(jī)構(gòu)精簡(jiǎn)，減少管理層次；二要分工明確，便于管理和檢修。從運(yùn)營(yíng)維護(hù)體制來講，目前實(shí)行的既有的維護(hù)體制大多數(shù)是實(shí)行四級(jí)管理制，即地鐵公司（運(yùn)營(yíng)部）車輛段綜合基地供電車間維護(hù)班組（工區(qū)）。供電車間的管理機(jī)構(gòu)分為三級(jí)，車間下設(shè)運(yùn)行、維修、技術(shù)、生產(chǎn)電力

16、調(diào)度等室；室下設(shè)各專業(yè)運(yùn)行、維護(hù)、搶修、巡視檢查和值班等工區(qū)。6.1 供電車間組織結(jié)構(gòu)6.2 供電車間維修對(duì)象o為了保障供電系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)行，需要在本線設(shè)置供電設(shè)備維護(hù)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的主要任務(wù)是承擔(dān)本線供電系統(tǒng)（主變電所、牽引系統(tǒng)、電力監(jiān)控、接觸網(wǎng)）設(shè)備的運(yùn)行管理、日常維護(hù)檢修及事故發(fā)生后的現(xiàn)場(chǎng)搶修等工作，其職能是保證供電設(shè)備安全可靠地供電。6.3 供電車間主要設(shè)備表6.3供電車間主要設(shè)備表6.3供電車間主要設(shè)備表備注（1）牽引降壓混合變電所主接線牽引降壓混合變電所主接線1） AC35kV母線采用單母線分段接線方式，兩段母線間設(shè)置母聯(lián)斷路器；每段母線引入一回獨(dú)立電源，向相鄰變電所饋出1回。進(jìn)出

17、線開關(guān)均采用斷路器。2）每座牽引降壓混合變電所設(shè)置兩套整流機(jī)組，并接于同一段AC35kV母線上，構(gòu)成等效24脈波整流。3）每段AC35kV母線設(shè)置一組電壓互感器，用于電壓測(cè)量和保護(hù)。4）每段AC35kV母線設(shè)置一組避雷器，用于過電壓保護(hù)。5）DC1500V母線采用單母線接線，進(jìn)線正極開關(guān)及饋線開關(guān)采用手車式直流快速斷路器，負(fù)極開關(guān)采用手動(dòng)隔離開關(guān)。6）正線車站牽引降壓混合變電所饋出5回DC1500V電源，其中4回分別接至接觸網(wǎng)上下行，與相鄰牽引降壓混合變電所構(gòu)成雙邊供電，另外1回接至再生能量吸收裝置。7）車輛段牽引降壓混合變電所饋出7回DC1500V電源，其中6回分別向相應(yīng)供電范圍接觸網(wǎng)提供直

18、流電源，另1回接至再生能量吸收裝置。8）直流饋線開關(guān)選用手車式直流快速斷路器，開關(guān)設(shè)置在小車上。9） 整流器正、負(fù)母線間及DC1500V母線正極對(duì)地間各設(shè)一組避雷器，用于過電壓保護(hù)。12）每座牽引降壓混合變電所配置1臺(tái)備用手車式直流快速開關(guān)。13）每座牽引降壓混合變電所設(shè)置兩臺(tái)配電變壓器，分別接于兩段AC35kV母線。14） AC0.4kV母線采用單母線分段接線方式；兩段母線間設(shè)置母聯(lián)斷路器。備注（2）繼電保護(hù)配置繼電保護(hù)配置（1）35kV進(jìn)、出線線路差動(dòng)保護(hù)數(shù)字通信電流保護(hù)定時(shí)限過電流保護(hù)零序電流保護(hù)（2）35kV母聯(lián)限時(shí)電流速斷保護(hù)零序電流保護(hù)（3）35/0.4kV動(dòng)力變壓器電流速斷保護(hù)過電流保護(hù)零序電流保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)溫度保護(hù)（變壓器內(nèi)部保護(hù)）斷路器失靈保護(hù)（4）整