地鐵供電系統(tǒng)運行方式全套

地鐵供電系統(tǒng)運行方式一、基本組成與功能軌道交通供電系統(tǒng)，由城市電網(wǎng)區(qū)域變電所以高壓110kV向主變電所供電，經(jīng)降壓并在沿線結(jié)合牽引變電所、降壓變電所進(jìn)線形成35kV組成的中壓環(huán)網(wǎng)，由環(huán)網(wǎng)供沿線設(shè)置的牽引變電所經(jīng)降壓整流為直流電750V，從而對電動列車供電；車站機(jī)電設(shè)備則由降壓變電所降壓為380/220V對動力、照明等供電。這種供電方式的中壓網(wǎng)絡(luò)的電壓等級應(yīng)根據(jù)用電容量、供電距離、城市電網(wǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃等因素，經(jīng)技術(shù)[供電中心1]經(jīng)濟(jì)綜合比較后確定。分散供電方式是指不設(shè)主變電所，而直接由城市電網(wǎng)區(qū)域變電所的35kV或10kV中壓輸電線直接向城市軌道交通沿線設(shè)置的牽引變電所、降壓變電所供電并形成環(huán)網(wǎng)。采用這種方式的環(huán)境必須是城市電網(wǎng)比較發(fā)達(dá)，在有關(guān)車站附近有符合可靠性要求的供電電源。其中壓網(wǎng)線的電壓等級應(yīng)與城市電網(wǎng)相一致。在這種方式下，可設(shè)置電源開閉所，并可與車站變電所合建。混合供電方式，顧名思義就是上兩種的混合，即指一條軌道交通線路，一部分采用集中供電，另一部分采用分散供電。牽引降壓變電所是為城市軌道交通運營提供所需電能的系統(tǒng)，他不僅為城市軌道交通電動列車提供牽引用電，而且還為城市軌道交通運營服務(wù)的其他設(shè)施提供電能，如照明、自動扶梯、自動售票、通風(fēng)、空調(diào)、給排水、通信、信號、防災(zāi)報警系統(tǒng)等。二、變電所及其運行方式1．變電所分類及要求城市軌道交通供電系統(tǒng)中一般設(shè)置三類變電所，即主變電所、降壓變電所及牽引降壓混合變電所。主變電所是指采用集中供電方式，接受城市電網(wǎng)110kV電壓等級的電源，經(jīng)其降壓后以中壓35kV供給牽引變電所和降壓變電所的一種城市軌道交通變電所。降壓變電所從主變電所獲得電能并降壓變成低壓交流電。牽引變電所從主變電所獲得電能，經(jīng)過降壓和整流變成電動列車牽引所需要的直流電流。在有牽引變電所和降壓變電所的站點，為方便運行管理，降低工程造價，合并建成牽引降壓混合變電所。當(dāng)由其他變電所引入中壓電源而獨立設(shè)置降壓變電所時，可稱為跟隨式降壓變電所。降壓變電所一次側(cè)母線及低壓側(cè)母線采用單母線分段接線。牽引變電所一次側(cè)母線采用備自投的單母線分段接線，直流側(cè)采用單母線接線。主變壓器的容量根據(jù)近、遠(yuǎn)期負(fù)荷計算確定、分期實施，并在一臺主變壓器退出運行時，其他變壓器能負(fù)擔(dān)供電范圍內(nèi)的一、二級負(fù)荷。牽引整流機(jī)組的數(shù)量和容量根據(jù)近、遠(yuǎn)期計算負(fù)荷比較確定，并在其中一座牽引變電所退出運行時，相鄰的兩座牽引變電所應(yīng)能分擔(dān)其供電分區(qū)的牽引負(fù)荷。配電變壓器的容量選擇應(yīng)滿足一臺配電變壓器退出運行時，另一臺配電變壓器能負(fù)擔(dān)供電范圍內(nèi)遠(yuǎn)期的一、二級負(fù)荷。變電所的繼電保護(hù)裝置應(yīng)針對不同電壓等級輸電網(wǎng)絡(luò)及各種變電所不同的接線形式分別考慮。繼電保護(hù)應(yīng)滿足選擇性、靈敏性、可靠性及速動性的要求。變電所的繼電保護(hù)裝置及自動裝置的設(shè)計應(yīng)符合供電系統(tǒng)的要求，同時兼顧系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)繼電保護(hù)之間和自動裝置之間的配合。對于中壓環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)的電纜，為切除相間短路和單相接地故障，在進(jìn)出線開關(guān)柜設(shè)光纖縱聯(lián)差動保護(hù)、過電流保護(hù)、零序電流保護(hù)。2．變電所的運行方式（1）主變電所110kV分段母線供電。35kV側(cè)設(shè)分段母線聯(lián)絡(luò)斷路器，正常時，母線聯(lián)絡(luò)斷路器斷開，兩臺主變壓器分別運行，共同負(fù)擔(dān)全站的全部負(fù)荷。當(dāng)一回110kV電源或一臺主變壓器故障跳閘退出運行時，35kV母聯(lián)斷路器自動合閘，有[供電中心2]另一臺主變壓器向本站供電區(qū)域的一、二級負(fù)荷供電。這種互為備用的運行方式大大提高了供電系統(tǒng)的可靠性。（2）牽引降壓混合變電所35kV側(cè)和0.4kV均為單母線分段。牽引降壓混合變電所按其所需容量設(shè)置兩組牽引整流機(jī)組并列運行。當(dāng)其中一套機(jī)組因故退出運行時，另一套機(jī)組在具備運行條件時不應(yīng)退出運行。該運行條件系[供電中心3]指：牽引整流機(jī)組過負(fù)荷滿足要求,不影響故障機(jī)組的檢修。如果這些條件能滿足，那么一套牽引整流機(jī)組維持運行，既可保持列車運行，還可降低能耗、降低軌電位、減少雜散電流的影響。該所降壓部分的運行方式同降壓變電所。（3)降壓變電所35kV側(cè)為單母線分段，而0.4kV除跟隨式降壓變電所外，均為單母線分段。每個降壓變電所、跟隨式降壓變電所均設(shè)兩臺動力變壓器，分別負(fù)責(zé)向本變電所所在半個區(qū)間內(nèi)的動力照明負(fù)荷供電。正常運行時兩臺動力變壓器分別運行同時供電，當(dāng)任一臺動力變壓器因故障退出運行時，通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)由另一臺動力變壓器負(fù)擔(dān)全所一、二級動力照明負(fù)荷。三、中壓交流環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)城市軌道交通的中壓交流環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)可采用牽引與動力照明相對獨立的網(wǎng)絡(luò)形式，也可采用牽引與動力照明混合的網(wǎng)絡(luò)形式。對牽引與動力照明相對獨立的網(wǎng)絡(luò)，牽引供電網(wǎng)絡(luò)與動力照明網(wǎng)絡(luò)的電壓等級可以相同，也可以不同。供電系統(tǒng)中的中壓網(wǎng)絡(luò)應(yīng)按列車運行的遠(yuǎn)期通過能力設(shè)計，對互為備用線路，一路退出運行時，另一路應(yīng)能承擔(dān)一、二級負(fù)荷的供電，線路電壓損失不宜超過5%。四、直流牽引供電1．組成與要求在軌道交通牽引供電系統(tǒng)中，電能從牽引變電所經(jīng)饋線、接觸網(wǎng)輸送給電動列車，再從電動列車經(jīng)鋼軌（稱軌道回路）、回流線流回牽引變電所。由饋電線、接觸網(wǎng)、軌道回路及回流線組成的供電網(wǎng)絡(luò)稱為牽引網(wǎng)。牽引供電系統(tǒng)即由牽引變電所和牽引網(wǎng)組成，其中牽引變電所和接觸網(wǎng)是牽引供電系統(tǒng)的主要組成部分。接觸網(wǎng)按其結(jié)構(gòu)可分為架空式和接觸軌式，按其懸掛方式又可分為柔性（彈性）接觸網(wǎng)和剛性接觸網(wǎng)。軌道交通牽引供電采用接觸軌供電，由于接觸軌式是沿線路敷設(shè)的與軌道平行的附加軌，故又稱第三軌。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。接觸軌：經(jīng)電動列車的受電器向電動列車供給電能的導(dǎo)電鋼軌。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：通過在接觸網(wǎng)中設(shè)置特殊的裝置或結(jié)構(gòu)形式將接觸網(wǎng)分隔成若干個從結(jié)構(gòu)和電氣上相互隔離的區(qū)段。軌道：列車行走時，利用走行軌作為牽引電流回流的電路。牽引變電所的數(shù)量、容量和設(shè)置是根據(jù)牽引計算的結(jié)果，并經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后確定的。它們一般設(shè)置在城市軌道交通沿線若干車站及車輛段附近。每個牽引變電所按其所需容量設(shè)置兩組牽引整流機(jī)組并列運行，沿線任一牽引變電所故障解列，由兩側(cè)相鄰的牽引變電所共同承擔(dān)該區(qū)段的全部牽引負(fù)荷。2．運行方式一般地，車輛段內(nèi)采用單邊供電方式，正線采用雙邊供電方式。在采用雙邊供電時，當(dāng)某一牽引變電所故障退出運行時，該段接觸軌就成為了單邊供電方式。正線上任何牽引變電所故障退出運行時，均由相鄰牽引變電所越區(qū)供電。在越區(qū)供電方式下，供電末端的接觸軌電壓比較低，電能耗損較大，因此，視情況要適當(dāng)減少同時處在該供電區(qū)段的列車數(shù)目。另外，直流饋線保護(hù)整定時還需考慮大雙邊供電方式下的靈敏度。因此，越區(qū)供電只是在不得已的情況下，短時采用的一種運行方式。（1）雙邊供電牽引變電所向接觸軌供電方式有兩種，即單邊供電和雙邊供電。城市供電中接觸軌在每個變電所附近由電分段進(jìn)行電氣隔離，分成兩個供電分區(qū)，每個供電分區(qū)也稱一個供電臂，如列車只從所在供電臂上的一個牽引變電所獲得電能，這種供電方式稱為單邊供電。如一個供電臂同時從相鄰兩個牽引變電所獲得電能，則稱為雙邊供電。（2）單邊供電混合所牽引因故障全部退出運行時，將本所接觸軌越區(qū)電動隔離開關(guān)（閘刀）閉合，接觸軌由相鄰兩變電所進(jìn)行供電，實現(xiàn)越區(qū)大雙邊供電，末端所牽引因故障全部退出運行時，接觸軌由相鄰變電所供電，實現(xiàn)單邊供電。（3）越區(qū)供電。越區(qū)供電是一種非正常供電方式（也稱事故供電方式）。越區(qū)供電是指牽引變電所超越正常供電范圍，向相鄰牽引變電所所屬的停電牽引網(wǎng)供電。在采用雙邊供電時，當(dāng)某一牽引變電所故障退出運行時，該段接觸軌就成為了單邊供電。當(dāng)相鄰兩個牽引變電所都不能向某一區(qū)段供電時，則可通過閉合故障牽引變電所處接觸軌的聯(lián)絡(luò)隔離開關(guān)（越區(qū)隔離開關(guān)），實施越區(qū)供電。2．越區(qū)供電的注意事項（1）越區(qū)供電必須上、下行共同實施，越區(qū)供電期間，各所加強巡視。（2）越區(qū)供電期間，供電調(diào)度應(yīng)掌握負(fù)荷動態(tài)情況，按照相關(guān)規(guī)定會同行車調(diào)度員優(yōu)先保證列車運行。（3）實施越區(qū)供電時，變電所、分區(qū)所定值區(qū)的切換由供電調(diào)度遠(yuǎn)方操作為主，供電調(diào)度員、變電所值班員、變電檢修人員應(yīng)熟練掌握定值區(qū)切換方法，以便應(yīng)急處置。3．在什么情況下啟動越區(qū)供電程序（1）牽引變電所兩路外部電源同時失電造成牽引變電所全所停電并經(jīng)電力調(diào)度確認(rèn)在20分鐘內(nèi)無法恢復(fù)送電，或恢復(fù)送電時間無法確定的，可啟動越區(qū)供電方案進(jìn)行越區(qū)供電。（2）牽引變電所內(nèi)設(shè)備故障造成牽引變電所全所停電并經(jīng)調(diào)度和現(xiàn)場檢修人員確認(rèn)20分鐘內(nèi)無法恢復(fù)送電，或恢復(fù)送電時間無法確定的，可啟動越區(qū)供電方案進(jìn)行越區(qū)供電。（3）牽引變電所一個方向饋電線（包括一個方向的上、下行全部饋線）故障，經(jīng)調(diào)度或現(xiàn)場檢修人員確認(rèn)20分鐘內(nèi)無法恢復(fù)送電，或恢復(fù)送電時間無法確定的，可啟動越區(qū)供電方案進(jìn)行越區(qū)供電。（4）牽引變電所一個方向饋電線僅上行或下行側(cè)因故障失電的情況下，可在判明無影響接觸軌送電情況的條件下采取合閘上、下行聯(lián)絡(luò)開關(guān)的方式供電。4．案例：B站下行線牽引直流停電后的操作程序B站變電所211、213開關(guān)故障退出運行，實行大雙邊越區(qū)供電方式：（1）確認(rèn)211、213開關(guān)在分位，并把211、213開關(guān)小車?yán)翆嶒炍唬_2111、2131觸軌閘刀；（2）合上B站變電所的2113越區(qū)閘刀，由A站變電所213開關(guān)及C站變電所211開關(guān)供電。圖1四、低壓配電系統(tǒng)400V配電系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷等級分類直接向車站、區(qū)間的低壓設(shè)備供電，從負(fù)荷分類來講，一、二級負(fù)荷占絕大多數(shù)，因此400V配電系統(tǒng)的可靠性、保護(hù)選擇性高。400V配電系統(tǒng)包括進(jìn)線開關(guān)、母聯(lián)斷路器、饋出開關(guān)、三級負(fù)荷總開關(guān)、電流互感器、多功能儀表等設(shè)備。采用單母線分段連接，設(shè)母聯(lián)斷路器，兩段母線上的負(fù)荷盡量均衡分配，與配電變壓器安裝容量匹配。1.設(shè)備房分布（常見標(biāo)準(zhǔn)站）變電所低壓室、低壓配電室各一座分別布置在站臺層兩端，各負(fù)責(zé)半個車站及區(qū)間的負(fù)荷；環(huán)控室兩座布置在站廳層兩端，各負(fù)責(zé)半個車站的環(huán)控負(fù)荷；物業(yè)配電室在物業(yè)層；照明配電室四座分別在站臺和站廳層兩端；蓄電池室（應(yīng)急照明電源）兩座，站臺層兩端；2.低壓主結(jié)線圖2一級負(fù)荷、二級負(fù)荷、三級負(fù)荷按用途分：動力和照明兩大類①一級負(fù)荷供電方式：從I、II段母線(即兩路引自降壓變壓器電源)各引一路電源到設(shè)備附近，在線路末端設(shè)雙電源自動切換箱(相對集中的小容量一級負(fù)荷為節(jié)省投資而共用一個雙電源自動切換箱就近配電)負(fù)荷包括：通信、信號、FAS、EMCS、AFC；應(yīng)急照明、站廳和站臺照明、出入口照明；屏蔽門、垂直梯、排水泵、雨水泵、回排風(fēng)機(jī)、排熱風(fēng)機(jī)、組合式空調(diào)箱、小系統(tǒng)排煙風(fēng)機(jī)。②二級負(fù)荷供電方式：從I或II段母線引一路電源，當(dāng)所在母線故障時母聯(lián)開關(guān)投入，由另一母線供電。當(dāng)?shù)蛪号潆娤到y(tǒng)中只有一路電源時，允許將其從系統(tǒng)中切除（人工切除）負(fù)荷包括：一般照明（房屋、板下、插座）；自動扶梯、污水泵、通風(fēng)機(jī)；設(shè)備房維修、區(qū)間檢修。③三級負(fù)荷供電方式：由三級負(fù)荷總開關(guān)引來一路單電源，一路總進(jìn)線電源故障時自動被切除，人工復(fù)位。在火災(zāi)情況下，F(xiàn)AS系統(tǒng)直接切斷三級負(fù)荷總電源。負(fù)荷包括：廣告照明、裝飾照明；冷水機(jī)組、冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)；清掃機(jī)械、商鋪。4.400V配電系統(tǒng)運行方式正常運行時，400V配電系統(tǒng)由所內(nèi)35kV分列母線經(jīng)電力變壓器變換為兩個獨立的400V三相交流電源。兩個獨立的低壓進(jìn)線電源同時供電，兩段母線分列運行。當(dāng)一個低壓進(jìn)線電源失壓時，進(jìn)線開關(guān)與母聯(lián)斷路器可實現(xiàn)“自投自復(fù)，手投手復(fù)”等投入方式。城市軌道交通供電系統(tǒng)中，低壓開關(guān)柜多為封閉式戶內(nèi)成套設(shè)備，其功能為向除地鐵電動車輛以外的所有低壓用電設(shè)備供電，保證地鐵各種用電設(shè)備安全地、可靠地、連續(xù)地運行。（1）正常運行模式：正常工作時，兩路35kV電源經(jīng)變壓器降壓后，分別向兩段400V母線供電，400V母線為單母線分段運行，并承擔(dān)車站及區(qū)間動力照明的全部用電負(fù)荷。（2）事故運行模式：當(dāng)一路電源失電時，延時跳閘，自動/手動切除兩段母線上的三級負(fù)荷，母聯(lián)開關(guān)合閘，由另一路進(jìn)線承擔(dān)全站所有的一、二級負(fù)荷；當(dāng)故障電源恢復(fù)供電后，斷開母聯(lián)開關(guān)，母線分段運行，返回正常運行模式。三級負(fù)荷開關(guān)設(shè)有手動/自動選擇控制開關(guān)。（3）火災(zāi)運行模式當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，F(xiàn)AS系統(tǒng)發(fā)出指令，由設(shè)于斷路器處的分勵脫扣器切除火災(zāi)區(qū)域內(nèi)全部非消防電源。當(dāng)FAS系統(tǒng)確認(rèn)災(zāi)情處理完畢后，發(fā)出解除指令，由人工恢復(fù)火災(zāi)區(qū)域的正常供電。（4）400V進(jìn)線主開關(guān)的運行方式1#進(jìn)線開關(guān)、2#進(jìn)線開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)只設(shè)一個共用的就地/遠(yuǎn)方轉(zhuǎn)換開關(guān)和一個模式選擇開關(guān)，裝在母聯(lián)開關(guān)柜上。設(shè)置原則及操作模式如下：①設(shè)置原則1#進(jìn)線開關(guān)、2#進(jìn)線開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)正常情況下只能有兩個開關(guān)在合位；當(dāng)進(jìn)線失壓時，才能投入母聯(lián)開關(guān)；當(dāng)一路進(jìn)線開關(guān)帶400V兩段母線運行，或本段母線有壓，另一段無壓的情況下，該運行進(jìn)線開關(guān)失壓后，該進(jìn)線開關(guān)和母聯(lián)開關(guān)不動（維持原狀態(tài)）；當(dāng)進(jìn)線失壓時，進(jìn)線開關(guān)延時（時間可整定）跳閘，I、II段母線上的三級負(fù)荷自動/手動切除，并合母聯(lián)開關(guān)；當(dāng)進(jìn)線來電時，母聯(lián)開關(guān)自動分閘，進(jìn)線開關(guān)自動合閘，I、II段母線上的三級負(fù)荷可自動/手動合閘；三級負(fù)荷總開關(guān)設(shè)就地、遠(yuǎn)方兩種控制方式，并通過轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在