軌道交通供電系統(tǒng)-軌道交通供電系統(tǒng)

項目七認知軌道交通供電系統(tǒng)項目七認知軌道交通供電系統(tǒng)高速鐵路供電系統(tǒng)城市軌道交通供電系統(tǒng)目錄0102高速鐵路接觸網(wǎng)03城市軌道交通接觸網(wǎng)04軌道交通SCADA系統(tǒng)05一級負荷規(guī)定應由兩路獨立的電源供電，當任何一路電源發(fā)生故障中斷供電時，另一路應保證城市軌道交通一級重要負荷的全部用電需要。城市軌道交通是一個重要的供電用戶，為一級負荷供電系統(tǒng)組成COMPOSITIONOFPOWERSUPPLYSYSTEMPart01（一）供電系統(tǒng)組成城市軌道交通供電系統(tǒng)一般包括高壓供電源系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)動力照明供電系統(tǒng)外部供電系統(tǒng)城市軌道交通內部供電系統(tǒng)（一）供電系統(tǒng)組成1高壓供電源系統(tǒng)高壓供電源系統(tǒng)是城市電網(wǎng)對軌道交通系統(tǒng)內部的變電所的供電方式，有采用何種方式的高壓供電源一般視各城市的情況而定。集中供電分散供電混合供電（一）供電系統(tǒng)組成集中式供電方式是設置專用主變電所主變電所有兩路獨立的110kv電源由主變電所變壓為內部供電系統(tǒng)所需的電壓級，一般為10kv或35kv我國上海、廣州及香港地鐵即為此種供電方式。集中式供電方式（一）供電系統(tǒng)組成是沿城市軌道交通線路沿線直接由城市電網(wǎng)引入多路電源電源電壓等級一般為10KV供給各牽引變電所分散式供電應保證每座牽引變電所和降壓變電所皆能獲得雙路電源。分散式供電（一）供電系統(tǒng)組成是集中式和分散式兩種供電方式的結合以集中供電為主個別地段引入城市電網(wǎng)電源作為集中式供電的補充北京地鐵1號線和環(huán)線即采用此種供電方式?；旌鲜焦╇姡ㄒ唬┕╇娤到y(tǒng)組成2牽引供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)供給城市軌道交通電動車輛運行所需的電能，該系統(tǒng)的組成及相關內容在后面做詳細介紹。動力照明供電系統(tǒng)由降壓變電所及動力照明組成。（一）供電系統(tǒng)組成3動力照明供電系統(tǒng)（一）供電系統(tǒng)組成（1）降壓變電所（2）動力照明供電系統(tǒng)降壓變電所將三相電源進線電壓降為三相380V交流電。一般每個車站均應設降壓變電所；地下車站負荷較大，一般設于站臺兩端；負荷較小時可以幾個車站合設一個?？梢詫⒔祲鹤冸娝皆O在某個牽引變電所之中，構成牽引與降壓混合變電所（例如地下車站一端的降壓變電所）。動力照明供電是給車站空調、自動扶梯、通信信號等設備供電。降壓變電所通過配電所（室）將三相380V和單相220V交流電分別供給動力照明設備，各配電所（室）對本車站及其兩側區(qū)間動力和照明等設備配電。牽引供電系統(tǒng)TRACTIONPOWERSUPPLYSYSTEMPart02（二）牽引供電系統(tǒng)牽引變電所的主要設備是1.牽引供電系統(tǒng)的組成牽引變電所牽引網(wǎng)牽引供電系統(tǒng)主要兩大部分組成。牽引變電所牽引網(wǎng)變壓器整流器牽引網(wǎng)主要由接觸網(wǎng)饋電線電分段軌道和回流線牽引網(wǎng)又分為架空式接觸軌式區(qū)域變電所或主變電所將供電部門送來的三相高壓交流電降壓為所需電壓等級（如35kV)，通過三相線路到牽引變電所，再降壓并整流為適應于電動車組工作的1500V或750V直流電，通過電動車組受流裝置與接觸網(wǎng)或接觸軌滑動接觸，將直流電引人電動車組，工作后的電流經車體、輪對、軌道經由回流線流回到牽引變電所。TRACTIONPOWERSUPPLYSYSTEM區(qū)域變電所35KV區(qū)域變電所35KV區(qū)域變電所35KV地鐵牽引供電系統(tǒng)1—牽引變電所2—饋電線3—接觸網(wǎng)（軌）4—電動列車

5—鋼軌6—回流線7—電分段（二）牽引供電系統(tǒng)牽引變電所供給地鐵一定區(qū)域內牽引電能的變電所。接觸網(wǎng)（或接觸軌）經過電動列車的受電器向電動列車供給電能的導電網(wǎng)。饋電線從牽引變電所向接觸網(wǎng)輸送牽引電能的導線。（二）牽引供電系統(tǒng)回流線用以供牽引電流返回牽引變電所的導線。電分段電分段是將接觸網(wǎng)從電氣連接上相互分開的裝置，為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。軌道列車行走時，利用走行軌作為牽引電流回流的電路。在采用跨坐式單軌電動車組時，需沿線路專門鋪設單獨的回流線。（二）牽引供電系統(tǒng)

2.牽引變電所牽引變電所的任務是將由區(qū)域變電所或主變電所獲取中壓電壓等級電能，經降壓與整流變換為可供列車牽引用直流電（1500V或750V），并以直流電的形式把電能經饋電線送至接觸網(wǎng)。牽引變電所的容量與設置距離根據(jù)牽引供電計算結果，并作經濟技術分析比較后確定。牽引變電所沿線路布置，每一個牽引變電所有一定供電范圍。供電距離過長，會使末端電壓過低及電能損耗過大；供電距離過短，又使變電所數(shù)目太多而不經濟。一般設置在車站和車輛段附近，相鄰牽引變電所之間距離在2~4km。（二）牽引供電系統(tǒng)3.牽引變電所的供電方式牽引變電所向牽引網(wǎng)的供電方式牽引變電所的分布情況線路狀態(tài)的供電可靠性供電臂的長短通常有而定單邊供電雙邊供電牽引變電所供電示意圖（二）牽引供電系統(tǒng)3.牽引變電所的供電方式牽引變電所供電示意圖在相鄰兩個牽引變電所之間的接觸網(wǎng)，為了能安全、可靠地供電，通常在其中央處斷開，將兩牽引變電所之間的接觸網(wǎng)分成相互絕緣的兩部分。每一部分稱為供電分區(qū)，在供電分區(qū)的末端設置有斷路器和隔離開關的分區(qū)亭，以便對接觸網(wǎng)起到分斷與保護作用，同時還可以通過分區(qū)亭內的開關設備，將供電分區(qū)聯(lián)結起來。（二）牽引供電系統(tǒng)每個供電分區(qū)的接觸網(wǎng)，只從一端的牽引變電所獲取電流，這種供電方式為單邊供電。如將分區(qū)亭開關閉合，則相鄰牽引變電所間的兩個同相接觸網(wǎng)供電分區(qū)可同時從兩個牽引變電所獲取電流，這種供電方式稱為雙邊供電。單邊供電雙邊供電一旦接觸網(wǎng)發(fā)生故障只影響本供電分區(qū)，故障范圍較小。單邊供電時雖然可提高供電電壓水平，但一旦發(fā)生故障時，影響范圍較大，因此目前較少應用。雙邊供電時（二）牽引供電系統(tǒng)當某個牽引變電所發(fā)生故障或停電檢修時，該變電所承擔的供電臂供電任務，通過分區(qū)亭開關閉合，由兩側相鄰的牽引變電所負責越區(qū)供電。越區(qū)供電方式下，供電末端的接觸網(wǎng)（或接觸軌）的電壓較低，電能損耗較大，因此，視情況要適當減少同時處在該供電區(qū)段的列車數(shù)目，因此，越區(qū)供電只是在不得已情況下短時采用的一種運行方式項目七認知軌道交通供電系統(tǒng)項目七認知軌道交通供電系統(tǒng)高速鐵路供電系統(tǒng)城市軌道交通供電系統(tǒng)目錄0102高速鐵路接觸網(wǎng)03城市軌道交通接觸網(wǎng)04軌道交通SCADA系統(tǒng)05牽引變電所接觸網(wǎng)組成高速鐵路牽引供電系統(tǒng)主要由高速鐵路供電系統(tǒng)我國高速鐵路正線牽引網(wǎng)供電方式一般采用牽引變電所將電力系統(tǒng)通過輸電線路送來的三相高壓電能變換為2*25kv的單項交流電，經饋電線送至接觸網(wǎng)；接觸網(wǎng)沿鐵路上空架設，動車組升弓后便可從其取得電能，牽引列車不間斷的、高速的、可靠的和安全的運行。2*25kv自耦變壓器（AT）供電方式；高速鐵路供電系統(tǒng)如圖所示，牽引供電回路是由牽引變電所饋電線接觸網(wǎng)動車組鋼軌回流連接牽引變電所接地網(wǎng)組成的閉合回路，其中流通的電流稱牽引電流兩相鄰牽引變電所之間設有分區(qū)所，牽引變電所至分區(qū)所之間的牽引網(wǎng)區(qū)段被稱作供電臂。牽引供電系統(tǒng)組成示意圖通常將接觸網(wǎng)鋼軌回路（包括大地）饋電線回流線統(tǒng)稱為牽引網(wǎng)供電方式POWERSUPPLYMODEPart01高速鐵路牽引變電系統(tǒng)的任務是根據(jù)線路輸送能力和行車組織方式確定牽引供電方案和牽引供電設施的布局將來自公共電網(wǎng)電能的電壓轉變成與所使用的牽引電能相符的標稱電壓并將之輸送到接觸網(wǎng)確保高速鐵路運輸牽引供電能力的完全匹配（一）供電方式即牽引變電所向接觸網(wǎng)供電時，每一個供電臂的接觸網(wǎng)只從一端的牽引變電所獲得電能。我國電氣化鐵路均采用單邊供電方式復線區(qū)段可通過分區(qū)亭將上下行接觸網(wǎng)連接，實現(xiàn)“并聯(lián)供電”，可適當提高末端網(wǎng)壓。當牽引變電所發(fā)生故障時，相鄰變電所通過分區(qū)所實現(xiàn)“越區(qū)供電”，此時供電范圍擴大，網(wǎng)壓降低，通常應減少列車對數(shù)或牽引定數(shù)，以維持運行。（一）供電方式直接供電方式是以牽引變電所直接向牽引網(wǎng)供電，牽引電流只由鋼軌和大地流回牽引變電所的供電方式，交流負荷在接觸網(wǎng)周圍空間產生交變電磁場，從而對附近通信設施和無線電裝置產生一定的電磁干擾，一般只在通信線路少的山區(qū)采用，如圖所示。1.直接供電方式直接供電方式（一）供電方式增設與鋼軌并7聯(lián)的架空回流線的直接供電方式利用接觸網(wǎng)與回流線之間的互感作用，使鋼軌中的回流盡可能地由回流線流回牽引變電所，如圖所示。2.帶回流線的直接供電方式帶回流線的直接供電方式回流線每隔一定距離與鋼軌相連，鋼軌電位大為降低，對通信線的干擾得到較好抑制，還能降低牽引網(wǎng)阻抗，使供電臂延長30%及以上。這種供電方式實際上就是（一）供電方式由于沒有吸流變壓器，接觸網(wǎng)結構簡單可靠，供電設備的可靠性得到了提高，造價也不太高，所以這種供電方式在我國電氣化鐵路上得到了廣泛應用。2.帶回流線的直接供電方式帶回流線的直接供電方式（一）供電方式3.吸流變壓器供電方式（BT方式）這種供電方式，在接觸網(wǎng)上每隔一段距離裝一臺吸流變壓器，變比為1：1，其原邊串入接觸網(wǎng)，間隔約1.5?4km，次邊串入回流線，又稱負饋線，架在接觸網(wǎng)支柱田野側，與接觸懸掛等高，每兩臺吸流變壓器之間有一根吸上線,將回流線與鋼軌連接，其作用是將鋼軌中的回流“吸上”去，經回流線返回牽引變電所。BT方式的鋼軌電位低，抑制通信干擾的效果很好，如圖所示。吸流變壓器供電方式（一）供電方式3.吸流變壓器供電方式（BT方式）吸流變壓器供電方式BT方式牽引網(wǎng)結構復雜，造價較高，牽引網(wǎng)阻抗變大，供電臂長度將減小。BT方式是串聯(lián)系統(tǒng)，可靠性較低，電力機車過BT時，易產生電弧，不利于高速、重載等大電流的機車運行。（一）供電方式4.自耦變壓器供電方式（AT供電方式）釆用AT供電方式時，牽引變電所主變輸出電壓為55kv，經AT向接觸網(wǎng)供電，一端接接觸網(wǎng)，另一端接正饋線，其中點抽頭則與鋼軌相連，由于自耦變壓器變比為2：1，因此接觸網(wǎng)輸送的仍為額定電壓。由于AT供電方式牽引變電所饋出電壓高，所間距可增加一倍，便于牽引變電所選址和電力部門的配合；同時分相點少，并可適當提高末端網(wǎng)壓，如圖所示。AT供電方式牽引變電所一次設備PRIMARYEQUIPMENTOFTRACTIONSUBSTATIONPart02（二）牽引變電所一次設備牽引變電所是牽引供變電系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，它完成變壓、變相和向牽引網(wǎng)供電等功能，實現(xiàn)公用三相電力系統(tǒng)與單相電力牽引系統(tǒng)的變換。一類為變電所的設備通常分為兩類：高壓開關、輸電線路、母線、避雷器等用于完成電能變換、輸送、分配等功能且接觸高電壓的一次電氣設備（如圖）；另一類為繼電保護裝置、監(jiān)視儀表、操作電路等用于完成對一次設備的控制、監(jiān)視、保護功能且不接觸高電壓的二次電氣設備。武廣高鐵烏龍泉牽引變電所一次設備實景圖（二）牽引變電所一次設備1.電氣主接線電氣主接線又稱主電路，是指牽引變電所內一次主設備，即高壓、強電流設備的連接方式，也是變電所接受電能、變壓和分配電能的通路。它反映了牽引變電所的基本結構和功能。（二）牽引變電所一次設備2.牽引變壓器發(fā)電廠欲將電能輸送到某用電區(qū)域，在功率為一定值時，若采用的輸送電壓愈高，則輸電線路中的電流愈小，由此可以減少輸電線路上的損耗，節(jié)約導電材料，所以遠距離輸電采用高電壓是最為經濟的。電能輸送到用電區(qū)域后，為了適應用電設備的電壓要求，還需通過各級變電站，利用變壓器將電壓降低為各類電路設備所需要的電壓值。電力變壓器是一種常見的電氣設備，變壓器利用電磁感應原理可用來把某種數(shù)值的交流電壓（電流）變成頻率相同的另一種或幾種數(shù)值不同的電壓（電流）的設備。變壓器的主要作用是傳輸電能，因此，額定容量是它的主要參數(shù)。（二）牽引變電所一次設備由于饋線供電電壓提高至2*27.5kv（牽引網(wǎng)電壓仍為27.5kv），與27.5kv饋線電壓相比，變電所間距離成倍擴大，主變壓器容量相應增大。為改善變電所的運行技術指標（電壓水平和負序電流等），提高供電質量，AT牽引變電所多數(shù)采用特殊結構的三相一兩相平衡變壓器為主變壓器，增大主變壓器容量，實現(xiàn)降壓和變相功能，以減小單相不對稱牽引負荷對電力系統(tǒng)負序電流的影響。AT供電方式圖為武廣高鐵采用的牽引主變壓器（二）牽引變電所一次設備3.高壓電器與開關設備在高壓系統(tǒng)中，用來對電路進行開合操作，切除和隔離事故區(qū)域，對電路運行情況進行監(jiān)視，保護和測量的設備，通稱為高壓電器。高壓斷路器是一種重要的控制和保護電器，用來在電路正常工作和發(fā)生故障時關合和開斷電路，一般由觸頭、滅弧室、絕緣介質、殼體結構、運動機構等組成。隔離開關只起隔離作用，不能帶載分合，也沒有短路等保護功能。高壓電網(wǎng)中，當斷路器斷開電路后，由于斷路器觸頭位置的外部指示器缺乏直觀，有些情況下它的指示與觸頭的位置不相一致。隔離開關的斷開，使高壓設備與電源隔離得到明顯的隔離，保證檢修人員的安全，起輔助開關的作用。（二）牽引變電所一次設備熔斷器是最簡單和最早采用的一種限流元件，和被保護的電氣設備串接于電路中，在電路發(fā)生過載或短路時，利用其熔件的熔斷開斷電路，起到保護其他電路設備的作用。高壓負荷開關是在電路正常工作或過載時開/合電路，不能開/合故障電流時，起控制與過載保護的作用（二）牽引變電所一次設備限制電器是限制電路中電壓電流的電器，主要有電抗器、避雷器，其中電抗器用于限制電路中的短路電流，避雷器用于限制電路中出現(xiàn)的過電壓?；ジ衅鞒Ｓ糜趯㈦娐分械碾妷弘娏髯冃?，便于檢測和自動控制，同時隔離高低壓電路。分區(qū)所、開閉所與自耦變壓器（AT）所SECTIONPOST,SWITCHINGPOSTANDAUTOTRANSFORMER(AT)POSTPart03（三）分區(qū)所、開閉所與自耦變壓器（AT）所分區(qū)所一般設于兩變電所之間的兩供電臂連接處，它把電氣化鐵道牽引網(wǎng)分成不同供電區(qū)段，裝有開關設備，根據(jù)運行需要可以連接同一供電臂的上、下行牽引網(wǎng)并聯(lián)供電，改善牽引網(wǎng)供電質量，同時在牽引網(wǎng)發(fā)生故障時可縮小停電范圍，相鄰變電所全所停電時，分區(qū)所還可連接相鄰供電臂以實現(xiàn)越區(qū)供電。開閉所實際上是開關站，多設于鐵路樞紐，一般兩路進線、多路饋線，進線和饋線都經過斷路器，可靈活地對各分區(qū)接觸網(wǎng)停、供電，用以實現(xiàn)對站場各股道群的分別供電控制，從而縮小事故停電范圍。自耦變壓器（AT）所是AT供電系統(tǒng)中除變電所、分區(qū)所和開閉所外，在牽引網(wǎng)上放置自耦變壓器的場所，工頻單相交流電氣化鐵道每隔10~15km設置一臺自耦變壓器?？刂坪托盘栂到y(tǒng)CONTROLANDSIGNALSYSTEMPart04牽引變電所控制系統(tǒng)用于對開關進行分閘與合閘的控制以及直流電源調節(jié)、交流電源切換、變壓器冷卻風扇的投入和退出、變壓器抽頭調節(jié)等操作。變電所開關控制一般有當?shù)乜刂?、距離控制和遠程控制三種方式。變電所的主控制室一般有交流電源屏、直流電源屏、蓄電池屏、計量屏、控制屏、保護屏、遠動系統(tǒng)的RTU等二次設備。（四）控制和信號系統(tǒng)中央信號系統(tǒng)是操作人員對設備監(jiān)視的助手，系統(tǒng)由相應的裝置能及時發(fā)出燈光及音響信號等事故報警或預告事故信號，事故報警或預告信號來源于繼電保護系統(tǒng)。預告信號事故信號兩部分組成當事故或故障發(fā)生時（如控制回路斷線、PT斷線、變壓器油溫過高、液壓操作機構油壓過壓或欠壓等）時，保護裝置在跳閘、動作的同時將有關信息送到中央信號系統(tǒng)。當設備發(fā)生各種異常信號繼電保護及自動化系統(tǒng)RELAYPROTECTIONANDAUTOMATIONSYSTEMPart05我國高速鐵路牽引供電系統(tǒng)的繼電保護及監(jiān)控裝置均采用微機型綜合自動化系統(tǒng)，為滿足無人值守的要求，各所的防災安全監(jiān)控系統(tǒng)及交直流自用電系統(tǒng)的操作、監(jiān)控、直流絕緣監(jiān)控裝置均納入了本系統(tǒng)。RELAYPROTECTIONANDAUTOMATIONSYSTEM繼電保護（五）繼電保護及自動化系統(tǒng)1繼電保護是反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號或指示的自動裝置。當電力系統(tǒng)出現(xiàn)過負荷頻率降低過電壓…不正常工作狀態(tài)或短路…斷路電氣故障繼電保護應迅速指示不正常狀態(tài)并予以控制或迅速切除故障，使停電范圍縮小。綜合自動化（五）繼電保護及自動化系統(tǒng)2我國高速鐵路具有起步晩、起點高的特征，牽引變電所監(jiān)控都采用牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)實現(xiàn)變電所綜合自動化是利用先進的計算機技術現(xiàn)代電力電子技術通信技術信號處理技術將變電站的二次設備（包括儀表、信號系統(tǒng)、繼電保護、自動裝置和遠動裝置等）的功能進行組合和優(yōu)化設計。它連接著不同的智能設備和主控系統(tǒng)，協(xié)調這些設備間的數(shù)據(jù)和命令交換，實現(xiàn)對牽引變電所的主要設備和線路的運行情況進行監(jiān)視、測量、自動控制和保護。綜合自動化（五）繼電保護及自動化系統(tǒng)2（1）監(jiān)控子系統(tǒng)（2）繼電保護子系統(tǒng)（3）通信子系統(tǒng)負責完成數(shù)據(jù)采集、事件順序記錄、操作控制、安全監(jiān)視以及故障記錄、故障錄波和測距功能等。負責完成故障記錄，統(tǒng)一時鐘對時，存儲多套整定值以及當?shù)亍⑦h方修改整定值功能等。負責完成所內通信以及調度端通信功能等。自用電系統(tǒng)SELFUSEPOWERSYSTEMPart061交流自用電系統(tǒng)