城市軌道交通供電系統(tǒng)-變配電系統(tǒng)

4.3供電方式目錄CONTENTS03變配電系統(tǒng)供電方式城市軌道交通的規(guī)劃呈現(xiàn)網絡化的格局，供電方式的選擇不應局限在單--的線路上，應結合城市軌道交通規(guī)劃網絡及城市電網的現(xiàn)狀進行統(tǒng)籌考慮，選擇合適的供電方式，供電系統(tǒng)按區(qū)域可分為集中供電、分散供電和混合供電3種方式，按照電壓等級可分為二級電壓供電和三級電壓供電兩種方式。我國城市軌道交通供電系統(tǒng)的受電方式有集中式和分散式受電。如北京的地鐵10kV變電站為分散式受電方式，其他大都為集中式受電方式。國外也有分散式和集中分散混合的供電方式。供電方式常用外部電源的供電方式有：集中供電、分散供電及混合供電。1）集中供電方式：由發(fā)電廠或區(qū)域變電站向主變電所供電，經主變電所降壓后，分別以不同的電壓等級對牽引變電所和降壓變電所供電的方式。2）分散供電方式：不設主變電所，由城市電網中的區(qū)域變電所直接對牽引變電所和降壓變電所供電的方式。我國城市軌道交通供配電系統(tǒng)多采用集中供電方式。（2）供電方式供電方式集中供電：供電方式分散供電：供電方式3）混合供電方式：混合供電方式是前兩種方式的結合，以集中供電方式為主，個別地段就近引人城市電網電源作為集中供電方式的補充。此種供電方式不利于城市軌道交通廣電系統(tǒng)的管理。當城市軌道交通線路很長、穿越城市中心及郊區(qū)時，可考慮混合供電方式。（2）供電方式供電方式供電方式城市軌道交通有多種降壓模式。三級降壓供電模式（上海的一、二、三號線等）：110KV——35KV——10KV——380V二級降壓供電模式（上海的九號線等）：110KV——35KV——380V二級電壓供電模式因其供電質量、可靠性、損耗等指標比三級電壓供電模式有顯著提高，所以二級電壓供電模式將成為城市軌道交通降壓供電的主要模式。（3）降壓供電模式4.4城市軌道交通供配電系統(tǒng)的組成變配電系統(tǒng)城市軌道交通供電系統(tǒng)的電源一般取自城市電網，通過城市電網一次電力系統(tǒng)和城市軌道交通供配電系統(tǒng)實現(xiàn)輸送或變換，最后以適當?shù)碾妷旱燃壓鸵欢ǖ碾娏餍问剑ㄖ绷骰蚪涣鳎┕┙o給電動列車及各類用電設備。（4）城市軌道交通供配電系統(tǒng)的組成變配電系統(tǒng)其中牽引供電系統(tǒng)和動力照明系統(tǒng)屬于城市軌道交通內部供電系統(tǒng)，框架圖如圖4-6所示。（4）城市軌道交通供配電系統(tǒng)的組成變配電系統(tǒng)城市軌道交通內部供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)動力照明系統(tǒng)牽引網牽引變電所降壓變電所動力照明配電系統(tǒng)電動車輛車站內的動力、照明、通信、信號、防災裝置等用電負荷，區(qū)間內的用電負荷及車輛段、系統(tǒng)控制中心等的用電負荷。供電系統(tǒng)組成及供電范圍框架圖變配電系統(tǒng)軌道交通供電不同于一般工業(yè)和民用供電，根據(jù)其重要性應規(guī)定為一級負荷，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，另一路能保證軌道交通一級重要負荷的全部用電需要，地鐵變電所的電源進線應來自城市電網的兩個區(qū)域變電所，當一路電源失電時，另一路電源自動投人，使地鐵變電所能不間斷地獲得三相交流電，滿足地鐵正常運營的用電要求。在軌道交通供電系統(tǒng)中，根據(jù)用電性質的不同可分為兩部分，既由牽引變電所為主組成的牽引供電系統(tǒng)和以降壓變電所為主組成的動力照明供電系統(tǒng)。

（4）城市軌道交通供配電系統(tǒng)的組成變配電系統(tǒng)城市軌道交通供配電系統(tǒng)4.5牽引供電系統(tǒng)變配電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)的組成部分：牽引變電站、饋電線、接觸網（或接觸軌）、軌道電路、回流線、電分段。一般將饋電線、接觸網（或接觸軌）、軌道電路、回流線組成的供電網絡稱為牽引網。牽引供電系統(tǒng)由牽引變電站和牽引網所組成。變配電系統(tǒng)接觸網按其結構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）接觸網和剛性接觸網。習慣上，由于接觸軌式是沿線路鋪設的與軌道平行的附加軌，故又稱第三軌；而采用架空方式時，才稱為“接觸網”。變配電系統(tǒng)4.6動力照明系統(tǒng)動力照明供電系統(tǒng)為車站空調、自動扶梯和通信信號等設備供電，系統(tǒng)主要由降壓變電所、照明系統(tǒng)和低壓配電系統(tǒng)組成。（1）降壓變電所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，常設于站臺兩端；負荷較小的車站可以幾個站合設一個。降壓變電所可附設在某個牽引變電所之中，構成牽引與降壓混合變電所。（2）照明系統(tǒng)車站照明系統(tǒng)采用380V三相五線制和220V單相三線制的方式供電。系統(tǒng)范圍大致包括：站臺層、站廳層公共區(qū)的一般照明、節(jié)電照明（包括站名牌標示照明）、事故照明（包括疏散誘導指示照明）、廣告照明和設備及管理用房的一般照明、事故照明；出入口的疏散誘導指示照明、一般照明與事故照明；電纜廊道的一般照明及區(qū)間隧道的一般照明、事故照明。根據(jù)各場所照明負荷的重要性，照明負荷可分為三個等級:節(jié)電照明、事故照明、疏散誘導指示照明為一級負荷；一般照明及各類指示牌為二級負荷；廣告照明為三級負荷。車站照明系統(tǒng)可分為就地級控制、照明配電室集中控制和站控室集中控制三級控制。（3）低壓配電系統(tǒng)車站低壓配電系統(tǒng)采用380V三相五線制和220V單相三線制的方式供電，系統(tǒng)范圍大致包括：站臺層、站廳層和設備管理用房的環(huán)控、排水、消防、電梯、自動扶梯、自動售檢票及通信、信號、站控室等系統(tǒng)動力設備的供配電；車站環(huán)控室所供配電設備的電控控制。（3）低壓配電系統(tǒng)根據(jù)用電設備的用途和重要性，車站用電負荷分為以下三個等級。?一級負荷：包括通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、機電設備監(jiān)控系統(tǒng)、屏蔽門、消防泵、廢水泵、雨水泵、防淹門、站控室、事故風機及其風閥等。?二級負荷：包括非事故風機及風閥、污水泵、集水泵、自動扶梯、工作人員電梯、輪椅牽引機、自動售檢票設備、民用通信電源、維修電源及冷水機組油加熱器等。?三級負荷：包括冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機、電開水器、清掃電源等。4.7主變電站主變電所（簡稱主變）變電所就是供電系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進行變換、集中和分配的場所。城市軌道交通供電系統(tǒng)中的變電所根據(jù)功能的不同，可以分為3類：變電所，牽引變電所，降壓變電所。1.主變電所功能與類型城市軌道交通供電系統(tǒng)按一類負荷設計，每條軌道線路設置兩個或兩個以上主變電所，每個主變電所平時由兩路互為備用的獨立電源供電，以實現(xiàn)不間斷供電。主變電所從發(fā)電廠或城市電網區(qū)域變電所獲得高壓（如110kV）電源，經降壓形成35（33）kV或10kV以中壓環(huán)網形式向布置在沿線的牽引變電所、降壓變電所輸送電能。地面型主變電所每個主變電所的主變容量設計滿足最大高峰小時負荷的要求，并滿足當一個主變電所發(fā)生故障（不含中壓母線故障）時，另一個主變電所能承擔全線牽引負荷及全線動力I、II級負荷的供電要求。電纜載流量也滿足最大高峰小時負荷的要求，同時當主變電所正常運行、環(huán)網中一條電纜故障時，能保證地鐵正常運行。按照電氣主接線的不同，目前城軌交通供電系統(tǒng)中的主變電所有兩種類型：內橋接線主變電所和線路變壓器組接線主變電所。某線路-變壓器組接線的主變壓所主接線圖某內橋接線的主變電所電氣主接線圖2.主變電所主要電氣設備（1）主變壓器主變電所使用的主變壓器為三相油浸電力變壓器,帶有載調壓開關和自動調壓裝置，主變壓器下方設置儲油設施。（2）開關柜主變電所使用的開關柜主要有高壓（110kV）開關柜和中壓（35kV或者10kV）交流開關柜。①110kV開關柜110kV開關柜是戶內安裝的GIS組合電器。GIS的中文全稱是六氟化硫氣體絕緣金屬全封閉組合電器，一般采用SF6斷路器、液壓操動機構。除母線為三相共箱式外，其余均為三相分箱式。②中壓開關柜中壓開關柜也采用GIS,均為三相分箱式,采用真空斷路器。開關柜的操動機構為彈簧儲能式或液壓彈簧式,采用三工位隔離開關和接地刀閘。（3）接地電阻作為主變壓器二次側中性點接地電阻，放置在專門房間。（4）控制室設備主要包括控制屏、信號屏、交直流屏，以及按照要求安裝在控制室內的計量屏和保護屏。（5）自用電變壓器作為所內用電電源,多為干式變壓器，單獨房間安裝。4.8牽引變電站牽引變電站（簡稱牽引變）牽引變電所是供電系統(tǒng)的核心，其主要功能是將交流電能轉換為直流電能，并將直流牽引電能提供給電動列車。目前國內各城市軌道交通工程主要采用房屋式牽引變電所。房屋式牽引變電所一般與車站合建，其建筑結構是車站建筑結構的一部分。同時國家大力倡導建設現(xiàn)代有軌電車等中小型城市軌道交通工程，此類工程房建專業(yè)一般在車站只設置簡易站臺，而不單獨設置建筑房屋。為了滿足現(xiàn)代有軌電車相關設計要求，各類箱式牽引變電所逐步設計投產。1.牽引變電所的工作原理每座牽引變電所按其所需容量設置兩組整流器并列運行。位于相鄰兩個牽引變電所之間的接觸網，為了能安全、可靠地供電，通常在中央處斷開，將牽引變電所之間兩供電臂的接觸網分成相互絕緣的兩部分，每一部分稱為一個供電分區(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)連接起來。任一牽引變電所發(fā)生故障時，由兩側相鄰牽引變電所共同承擔其間的全部牽引用電負荷。2.牽引變電所的供電方式牽引變電所向牽引網的供電方式，主要按牽引變電所的分布情況、供電臂的長短、線路狀態(tài)之供電可靠性而定。通常有單邊供電和雙邊供電兩種。在相鄰兩個牽引變電所之間的接觸網，為了能安全、可靠的供電，通常將中央處斷開，將兩個牽引變電所之間的接觸器分成相互絕緣的兩部分，每一部分稱為一個供電分區(qū)。每個供電分區(qū)的接觸網，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。3.牽引變電所的設置牽引變電所的容量和相互之間的距離是由牽引供電技術決定的，一般設置在沿線若干車站及車輛段附近,變電所的間隔一般為2~4km。牽引變電所可以設在地面，也可以設在地下，一般應盡可能設在地面，因為地面變電所投資小，運行費用低、運行管理方便。牽引變電所可沿軌道交通線路均勻布置，也可與降壓變電所合建于車站站端。均勻布置可減少變電所數(shù)量，饋電質量較好，但管理不方便;設在車站，可與降壓變電所合建，管理比較方便。牽引變電所內應留有大型設備的進出口和運輸通道，同時考慮通風、散熱、防火、防電、防雷擊等要求。牽引變電所的設置距離應保證高峰時段最大運營負荷的需要，同時應保證系統(tǒng)中任何相隔的兩座變電所發(fā)生故障解車時，靠其相鄰的變電所的過負荷能力,仍能保證列車的正常運行。4.9降壓變電所城市軌道交通每個車站都應設降壓變電所，它是保證旅客旅行中有良好秩序和良好環(huán)境的動力供應中心，主要是將中壓(35kV或10kV)電能降壓成低壓(400V/380V)電能，向車站、區(qū)間、車輛段(停車場)、控制中心所有低壓用電負荷提供電源。降壓變電所的位置應靠近負荷中心，盡量靠近大負荷空調設施的冷水機組，以縮短電纜長度和減小電纜截面,降低能耗。降壓變電所有獨立式、跟隨式、混合式三種類型。在滿足各種用電負荷要求的情況下，同一個車站內，降壓變電所與牽引變電所應合建。車輛段(停車場)降壓變電所應盡量與牽引變電所合建。在沒有牽引變電所的車站則單獨建降壓變電所。如為地面車站，則與地面站務用房合建。城市軌道交通供電系統(tǒng)降壓變電所設備主要包括：中壓(35kV或10kV)開關柜、配電變壓器、低壓(400V)開關柜、交直流屏、二次設備等。降壓變電所平面布置圖1.降壓變電所的位置設置降壓變電所的位置往往受車站建筑規(guī)模和用電負荷中心制約，具體位置要結合具體條件以及低壓配電系統(tǒng)自身要求，選擇合理的位置。在有牽引變電所的車站，降壓變電所應與牽引變電所合建。降壓變電所的選址首先要滿足動力照明設備的用電要求。不同車站及車輛段、停車場降壓變電所選址原則為:（1）車站降壓變電所和車站主排水泵站盡量分別設于車站的兩端。在土建條件允許的情況下，降壓變電所盡量靠近負荷中心。（2）車輛段和停車場根據(jù)車輛段和停車場的工藝布局，降壓變電所設置在供電范圍內的負荷中心。2.主接線（1）中壓主接線形式①降壓變電所每座降壓變電所引入兩回獨立的35kV（或10kV）電源，分別為兩段35kV(或10kV)母線供電。根據(jù)供電系統(tǒng)接線，每段35kV(或10kV)母線設一回或兩回出線，為相鄰的變電所提供電源。35kV(或10kV)側采用分段單母線接線，設母線分段開關。每段35kV(或10kV)母線均設置一組電壓互感器和一組避雷器，用于母線電壓測量和過電壓防護。兩臺配電變壓器通過35kV(或10kV)斷路器分別接于兩段35kV(或10kV)母線上。②跟隨式降壓變電所跟隨式降壓變電所從鄰近的牽引降壓混合變電所或降壓變電所引人兩個獨立的35kV(或10kV)電源，采用斷路器或負荷開關等接線方式。（2）交流400V/380V配電系統(tǒng)主接線形式400V/380V配電系統(tǒng)根據(jù)負荷等級的分類直接向車站、區(qū)間的低壓用戶供電，從負荷分類來講，一、二級負荷占絕大多數(shù)，因此400V/380V配電系統(tǒng)的可靠性要求高。400V/380V配電系統(tǒng)包括進線開關、母聯(lián)斷路器、饋出開關、三級負荷總開關、無功補償裝置、有源濾波裝置、電流互感器、多功能表等設備。4.10供電專業(yè)機構設置◆機構設置

根據(jù)供電專業(yè)的工作特點，本著設備物盡其用的原則，二號線擬與一號線共用電力試驗工班，從事電力設備的預防性試驗工作；車間加設生產調度崗位，組織、協(xié)調一號線、二號線的檢修作業(yè)和搶修工作；車間下設三個變電檢修工班和一個電力監(jiān)控工班，從事供電設備的維修保養(yǎng)工作。供電車間電力監(jiān)控工班變電檢修一工班變電檢修二工班電力試驗工班變電檢修三工班生產調度◆工作范圍和內容名稱工作范圍工作內容生產技術組供電車間負責組織編制分部各專業(yè)的維修、運行、操作規(guī)程、安全規(guī)程、各專業(yè)的技術資料收集和管理、建立設備檔案、編制和上報下達設備維護、維修、備品備件、材料消耗、指標等計劃、對本車間的儀表儀器的計量和管理、組織有關設備的各種試驗、事故分析及預防方案的編制等生產和技術性工作，各專業(yè)工程師對口負責相應工班的生產和技術管理工作。生產調度供電車間協(xié)助車間主任完成生產人員組織、調度，負責生產人員的后勤管理、統(tǒng)計考勤和考核成績，負責文件材料收發(fā)、辦公用品等各種耗材的管理電力試驗工班一二號線共用負責一號線、二號線供電設備的試驗數(shù)據(jù)管理、預防性試驗及備件檢驗、工具檢驗等工作電力監(jiān)控工班負責二號線電力監(jiān)控系統(tǒng)設備的運行管理、維修、故障搶修等工作名稱工作范圍工作內容變電檢修一工班負責武昌風井至光谷廣場區(qū)間、變電所、中北路停車場內供電設備運行管理、維修、故障搶修等工作；負責中南路主變電站的運行、維修、搶修及部分日常維護