城市軌道交通供電系統(tǒng)

城市軌道交通供電系統(tǒng)

城市軌道交通供電系統(tǒng)是由電力系統(tǒng)經(jīng)高壓輸電網(wǎng)、主變電所降壓、配電網(wǎng)絡(luò)、牽引變電所降壓、整流等環(huán)節(jié)向城市軌道交通系統(tǒng)輸送電力的能源系統(tǒng)。而城市軌道交通系統(tǒng)與一般電力用戶有很大區(qū)別，所以其供電系統(tǒng)的功能、要求和構(gòu)成也存在一定的特殊性。城市軌道交通供電系統(tǒng)的功能1.

城市軌道交通供電系統(tǒng)是城市軌道交通運(yùn)營的動力源泉，負(fù)責(zé)為電動列車提供牽引用電，為車站、區(qū)間、車輛段、控制中心等建筑物提供動力和照明用電。因此，其應(yīng)具備安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用、調(diào)度方便的特點(diǎn)，具備供電、故障自救、自我保護(hù)、防止誤操作等功能。（1）供電服務(wù)功能。為城市軌道交通安全運(yùn)營服務(wù)是城市軌道交通供電系統(tǒng)的最基本功能，即為所有用電設(shè)備提供安全、可靠的電能。城市軌道交通系統(tǒng)中的用電設(shè)備既有風(fēng)機(jī)、水泵、照明燈具等固定設(shè)備，也包括運(yùn)動著的列車。這些設(shè)備的電壓等級、制式不同，對電源的要求也不同。城市軌道交通供電系統(tǒng)就是為這些用電設(shè)備提供合格的電力，使其正常運(yùn)行，保證城市軌道交通安全運(yùn)營。（2）故障自救功能。系統(tǒng)的安全性、可靠性是供電系統(tǒng)的首要要求，城市軌道交通供電系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置必要的備用措施，以保證供電系統(tǒng)發(fā)生任何一種故障時都不影響城市軌道交通的正常運(yùn)行。雙電源是城市軌道交通供電系統(tǒng)的主要原則，兩路電源互為備用，當(dāng)一路電源發(fā)生故障時，另一路電源應(yīng)能滿足系統(tǒng)正常供電的要求。（3）自我保護(hù)功能。城市軌道交通供電系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置完整、協(xié)調(diào)的保護(hù)措施，各級保護(hù)應(yīng)相互配合和協(xié)調(diào)，保護(hù)裝置應(yīng)滿足可靠性、靈敏性、速動性、選擇性的要求。在系統(tǒng)某處發(fā)生故障時，應(yīng)使最近的保護(hù)裝置動作，只切除故障部分的設(shè)備，從而縮小故障影響范圍。（4）防止誤操作功能。防止誤操作是保證系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行所不可缺少的環(huán)節(jié)。供電系統(tǒng)中任何一個環(huán)節(jié)的操作都應(yīng)有相應(yīng)的聯(lián)鎖條件，避免因誤操作而發(fā)生故障。（5）靈活的調(diào)度功能。城市軌道交通供電系統(tǒng)應(yīng)能在控制中心進(jìn)行集中控制、監(jiān)視和測量，并根據(jù)運(yùn)行需要方便、靈活地進(jìn)行調(diào)度，變更運(yùn)行方式，分配負(fù)荷潮流，使系統(tǒng)在更加經(jīng)濟(jì)合理的模式下運(yùn)行。（6）控制、顯示和計量功能。系統(tǒng)應(yīng)能方便地進(jìn)行各種控制操作，各環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)有明確的顯示，各種電量的測量和電能的計量應(yīng)準(zhǔn)確。另外，應(yīng)具備遠(yuǎn)距離控制、監(jiān)視和測量功能，在控制中心即可根據(jù)運(yùn)行需要方便地進(jìn)行調(diào)度，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。（7）電磁兼容功能。城市軌道交通處于強(qiáng)電、弱電多個系統(tǒng)共存的電磁環(huán)境，為了使各種設(shè)備或系統(tǒng)在這個環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中其他設(shè)備、裝置或系統(tǒng)構(gòu)成不能承受的電磁干擾，各種電氣和電子設(shè)備的系統(tǒng)內(nèi)部與其他系統(tǒng)之間的電磁兼容顯得尤為重要。供電系統(tǒng)既是電磁干擾源，又是電磁敏感設(shè)備，要在技術(shù)上采取措施抑制干擾，提高抗干擾能力。城市軌道交通供電系統(tǒng)的基本要求2.

城市軌道交通供電系統(tǒng)對保證城市軌道交通正常、安全運(yùn)行具有很大的影響，它應(yīng)具備安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用和滿足不同用戶需求的基本要求。（1）供電系統(tǒng)必須安全可靠。城市軌道交通電動列車和車站設(shè)備都是為乘客提供服務(wù)的設(shè)備，在運(yùn)營過程中，一旦供電中斷，受影響最大的是行車和客運(yùn)兩個部門。所以，城市軌道交通供電系統(tǒng)必須具有高度的安全可靠性，以保證供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性。為此，各變電站均采用兩路進(jìn)線，并互為備用；電源容量設(shè)計時應(yīng)為發(fā)展留有余地；而且應(yīng)選用先進(jìn)、可靠的電氣設(shè)備，采用模塊化的計算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控，調(diào)度自動化的運(yùn)行模式；并以專人定時巡視檢查來進(jìn)一步保障供電運(yùn)行的安全可靠。（2）供電系統(tǒng)必須經(jīng)濟(jì)適用。經(jīng)濟(jì)是指在滿足供電系統(tǒng)安全可靠的前提下，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目在全生命周期內(nèi)供電系統(tǒng)費(fèi)用的最低化。經(jīng)濟(jì)性不但要求節(jié)省初期的工程投資，還要盡量降低運(yùn)營成本，以保證項(xiàng)目在全生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。適用是指城市軌道交通供電系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)滿足業(yè)主的建設(shè)目的和對性能的要求，主要通過系統(tǒng)設(shè)計來實(shí)現(xiàn)。（3）供電系統(tǒng)必須滿足不同用戶的需求。無論是車站還是列車的用電設(shè)備，對供電都有不同的要求，為了分析其用電要求，首先對供電負(fù)荷進(jìn)行分類。按供電對象的重要性可將供電負(fù)荷分為3類。一級負(fù)荷必須連續(xù)供電，不可間斷，一旦停電將造成重大人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。城市軌道交通電動列車、通信信號設(shè)備、車站通風(fēng)、消防設(shè)備等屬于一級負(fù)荷，必須確保不間斷供電。為此，必須采取兩路電源供電，當(dāng)任何一路電源失電后，應(yīng)自動、迅速切換至另一路電源。除由兩個電源供電外，還應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。可作為應(yīng)急電源的有獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組、供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專用的饋電線路、蓄電池、干電池。①一級負(fù)荷。二級負(fù)荷為不可停電負(fù)荷，一旦停電將造成較大人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。城市軌道交通車站照明、自動扶梯等設(shè)備屬于二級負(fù)荷，應(yīng)確保連續(xù)供電，如果停電，在一定程度上會影響客運(yùn)服務(wù)質(zhì)量，但并不影響列車運(yùn)行安全。設(shè)計時，一般采用二路進(jìn)線電源，再分片、分區(qū)供電。②二級負(fù)荷。三級負(fù)荷是除一級、二級負(fù)荷以外的負(fù)荷。城市軌道交通的商業(yè)用電、廣告照明等設(shè)備屬于此類負(fù)荷，應(yīng)確保正常供電，在維修保養(yǎng)或其他必要期間，如負(fù)荷高峰期可以停電。停電后不會影響客運(yùn)服務(wù)質(zhì)量和列車運(yùn)行，其用電可根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷情況進(jìn)行調(diào)整。③三級負(fù)荷。

城市軌道交通供電系統(tǒng)，必須依據(jù)不同用電需求區(qū)別對待，才能滿足和保障用戶的用電需求，實(shí)現(xiàn)城市軌道交通的正常運(yùn)營。城市軌道交通供電原理3.城市軌道交通供電電源一般取自城市電網(wǎng)，通過城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)和軌道交通供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)輸送或變換，最后以適當(dāng)?shù)碾娏鳎ㄖ绷骰蚪涣鳎┬纬珊碗妷旱燃壒┙o用電設(shè)備。其中，牽引供電系統(tǒng)和動力照明系統(tǒng)是城市軌道交通供電系統(tǒng)中最主要的組成部分。從發(fā)電廠經(jīng)升壓變電所、高壓輸電網(wǎng)、區(qū)域輸電網(wǎng)、區(qū)域變電站至主降壓變電所部分通常被稱為城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)。城市軌道交通供電原理如圖1-27所示。圖1-27城市軌道交通供電原理

城市軌道交通是一個重要的用電部門，按規(guī)定須由兩路獨(dú)立的電源供電，當(dāng)其中任何一路電源發(fā)生故障時，另一路應(yīng)能保證一級負(fù)荷的全部用電需要。因此，城市軌道牽引變電所的電源進(jìn)線來自兩個區(qū)域變電所或來自一個區(qū)域變電所的兩路獨(dú)立電源，當(dāng)一路電源失壓時，另一路電源自動切入，使城市軌道交通系統(tǒng)能獲得不間斷的電源。牽引網(wǎng)供電制式4.（1）牽引網(wǎng)的電流制。直流饋電方式不但適用于電阻啟動控制方式，也適用于斬波調(diào)壓和變頻調(diào)壓等電子控制方式。采用直流供電的電動車輛具有調(diào)速范圍大、調(diào)速方便、易于控制、啟動制動平穩(wěn)、接觸網(wǎng)簡單、投資省、電壓質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，所以，目前城市軌道交通電力機(jī)車基本上都采用直流制。（2）牽引網(wǎng)的電壓等級。目前，世界上城市軌道交通中的直流牽引電壓等級繁多，如570V、600V、625V、650V、700V、750V、780V、825V、900V、1000V、1100V、1200V、1500V、3000V，其發(fā)展趨向是國際電工委員會（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）標(biāo)準(zhǔn)中的600V、750V和1500V；我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為750V、1500V兩種，其電壓允許波動范圍分別為500~900V、1000~1800V。在選擇電壓等級時，要結(jié)合系統(tǒng)饋電方式，根據(jù)車輛、線路等工程特點(diǎn)綜合比較確定。（3）牽引網(wǎng)饋電方式及其與電壓等級的關(guān)系。饋電方式與電壓等級是牽引網(wǎng)供電制式中的關(guān)鍵點(diǎn)，兩者密切相關(guān)。對于一個具體的城市軌道交通工程，饋電方式與電壓等級的選擇，應(yīng)該結(jié)合起來統(tǒng)一考慮。牽引網(wǎng)的饋電方式有架空接觸網(wǎng)和接觸軌兩種方式，我國牽引網(wǎng)供電制式有直流1500V架空接觸網(wǎng)、直流1500V接觸軌、直流750V架空接觸網(wǎng)、直流750V接觸軌4種方式。