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1、认知城市轨道交通供电系统,崔嘉 NJCI - 交通运营管理,1,技术教育,学习任务,认知城市轨道交通供电系统设备： 城市轨道交通供电的系统； 供电方式； 变电所、触网设备、动力照明设备系统； 电力监控系统设备的认知；,2,技术教育,概论,城市轨道交通电力系统是城市轨道交通的重要组成部分。 城市轨道交通供电电源一般取自城市电网，通过城市电网一次 电力系统和轨道交通供电系统实现输送或变换，最后以适当的 电压等级一定的电流形式（直流或交流电）供给给通风、空调 、照明、通信、信号、给排水、防灾报警、电梯、电动扶梯等 用电设备。,3,技术教育,全方位的服务功能 故障自救功能 系统的自我保护功能 防止误操
2、作的功能 方便灵活的调度功能 完善的控制、显示和计量功能 电磁兼容功能,轨道交通供电系统的功能,4,技术教育,一. 城市轨道交通供电系统,城市轨道交通供电系统的构成： 外部电源； 主变电所或电源开闭所； 牵引供电系统； 动力照明供电系统； 电力监控系统；,5,技术教育,1发电厂（站）；2升压变压器；3电力网；4主降压变电站；5直流牵引变电所；6馈电线；7接触网；8走形轨；9回流线。,6,技术教育,7,技术教育,发电厂（站）：城市电网发出的电能的中心； 升压变压器：发电厂的发电机发出的电能，要先经过升压变压器升高电压； 电力网：将高压电流通过三相传输线输送到主变电所或区域变电所； 主变电所：将来
3、自城市电网的高压交流电经过降压转变为轨道交通系统中压交流电； 直流牵引变电所：将中压交流电整流为轨道交通系统规定的直流电能； 馈电线：将牵引变电所的直流电送到接触网上,城市轨道交通供电系统的作用,8,技术教育,接触网：沿车辆走行轨假设的特殊供电线路，轨道车辆通过受流器与接触网直接接触获得电能； 走行轨道：是电动列车的走行轨，走行轨道构成牵引供电回路的一部分，又是行车信号电路的一部分； 回流线：将轨道回流回送到牵引变电所,城市轨道交通供电系统的作用,9,技术教育,牵引变电所,牵引变电所,电源来自城市电网（110-10KV）,DC1500 V(750V),10,技术教育,城市轨道交通供电系统具有运
4、输大、牵引性能好、运用效率高等优点，由于系统技术要求高，安全性和可靠性就尤其的重要！,城市轨道交通供电系统的作用,11,技术教育,外部供电方式涉及城市电网和城市轨道交通系统的接口问题，是供电系统的重要组成部分。 外部供电方式有三种类型： 集中式供电； 分散式供电； 混合式供电；,二. 城市轨道交通外部供电方式,12,技术教育,13,技术教育,沿城市轨道交通线路，根据用电容量和线路的长短，设置专用的主变电所。主变电所一般为110kV，由主变电所变压为内部供电系统所需的电压级，一般为10kV或35kV。由主变电所所构成的供电方案为集中式供电。 主变电所应有两路独立的110kV电源，上海、广州、香港
5、地铁即为此种供电方式。,集中式供电,14,技术教育,电力系统区域骨干网（110kV）,35kV供电环网,牵引/降压变电站,牵引/降压变电站,城市轨道交通降压变电站（110kV/35kV）,城市轨道交通降压变电站（110kV/35kV）,15,技术教育,沿城市轨道交通线路沿线直接由城市电网引入多路电源，电源电压等级一般为10kV，供给各牵引变电所，这种方式为分散式供电。 分散式供电应保证每座牵引变电所和降压变电所皆能获得双路电源。,分散式供电,16,技术教育,电力系统城市供电网（10kV）,牵引/降压变电站,牵引/降压变电站,列车供电,列车供电,动力照明供电,动力照明供电,17,技术教育,前两种
6、供电方式的结合，以集中式供电为主，个别地段引入城市电网电源作为集中式供电的补充，使供电系统更加完善和可骄傲。 北京地铁1号线和环线即为此种供电方式。 由于混合供电方式结构复杂，设备选型繁琐，且外电源网亚不同，难以调度，不便管理，所以一般不被采用。,混合式供电,18,技术教育,城市轨道交通系统是一个重要的用电部门，按规定应为一级负荷，须提供两路独立的电源供电，变电所是城市电网根据城市的线网规划，选择不同的供电方式。 集中式供电根据总容量要求设置主变电所； 分散式供电不设主变电所；,三. 变电所,19,技术教育,变压器； 断路器 隔离开关 母线 熔断器 电压互感器 避雷器 整流器,变电所的主要电气
7、设备,20,技术教育,变压器： 一种变化器，用于传递和变换交流电能； 断路器： 一种对电路进行控制和保护的高压电气开关、用于自动切断负载电流和短路电流； 隔离开关： 高压电气开关，可在无负荷电流时接通和断开电路； 母线： 导线，用于汇合和分配电能；,变电所的主要电气设备功能,21,技术教育,熔断器： 利用过负荷或短路电流导致熔体发热熔断原理设计的保护电气设备； 电压互感器： 用于测量、控制和保护回路用的变压器； 电流互感器： 用于测量、控制和保护回路用的变流器； 避雷器： 防止雷电波损坏电气设备绝缘的保护电气； 整流器： 用于与牵引变压器组合为变压整流的变换装置；,变电所的主要电气设备功能,2
8、2,技术教育,采用集中式供电，需要在轨道沿线设置主变电所，对来自城市电网的高压进行降压。 主变电所承担向城市轨道交通全线提供电能的任务,主变电所,23,技术教育,至少两台变压器 有开路电路的开关、汇集电流的母线、计算和控制互感器、仪表、继电保护装置 避雷装置 调度通信装置等等,主变电所的组成,24,技术教育,110kV开关； 开关是通、断电路的重要设备； 主变压器； 将110kV的交流电压降至35kV的交流电； 35kV开关； 负责通、断电路的开关装置； 隔离开关； 闸刀。接通或切断接入的电路； 自动监控设备； 电气设备的监测和控制；,主变电所系统设备及功能,25,技术教育,主变电所的作用,A
9、主变电所,B主变电所,H,H,H,H,H,H,来自城市电网（110kV）,来自城市电网（110kV）,（86kV）,（86kV）,26,技术教育,由35kV交流开关柜、整流变压器、整流器、直流开关柜、所用交直流屏和钢轨电位限制器等设备构成。 将来自主变电所或相邻35kV变电所的35kV交流电源，通过整流变压器降压和整流器整流构成等效24脉波直流，向接触网供电，不同的给列车提供优质电能。 一般设置在车站和车辆段附近，相邻的牵引变电所之间距离为24km。,牵引变电所,27,技术教育,城市轨道系统的环控和系统服务等设备都需要用电，一般是三相380V或者220V低压供电。通过降压变电所而获得。 构成：
10、 35kV交流开关柜、动力变压器、400V交流开关柜等设备继承。 附属设备： 保护装置、计量仪表（电压、电流等）、蓄电池、阻燃性导线、灭火设备等。,降压变电所,28,技术教育,由牵引变电所和牵引网组成。 电能从牵引变电所经馈电线、接触网输送给电动列车、再从电动列车经钢轨、回流线流回牵引变电所。,四. 城市轨道交通触网设备,29,技术教育,接触网； 馈电线； 走行轨道； 回流线；,触网设备和作用,30,技术教育,根据集电靴和第三轨的配合的方式，可以分为上接触式、侧面接触式和下接触式。,直流750V地面接触轨制式,31,技术教育,架空式接触网是架在走行轨道上部的接触网，由电动车顶部伸出的受电弓与其
11、接触获得电能。 架空式接触网悬挂类型分类： 简单悬挂； 链形悬挂； 刚性悬挂；,直流1500V架空接触网制式,32,技术教育,简单悬挂： 结构简单、支柱高度低、支持装置承受的负荷较轻，但是弛度大，弹性不均匀。 链形悬挂： 通过吊弦悬挂在承力索的悬挂成为链形悬挂，相比简单悬挂来说性能优越，但是结构复杂，投资大，施工维修都比较困难。 刚行悬挂： 又叫做刚性接触网，由于地铁隧道供电导线上方空间有限，链形悬挂一般采取冷拉电解铜接触线。,直流1500V架空接触网制式,33,技术教育,柔性架空接触网适用于高架、地面和地下的城市轨道交通线路； 刚性架空接触网适用于地下城市轨道交通线路；,34,技术教育,动力
12、照明设备除了提供车站和区间的各类照明之外，还提供扶梯、电机、水泵、消防等动力机械设备电源。 动力照明供电系统由降压变电所和动力照明配电线路组成。,五. 城市轨道交通动力照明设备,35,技术教育,城市轨道交通动力照明系统示意图,降压变电所,降压变电所,相邻降压变电所（或地铁主变电所）,区域变电所（或地铁主变电所）,区间配电所,区间配电所,区间配电所,车站配电所,车站配电所,36,技术教育,电力综合监控系统简称SCADA系统，是利用计算机控制、网络、数据库、现代通信等技术将变电站的所有二次设备，包括控制、信号、测量、保护、自动装置及远动装置等经过组合和优化，对变电站执行自动监视、测量、控制和协调来
13、提高变电站运行效率和管理水平的一体化的系统。 SCADAS系统(Supervisory Control And Data Acquisition System)。被控端称为远方终端，即RTU (Remote Terminal Unit),六. 轨道交通电力监控系统设备,37,技术教育,遥控即远程命令 （Tele command）; 遥调即远程调节 （Tele adjusting）； 遥测即远程测量 （Tele metering）; 遥信即远程指示 （Tele indication; Tele signalization）; SCADA除了完成常规的“四遥”功能外，还可以完成数据处理和管理功能，编制各种不同的图形、报表，提供复示终端，与其它系统联网等功能，提供操作人员的在线培训、防误操作以及辅助决策等功能。,SCADA系统,38,技术教育,SCADA系统的主要任务和作用,集中控制,集中监视,正常状态下实现合理的系统远行 方式； 事故时，及时了解事故的发生和 范围，加快事故处理，提高安全 经济运行水平,实现无人化或少人化，提高运行 操作质量，改善劳动条件,39,技术教育,40,技术教育,41,技术教育,42,技术教育,43,技术教育,调度控制中心； 复示系统； 变电所综合自动化系统；,SCADA系统的主要任务和作用,44,技术教育,