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1、地铁供电系统简介,目 录,1 供电方式分类 2 供电系统构成及功能 3 供电系统运行方式 4 变电设备简介 5 接触网简介 6 供电车间简介,1、供电方式分类,供电系统分为：集中供电方式、分散供电方式、混合供电方式,长沙2号线供电系统图,LIMA2供电系统图,LIMA2 1A阶段供电系统图,LIMA2 1A阶段供电系统图,1、供电方式分类,1.集中供电方式：在线路的适当位置，根据总容量要求设主变电所，由城市电网区域变电所以高压（如110kV）向主变电所供电，经降压并在沿线结合牵引变电所、降压变电所形成中压环网，向轨道交通各系统供电。2.分散供电方式：不设主变电所，而直接由城市电网区域变电所的3
2、5kV或10kV中压输电线直接向轨道交通沿线设置的牵引变电所、降压变电所供电并形成环网。3.混合供电方式：指一条轨道交通线路，一部分采用集中供电方式，另一部分采用分散供电方式。,2、供电系统构成及功能,供电系统包括：主变电站供电系统中压网络牵引及降压变电所接触网电力监控（综合自动化）杂散电流腐蚀防护,地铁供电系统包括给地铁运行主体的车辆及辅助系统（如通信、信号、动力照明、环境控制等）提供电能的牵引供电和变配电系统。,供电车间,2.1 供电系统构成,2、供电系统构成及功能,2.2 主变电所主接线,桥断路器,桥型接线方式,线路变压器组接线方式,2、供电系统构成及功能,2.3 牵引（降压）变电所主接
3、线,牵引变电所,降压变电所,牵引降压混合变电所,2、供电系统构成及功能,2.4 中压环网,2、供电系统构成及功能,2.5 直流牵引供电系统,2.5直流牵引供电系统,直流牵引供电系统主要由牵引变电所中的整流机组、直流正负极开关设备、馈线、接触网、钢轨、回流线、均流电缆和钢轨电位限制装置等组成。每座牵引变电所设两套整流机组（整流变压器-整流器单元），整流变压器一次侧并接于同一段35kV母线，两台整流机组并列运行并组成等效24脉波方式，通过接触网向列车供电，然后再经钢轨、回流电缆至牵引变电所负极柜。为保证旅客和工作人员的人身安全，正线每座车站设钢轨电位限制装置。,2.6 2号线一期工程变电所分布图,
4、LIMA2、4牵引变电所分布,3、供电系统运行方式,3.1 正常运行方式,每座主变电所的两路电源进线和两台主变压器同时分列运行，负担各自供电分区的牵引负荷和动力照明负荷。,3、供电系统运行方式,牵引变电所中的两套整流机组并联工作组成等效24脉波整流方式；正线相邻牵引变电所对正线牵引网实行双边供电。黄兴车辆段内牵引网由黄兴车辆段牵引变电所供电。,3.1 正常运行方式,3.2 故障运行方式,当一座主变电所故障退出运行（不考虑35kV母线同时故障）时，切除全线三级负荷，闭合袁家岭站环网联络开关，由另一座主变电所向2号线一期工程全线牵引及动力照明一、二级负荷进行供电。,3.2 故障运行方式,当主变电所
5、的一台主变压器故障或一路110kV进线电缆故障时，切除故障的主变压器或电缆，切除本所供电范围内的三级负荷，闭合35kV母联断路器，由本变电所另一台主变压器向本所供电范围内的牵引及动力照明一、二级负荷进行供电。,3.2 故障运行方式,当牵引降压混合变电所或降压变电所任一路35kV进线电缆故障退出运行时，合上该所的35kV母联断路器，由另一路电缆负责本所全部负荷的供电。,3.2 故障运行方式,当一台动力变压器故障退出运行时，切除该所的三级负荷，合上400V侧的母联断路器，由另一台动力变压器负担本所范围内的动力照明一、二级负荷。,3.2 故障运行方式,当正线任一座牵引变电所解列时（不含汽车西站牵引变
6、电所和光达牵引变电所），由相邻的两座牵引变电所越区构成“大双边”供电。,3.2 故障运行方式,当望城坡站牵引变电所解列时，由西湖公园牵引变电所单边供电支援；待二期投入运营后，可由新建的相邻牵引变电所和西湖公园牵引变电所实现双边供电支援。当光达站牵引变电所解列时，由新长沙火车站牵引变电所单边供电支援。当黄兴车辆段牵引变电所解列时，由正线牵引变电所向车辆段的牵引网进行支援供电。,3.2 故障运行方式,牵引所一套整流机组退出，另一套整流机组继续运行的运行方式：牵引变电所一套整流机组故障时，考虑整流机组具有2小时、150%的过负荷能力，允许牵引变电所整流机组单机组运行。整流机组负荷等级应满足GB104
7、11-2005规定，即：100额定负荷连续 150额定负荷2小时 300额定负荷1分钟,4、变电设备简介 车站变电所布局,4、变电设备简介,110kV油浸式变电器,4、变电设备简介,110kV油浸式变电器铁芯,4、变电设备简介,干式变 压器,4、变电设备简介,110kV GIS（SF6气体绝缘隔离开关站：断路器、隔离开关、母线、接地开关、互感器、出线套管或电缆终端头等分别装在各自密封间中集中组成一个整体外壳充以六氟化硫气体作为绝缘介质。）,4、变电设备简介,35kV GIS开关柜,4、变电设备简介,1500V直流 开关柜,4、变电设备简介,1500V直流开关柜 硅整流柜和负极柜,柜内接线,负极
8、柜内电缆安装,柜内布线情况,4、变电设备简介,低压柜、环控柜,4、变电设备简介,电缆敷设,电缆垂直敷设,变电二次系统1、变电二次专业的主要研究内容 变电所各种变电及输配电单元的保护、控制、测量、监视、闭锁。2、供电系统继电保护的设置 35kV进/出线保护、35kV母联保护、35kV馈线保护、1500V直流保护、配电变压器本体保护、整流机组本体保护、0.4kV进线保护、0.4kV母联保护等。,4、变电设备简介,变电二次系统3、供电系统继电保护的任务 自动、迅速、有选择性地将故障元件从系统中切除，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行，使故障元件免于继续遭到破坏；反应电气元件的不正常运行状态，并根据运
9、行维护的条件（如有无经常值班人员），而动作于发信号或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是带有一定的延时，以保证选择性。4、继电保护的基本要求 动作于跳闸的继电保护，技术上应满足“四性”要求：可靠性、选择性、灵敏性、速动性。,4、变电设备简介,4、变电设备简介,变电二次系统5、供电故障的危害 供电系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，发生短路时可能会产生以下后果:（1）通过故障点大的短路电流和电弧使故障元件遭到破坏；（2）短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力作用损坏非故障元件或缩短其使用寿命；（3）系统电压大大下降，破坏工作稳定性或
10、影响产品质量；（4）电力系统220kV以上的系统短路如不及时清除，可能破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦解。,变电二次系统6、综合自动化系统的概念 变电所综合自动化系统是一个利用计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术将变电所传统的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，实现对变电所各供电设备进行故障保护、运行控制、状态采集、实时测量、与调度通信的微机化、网络化的智能保护测控系统。,4、变电设备简介,5、接触网简介,5.1、接触网的定义,接触网是沿线路架设的没有备用的电力机车供电设施，其主要功能是：,传输电能,弓网授
11、流,5、接触网简介,5.2、城轨接触网的特点,与电气化铁路接触网相比：位于城市内，主城区以地下线路运输为主，郊区以高架或地面为主。一般最高行车速度为80km/h，国内最高运行时速120km/h（广州3号线）。行车密度大，一般远期运行对数为30对/h，40万弓架次/年，初期一般为25万弓架次/年。一般采用DC1500V、DC750V电压等级。传输电流大，一般额定电流为3000A。,5.3城轨接触网的重要性,故障率比例,各种故障造成列车晚点比例,1）接触网故障率所占比例仅1.2%，但是晚点比例达到了8.7%。2）目前停运2小时即为重大事故，社会关注度极高。3）接触网没有冗余配置，是唯一的供电设施，
12、其对地铁安全可靠运行非常关键，目前国内地铁业主普遍关注接触网的建设。,5、接触网简介,接触线高度（以轨面为基准）结构高度（刚性悬挂无）拉出值跨距锚段长度侧面限界（刚性悬挂无）坡度,接触线,承力索,支柱,结构高度,跨距,导高,拉出值,受电弓或线路中心线,侧面限界,5.4名词解释及专业术语,5.5架空刚性接触网,受电弓具有一定的抬升力，在受电弓与接触线接触时，由于刚性悬挂的刚度，接触线没有抬高，故称为“刚性悬挂”。,5.5架空刚性接触网,5.5.1 刚性悬挂 组成支持结构绝缘子定位线夹汇流排接触线架空地线,支持结构,绝缘子,定位线夹,汇流排,接触线,架空地线,5.5架空刚性接触网,5.5.1 刚性
13、悬挂组成汇流排是刚性悬挂的关键部件截面积：2213mm2制造长度：12m高度：85、110mm两种。铜当量截面：约1400mm2材质：铝合金,5.5架空刚性接触网,5.5.2 平面布置原则锚段长度一般为200250m。跨距一般为512m。在一个锚段内，刚性悬挂呈“正弦波”布置，拉出值0mm 250mm,5.5.3 温度补偿形式刚性悬挂的温度补偿方式，分为两种形式：（1）锚段关节（2）膨胀元件,两种方式的选用原则主要根据速度等级而定。一般而言，运行速度大100km/h,使用膨胀元件。,5.5架空刚性接触网,5.6架空柔性悬挂,在受电弓抬升力下，接触线有抬高，故称为“柔性悬挂”。,5.6架空柔性悬
14、挂,5.6.1 柔性悬挂的分类及组成柔性悬挂分类全补偿简单链型悬挂全补偿简单悬挂,5.6架空柔性悬挂,5.6.2 简单链型悬 挂组成承力索接触线吊弦架空地线辅助馈线定位装置腕臂支柱基础,承力索,接触线,吊弦,架空地线,支柱,腕臂,定位装置,5.6架空柔性悬挂,5.6.3 简单悬挂组成接触线架空地线定位装置腕臂支柱基础,接触线,架空地线,定位装置,腕臂,支柱,5.6架空柔性悬挂,承力索（辅助馈线）:,标称截面mm2：150绞线计算外径mm：15.8 绞线股数根数：37x1,5.6.4 接触线与承力索接触线：截面积：120mm2尺寸截面C9.76mm（2）D7.24mm（2）E6.80mm G27
15、1H511 R0.4mmA=12.9mm（1）B=12.9mm（2）K=4.35mm,供电车间隶属于车辆段综合基地，其运营管理体制要求：一要机构精简，减少管理层次；二要分工明确，便于管理和检修。从运营维护体制来讲，目前实行的既有的维护体制大多数是实行四级管理制，即地铁公司（运营部）车辆段综合基地供电车间维护班组（工区）。供电车间的管理机构分为三级，车间下设运行、维修、技术、生产电力调度等室；室下设各专业运行、维护、抢修、巡视检查和值班等工区。,6.1 供电车间组织结构,6.2 供电车间维修对象,为了保障供电系统设备的正常运行，需要在本线设置供电设备维护机构，该机构的主要任务是承担本线供电系统（
16、主变电所、牵引系统、电力监控、接触网）设备的运行管理、日常维护检修及事故发生后的现场抢修等工作，其职能是保证供电设备安全可靠地供电。,6.3 供电车间主要设备表,6.3供电车间主要设备表,6.3供电车间主要设备表,备注（1）,牵引降压混合变电所主接线1）AC35kV母线采用单母线分段接线方式，两段母线间设置母联断路器；每段母线引入一回独立电源，向相邻变电所馈出1回。进出线开关均采用断路器。2）每座牵引降压混合变电所设置两套整流机组，并接于同一段AC35kV母线上，构成等效24脉波整流。3）每段AC35kV母线设置一组电压互感器，用于电压测量和保护。4）每段AC35kV母线设置一组避雷器，用于过
17、电压保护。5）DC1500V母线采用单母线接线，进线正极开关及馈线开关采用手车式直流快速断路器，负极开关采用手动隔离开关。6）正线车站牵引降压混合变电所馈出5回DC1500V电源，其中4回分别接至接触网上下行，与相邻牵引降压混合变电所构成双边供电，另外1回接至再生能量吸收装置。,7）车辆段牵引降压混合变电所馈出7回DC1500V电源，其中6回分别向相应供电范围接触网提供直流电源，另1回接至再生能量吸收装置。8）直流馈线开关选用手车式直流快速断路器，开关设置在小车上。9）整流器正、负母线间及DC1500V母线正极对地间各设一组避雷器，用于过电压保护。12）每座牵引降压混合变电所配置1台备用手车式
18、直流快速开关。13）每座牵引降压混合变电所设置两台配电变压器，分别接于两段AC35kV母线。14）AC0.4kV母线采用单母线分段接线方式；两段母线间设置母联断路器。,备注（2）,继电保护配置（1）35kV进、出线线路差动保护数字通信电流保护定时限过电流保护零序电流保护（2）35kV母联限时电流速断保护零序电流保护（3）35/0.4kV动力变压器电流速断保护过电流保护零序电流保护过负荷保护温度保护（变压器内部保护）断路器失灵保护（4）整流机组电流速断保护过电流保护零序电流保护过负荷保护温度保护（变压器及整流器内部保护）整流器二极管保护（整流器内部保护）整流器交、直流侧过电压保护（整流器内部保护
19、）断路器失灵保护,（5）直流1500V进线大电流脱扣保护（断路器本体保护）逆流保护（6）直流1500V馈线大电流脱扣保护（断路器本体保护）di/dt+I保护热过负荷保护双边联跳保护（7）每个牵引变电所的整流器设一套框架泄漏保护；其余直流开关柜设一套框架泄漏保护。（8）0.4kV进线瞬动保护短延时保护长延时保护 接地保护（9）0.4kV母联瞬动保护短延时保护长延时保护（10）0.4kV馈线瞬动保护短延时保护长延时保护,备注（3）,电力监控主要设计原则1）电力监控系统在车站纳入综合监控系统，作为综合监控系统的子系统，控制中心主站中央级的网络与设备选型、系统容量等由综合监控系统统一考虑，供电系统设计单位只负责电力监控系统变电所综合自动化子系统的设计。2）变电所综合自动化系统采用分散、分层、分布式系统结构。系统由站级管理层、网络通信层、间隔设备层三部分组成，完成对系统控制、监视、测量、保护、自动控制、所内自动化管理及远程通信等功能。3）变电所与车站综合监控系统之间的构网方式采用冗余以太网，故障情况下以太网自动切换。4）全线变电所采用无人值班方式。5）电力监控系统容量在满足本期工程要求的基础上适度考虑远期扩展的裕量。,
