城轨供电系统PPT课件

1 城轨供电系统 1 电力系统基本知识2 110KV 35KV 10KV供电系统3 直流1500V牵引供电系统4 城轨供电系统的环网 2 电力系统基本知识 3 发电厂 1 火力发电厂2 水力发电厂3 原子能发电厂 4 5 6 变电站及电网 110V 220V 500V 7 电力系统及额定电压 1 电力系统电力生产 变配电 输送和用户使用组成的发 供 用一个整体输电线和相连的变电所部分称为电力网 8 电力网与电力设备额定电压 9 额定电压有关规定 1 用电设备 用电设备的额定电压和电网的额定电压一致 实际上 由于电网中有电压损失 致使各点实际电压偏离额定值 为了保证用电设备的良好运行 国家对各级电网电压的偏差均有严格规定 显然 用电设备应具有比电网电压允许偏差更宽的正常工作电压范围 2 发电机 发电机的额定电压一般比同级电网额定电压高出5 用于补偿电网上的电压损失 3 变压器 变压器的额定电压分为一次和二次绕组 对于一次绕组 当变压器接于电网末端时 性质上等同于电网上的一个负荷 如工厂降压变压器 故其额定电压与电网一致 当变压器接于发电机引出端时 如发电厂升压变压器 则其额定电压应与发电机额定电压相同 对于二次绕组 额定电压是指空载电压 考虑到变压器承载时自身电压损失 按5 计 变压器二次绕组额定电压应比电网额定电压高5 当二次侧输电距离较长时 还应考虑到线路电压损失 按5 计 此时 二次绕组额定电压应比电网额定电压高10 10 电力系统的中性点 11 中性点运行方式 12 中性点不接地系统 13 系统发生单相接地故障 14 变压器中性点不接地的优缺点 1 优点 由于限制了单相接地电流 对通讯的干扰较小 单相接地可以运行一段时间 不超过2小时 提高了供电的可靠性 2 缺点 当一相接地时 另两相对地电压升高3倍 易产生间隙性电弧 使薄弱环节击穿 从而造成两相接地短路 15 中性点直接接地系统 16 变压器中性点直接接地的优缺点 1 优点 若发生某单相接地 另两相电压不升高 这样可使整个系统绝缘水平降低 同时单相接地会产生较大的短路电流 从而使保护装置迅速准确地动作 提高了保护的可靠性 2 缺点 对电源中性点接地系统 由于单相短路电流很大 开关及电气设备等要选择较大容量 并且还能造成系统不稳定和干扰通讯线路等 17 城轨交通供电系统的要求及电力电源 18 2 供电系统的组成 F1 F2 城市电网发电厂 B1 B2 B3 城市电网区域变电所 B4 B5 地铁牵引变电所 B6 地铁降压变电所 19 轨道交通供电系统 牵引供电系统a 牵引变电所 对轨道交通某一供电区段提供牵引电能的变电所 b 接触网 分架空线和接触轨两种受流方式 对轨道交通列车供电的导线 c 馈电线 从牵引变电所向接触网输送牵引电能的导线 d 轨道电路 利用走行钢轨作为牵引电流回路 e 回流线 供牵引电流从钢轨返回牵引变电所的导线 20 动力供电系统a 降压变电所 将三相电源进线电压 10kV 降压为三相380V交流电 提供机电设备如风机 水泵等动力用电 也可称为动力变电所 b 配电所 配电所 室 起电能分配作用 将降压变电所引入的三相交流380V和单相220V交流电 分别供给动力 照明设备 车站配电所负责车站电能配置 区间配电所负责车站两侧区间动力与照明用电配电 c 配电线路 配电所 室 与用电设备之间的连接线路 21 一 特点及要求 1 供电的可靠性与安全性2 供电负荷的多样性3 供电系统的经济运行 22 二 电力电源 1 系统电源受电方式 电源来自城市电网 有分散式和集中式 2 电力制式 直流制式 原因 3 电压指标 110KV为 3 7 35KV为 5 5 10KV 7 7 0 4KV 5 10 DC1500V 33 20 23 110KV供电系统 24 主变电站的作用 1 城轨110KV供电系统主要由城市电网变电站110KV馈出线 城轨主变电站及其110KV断路器和主变压器构成 系统的中性点为直接接地 2 主变电站是将城市电网供给的110KV三相交流电降压至35KV 配送到城轨交通沿线的各个牵引变电所和降压变电所 3 每条线路设有两个及以上主变电站 可相互支援互为备用 25 主变电站110KV进线电源 1 取自城市各供电区域110KV电网 2 取自市网不同的变电所 是不同源的 26 110KV主接线 27 为保证轨道交通牵引负荷一级用电需要 需设置2或2座以上主变电所 两路电源进路配置两台相应的变压器 28 桥式接线 桥形接线 bridge circuitconfiguration 由一台断路器和两组隔离开关组成连接桥 将两回变压器一线路组横向连接起来的电气主接线在变压器一线路组的变压器和断路器之间接入连接桥的称为内桥接线连接桥连接在变压器一线路组的断路器和线路之间的称为外桥接线 连接桥母线上的断路器正常状态下合闸运行 29 内桥式外桥式 30 内外桥特点 内桥接线的任一线路投入 断开 检修或路障时 都不会影响其他回路的正常运行 但当变压器投入 断开 检修或故障时 则会影响另一回线路的正常运行 由于变压器运行可靠 而且不需要经常进行投入和因此内桥接线的应用较广泛外桥接线的变压投入 断开 检修或故障时 则会影响其他回路的正常运行 但当线路投入 断开 检修或故障时 则会影响一台变压器的正常运行 因此外桥接线仅适用于变压器按照经济运行要经常投入或断开的情况 31 特点 为了提高桥形接线的灵活性和可靠性 避免因检修线路或变压器时影响其他回路的正常运行 一般在接线中加设一组跨条 导线 内桥接线的跨条位置与外桥接线中连接桥的位置相同 外桥接线的跨条位置与内桥接线中连接桥的位置相同 跨条上通常设置两组串接的隔离开关 以便于跨条上隔离开关进行检修 此两组隔离开关在正常运行时是断开的 桥形接线中使用斯机台数少 其配电装置占地也少 能满足变电所可靠性要求 具有一定的运行灵活性 桥形接线适用于线路为两回 变压器为两台的交流牵引变电所和铁路变电所等 32 35KV供电系统 33 城轨35KV供电系统主要设备 1 主变电站的主变压器35KV一侧2 35KV母线和馈出线3 连接主变电站和各城轨牵引 降压变电站的35KV环网4 城轨牵引和降压变电站 以及35KV断路器和变压器5系统中性点采用接地变绕组经电阻接地的小电流接地形式 34 35 主变所35KV馈出线 直接配电给沿线牵引变电所 牵引降压混合所 降压变电所 中心降压变电所主变电所的35KV 10KV侧采用单母线分段加分段断路器的接线方式 36 35KV牵引交流供电系统 37 每座牵引变电所按其所需容量设置两组整流机组并列运行 任一牵引变电所发生故障时 由两侧相邻牵引变电所共同承担其间的全部牵引用电负荷 过电流保护采用高速空气开关 这是一种断开速度极快的直流开关 38 39 牵引变电站35KV接线 一般为单母线接线 也有单母线分段 环进环出 35KV联络电缆构成环网系统 一路为进线 另一路为联络线 牵引变电所从主变电站的35KV1或2段母线引入一路电源 如果某一变电所的进线电源取自主变的35KV1段 那么相邻变电所的进线电源就取自主变35KV2段 40 35KV降压供电系统 41 35KV中心变电站作用 从主变电站1 2段母线上分别接入两路电源 经动力变压器降压至10KV 在配送给沿线的降压站 配送方法两种 一种从中心降压站10KV1 2段母线上分别馈出 配送至降压变电站 另一种是从中心降压站10KV1 2段母线上分别馈出至最近一个降压变电站 然后再由降压站10KV1 2段母线在分别馈出至相邻降压站 42 35KV降压变电站的接线 直接从主变电站35KV1 2段母线上引入电源至本站35KV1 2段母线 然后再将引入的电源分别送至邻站的35KV1 2段母线 并同时将35KV降至0 4KV 经0 4KV母线配送至本车站各类用电负荷 接线方式为单母线分段 43 降压变电所一般设在车站附近 既可对车站较集中的电器设备供电 也方便向车站两侧区间用电设备供电 此外 车辆基地 系统调度控制中心需要专门设置的降压变电所供电 两路电源进线和两路引出至相邻降压变电所线路分别接在两段母线上 如果相邻降压变电所一端母线失压 母联开关会自动合闸 从而保证对两台降压变压器和相邻降压变电所的一路电源进线供电 44 35KV牵引降压混合变电站 45 46 直流1500V牵引供电系统 直流1500V牵引供电系统由整流器 正负母线 直流高速断路器 触网闸刀 回流排 回流电缆 开闭装置 系统对地是绝缘的 47 直流1500V母线接线方式 48 优缺点 优点 接线简单 清晰 操作简便 上行线和下行线触网上都有绝缘分段器 并且与触网闸刀并接在一起 当该牵引站因故退出运行时 可以合上触网联络闸刀 使得两边的触网连接在一起 实行大双边供电 每个牵引站各设有二台分段绝缘器 使得直流牵引系统故障不会被扩大 便于直流牵引系统的继电保护 缺点 母线发生故障或清扫 检修时 就要全部停电 连接在母线上的四台直流高速开关中任一台需检修时 需要全部停电 修理任何一台直流高速小车时 直流高速开关所在的线路一定要停电 49 二 牵引回流系统 系统由走行轨 负回流电缆和均流电缆等构成列车电流进入走行轨后将通过负回流电缆回流至牵引变电所负母线 50 回流电缆和回流箱 回流箱位于钢轨和负母排 其中有汇流排 收集阻抗棒来的回流电 51 牵引回流的接线方式与轨道电路的关系 钢轨的双重作用 回流系统的一部分 轨道电路的一部分 使回流电缆不能直接与钢轨连接 对不同电路为防相互干扰 对信号轨道电路作特殊安排 1 采用不同电流制或不同电流频率 一般信号轨道电路可采用交流电源 2 在两根钢轨间设置均流线和阻抗棒 3 牵引回流的引出线包括回流线必须在信号阻抗棒中点连接 52 牵引回流系统各元件在回流中的作用 钢轨 作为回流的载体阻抗棒 阻止流经轨道上的高频信号被旁路掉均流线 均衡两根钢轨之间的电位和电流 确保轨道信号不被干扰回流箱 通过汇流排与各个回流线连接 并与回流电缆转接回流线 从阻抗棒的中点引出 连回流箱回流电缆 将回流电流引入牵引站整流器负极 53 轨道电路 以一段线路的钢轨为导体构成的电路 用于自动 连续检测这段线路是否被机车车辆占用 也用于控制信号装置或转辙装置利用轨道作为区间信号自动控制的电路 54 55 回流方式 56 10KV降压供电系统 主要由中心变电站的动力变压器10KV一侧 10KV母线和馈出线 城轨10KV变电站 10KV断路器 变压器 系统为中性点小电流接地系统 由降压变压器绕组中性点经电阻接地 连接中心变电站和各降压变电站的是10KV环网 57 作用 沿轨交线路每个车站都设降压变电站 提供除电动车辆外其他设备设施所需电源从中心变电站或主变电所引入两路电源 经配电变压器将电压降至0 4KV 为车站用电设备提供电源 58 主接线 从主变电站或中心降压所的10KV1 2段母线各引入一路电源构成单母线分段接线方式 10KV1 2段母线上各有一进线和联络开关 每段母线电源采用环进环出接线方式 和其他降压站构成10KV环网 10KV分段开关的自切功能正常运行时一般都是退出的 0 4KV接线为单母线分段接线 在0 4KV1 2段母线上专门设有三类负荷开关和补偿电容器组 0 4KV馈出线供车站的一 二 三类负荷用电 59 城轨供电系统的负荷分类 60 电力系统负荷概念 有功功率无功功率视在功率功率因数 61 负荷分类 用电负荷电能用户的用电设备在某一时刻向电力系统取用的电功率的总和 称为用电负荷 用电负荷是电力总负荷的主要部分 线路损失负荷电能在从发电厂到用户的输配电过程中 不可避免的发生一定量的损失 即线路损失 简称线损 这种损失对应的电功率 称为线路损失负荷 供电负荷用电负荷加上同一时刻的线路损失负荷 就是发电厂对电网供电所承担的全部负荷 称为供电负荷 厂用电负荷发电厂在发电过程中自身要有许多厂用电设备运行 电动机和照明用电 对应于这些用电设备所消耗的电功率 称为厂用电负荷 简称厂用电 发电负荷发电厂对电网承担的供电负荷 加上同一时刻发电厂的厂用电负荷 构成电网的全部电能生产负荷 称为发电负荷 62 按中断供电所造成的损失及安全角度 一类负荷中断供电将造成人身伤亡或政治 军事 经济上的重大损失的负荷 称为一类负荷 如发生重大设备损坏 产品出现大量废品 引起生产混乱 重要交通枢纽 干线受阻 广播通信中断或城市水源中断 严重环境污染等等 兵工厂 大型钢厂 火箭发射基地 医院等属于一类负荷 对于这类负荷要保证不间断供电 二类负荷中断供电将造成严重停产 停工 局部地区交通阻塞 大部分城市居民的正常生活秩序被打乱等 企业工厂 大城镇 农村排灌站等属于二类负荷 对这类负荷在可能的情况下也要保证不间断供电 三类负荷除一 二类负荷之外的一般负荷 这类负荷短时停电造成的损失不大 称为三类负荷 工厂附属车间 小城镇 农村居民用电等属于三类负荷 对这类负荷可以短时停电 63 城轨交通负荷及组成 各级电网络的变配电设备本身负荷客运列车的负荷 呈感性车站用户的负荷 阻性 感性车辆段维修负荷 阻性 感性车站商业用电 损害供电质量 64 城轨供电系统的环网 城轨供电系统是属于集中受电 一条线路突出有两座或两座以上的主变电站 各自从不同源的市电网接受两路电源 经1 和2 主变降压 分别通过其35KV 段母线对所辖负荷构成两路供电网络 在这个网络各牵引变电站或混合变电站相互之间有联络线 形成相互连接的网络 各牵引变电站或混合变电站除了向主变接受电源以外 还可以通过联络线向邻站接受电源 同样也可以向邻站馈出电源 65 城轨35KV环网 66 环网跨区域供电的相互支援 当某一主变电站的进线电源或主变压器因故退出运行时 方法是通过合上35KV 或 段网联开关 使得相邻主变电站的电力跨区域送到因故失电区域 网联开关通常位于供电区域分界线的两侧 正常运行时被置于冷备用或非自动状态 需要投入运行时 须先调整各级开关继电保护整定值 然后由调度发令进行倒闸操作 67 发电厂电气设备的状态分为运行 热备用 冷备用 检修四种状态 运