市轨道交通供电技术___外部供电系统

1、2.1 电源电源 2.2 外部供电方式外部供电方式 2.3 主变电所主变电所 2.4 中压供电网络中压供电网络 【主要内容主要内容】 2.1 电源电源 一、城轨供电系统对外部电源的要求一、城轨供电系统对外部电源的要求 二、城轨交通供电系统的电源电压等级二、城轨交通供电系统的电源电压等级 三、电源外线的一般设计原则三、电源外线的一般设计原则 四、谐波及其治理四、谐波及其治理 一、城轨供电系统对外部电源的要求一、城轨供电系统对外部电源的要求 1 1、国标对一级负荷电源的规定、国标对一级负荷电源的规定: : 国标国标供配电系统设计规范供配电系统设计规范（GB 50052-2009）规定：）规定： 一

2、级负荷应由两路电源供电；当一路电源发生故障时，一级负荷应由两路电源供电；当一路电源发生故障时， 另一路电源不应同时受到损坏。另一路电源不应同时受到损坏。 一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外， 尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急系统。尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急系统。 一、城轨供电系统对外部电源的要求一、城轨供电系统对外部电源的要求 1 1、国标对一级负荷电源的规定、国标对一级负荷电源的规定: : （GB 50052-2009GB 50052-2009）对应急电源的规定：）对应急电源的规定： 独立于正常电源的发电机组。

3、独立于正常电源的发电机组。 供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路。供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路。 蓄电池。蓄电池。 干电池。干电池。 城轨交通供电系统的主变电所、牵引变电所、降压变电城轨交通供电系统的主变电所、牵引变电所、降压变电 所，都要求能获得所，都要求能获得2 2路电源。路电源。 一、城轨供电系统对外部电源的要求一、城轨供电系统对外部电源的要求 2 2、城轨交通供电系统对电源的要求：、城轨交通供电系统对电源的要求： 2路电源要求来自不同的变电所或同一变电所的不同路电源要求来自不同的变电所或同一变电所的不同 母线。母线。 每个进线电源的容量应满足变电所全部每个进线电源的容量

4、应满足变电所全部1、2级负荷的级负荷的 要求。要求。 2路电源应分列运行，互为备用，当路电源应分列运行，互为备用，当1路电源发生故障路电源发生故障 时，由另时，由另1路电源恢复供电。路电源恢复供电。 为便于运营管理和减少损耗，要求集中式供电的主变为便于运营管理和减少损耗，要求集中式供电的主变 电所的站位和分散式供电的电源点，要尽量靠近城轨电所的站位和分散式供电的电源点，要尽量靠近城轨 交通线路，减少引入城轨交通的电缆通道的长度。交通线路，减少引入城轨交通的电缆通道的长度。 一、城轨供电系统对外部电源的要求一、城轨供电系统对外部电源的要求 2 2、城轨交通供电系统对电源的要求：、城轨交通供电系统

5、对电源的要求： 设有两座以上主变电所的应急电源系统中，在保证城设有两座以上主变电所的应急电源系统中，在保证城 轨电动车组安全快捷地运送旅客的基本功能的前提下，轨电动车组安全快捷地运送旅客的基本功能的前提下， 要求将下列负荷纳入应急电源系统：要求将下列负荷纳入应急电源系统： u保证一定运输能力的牵引负荷：一定运输能力的负荷应是指保证一定运输能力的牵引负荷：一定运输能力的负荷应是指 高峰小时以下的运输能力时的负荷。高峰小时以下的运输能力时的负荷。 u保证地铁正常运行必须的动力照明负荷：通信、信号、自动保证地铁正常运行必须的动力照明负荷：通信、信号、自动 售检票机、屏蔽门、工作照明、变电所自用电、自

6、动扶梯。售检票机、屏蔽门、工作照明、变电所自用电、自动扶梯。 二、城轨交通供电系统的电源电压等级二、城轨交通供电系统的电源电压等级 1 1、城网电压等级现状与发展：、城网电压等级现状与发展： 国家标准国家标准标准电压标准电压( GB156-2003)的规定的规定 ： 220 kV及以上的电压等级为高压送电网。及以上的电压等级为高压送电网。 110 kV、66 kV等级为高压配电网。等级为高压配电网。 1 kV以上以上35 kV及以下电压等级为中压配电网。及以下电压等级为中压配电网。 1kV及以下为低压配电网。及以下为低压配电网。 国外城轨供电系统广泛采用国外城轨供电系统广泛采用20 kV中压网

7、络。中压网络。 二、城轨交通供电系统的电源电压等级二、城轨交通供电系统的电源电压等级 2 2、集中式供电对外部电源电压等级的要求：、集中式供电对外部电源电压等级的要求： 集中式供电要求从城网引进高压电源。集中式供电要求从城网引进高压电源。 集中式外部电源方案，目前外部电源电压等级一般为集中式外部电源方案，目前外部电源电压等级一般为 110kV。 东北地区沈阳、哈尔滨等则为东北地区沈阳、哈尔滨等则为66 kV。 二、城轨交通供电系统的电源电压等级二、城轨交通供电系统的电源电压等级 3 3、分散式供电对外部电源电压等级的要求：、分散式供电对外部电源电压等级的要求： 分散式供电需要从城网直接引入中压

8、电源。分散式供电需要从城网直接引入中压电源。 中压网络的电压等级应与城网相一致。中压网络的电压等级应与城网相一致。 可以采用可以采用35kV，也可以采用，也可以采用10kV。 三、电源外线的一般设计原则三、电源外线的一般设计原则 1、所有电源外线应就近从城网引至电源变电所（主变电所、所有电源外线应就近从城网引至电源变电所（主变电所 或电源开闭所）。或电源开闭所）。 2、对于分散式供电方案，引至同一电源开闭所的两回电源、对于分散式供电方案，引至同一电源开闭所的两回电源 线路应从城网变电站不同馈电母线直接引入，电源线路线路应从城网变电站不同馈电母线直接引入，电源线路 在城区应采用电缆线路引入，在郊

9、区宜采用电缆线路在城区应采用电缆线路引入，在郊区宜采用电缆线路 （也可采用架空线路）引入。（也可采用架空线路）引入。 3、对于集中式供电方案，引至同一主变电所的两回电源线、对于集中式供电方案，引至同一主变电所的两回电源线 路至少应有一回电源直接从城网变电站馈电母线专用回路至少应有一回电源直接从城网变电站馈电母线专用回 路引入。电源线路在城区宜采用电缆线路引入，在郊区路引入。电源线路在城区宜采用电缆线路引入，在郊区 可采用架空线路引入。可采用架空线路引入。 三、电源外线的一般设计原则三、电源外线的一般设计原则 4、对于电缆线路，引至同一电源变电所的两回电源线路应、对于电缆线路，引至同一电源变电所

10、的两回电源线路应 敷设在不同的电缆通路或同一通路的不同支架和管道内。敷设在不同的电缆通路或同一通路的不同支架和管道内。 5、电缆（架空线）导体的输送容量，应根据主变压器容量、电缆（架空线）导体的输送容量，应根据主变压器容量 确定。确定。 6、电缆（架空线）线路工程设计应考虑当地气象条件。、电缆（架空线）线路工程设计应考虑当地气象条件。 7、电缆（架空线）的技术条件应满足运行要求。、电缆（架空线）的技术条件应满足运行要求。 8、电缆型式及导线截面积的计算应根据不同环境温度、敷、电缆型式及导线截面积的计算应根据不同环境温度、敷 设方式下的载流量等确定。设方式下的载流量等确定。 9、电缆金属外护套的

11、感应电压应满足、电缆金属外护套的感应电压应满足电力工程电缆设计电力工程电缆设计 规范规范(GB50217)的相关要求。的相关要求。 三、电源外线的一般设计原则三、电源外线的一般设计原则 10、电缆（架空线）线路应满足防雷要求。、电缆（架空线）线路应满足防雷要求。 11、电缆（架空线）线路应满足防震要求。、电缆（架空线）线路应满足防震要求。 12、电缆线路应满足防蚁要求。、电缆线路应满足防蚁要求。 13、电缆线路应满足防火要求。、电缆线路应满足防火要求。 14、电缆在主变电所外敷设时，可以采用随道内、电缆沟、电缆在主变电所外敷设时，可以采用随道内、电缆沟、 直埋、穿管等方式。直埋、穿管等方式。

12、15、电缆在主变电所内敷设时，可以采用电缆支架等方式。、电缆在主变电所内敷设时，可以采用电缆支架等方式。 16、电缆（架空线）线路不应干扰线路附近通信设施的良好、电缆（架空线）线路不应干扰线路附近通信设施的良好 运行，否则应采取相应措施。运行，否则应采取相应措施。 17、沿电缆线路敷设的光纤的技术性能应满足运行要求。、沿电缆线路敷设的光纤的技术性能应满足运行要求。 四、谐波及其治理四、谐波及其治理 1 1、谐波的概念：、谐波的概念： 在理想干净的电力系统中，电流和电压都是纯粹的正在理想干净的电力系统中，电流和电压都是纯粹的正 弦波。由于电力系统中某些设备和负荷的非线性特性，弦波。由于电力系统中

13、某些设备和负荷的非线性特性， 即所加电压与产生的电流不成线性正比）关系而造成即所加电压与产生的电流不成线性正比）关系而造成 波形畸变。波形畸变。 当电力系统向非线性设备及负荷供电时，这些设备或当电力系统向非线性设备及负荷供电时，这些设备或 负荷在传递（如变压器）、变换（如交直流换流器）、负荷在传递（如变压器）、变换（如交直流换流器）、 吸收（如电弧炉）系统发电机所供给的基波能量的同吸收（如电弧炉）系统发电机所供给的基波能量的同 时，又把部分基波能量转换为谐波能量，向系统倒送时，又把部分基波能量转换为谐波能量，向系统倒送 大量的高次谐波，使电力系统的正弦波形畸变，电能大量的高次谐波，使电力系统的

14、正弦波形畸变，电能 质量降低。质量降低。 四、谐波及其治理四、谐波及其治理 2 2、谐波的危害、谐波的危害 谐波对供电线路产生了附加损耗。谐波对供电线路产生了附加损耗。 谐波影响各种电气设备的正常工作谐波影响各种电气设备的正常工作 谐波使电网中的电容器产生谐振。谐波使电网中的电容器产生谐振。 谐波对附近的通信系统产生干扰。谐波对附近的通信系统产生干扰。 四、谐波及其治理四、谐波及其治理 3 3、谐波的治理、谐波的治理 增加牵引整流机组的脉波数。增加牵引整流机组的脉波数。 安装滤波装置或谐波补偿装置。安装滤波装置或谐波补偿装置。 谐波补偿装置。谐波补偿装置。 荧光灯。荧光灯。 一、集中供电一、集

15、中供电 二、分散供电二、分散供电 三、混合供电三、混合供电 四、三种电源供电方案的比较四、三种电源供电方案的比较 2.2 外部供电方式外部供电方式 一、集中供电一、集中供电 集中供电：由城轨专用主变电所构成的供电方案。集中供电：由城轨专用主变电所构成的供电方案。 一、集中供电一、集中供电 集中供电举例：集中供电举例： 上海地铁外部集中供电上海地铁外部集中供电 二、分散供电二、分散供电 分散供电：在地铁沿线直接由城市电网引入多路地铁所需要分散供电：在地铁沿线直接由城市电网引入多路地铁所需要 的电源而构成的供电系统。的电源而构成的供电系统。 三、混合供电三、混合供电 混合供电混合供电 ：以集中式供

16、电为主，个别地段直接引入城市：以集中式供电为主，个别地段直接引入城市 电网电源作为补充，称之为混合式供电。电网电源作为补充，称之为混合式供电。 为保证系统的可靠性，无论采用哪种供电方式，构成系统为保证系统的可靠性，无论采用哪种供电方式，构成系统 时都应首先采用环网式供电方式。时都应首先采用环网式供电方式。 四、三种电源供电方案的比较四、三种电源供电方案的比较 （1 1）供电质量）供电质量 （2 2）供电可靠性）供电可靠性 （3 3）中压网络电压）中压网络电压 （4 4）对城网影响）对城网影响 （5 5）资源共享）资源共享 （6 6）工程实施）工程实施 2.3 主变电所主变电所 一、主变电所的位

17、置选择一、主变电所的位置选择 二、主变电所的设备二、主变电所的设备 三、主变电所的主接线三、主变电所的主接线 一、主变电所的位置选择一、主变电所的位置选择 1 1、应尽量靠近地铁线路、接近负荷中心。、应尽量靠近地铁线路、接近负荷中心。 2 2、各主变电所的负荷平衡，并使其两侧的供电距离基本相、各主变电所的负荷平衡，并使其两侧的供电距离基本相 同。同。 3 3、靠近地铁车站，以缩短电缆通道的距离，减少和城市地、靠近地铁车站，以缩短电缆通道的距离，减少和城市地 下管网的交叉和干扰。下管网的交叉和干扰。 4 4、应考虑路网规划与其他地铁线路资源共享，并预留电缆、应考虑路网规划与其他地铁线路资源共享，

18、并预留电缆 通道和容量。通道和容量。 二、主变电所的设备二、主变电所的设备 为减少占地面积，主变电所应设计成室内式。为减少占地面积，主变电所应设计成室内式。 主变电所宜选用主变电所宜选用SF6SF6绝缘全封闭组合电器（绝缘全封闭组合电器（GISGIS）。）。 主变电所无需另设电容补偿装置。主变电所无需另设电容补偿装置。 主变电所二次主变电所二次回路：回路： 有就地级、距离级和远动级三级控制设计有就地级、距离级和远动级三级控制设计 应与地铁牵引变电所相协调，采用综合自动化系统。应与地铁牵引变电所相协调，采用综合自动化系统。 每座主变电所从城市电网引入两路独立的每座主变电所从城市电网引入两路独立的

19、110kV或或63kV电源电源 。 三、主变电所的主接线三、主变电所的主接线 2.4 中压供电网络中压供电网络 一、中压供电网络的电压等级一、中压供电网络的电压等级 二、中压供电网络的构成形式二、中压供电网络的构成形式 三、国内城市轨道交通中压网络现状三、国内城市轨道交通中压网络现状 一、中压供电网络的电压等级一、中压供电网络的电压等级 （1 1）35KV35KV中压网络中压网络 （2 2）33KV33KV中压网络中压网络 （3 3）20KV20KV中压网络中压网络 （4 4）10KV10KV中压网络中压网络 以上几种中压网络的比较如下表：以上几种中压网络的比较如下表： 一、中压供电网络的电压

20、等级一、中压供电网络的电压等级 序序号号项项 目目35 kV33 kV20 kV10 kV 1适用标准适用标准国家标准国际标准国家、国际标准 国家、国际标 准 2 对外部电压对外部电压 等级要求等级要求 城网可以没有35 kV城网可以没有33 kV城网可以没有20kV 一般城网均已 有10 kV 3设备国产化设备国产化国 内国 外国 内国 内 4环网柜情况环网柜情况无环网柜有环网柜有环网柜有环网柜 5 设备尺寸及占设备尺寸及占 用变电所面积用变电所面积 较大，不利于 减小车站体量 较小(C-GIS)，利于 减小车站体量 较小，利于减小车 站体量，节省土建 投资 较小，利于 减小车站体量 6设备

21、价格设备价格适 中最 高适中，比35 kV低最 低 7输电容量输电容量较 大较 大适中，比10 kV大较 小 8输电距离输电距离较 长较 长适中，比10 kV长较 短 9 城市轨道城市轨道 交通应用交通应用 国内有采用国内外有采用国外有采用国内外有采用 二、中压供电网络的构成形式二、中压供电网络的构成形式 1 1、构成原则、构成原则: : （1）安全可靠，经济合理，满足供用电的要求。）安全可靠，经济合理，满足供用电的要求。 （2）接线简单，负荷平衡，保护完善。）接线简单，负荷平衡，保护完善。 （3）环网供电，调度方便，误操作机会为零。）环网供电，调度方便，误操作机会为零。 （4）各种变电所皆为

22、双电源，主接线尽可能一致。）各种变电所皆为双电源，主接线尽可能一致。 二、中压供电网络的构成形式二、中压供电网络的构成形式 2 2、构成形式：、构成形式： 集中供电：中压网络的构成形式为树型集中供电：中压网络的构成形式为树型(二叉树二叉树)结构结构 二、中压供电网络的构成形式二、中压供电网络的构成形式 2、构成形式：、构成形式： 分散供电：中压网络的构成形式一般采用点对点的结构分散供电：中压网络的构成形式一般采用点对点的结构 国内通常采用的中压供电网络为国内通常采用的中压供电网络为10kV、35kV两个电压等级。两个电压等级。 三、国内城市轨道交通中压网络现状三、国内城市轨道交通中压网络现状

23、复习与思考复习与思考 1.城轨交通供电系统对电源有哪些要求？城轨交通供电系统对电源有哪些要求？ 2.城轨交通供电系统的电源电压等级有哪几种？城轨交通供电系统的电源电压等级有哪几种？ 3.城市轨道交通供电系统为什么会产生谐波？如何治理？城市轨道交通供电系统为什么会产生谐波？如何治理？ 4.外部供电系统对城轨交通的供电方式有哪几种？各有什外部供电系统对城轨交通的供电方式有哪几种？各有什 么特点？么特点？ 5.城轨交通主动变电所的位置应该如何选择？城轨交通主动变电所的位置应该如何选择？ 6.什么是中压网络？什么是中压网络？ 7.中压网络有哪些电压等级？中压网络有哪些电压等级？ 8.中压网络有哪些构成

24、形式？中压网络有哪些构成形式？ 2.1 电源电源 2.2 外部供电方式外部供电方式 2.3 主变电所主变电所 2.4 中压供电网络中压供电网络 【主要内容主要内容】 一、城轨供电系统对外部电源的要求一、城轨供电系统对外部电源的要求 1 1、国标对一级负荷电源的规定、国标对一级负荷电源的规定: : （GB 50052-2009GB 50052-2009）对应急电源的规定：）对应急电源的规定： 独立于正常电源的发电机组。独立于正常电源的发电机组。 供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路。供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路。 蓄电池。蓄电池。 干电池。干电池。 城轨交通供电系统的主变电所、牵

25、引变电所、降压变电城轨交通供电系统的主变电所、牵引变电所、降压变电 所，都要求能获得所，都要求能获得2 2路电源。路电源。 一、城轨供电系统对外部电源的要求一、城轨供电系统对外部电源的要求 2 2、城轨交通供电系统对电源的要求：、城轨交通供电系统对电源的要求： 设有两座以上主变电所的应急电源系统中，在保证城设有两座以上主变电所的应急电源系统中，在保证城 轨电动车组安全快捷地运送旅客的基本功能的前提下，轨电动车组安全快捷地运送旅客的基本功能的前提下， 要求将下列负荷纳入应急电源系统：要求将下列负荷纳入应急电源系统： u保证一定运输能力的牵引负荷：一定运输能力的负荷应是指保证一定运输能力的牵引负荷：一定运输能力的负荷应是指 高峰小时以下的运输能力时的负荷。高峰小时以下的运输能力时的负荷。 u保证地铁正常运行必须的动力照明负荷：通信、信号、自动保证地铁正常运行必须的动力照明负荷：通信、信号、自动 售检票机、屏蔽门、工作照明、变电所自用电、自动扶梯。售