地铁课设绪论

1、某市地铁二号线的供配电设计摘要 地铁作为大中城市交通疏解的主要手段，越来越受到政府及广大市民的关注。而作为城市地铁运营的主要能源及核心技术，地铁供电系统的可靠性也越来越引起业内人士的重视.近几年来，随着我国大城市交通压力的逐渐增大，城市轨道交通系统的发展步伐亦逐日加快。本文主要介绍了城市轨道交通供电系统的构成以及详细介绍了各部分的功能及分类，总结了国内外各城市地铁供电系统的应用方式。  电能是城市轨道交通车辆店里牵引系统必需的能源。电动车辆以及运营服务的几点设备，包括通风、空调、照明、通讯、信号、给排水、防灾报警、点滴、电动扶梯等，也都依赖电能。城市轨道交通供电电源一般曲子城市电网，

2、通过城市电网依稀店里系统和轨道交通供电系统实现输送相变换，最后以适当的电流形成（直流电或交流电和电压等级）供给用电设备。      城市轨道交通的供电系统负责提供车辆及设备运行的动力能源，一般包括高压供电系统、牵引供电系统和动力照明供电系统。高压供电是系统是城市电网对轨道交通系统内部的变电所的供电方式，一般视各城市内情况而定。牵引供电系统供给电动车辆运行的电能，它是有牵引变电所和牵引网组成的。动力照明供电系统提供车站和区间各类照明、扶梯、风机、水泵等动力机械设备电源和通信、信号、自动化等设备的电源，它是由降压变电所和动力照明配电线路组成的。&#

3、160;   关键词目录第一章 绪论1.1 地铁供电系统设计的背景与意义地铁是一种独立的地下有轨交通系统，不受地面道路状况和天气情况的影响，能够按照设计的能力正常运行，从而快速、安全、舒适地运送乘客。地铁供电系统，是城轨工程中重要机电设备系统之一，采用直流制供电方式供电。它担负着为电动列车和各种运营设备提供电能的重要任务，也是城市电网的重大用户。地铁的运营具有良好的社会效益，正日益成为人们日常生活中密不可分的一部分。因此，地铁供电系统的研究对于地铁的发展有着极其重要的意义。1.2 地铁供电系统国内外现状国外地铁交通已有140多年历史，目前已呈现出多元化的发展趋势。

4、世界上第一条蒸汽式地铁列车于英国伦敦通车，从第一条地铁诞生起，欧美的地铁交通发展较快。不久便开启了电气化地铁线路的先河，地铁从此步入连续不断的发展时期。现代地铁技术的标志，当以舒适的车辆和行车控制技术为代表。进入21世纪以来，随着我国大城市交通问题的日益突出，大力发展地铁交通已达成共识。目前我国城市地铁交通建设已进入了大规模高速发展阶段，国内现有30多个城市正在建设或规划筹建地铁工程，北京、上海、广州等特大城市的地铁发展已步入了网络化发展时代。而供电系统作为地铁的重要组成部分，也随着地铁的发展而快速发展。1.3 供电系统的功能地铁供电系统是地铁的动力源泉，负责电能的供应和运输，分别为电动列车牵

5、引供电和提供车站、区间、车辆段、控制中心等其他建筑物所需要的动力照明用电。地铁供电系统应具备安全可靠、经济适用、调度方便的特点，其总体功能应具备供电系统服务功能、故障自救功能、自我保护功能、防误操作功能、便于调度功能、完善的控制、显示和计量功能和电磁兼容功能等1。1.4 供电系统的基本要求地铁供电系统应满足安全性、可靠性、经济性、先进性的基本要求。(1)安全性供电系统的安全性，关系着乘客安全、运营人员安全、行车安全、设备安全等多个方面，而且各种安全性是相互联系、不可分割的。供电系统设计时，一般从系统安全性和设备安全性两个方面分析。系统安全性分析，一般包括连锁关系、继电保护、牵引网、直流牵引系统

6、、综合接地系统、应急电源等方面；设备安全性分析，一般包括变压器、牵引整流器、断路器、隔离开关、接地开关、电缆等方面。(2)可靠性供电系统的可靠性，是正常运营、事故处理、火灾救援等方面的前提条件。供电系统可靠性涉及到规划、设计、运行管理等各个方面，并渗透到供电、变配电的不同环节。(3)适用性供电系统的适用性，是指地铁供电系统的建设应满足业主建设目的与性能要求。适用性要求地铁供电系统应与城市特点、本线功能及特殊要求相适应。 (4)经济性 经济性不但要求节省工程投资，同时还要求降低运营成本。供电系统设计应优化电源网络结构，实现外部电源共享；另外应尽可能采用成熟设备、新型材料。 (5)先进性 先进性体

7、现在设计理念、先进的系统方案、先进的设备及工程先进的管理手段等方面。要充分认识到环境保护与节约能源的重要性，采取必要措施进行环境保护和降低能耗。1.5 供电系统的构成 地铁供电电源通常取自城市电网，通过城市电网一次电力系统和地铁供电系统实现输送或变换，然后以适当的电压等级供给地铁各类设备。根据用电性质的不同，地铁供电系统可分为两部分：由牵引变电所为主组成的牵引供电系统和以降压变电所为主组成的动力照明供配电系统2。(1)外部电源地铁供电系统的外部电源就是为地铁供电系统的主变电所或电源开闭所提供的外部城市电网电源。外部电源方案的形式，有集中式供电、分散式供电、混合式供电。集中式供电集中式供电是指由

8、专门设置主变电所集中为牵引变电所及降压变电所供电的外部电源方式。根据地铁线路的长短和用电容量大小，建设一座或几座地铁专用主变电所，每个主变电所有两路独立的进线电源。在有牵引变电所的车站，可以把牵引变电所和降压变电所建成牵引降压混合变电所3。如图1所示。集中式供电方案的主要特点如下：(1)在城市轨道交通沿线，建设主变电所，集中为牵引变电所及降压变电所供电。(2)地铁供电系统从城市电网引入高压电源，与城市电网接口比较少，每座主变电所只从城市电网引入两路独立的进线电源，外部电源电压等级一般为110kV。(3)地铁供电系统相对独立，自成系统，便于运营管理。 图1 集中式供电、牵引-降压混合配电网络分散

9、式供电分散式供电是指由就近分散引入的城市中压电源直接(或通过电源开闭所间接)为牵引变电所及降压变电所供电的外部供电形式，如图2所示。分散式供电一般从城市电网引入10kV中压电源，这就要求地铁沿线有足够的电源引入点及备用容量。从沿线就近引来的城网中压电源，经电源开闭所母线向牵引变电所和降压变电所提供中压电源。一般情况下，两个电源开闭所之间需要建立电源联系，即两个电源开闭所之间的供电分区通过双环网电缆进行联络。分散式供电方案的主要特点如下：(1)在城市轨道交通沿线，直接从城网分散地引入多路中压电源作为地铁电源。(2)地铁供电系统从城网引入中压电源，与城网接口较多，平均每4到5个车站就要引入两路电源

10、。(3)地铁供电系统与城网关系紧密，独立性差，运营管理相对复杂。图2 分散式供电、牵引-降压混合配电网络混合式供电混合式供电方案，多指以集中式供电为主以分散式供电为辅的供电方式，混合式供电方案介于集中式与分散式供电之间的一种结合方案，根据城市电网现状、规划以及城市地铁交通自身需要，吸收了集中式外部电源方案与分散式外部电源方案的各自优点，系统方案灵活、使供电系统完善可靠。如图3所示。图3 混合式供电、牵引-降压混合配电网络(2)主变电所主变电所的功能是接受城市电网高压电源，经降压为牵引变电所、降压变电所提供中压电源，主变电所适用于集中式供电。(3)牵引供电系统牵引供电系统的功能是将交流中压电压降

11、压整流成直流1500V或750V电压，为电动列车提供牵引供电，它包括牵引变电所与牵引网。(4)动力照明系统动力照明系统的功能是将交流中压电压降压成交流380V/220V电压，为各种运营设备提供低压电源，它包括降压变电所、动力照明配电系统。(5)杂散电流防护系统杂散电流防护系统的功能是减少因直流牵引供电系统引起的杂散电流并防止其对外扩散，尽量避免杂散电流对城市轨道交通本身及附近结构钢筋、金属管线的电腐蚀，并对杂散电流及其腐蚀防护情况进行检测。1.6 地铁供电方式选择与分析(1)供电质量集中式供电的外部电源引自城市高压电网，电压等级高，输电容量大，系统短路容量大，抗干扰能力强，电网电压波动小；另外

12、，地铁主变电所一般装有载自动调压变压器，因此中压侧电压相对稳定，供电质量高。(2)供电可靠性对于集中式供电，由于主变电所进线电压等级高，电气设备的绝缘等级、制造水平、继电保护配置等要求都比较高，线路故障率相对较低；同时，城市供电系统相对独立，与城市电网接口少，城市其他负荷对地铁供电系统干扰少。(3)中压网络电压对于集中式供电，中压网络的电压等级，不受城市电网电压等级的限制，可根据用电负荷的供电距离等情况比选确定。目前集中式供电的中压网络电压等级高，一般为35KV。这样可以提高系统的供电能力与供电可靠性，同时可以降低线路功率损耗。(4)对城市电网影响地铁供电系统对城市电网的影响主要表现在谐波影响

13、和网压波动两个方面。目前牵引整流机组一般采用双机组等效24脉波整流装置。牵引整流机组的脉波数越高，产生的低次谐波就越少。采用集中式供电方式时，高次谐波经过多级变电所变换、分流以后，注入城市电网的谐波含量少。在网压波动方面，采用集中式供电方案，牵引负荷产生的电压波动和闪变在地铁供电系统内部经过两级变压器转换，逐渐变的平衡，对城市电网其他用户的影响很小。(5)工程实施采用集中式供电，地铁主变电所与城市电网接口较少，外部电源引入路径相对较少，建设单位与城市协调工作相对较少，易于实施。 1.7主变电所对于集中式供电系统，应建设地铁专用主变电所。本部分涉及内容较多，主要有主变电所选址、电气主接线、主变压

14、器选择、主变压器中性点接地等。地铁主变电所功能是接受城市电网高压电源，经降压后为牵引变电所、降压变电所提供中压电源。主变电所电气主接线，可以从高压侧和中压侧两个方面来描述。高压侧线路采用线路变压器组接线形式；中压侧一般采用单母线分段形式，并设置母线分段开关。主变电器的选择，包括主变压器的台数与容量的确定的原则、主变压器形式选择等。主变压器高压侧接地方式按城市电网运行方式确定；中压侧中性点一般经过消弧线圈接地或接地电阻接地。主变压器中压侧：主接线中压侧一般采用单母线分段形式，并设置母线分段开关。如图3-2所示。正常情况下，两段母线分裂运行；牵引变电所和降压变电所可以从不同母线段取得中压电源；当主

15、变电所一段中压母线失压时，另一端中压母线可以迅速恢复对牵引变电所和降压变电所供电。 当一路高压进线失电压或一台主变退出后，通过中压母线分段开关迅速合闸，由另一台主变压器承担本主变电所范围内的全部一、二级用电负荷。当一段中压母线故障时，该段母线上的进线开关分闸，同时该段母线上馈线所接的一级牵引或降压变电所进线开关也应失压跳闸，根据中压供电网络运行方式，由主变电所的另一段中压母线继续供电。图3-2 主变压器主接线图1.8中压网络中压网络不是供电系统中独立的子系统，但是它却是供电系统设计的核心内容。它的设计牵扯到外部电源方案、主变电所的位置及数量、牵引变电所及降压变电所的位置与数量、牵引变电所与降压

16、变电所的主接线等。中压供电网络是通过中压电缆，纵向把上级主变电所和下级牵引变电所、降压变电所连接起来，横向把全线的各个牵引变电所、降压变电所连接起来，形成了中压网络。根据网络功能的不同，把为牵引变电所供电的中压网络，称为牵引网络；同样，把为降压变电所供电的中压网络称为动力照明网络。中压网络有两大属性：一是电压等级，二是构成形式。牵引变电所引入两路独立的中压交流电源，并将交流电能转换为直流电能，承担着向电动列车提供直流牵引电能的功能。降压变电所将中压电能转换到低压电能，向车站、区间、车辆段、控制中心所有低压用电负荷提供电能，使地铁安全运营得到可靠地保障。1 设计基本内容1. 设计的目的和要求2.

17、 设计的主要内容3. 地铁变配电所的负荷分类根据地下铁道设计规范的要求，把地铁的用电负荷分为三级。一级负荷：防排烟风机、废水泵、消防泵、防淹门、通信、信号、防灾报警、自动售检票系统、车站控制室、屏蔽门以及应急照明(含疏散指示照明)等用电以及区间的风机和水泵用电，由两路独立的电源供电，且为末端切换。应急照明电源在交直流屏上切换。二级负荷：自动扶梯、电梯、普通风机、污才泵、一般照明、管理房及设备房照明等用电，由一路电源供电。当这路电源发生故障时，由变电月低压柜上的母线联络开关进行切换，以保证供电。（注：变电所为两路10电源各带一台变且器，低压侧为单母线分段，设母线联络开关。）三级负荷：冷水机组及其

18、配套的冷冻泵、冷却泵、冷却塔、茶水间热水器以及广告照明、清洁机械等设备用电，由一路电源供电，当这路电发生故障时，允许对这些设备停止供电。4. 供电原则5. 无功补偿6. 电气主接线和运行方式2 动力部分设计1动力配电原则动力设备配电主要采用放射式配电。水泵电梯、扶梯的电源以及通信、信号、综合控制室.屏蔽门、自动售检票机的双路电源都是直接由配电所的低压母线馈出，采用TN-S接地保护系统，用五芯电缆供电。环控设备从环控电控室放射式供电方式配电，采用TN-S系统。区间维修用电每隔1000!设一动力插座箱，采用链式配电，每个插座箱容量Sl5kW，每路仅考虑一个插座箱使用，插座箱应设漏电开关保护，插座箱

19、密封防水，外壳防护1?65»在站台、站厅设置单相三孔安全插座供清洁机械和检修用。2动力设备的供电和控制空调通风机房设环控电控室，根据环控设备设置情况，在车站的一端或两端分别设环控电控室。从环控电控室给各种风机、风阀等配出电力，在风机旁设按钮箱。满足动力设备的用电耍求，方便运营维护管理。隧道通风机容量较大，但属于环控设备，也从环控电控室配出电力。有的地铁线路的隧道通风机是直接从变电所配出的，这是设计总体单位的要求不同。除环控设备能够在环控电控室控制外，一般设备都采用就地控制和综合控制两种控制方式。在车站综合控制室由3八3微机实现对风机、空调、水泵等设备的控制与监视，并将采集的信息送至中

20、央控制室。动力设备采用直接起动方式，隧道风机及区间水泵等较大、较远的设备采用降压起动或软起动的方式。3 设计4选型5出图3 照明部分设计1.原则 1）为便于运营和管理，在车站两端站台层和站厅层各设一照明配电室，上下 两层配电室一般是对齐的，这样便于对本层用电设备的管理和上下层电缆的敷 设。公用照明配电箱集中设在照明配电室内，便于控制。 2）照明种类和控制方式：照明分为一般照明、应急照明、诱导照明、广告照 明和安全照明。公用照明集中管理，统一控制。机房和办公室照明就地控制。 北京地铁早期设计时，有一部分照明是列车停运以后仍继续工作的常明灯，叫 做节电照明。因节电照明的词义不能正确表达其照明性质，一些城市的地铁不 用该词，而统称为一般照明。 3）站台层和站厅层的照明主要