地铁供电系统概述

1、地铁供电系统概述地铁供电系统概述2014年8月目 录1 1、供电方式分类、供电方式分类1 1、供电方式分类、供电方式分类1.集中供电方式集中供电方式：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35kV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 2、

2、供电系统构成及功能、供电系统构成及功能2 2、供电系统构成及功能、供电系统构成及功能桥断路桥断路器器桥型接线方式线路变压器组接线方式2 2、供电系统构成及功能、供电系统构成及功能牵引变电所降压变电所牵引降压混合变电所2 2、供电系统构成及功能、供电系统构成及功能长沙长沙2号线号线2 2、供电系统构成及功能、供电系统构成及功能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

3、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3 3、供电系统运行方式、供电系统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 3、供电系统运行方式、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。3.2 故障运行方式o当一座主变电所故障退出运行（不考虑35kV母线同时故障）时

4、，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o当主变电所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o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o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40

5、0V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o当正线任一座牵引变电所解列时（不含汽车西站牵引变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o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。o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。o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o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

6、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。o整流机组负荷等级应满足GB10411-2005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 4、变电设备简介、变电设备简介 车站变电所布局车站变电所布局4 4、变电设备简介、变电设备简介o110kV油浸式变电器4 4、变电设备简介、变电设备简介4 4、变电设备简介、变电设备简介o干式变 压器4 4、变电设备简介、变电设备简介o110kV 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

7、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 4、变电设备简介、变电设备简介o35kV GIS开关柜4 4、变电设备简介、变电设备简介o1500V直流 开关柜4 4、变电设备简介、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柜内电缆安装柜内布线情况4 4、变电设备简介、变电设备简介o低压柜、环控柜4 4、变电设备简介、变电设备简介o电缆敷设电缆垂直敷设变电二次系统变电二次系统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、1500

8、V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 4、变电设备简介、变电设备简介变电二次系统变电二次系统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 4、变电设备简介、变电设备简介4 4、变电

9、设备简介、变电设备简介变电二次系统变电二次系统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

10、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 4、变电设备简介、变电设备简介5 5、接触网简介、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：传输电能传输电能弓网授流弓网授流5 5、接触网简介、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/

11、h80km/h，国内最高运行时速120km/h120km/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DCDC1 150500 0V V、DCDC7 750V50V电压等级。传输电流大，一般额定电流为3000A3000A。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，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 5、接触网简介、接触网简

12、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结构高度跨距跨距导高导高拉出值拉出值受电弓或线路中心线侧面限界侧面限界5.45.4名词解释及专业术语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 5.5.1 刚性悬挂刚性悬挂 组成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支持结构绝缘子绝缘子定位线夹定位线夹汇流排汇流排接触线接触线架空地线架空地线5.5架空刚性接触网5.5.1 5.5.1

13、 刚性悬挂组成刚性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 5.5.2 平面布置原则平面布置原则o锚段长度一般为200250m。o跨距一般为512m。o在一个锚段内，刚性悬挂呈“正弦波”布置，拉出值0mm 250mm5.5.3 5.5.3 温度补偿形式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

14、弓抬升力下，接触线有抬高，故称为“柔性悬挂”。5.6架空柔性悬挂5.6.1 5.6.1 柔性悬挂的分类及组成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 5.6.2 简单链型悬简单链型悬 挂组成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承力索接触线接触线吊弦吊弦架空地线架空地线支柱支柱腕臂腕臂定位装置定位装置5.6架空柔性悬挂5.6.3 5.6.3 简单悬挂简单悬挂组成组成接触线架空地线定位装置腕臂支柱基础接触线接触线架空地线架空地线定位装置定位装置腕臂腕臂支柱支柱5.6架空柔性悬挂承力索（辅助馈线）:标称截面mm2 ： 1

15、50绞线计算外径mm： 15.8 绞线股数根数 ： 37x1 5.6.4 5.6.4 接触线与承力索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 G271H511 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

16、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o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（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序号序号设备名称设备名称型号规格型号规格单位单位数量数量备备 注注一一车辆及交通工具车辆及交通工具 1 1供电抢修指挥车供电抢修指挥车乘座乘座5 5人，四缸人，四缸辆辆1 12 2工具车工具车双排座双排座辆辆1 13 3接触网维修

17、作业车接触网维修作业车216KW216KW辆辆1 1带简易检测装置带简易检测装置4 4轨道平板车轨道平板车载重量：载重量：30t30t辆辆1 1 5 5变电设备巡检车变电设备巡检车乘坐乘坐6 6人，带仪器人，带仪器辆辆1 16 6电气试验车电气试验车试验电压：试验电压：0-150KV0-150KV辆辆1 1 二二移动检修试验设备移动检修试验设备 1 1真空净油机真空净油机过滤能力：过滤能力：50L/min50L/min，台台1 12 2SF6SF6气体测试仪器气体测试仪器气体检漏，微量水分检测气体检漏，微量水分检测套套2 23 3便携式试验设备、仪器便携式试验设备、仪器待定待定套套3 34 4

18、微电脑交流电量测试仪微电脑交流电量测试仪精度：精度：1.01.0级级台台2 25 5便携式检测仪表便携式检测仪表待定待定套套3 36 6远距离红外测温仪远距离红外测温仪距离系数：距离系数：800:1 800:1 台台4 4专用设备专用设备7 7直流高压试验器直流高压试验器0 0120kV/2mA120kV/2mA套套1 18 8电缆故障测量仪电缆故障测量仪含路径仪、定点仪含路径仪、定点仪套套1 19 9维修防护电话维修防护电话待定待定台台18181010局放超声自动定位系统局放超声自动定位系统待定待定套套1 11111便携式波形记录仪便携式波形记录仪数字式数字式台台1 11212接触网专用接地

19、、验电器接触网专用接地、验电器1500V1500V套套2222 专用设备专用设备1313直流接地试验器直流接地试验器用于直流系统接地故障用于直流系统接地故障套套2 21414检修照明灯具及设备检修照明灯具及设备待定待定套套4 41515线路故障测试仪线路故障测试仪适用于低压线缆适用于低压线缆台台2 2专用设备专用设备1616继电保护测试装置继电保护测试装置待定待定套套1 11717携带式发电机携带式发电机3KW3KW台台2 21818油耐压试验仪油耐压试验仪0-80KV0-80KV台台1 11919绝缘子清扫设备绝缘子清扫设备适用于适用于35kV35kV台台1 1 三三检修间检修间 1 1单梁

20、桥式起重机单梁桥式起重机起重量；起重量；3t3t台台1 12 2剪板机剪板机剪板规格：剪板规格：3X1200mm3X1200mm台台1 13 3接触网维修设备接触网维修设备待定待定套套5 54 4远红外干燥箱远红外干燥箱最高温度：最高温度：300300台台1 15 5除尘式砂轮机除尘式砂轮机砂轮直径砂轮直径300mm300mm台台1 16 6直流开关试验装置直流开关试验装置电流输出：电流输出：20000A20000A套套1 17 7绝缘台绝缘台耐压；耐压；35kV35kV台台2 28 8高压开关特性测试仪高压开关特性测试仪机械特性和同期性机械特性和同期性台台1 19 9绝缘靴手套耐压试验装置绝

21、缘靴手套耐压试验装置耐压耐压:20kV:20kV，带专用试验电源，带专用试验电源台台1 1专用设备专用设备1010交流电焊机交流电焊机最大电流：最大电流：360A360A台台2 21111真空度测试仪真空度测试仪待定待定套套1 11212蓄电池测试仪蓄电池测试仪待定待定台台2 21313交流耐压试验台交流耐压试验台输出电压：输出电压：0-3000V0-3000V台台1 1 1414高压试验成套装置高压试验成套装置150kV/15kVA150kV/15kVA（干式）（干式）套套1 1 带控制台、调压器、球隙等带控制台、调压器、球隙等1515屏柜维修、检查设备屏柜维修、检查设备待定待定套套1 1

22、6.3供电车间主要设备表1616变频谐振耐压成套装置变频谐振耐压成套装置待定待定套套1 1 1717液压升降台车液压升降台车升高升高6m6m台台2 2 1818低电压变压器低电压变压器5000A5000A台台1 1 1919空压机空压机V-0.3/7V-0.3/7台台1 1 2020自动充放电装置自动充放电装置100A100A台台1 1 四四仪表、继电器、电子、化验仪表、继电器、电子、化验 1 1仪表校验台仪表校验台带数字标准表，带数字标准表，0.20.2级级套套1 1 带钳型表校验仪带钳型表校验仪2 2电工仪表电工仪表含标准仪表含标准仪表套套3 3 3 3继电器万能试验台继电器万能试验台交流

23、交流500V500V、直流、直流600A600A台台1 1 4 4示波器示波器数字式数字式台台2 2 5 5杂散电流检测设备杂散电流检测设备待定待定套套1 1 6 6油化验色谱分析仪油化验色谱分析仪待定待定套套1 1 五五调度、微机室调度、微机室 1 1电参数微机采集装置电参数微机采集装置待定待定套套1 1 2 2供电教学模拟系统供电教学模拟系统变电部分变电部分套套1 1 3 3设备维护管理信息系统设备维护管理信息系统待定待定套套1 1 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

24、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台备用手车式直流快速开关。13）每座牵