城市轨道交通供配电系统

单元5

城市轨道交通供配电系统教学目标1.掌握变电所的分类及各自的特点2.了解变电所的电气设备3.掌握接触网的结构形式及供电方式4.了解远动监控的概念和结构5.1

概

述一、城市轨道交通供配电系统的功能城市轨道交通系统的能源供应。1)、电动车组运行所需的电能供应：牵引用电。2)、机电设备运转所需的电能供应：风机、

水泵、空调、

自动扶梯、加工设备等。3)、城市轨道交通通信信号设备运行所需的电能供应。4)、照明及其他生产生活用电供应。5.1

概

述二、城市轨道交通供配电系统的组成城市轨道交通是一个重要的用电部门其一次供电系统定为一级负荷，按规定需

由两路独立的电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路应能保证一级负荷的全部用电需要。因此，城市轨道交通牵引

变电所的电源进线来自两个区域变电所或

来自一个区域变电所的两路独立电源，当

一路电源失压时，另一路电源立即自动切入，使轨道交通系统能获得不间断的电源。钢轨F₁

、F₂城市电网发电厂

L₁

~L,传输线B₁

~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5.1

概

述1、

牵引供电系统：A

牵引变电所：供给地铁一定区域内牵引电能的

变电所。馈电线

馈电线电分段

回流线馈电线馈电线回流线电分段图5-2地铁牵引供电系统示意图牵引变电站

牵引变电站接触网钢轨地铁主变电站地铁主变电站接的网5.1

概

述B

接触网(或接触轨):经过电动列车的

受电器向电动列车供给电能的导电网(北京、天津地铁采用接触轨方式，上

海地铁采用架空接触网方式)。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：列车行走时，利用走行轨作

为牵引电流回流的电路。E

回流线：用以供牵引电流返回牵引变电

所的导线。5.1

概

述x

接触网(轨)、馈电线、轨道、回流

线总称为牵引网。×牵引供电系统由牵引变电所和牵引网

组成，其中牵引变电所和接触网(轨)

是牵引供电系统的主要组成部分。×在各种牵引供电系统中，根据电流形

式可分为直流制和交流制两种。

我国

已建成通车的北京、天津地铁和上海

地铁等均采用直流制供电。5.1

概

述2、

动力照明供电系统图5-3地铁动力照明供电系统示意图区间.区间

配电·配电减正

变电站减区变电站地铁主变电站地铁主变电站区间配电一车站

配电车站

配电区间配电5.1

概

述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、水泵等动力用电和照明、信号、通信、防灾、报警设备用电，

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)、用电设备之间的连线路。5.1

概

述x布

置

：在动力照明供电系统设计中，降

压变电所一般按每站一个设置，也可以

几个车站合设一个。也可将降压(动力)

变电所附设在某个牵引变电所之中，形成一个牵引与动力混合变电所。×变电所和接触网是城市轨道交通供电系

统中最重要的组成部分。5.1

概

述三、城市轨道交通供电制式简介x

轨道交通采用直流供电，因为直流电适合于电气牵引的调速要求，而且直流牵引接

触网结构简单，建设投资少，电压质量高。x

我国国家标准采用DC750V和DC1500V两种。直流

系统电压V标准最低最高7505009001500100018003000200036001、

直流制：采用IEC国际电工委员会标准，见表，如上

海为1500V2、

交流制：

一般多用于电气化铁路牵引供电方式

(距离远、需装车载整流装置)5.1

概

述地铁变电所(室)一般是在地铁沿线设置

的，地铁变电所(室)可以建在地下，也可

以建在地面，地铁变电所(室)尤其是地下

变电所(室)在防火方面都有一

定的要求。

地铁变电所(室)根据不同类型分为三种基

本类型：高压主变电所(室)、牵引变电所

(室)和降压变电所(室)。地铁变电所(室)是由各种不同用途的电气设备按照一

定的电气主结线联结而构成的。5.2

变

电

所5.2

变

电

所一、电气设备主要电气设备变压器、断路器、隔离开关、母线、熔断器、电压互感器、电流互感器、避雷器、苍流器等。1、变压器：一种传递和变换交流电

能的静止变化器。按功能分为：升压变压器、降压变压器按相数分：单相、三相、多相变压按绝缘方式分：干式、浇注式、油浸式变压器等等。器5.2

变

电

所2、

断路器：

一种对电路进行控制(开断、关合)和保护

的高压电器开关，用于自动切断负载电流和短路电流。按绝缘方式和熄弧介质分：油断路器、六氟化硫断路器、真空断路器、空气断路器等。5.2

变

电

所3、

隔离开关：

一种没有熄弧装置的高压电气开关。不能

切断负载电流和短路电流，但可在无负荷电流时接通和断开电路。在断开状态，能起到隔离电压的作用。为运行、操作、检修提供方便和安全条件。5.2

变

电

所4、

母线：一种汇合和分配电能的导线。室外常用软质母线，如钢芯铝铰线；室内则采用硬质母线，如铝排。母线常用颜色标记识别，在三相交流系统中：黄线——A相，绿

线

——B相，

红线——C

相；在直流系统中：

红色——

正极，

蓝色——负极，黑色—-零线

及接地线。5.2

变

电

所5、

熔断器：是一种过负荷和短路电流导致熔体发热熔断的保护电器。5.2

变

电

所6、

电压互感器：

又称压变，是电气测量，控制

和保护回路用的变压器。5.2

变

电

所7、

电流互感器：

又称流比，是电气测量、控制

和保护调路用交流器。5.2

变

电

所8、

避雷器：

是防止从线路侵入的雷电波损坏电气设备绝缘的保护电器。9、

整流器：

是一种与牵引变压器组合成整流机组的电流变换器。5.2

变

电

所二、电气主结线1、组成与功能：

变压器、断路器、隔离开

关、母线等电气设备及连接导线组成的接

受分配电能的电路x电气主结线反映变电所的基本结构和功能，

在运行中，表达电能输送的分配的关系，

成为实际运行操作的依据2、

种类：

单母线型主结线、双母线型主结

线和桥型主结线5.2

变

电

所1)、单母线型主结线5.2

变

电

所特点：×结线简单，设备少，费用低x每一个回路均由断路器切断负载电流与短路

电流，断路器两侧隔离开关可使断路器与电

源隔离，保证维修人员安全操作x母线发生故障，全线停电x单母线型主结线改进型：在母线中加装一个

母线断路器

(MD)

或隔离开关，将母线分

段，提高供电检修的灵活性，称为单母线分

段主结线负荷出线5.2

变

电

所2)、双母线主结线*在单母线型基础上

加装一套

母线，使

故障检修

时缩短停

电时间图4—14

双母线型主结线3)、

桥型主结线x

采用两条电源进线和两台变压器，在电源进线间用横向母线及断路器或隔离开关连

接

。如果桥接母

线在变压器外侧，

进线断路器内侧时成为内桥结线，

桥接母线在进线

断路器外侧的成为外桥结线。(a)

内桥

(b)

外桥图4

—

15

桥型主结线示意图5.2

变

电

所5.2

变

电

所x

桥型主结线的特点：

正常运行时，

两台变压器并列运行，桥接母线断

路器或隔离开关全部闭合；当两台

变压器分别工作时，则母线断路器

或隔离开关断开，当一路故障时，

可切换线路，使两台变压器均由正

常工作的一路提供电源。5.2

变

电

所三、

主变电所×

城市轨道交通供电系统中，由上一级供电区

域获得高压(如110kV或220kV)

电能，经降

压后以中高压电压等级(如35kV或10kV)向

牵引变电所和降压变电所供电的一类变电所AC110Kv

→

AC35Kv

和AC10Kv×

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。如主变电

所以不同

电压等级

向附近牵

引变电所、

降压变电

所供电，

主变压器

可采用三

相三线有

载调压变

压器。结

构如图5.2

变

电

所图4

—

16

主变电所的主结线(内桥结线类型)35

kV

线路

联络开关x接触网馈线

接触网馈线《左侧区间)

(右侧区间)图4

—

17

牵引变电所的主结线,四率引变电所5.2

变

电

所x由区域变电所或主变电所获取中压电压等级电能，

经降压与整流变换为可供列车牵引用直流电。×

牵引变电所的关键设备是整流机组，其中的整流元

件由于较长时间流过超出允许值的电流而导致元件

温度过高时，容易引起元件损坏和整流机组停止工

作，为此需采取有效的过电流保护和降温冷却保护。5.2

变

电

所五、

降压变电所×将区域变电所或主变电

所所输出的中压等级电

压降压变成低压交流电，

并通过配电所(室)分

配给各种设备用电。x

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，

也可方便向车站两侧区

间的用电设备供电x

结线见图5.2

变

电

所降压变电所主结线示意医x电能从牵引变电所输出，经馈电线、接触

网到电动车组，

再经走行轨或

负馈电线、回

流线返回牵引

变电所构成牵

引供电回路。如

图馈电线接触网

(受电弓或受流器)电动车组5.3

接触网走行轨(负馈电线)回流

线牵引变电所5.3

接触网x

由于接触网是无备用设备又极易损

耗的供电系统终端装置，受环境和

气候的影较大，

一旦设备损坏就会

造成牵引供电中断，从而导致电动

列车无法运行，线路运行停顿和秩

序混乱，对轨道交通造成较大损害。×因此，

对接触网有较高要求。5.3

接触网一、接触网应满足的基本要求1)在规定的车速内，接触导线应始终与滑行的车辆受

电设备保持可靠的接触——不间断地稳定可靠供电，不产生电弧火花2)接触网导线与走行轨的相对位置应保持稳定3)接触网有较均匀的弹性，适应车辆运动时振动力的影响(该振动力与速度成正比)4)具有良好的稳定性、耐磨性和耐腐蚀性能5)接触网结构应尽量简单，以保障施工和维修方便6)在气候变化时，能保证高度、弹性与稳定性变化量达到最小5.3

接触网二、

接触网的结构类型1)接触轨式：又称第三轨供电方式x

在走行轨一侧

1设置附加的第三轨，电动车辆安装在底部

走行斜或侧面的受流器与第三轨接

扣件触受电，

受

流器也可称为受

交

杂

&电靴ATE

信考教涩凝土档板授融氧5.3

接触网接触轨供电可分为上磨式和下磨式接触物鼻架接触税上磨式下磨式绝缘体5.3

接触网x上磨式优点：

固定方便，接触效果好，但加防

护罩困难，接触轨面易污染，无防护罩的带电

接触轨对工作人员威胁大x下磨式优点：

与上磨式相反接触轨供电方式的特点：x隧道净空高度低，接触网结构简单，造价低，

维修易。人身安全与防火条件差，难与架空线

衔接。x

第三轨供电一般采用直流，电压为750V及以下5.32、

架空式×架空式接触网架设在轨道交通线路上方，电动车辆车顶安置受电弓与接触网的导线相接触受电x

架空式接触网分为地面架空式和地下架空式接触网5.3

接触网(1)地面架空式接触网组成x

接触悬挂：

由承力索、吊弦、接触导线组成，直

接与受电弓接触，并保持良好接触性能×支持系统：

由腕臂、拉杆和绝缘子组成，支持接触悬挂×

定位装置：

由定位器和定位管组成，保证接触导

线与受电弓的相对位置在规定范围内x

支柱和基础：承受接触悬挂和支持定位装置的负荷，固定接触悬挂高度5.3

接触网(2)地下(隧道)架空式×

隧道架空式的悬挂与地面架空式有所不同，

一方面隧

道内不能立支柱，支持装置是直接设置在洞顶或洞壁，另一方面又必须考虑隧道断面、净空高度、带电体对接地体的绝缘距离、导线的弛度等因素的限制。并性支架隧道拱顶谈电线连接线接地战调解臂绝缘子受电码`接触缆5.3

接触网三

、供电方式和电分段1)供电方式：

牵引变电所通过接触网向电动车组供电，每个牵引变电所负责向两侧区间供电，如果供电距离过长，牵引电流在接触网上的电

压降就会很大，导致末端电压过低及电能损耗

过大，直接影响电动车组运行；距离短，牵引

变电所数量多，投资大。分为：

单边供电和双边供电5.3

接触网如图所示：接触网在相邻的两个牵引变电所中部断开，

形成两个供电区域，每个供电分区称为一个供电臂。单边供电：

电动车组仅从所在供电臂上的牵引变电所

获得牵引电能如果在中间断开处设置开关并使其连通，则电动车组

可同时从两个牵引变电所获得电能，称为双边供电

L接触网供电方式牵引变电牵引变电牵引变电5.3

接触网×单边供电优点：故障影响范围小，牵引

变电所保护较简单；缺点：电动车组所

需牵引电能全部由一边流过接触网，电

压降和电能损耗大。x

双边供电正相反。x因此，

正常行车采用双边供电，某一牵

引变电所故障时，采用临时单边供电5.3

接触网2)电分段×通过设置隔离开关使接触网分成若干供电分段，

保

证供电可靠性和灵活性。×当某一供电分段发生故障或检修时，可以打开相应

分段的隔离开关，使故障与停电检修范围缩至最小，

同时又不影响其他各段接触网的正常供电。牵引变电到变电牵引变电接触网供电方式5.4

远动监控及地下迷流一、远动监控1、基本概念X

地铁运行的管理和调度是由控制中心来实现的，其

中的电力调度室是地铁供电系统运行的管理和调度

部门。X

远动技术，通过远动监控设备对各类变电所(室)

进行直接的集中监视和控制。远动监控设备是调度端与各被监控端之间实现遥信、

遥测、遥控和遥调功能的设备。我国地铁牵引供电系统已被规定应优先采用计算机

远动监控设备，上海地铁将采用先进的微机远动监

控设备来实现地铁供电系统的现代化管理和集中调

度。5.4远动监控及地下迷流2、

远动监控的通道和信息传送方式x远动监控系统组成：

调度端装置、被监控端

装置和通道。x

通道是传送远动信息的传输设备，包括：通

信线路和调制器、解调器。x

远动通道的种类：

架空明线、无线通道(高

频、微波)、有线电缆和光缆通道。

Eg:

北京地铁采用有线电缆通道，上海地铁采用光

缆通道。5.4

远动监控及地下迷流×远动信息传送方式：

问答式，循环式。x问答式：是指信息的传送采取查询式问答

方式，当主站发出查询命令时，被查询的

分站按查询的要求回送以相应信息，既按

需传送信息；x循环式：是指各分站按扫描周期循环不断

的向主站传送信息，既按时传送信息。在传送周期允许的情况下，也即时间响应要

求不高时，大都采用问答式传送方式。5.4

远动监控及地下迷流3、

远动监控的系统结构x

地铁供电远动监控系统一般采用1:N链状式结构，由调度端的主站(MS)对N

个变电所的分站(RTU)实现远动监控。x主站装置结构一般用两台微型计算机(主机)、通

信处理机以及其他功能子系统模块组成。x

分站装置结构由主机(微处理机)以及其他功能子

系统模块来组成。5.4远动监控及地下迷流二、

地下迷流×1、地下迷流：