項目城市軌道交通供電系統(tǒng)城市軌道交通供電系統(tǒng)1.3.1城市軌道交通供電系統(tǒng)的供電制式城市軌道交通供電系統(tǒng)由變電所、接觸網(wǎng)（接觸軌）和回流網(wǎng)三部分構(gòu)成。變電所通過接觸網(wǎng)（接觸軌），由車輛受電器向電動客車饋送電能，回流網(wǎng)是牽引電流返回變電所的導(dǎo)體。供電系統(tǒng)的供電制式主要指電流制式、電壓等級和饋電方式。目前，城市軌道交通的直流牽引電壓等級有DC

600

V、DC

750

V和DC

1

500

V等多種。我國國家標(biāo)準(zhǔn)《城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)》（GB/T

10411—2005）規(guī)定了DC

750

V和DC

1

500

V兩種電壓制式。供電系統(tǒng)的饋電方式分為架空接觸網(wǎng)和接觸軌兩種。其中，電壓制式和饋電方式是密不可分的。一般架空接觸網(wǎng)饋電方式電壓等級采用DC

1

500

V，接觸軌饋電方式電壓等級主要采用DC750

V，但有向DC

1

500

V發(fā)展的趨勢。1.3.2城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成城市軌道交通作為城市電網(wǎng)的用戶，直接從城市電網(wǎng)取得電能；城市電網(wǎng)也把城市軌道交通看成一個重要用戶。城市軌道交通供電系統(tǒng)由電源系統(tǒng)（城市電網(wǎng)、主變電所）、牽引供電系統(tǒng)、動力照明供電系統(tǒng)和電力監(jiān)控系統(tǒng)組成。其中，牽引供電系統(tǒng)包括牽引變電所和牽引網(wǎng)兩大部分，動力照明供電系統(tǒng)包括降壓變電所與動力照明配電系統(tǒng)。1.電源系統(tǒng)我國電力生產(chǎn)由國家經(jīng)營管理，因此無論是干線電氣化鐵路還是工礦電力牽引用電和城市軌道交通電力牽引用電均由國家統(tǒng)一電網(wǎng)供給。圖1-2展示了城市軌道交通電力牽引供電系統(tǒng)各個組成部分的關(guān)系。圖1-2城市軌道交通電力牽引供電系統(tǒng)各個組成部分的關(guān)系根據(jù)生產(chǎn)電能的發(fā)電廠所利用的能源不同，其可以分為火力發(fā)電廠（用煤、油為燃料）、水力發(fā)電廠、原子能發(fā)電廠及風(fēng)力、地?zé)?、太陽能和潮汐發(fā)電廠等。發(fā)電廠可能與其用戶相距甚遠(yuǎn)，必須將輸電電壓升高，以減少線路的電壓損失和能量損耗，因此在發(fā)電廠的輸出端接入升壓變壓器以提高輸電電壓。目前我國用得最普遍的輸電電壓等級為110~220

kV。通常高壓輸電線到了各城市或工業(yè)區(qū)以后通過區(qū)域變電所（站）將電能轉(zhuǎn)配或降低一個等級向附近各用電中心送電。城市軌道交通牽引用電既可從區(qū)域變電所高壓線路得電，也可以從下一級電壓的城市地方電網(wǎng)得電，這取決于系統(tǒng)和城市地方電網(wǎng)具體情況及牽引用電容量大小。對于直接從系統(tǒng)高壓電網(wǎng)獲得電力的城市軌道交通系統(tǒng)，往往需要再設(shè)置一級主降壓變電站，如將系統(tǒng)輸電電壓110~220

kV降低到10~35

kV，以適應(yīng)直流牽引變電所的需要。從管理的角度上看，主降壓變電站可以由電力系統(tǒng)（電業(yè)部門）直接管理，也可以歸屬于城市軌道交通部門管理。1.電源系統(tǒng)從發(fā)電廠經(jīng)升壓、高壓輸電網(wǎng)、區(qū)域變電站至主降壓變電站部分通常被稱為牽引供電系統(tǒng)的“外部（一次）供電系統(tǒng)”。主降壓變電站（當(dāng)它不屬于電力部門時）及其以后部分統(tǒng)稱為“牽引供電系統(tǒng)”，它應(yīng)該包括主降壓變電站、直流牽引變電所、饋電線、接觸網(wǎng)、走行軌及回流線等。其中，直流牽引變電所將三相高壓交流電變成適合電動車輛使用的低壓直流電。饋電線的作用是將牽引變電所的直流電送到接觸網(wǎng)上。接觸網(wǎng)是沿列車走行軌架設(shè)的特殊供電線路，電動車輛通過其受流器與接觸網(wǎng)的直接接觸而獲得電力。走行軌構(gòu)成牽引供電回路的一部分?；亓骶€將軌道回流引向牽引變電所。1.電源系統(tǒng)2.牽引供電系統(tǒng)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)主要由牽引變電所（牽引降壓混合變電所）和接觸網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成，兩者共同完成向城市軌道交通列車輸送電能的任務(wù)。牽引變電所是牽引供電系統(tǒng)的核心，一般由進(jìn)出線單元、變壓變流單元及饋出單元構(gòu)成。其主要功能是將中壓環(huán)網(wǎng)的AC

35

kV或AC

10

kV電源經(jīng)變壓變流單元轉(zhuǎn)換為城市軌道交通列車所需的電能，并分配到上下行區(qū)間供列車牽引用。在城市軌道交通工程中，由于地下土建工程造價高，所以在地面有條件時最好將牽引變電所建于地面，但降壓變電所由于壓損的要求仍應(yīng)設(shè)在車站內(nèi)，這樣可以有效地降低工程造價。在設(shè)備選型上，隨著設(shè)備制造技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備在防火、減小占地面積等方面都有所進(jìn)步。例如，干式變壓器在防火、防潮濕等方面的優(yōu)勢都使其更適合城市軌道交通的運(yùn)行環(huán)境；SF6氣體絕緣開關(guān)柜占地面積要比傳統(tǒng)的空氣絕緣開關(guān)柜小，在地下變電站中采用可降低工程造價，尤其在35

kV電壓等級下采用，優(yōu)勢更為突出。接觸網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)將牽引變電所饋出的電能輸送到列車上，一般有架空接觸網(wǎng)和接觸軌兩種形式。從電壓等級看，國內(nèi)有DC

1

500

V和DC

750

V兩種等級，DC

1

500V采用架空接觸網(wǎng)形式，DC

750

V采用接觸軌形式。2.牽引供電系統(tǒng)2.牽引供電系統(tǒng)DC

1

500

V接觸網(wǎng)形式與DC

750

V接觸軌形式相比，由于電壓等級高，可以減少沿線牽引變電所的數(shù)量，并且由于接觸網(wǎng)采用架空懸掛，其安全性較好。但采用接觸網(wǎng)形式對城市景觀影響較大，運(yùn)營后的維護(hù)工作量也較大。在具體的工程中可從一次投資、城市景觀、安全因素和維護(hù)工作量等方面進(jìn)行綜合比選來確定。習(xí)慣上，由于接觸軌是沿線路敷設(shè)的與軌道平行的附加軌，故又稱為第三軌；只有采用架空方式時，才稱為接觸網(wǎng)。在接觸軌材料的選擇上，國內(nèi)已運(yùn)行的城市軌道交通線路大多采用低碳鋼軌；在國外，有些城市軌道交通線路采用鋼鋁復(fù)合軌。與低碳鋼軌相比，鋼鋁復(fù)合軌載流量大，可以減少牽引變電所的數(shù)量，降低運(yùn)營維修費(fèi)用，減少運(yùn)行損耗?，F(xiàn)在，武漢輕軌和天津地鐵均已采用該材料。在城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)中，電能從牽引變電所經(jīng)饋電線、接觸網(wǎng)輸送給電動列車，再從電動列車經(jīng)鋼軌（也稱軌道回路）、回流線流回牽引變電所。城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)如圖13所示，各部分功能簡述如下：圖13城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)1—牽引變電所；2—饋電網(wǎng)；3—接觸網(wǎng)；4—電動列車；5—鋼軌；6—回流線；7—電分段2.牽引供電系統(tǒng)2.牽引供電系統(tǒng)01牽引變電所：供給城市軌道交通一定區(qū)域內(nèi)牽引電能的變電所。02接觸網(wǎng)：經(jīng)過電動列車的受電器向電動列車供給電能的導(dǎo)電網(wǎng)。03饋電線：從牽引變電所向接觸網(wǎng)輸送牽引電能的導(dǎo)線。04回流線：用以供牽引電流返回牽引變電所的導(dǎo)線。05電分段：為便于檢修和縮小事故范圍，將接觸網(wǎng)分為的若干段。06軌道：列車行走時，利用軌道作為牽引電流的回路。在采用跨座式單軌電動車組時，需沿線路專門敷設(shè)單獨的回流線。3.

動力照明供電系統(tǒng)動力照明供電系統(tǒng)為除城市軌道交通列車以外的其他所有城市軌道交通用電負(fù)荷提供電能，其中包括通信、信號、事故照明和計算機(jī)系統(tǒng)等許多一級負(fù)荷。這些一級負(fù)荷均與城市軌道交通正常運(yùn)營密不可分，所以在設(shè)計、設(shè)備選型和施工過程中都應(yīng)對動力照明供電系統(tǒng)給予足夠的重視。城市軌道交通降壓變電所與城市電網(wǎng)10

kV變電所一樣，都是將中壓電經(jīng)變壓器變?yōu)?80

V/220

V電源供動力照明負(fù)荷用電。在引入電源方面，每座降壓變電所均從中壓環(huán)網(wǎng)引入兩路電源，有條件時還應(yīng)從相鄰變電所或城市電網(wǎng)引一路備用電源，對于特別重要的負(fù)荷（如控制系統(tǒng)計算機(jī)設(shè)備等負(fù)荷），還應(yīng)設(shè)蓄電池作為備用電源。4.電力監(jiān)控系統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)是貫穿整個供電系統(tǒng)的監(jiān)視控制部分，是控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。電力

監(jiān)控系統(tǒng)由控制中心、通信通道和被控站系統(tǒng)組成，對全線變電所及沿線供電設(shè)備實行集中監(jiān)視、控制和測量?？刂浦行挠蓴?shù)據(jù)服務(wù)器、通信前置機(jī)、