1、地鐵供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介,目 錄,1 供電方式分類(lèi) 2 供電系統(tǒng)構(gòu)成及功能 3 供電系統(tǒng)運(yùn)行方式 4 變電設(shè)備簡(jiǎn)介 5 接觸網(wǎng)簡(jiǎn)介 6 供電車(chē)間簡(jiǎn)介,1、供電方式分類(lèi),供電系統(tǒng)分為：集中供電方式、分散供電方式、混合供電方式,長(zhǎng)沙2號(hào)線(xiàn)供電系統(tǒng)圖,LIMA2供電系統(tǒng)圖,LIMA2 1A階段供電系統(tǒng)圖,LIMA2 1A階段供電系統(tǒng)圖,1、供電方式分類(lèi),1.集中供電方式：在線(xiàn)路的適當(dāng)位置，根據(jù)總?cè)萘恳笤O(shè)主變電所，由城市電網(wǎng)區(qū)域變電所以高壓（如110kV）向主變電所供電，經(jīng)降壓并在沿線(xiàn)結(jié)合牽引變電所、降壓變電所形成中壓環(huán)網(wǎng)，向軌道交通各系統(tǒng)供電。 2.分散供電方式：不設(shè)主變電所，而直接由城市電網(wǎng)區(qū)域變電所的

2、35kV或10kV中壓輸電線(xiàn)直接向軌道交通沿線(xiàn)設(shè)置的牽引變電所、降壓變電所供電并形成環(huán)網(wǎng)。 3.混合供電方式：指一條軌道交通線(xiàn)路，一部分采用集中供電方式，另一部分采用分散供電方式。,2、供電系統(tǒng)構(gòu)成及功能,供電系統(tǒng)包括： 主變電站 供電系統(tǒng)中壓網(wǎng)絡(luò) 牽引及降壓變電所 接觸網(wǎng) 電力監(jiān)控（綜合自動(dòng)化） 雜散電流腐蝕防護(hù),地鐵供電系統(tǒng)包括給地鐵運(yùn)行主體的車(chē)輛及輔助系統(tǒng)（如通信、信號(hào)、動(dòng)力照明、環(huán)境控制等）提供電能的牽引供電和變配電系統(tǒng)。,供電車(chē)間,2.1 供電系統(tǒng)構(gòu)成,2、供電系統(tǒng)構(gòu)成及功能,2.2 主變電所主接線(xiàn),橋斷路器,橋型接線(xiàn)方式,線(xiàn)路變壓器組接線(xiàn)方式,2、供電系統(tǒng)構(gòu)成及功能,2.3 牽引（

3、降壓）變電所主接線(xiàn),牽引變電所,降壓變電所,牽引降壓混合變電所,2、供電系統(tǒng)構(gòu)成及功能,2.4 中壓環(huán)網(wǎng),2、供電系統(tǒng)構(gòu)成及功能,2.5 直流牽引供電系統(tǒng),2.5直流牽引供電系統(tǒng),直流牽引供電系統(tǒng)主要由牽引變電所中的整流機(jī)組、直流正負(fù)極開(kāi)關(guān)設(shè)備、饋線(xiàn)、接觸網(wǎng)、鋼軌、回流線(xiàn)、均流電纜和鋼軌電位限制裝置等組成。 每座牽引變電所設(shè)兩套整流機(jī)組（整流變壓器-整流器單元），整流變壓器一次側(cè)并接于同一段35kV母線(xiàn)，兩臺(tái)整流機(jī)組并列運(yùn)行并組成等效24脈波方式，通過(guò)接觸網(wǎng)向列車(chē)供電，然后再經(jīng)鋼軌、回流電纜至牽引變電所負(fù)極柜。 為保證旅客和工作人員的人身安全，正線(xiàn)每座車(chē)站設(shè)鋼軌電位限制裝置。,2.6 2號(hào)線(xiàn)一

4、期工程變電所分布圖,LIMA2、4牽引變電所分布,3、供電系統(tǒng)運(yùn)行方式,3.1 正常運(yùn)行方式,每座主變電所的兩路電源進(jìn)線(xiàn)和兩臺(tái)主變壓器同時(shí)分列運(yùn)行，負(fù)擔(dān)各自供電分區(qū)的牽引負(fù)荷和動(dòng)力照明負(fù)荷。,3、供電系統(tǒng)運(yùn)行方式,牽引變電所中的兩套整流機(jī)組并聯(lián)工作組成等效24脈波整流方式；正線(xiàn)相鄰牽引變電所對(duì)正線(xiàn)牽引網(wǎng)實(shí)行雙邊供電。黃興車(chē)輛段內(nèi)牽引網(wǎng)由黃興車(chē)輛段牽引變電所供電。,3.1 正常運(yùn)行方式,3.2 故障運(yùn)行方式,當(dāng)一座主變電所故障退出運(yùn)行（不考慮35kV母線(xiàn)同時(shí)故障）時(shí)，切除全線(xiàn)三級(jí)負(fù)荷，閉合袁家?guī)X站環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，由另一座主變電所向2號(hào)線(xiàn)一期工程全線(xiàn)牽引及動(dòng)力照明一、二級(jí)負(fù)荷進(jìn)行供電。,3.2 故障

5、運(yùn)行方式,當(dāng)主變電所的一臺(tái)主變壓器故障或一路110kV進(jìn)線(xiàn)電纜故障時(shí)，切除故障的主變壓器或電纜，切除本所供電范圍內(nèi)的三級(jí)負(fù)荷，閉合35kV母聯(lián)斷路器，由本變電所另一臺(tái)主變壓器向本所供電范圍內(nèi)的牽引及動(dòng)力照明一、二級(jí)負(fù)荷進(jìn)行供電。,3.2 故障運(yùn)行方式,當(dāng)牽引降壓混合變電所或降壓變電所任一路35kV進(jìn)線(xiàn)電纜故障退出運(yùn)行時(shí)，合上該所的35kV母聯(lián)斷路器，由另一路電纜負(fù)責(zé)本所全部負(fù)荷的供電。,3.2 故障運(yùn)行方式,當(dāng)一臺(tái)動(dòng)力變壓器故障退出運(yùn)行時(shí)，切除該所的三級(jí)負(fù)荷，合上400V側(cè)的母聯(lián)斷路器，由另一臺(tái)動(dòng)力變壓器負(fù)擔(dān)本所范圍內(nèi)的動(dòng)力照明一、二級(jí)負(fù)荷。,3.2 故障運(yùn)行方式,當(dāng)正線(xiàn)任一座牽引變電所解列時(shí)

6、（不含汽車(chē)西站牽引變電所和光達(dá)牽引變電所），由相鄰的兩座牽引變電所越區(qū)構(gòu)成“大雙邊”供電。,3.2 故障運(yùn)行方式,當(dāng)望城坡站牽引變電所解列時(shí)，由西湖公園牽引變電所單邊供電支援；待二期投入運(yùn)營(yíng)后，可由新建的相鄰牽引變電所和西湖公園牽引變電所實(shí)現(xiàn)雙邊供電支援。 當(dāng)光達(dá)站牽引變電所解列時(shí)，由新長(zhǎng)沙火車(chē)站牽引變電所單邊供電支援。 當(dāng)黃興車(chē)輛段牽引變電所解列時(shí)，由正線(xiàn)牽引變電所向車(chē)輛段的牽引網(wǎng)進(jìn)行支援供電。,3.2 故障運(yùn)行方式,牽引所一套整流機(jī)組退出，另一套整流機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行的運(yùn)行方式： 牽引變電所一套整流機(jī)組故障時(shí)，考慮整流機(jī)組具有2小時(shí)、150%的過(guò)負(fù)荷能力，允許牽引變電所整流機(jī)組單機(jī)組運(yùn)行。 整流

7、機(jī)組負(fù)荷等級(jí)應(yīng)滿(mǎn)足GB10411-2005規(guī)定，即： 100額定負(fù)荷連續(xù) 150額定負(fù)荷2小時(shí) 300額定負(fù)荷1分鐘,4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介 車(chē)站變電所布局,4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介,110kV油浸式變電器,4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介,110kV油浸式變電器鐵芯,4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介,干式變 壓器,4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介,110kV GIS （SF6氣體絕緣隔離開(kāi)關(guān)站：斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、母線(xiàn)、接地開(kāi)關(guān)、互感器、出線(xiàn)套管或電纜終端頭等分別裝在各自密封間中集中組成一個(gè)整體外殼充以六氟化硫氣體作為絕緣介質(zhì)。）,4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介,35kV GIS開(kāi)關(guān)柜,4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介,1500V直流 開(kāi)關(guān)柜,4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介,1500V直流開(kāi)關(guān)柜

8、硅整流柜和負(fù)極柜,柜內(nèi)接線(xiàn),負(fù)極柜內(nèi)電纜安裝,柜內(nèi)布線(xiàn)情況,4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介,低壓柜、環(huán)控柜,4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介,電纜敷設(shè),電纜垂直敷設(shè),變電二次系統(tǒng) 1、變電二次專(zhuān)業(yè)的主要研究?jī)?nèi)容 變電所各種變電及輸配電單元的保護(hù)、控制、測(cè)量、監(jiān)視、閉鎖。 2、供電系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)置 35kV進(jìn)/出線(xiàn)保護(hù)、35kV母聯(lián)保護(hù)、35kV饋線(xiàn)保護(hù)、1500V直流保護(hù)、配電變壓器本體保護(hù)、整流機(jī)組本體保護(hù)、0.4kV進(jìn)線(xiàn)保護(hù)、0.4kV母聯(lián)保護(hù)等。,4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介,變電二次系統(tǒng) 3、供電系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù) 自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從系統(tǒng)中切除，保證其它無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞；

9、 反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件（如有無(wú)經(jīng)常值班人員），而動(dòng)作于發(fā)信號(hào)或跳閘。此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作，而是帶有一定的延時(shí)，以保證選擇性。 4、繼電保護(hù)的基本要求 動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)，技術(shù)上應(yīng)滿(mǎn)足“四性”要求：可靠性、選擇性、靈敏性、速動(dòng)性。,4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介,4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介,變電二次系統(tǒng) 5、供電故障的危害 供電系統(tǒng)在運(yùn)行中，可能發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路，發(fā)生短路時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生以下后果: （1）通過(guò)故障點(diǎn)大的短路電流和電弧使故障元件遭到破壞； （2）短路電流通過(guò)非故障元件，由于發(fā)熱和電動(dòng)力作用損壞非故障元件或縮短其使

10、用壽命； （3）系統(tǒng)電壓大大下降，破壞工作穩(wěn)定性或影響產(chǎn)品質(zhì)量； （4）電力系統(tǒng)220kV以上的系統(tǒng)短路如不及時(shí)清除，可能破壞電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解。,變電二次系統(tǒng) 6、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的概念 變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)將變電所傳統(tǒng)的二次設(shè)備（包括測(cè)量?jī)x表、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等）經(jīng)過(guò)功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電所各供電設(shè)備進(jìn)行故障保護(hù)、運(yùn)行控制、狀態(tài)采集、實(shí)時(shí)測(cè)量、與調(diào)度通信的微機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化的智能保護(hù)測(cè)控系統(tǒng) 。,4、變電設(shè)備簡(jiǎn)介,5、接觸網(wǎng)簡(jiǎn)介,5.1、接觸網(wǎng)的定義,接觸網(wǎng)是沿線(xiàn)路架設(shè)的沒(méi)有

11、備用的電力機(jī)車(chē)供電設(shè)施，其主要功能是：,傳輸電能,弓網(wǎng)授流,5、接觸網(wǎng)簡(jiǎn)介,5.2、城軌接觸網(wǎng)的特點(diǎn),與電氣化鐵路接觸網(wǎng)相比： 位于城市內(nèi)，主城區(qū)以地下線(xiàn)路運(yùn)輸為主，郊區(qū)以高架或地面為主。 一般最高行車(chē)速度為80km/h，國(guó)內(nèi)最高運(yùn)行時(shí)速120km/h（廣州3號(hào)線(xiàn)）。 行車(chē)密度大，一般遠(yuǎn)期運(yùn)行對(duì)數(shù)為30對(duì)/h，40萬(wàn)弓架次/年，初期一般為25萬(wàn)弓架次/年。 一般采用DC1500V、DC750V電壓等級(jí)。 傳輸電流大，一般額定電流為3000A。,5.3城軌接觸網(wǎng)的重要性,故障率比例,各種故障造成列車(chē)晚點(diǎn)比例,1）接觸網(wǎng)故障率所占比例僅1.2%，但是晚點(diǎn)比例達(dá)到了8.7%。 2）目前停運(yùn)2小時(shí)即為

12、重大事故，社會(huì)關(guān)注度極高。 3）接觸網(wǎng)沒(méi)有冗余配置，是唯一的供電設(shè)施，其對(duì)地鐵安全可靠運(yùn)行非常關(guān)鍵，目前國(guó)內(nèi)地鐵業(yè)主普遍關(guān)注接觸網(wǎng)的建設(shè)。,5、接觸網(wǎng)簡(jiǎn)介,接觸線(xiàn)高度（以軌面為基準(zhǔn)） 結(jié)構(gòu)高度（剛性懸掛無(wú)） 拉出值 跨距 錨段長(zhǎng)度 側(cè)面限界（剛性懸掛無(wú)） 坡度,接觸線(xiàn),承力索,支柱,結(jié)構(gòu)高度,跨距,導(dǎo)高,拉出值,受電弓或線(xiàn)路中心線(xiàn),側(cè)面限界,5.4名詞解釋及專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ),5.5架空剛性接觸網(wǎng),受電弓具有一定的抬升力，在受電弓與接觸線(xiàn)接觸時(shí)，由于剛性懸掛的剛度，接觸線(xiàn)沒(méi)有抬高，故稱(chēng)為“剛性懸掛”。,5.5架空剛性接觸網(wǎng),5.5.1 剛性懸掛 組成 支持結(jié)構(gòu) 絕緣子 定位線(xiàn)夾 匯流排 接觸線(xiàn) 架空地線(xiàn)

13、,支持結(jié)構(gòu),絕緣子,定位線(xiàn)夾,匯流排,接觸線(xiàn),架空地線(xiàn),5.5架空剛性接觸網(wǎng),5.5.1 剛性懸掛組成 匯流排是剛性懸掛的關(guān)鍵 部件截面積：2213mm2 制造長(zhǎng)度：12m 高度：85、110mm兩種。 銅當(dāng)量截面：約1400mm2 材質(zhì)：鋁合金,5.5架空剛性接觸網(wǎng),5.5.2 平面布置原則 錨段長(zhǎng)度一般為200250m。 跨距一般為512m。 在一個(gè)錨段內(nèi)，剛性懸掛呈“正弦波”布置，拉出值0mm 250mm,5.5.3 溫度補(bǔ)償形式 剛性懸掛的溫度補(bǔ)償方式，分為兩種形式： （1）錨段關(guān)節(jié) （2）膨脹元件,兩種方式的選用原則主要根據(jù)速度等級(jí)而定。一般而言，運(yùn)行速度大100km/h ,使用膨脹

14、元件。,5.5架空剛性接觸網(wǎng),5.6架空柔性懸掛,在受電弓抬升力下，接觸線(xiàn)有抬高，故稱(chēng)為“柔性懸掛”。,5.6架空柔性懸掛,5.6.1 柔性懸掛的分類(lèi)及組成 柔性懸掛分類(lèi) 全補(bǔ)償簡(jiǎn)單鏈型懸掛 全補(bǔ)償簡(jiǎn)單懸掛,5.6架空柔性懸掛,5.6.2 簡(jiǎn)單鏈型懸 掛組成 承力索 接觸線(xiàn) 吊弦 架空地線(xiàn) 輔助饋線(xiàn) 定位裝置 腕臂 支柱 基礎(chǔ),承力索,接觸線(xiàn),吊弦,架空地線(xiàn),支柱,腕臂,定位裝置,5.6架空柔性懸掛,5.6.3 簡(jiǎn)單懸掛組成 接觸線(xiàn) 架空地線(xiàn) 定位裝置 腕臂 支柱 基礎(chǔ),接觸線(xiàn),架空地線(xiàn),定位裝置,腕臂,支柱,5.6架空柔性懸掛,承力索（輔助饋線(xiàn)）:,標(biāo)稱(chēng)截面mm2 ： 150 絞線(xiàn)計(jì)算外徑m

15、m： 15.8 絞線(xiàn)股數(shù)根數(shù) ： 37x1,5.6.4 接觸線(xiàn)與承力索 接觸線(xiàn)： 截面積：120mm2 尺寸截面 C9.76mm（2） D7.24mm（2） E6.80mm G271 H511 R0.4mm A=12.9mm（1） B=12.9mm（2） K=4.35mm,供電車(chē)間隸屬于車(chē)輛段綜合基地，其運(yùn)營(yíng)管理體制要求：一要機(jī)構(gòu)精簡(jiǎn)，減少管理層次；二要分工明確，便于管理和檢修。從運(yùn)營(yíng)維護(hù)體制來(lái)講，目前實(shí)行的既有的維護(hù)體制大多數(shù)是實(shí)行四級(jí)管理制，即地鐵公司（運(yùn)營(yíng)部）車(chē)輛段綜合基地供電車(chē)間維護(hù)班組（工區(qū)）。供電車(chē)間的管理機(jī)構(gòu)分為三級(jí)，車(chē)間下設(shè)運(yùn)行、維修、技術(shù)、生產(chǎn)電力調(diào)度等室；室下設(shè)各專(zhuān)業(yè)運(yùn)行、

16、維護(hù)、搶修、巡視檢查和值班等工區(qū)。,6.1 供電車(chē)間組織結(jié)構(gòu),6.2 供電車(chē)間維修對(duì)象,為了保障供電系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)行，需要在本線(xiàn)設(shè)置供電設(shè)備維護(hù)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的主要任務(wù)是承擔(dān)本線(xiàn)供電系統(tǒng)（主變電所、牽引系統(tǒng)、電力監(jiān)控、接觸網(wǎng)）設(shè)備的運(yùn)行管理、日常維護(hù)檢修及事故發(fā)生后的現(xiàn)場(chǎng)搶修等工作，其職能是保證供電設(shè)備安全可靠地供電。,6.3 供電車(chē)間主要設(shè)備表,6.3供電車(chē)間主要設(shè)備表,6.3供電車(chē)間主要設(shè)備表,備注（1）,牽引降壓混合變電所主接線(xiàn) 1） AC35kV母線(xiàn)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)方式，兩段母線(xiàn)間設(shè)置母聯(lián)斷路器；每段母線(xiàn)引入一回獨(dú)立電源，向相鄰變電所饋出1回。進(jìn)出線(xiàn)開(kāi)關(guān)均采用斷路器。 2）每座牽引降

17、壓混合變電所設(shè)置兩套整流機(jī)組，并接于同一段AC35kV母線(xiàn)上，構(gòu)成等效24脈波整流。 3）每段AC35kV母線(xiàn)設(shè)置一組電壓互感器，用于電壓測(cè)量和保護(hù)。 4）每段AC35kV母線(xiàn)設(shè)置一組避雷器，用于過(guò)電壓保護(hù)。 5）DC1500V母線(xiàn)采用單母線(xiàn)接線(xiàn)，進(jìn)線(xiàn)正極開(kāi)關(guān)及饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)采用手車(chē)式直流快速斷路器，負(fù)極開(kāi)關(guān)采用手動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)。 6）正線(xiàn)車(chē)站牽引降壓混合變電所饋出5回DC1500V電源，其中4回分別接至接觸網(wǎng)上下行，與相鄰牽引降壓混合變電所構(gòu)成雙邊供電，另外1回接至再生能量吸收裝置。,7）車(chē)輛段牽引降壓混合變電所饋出7回DC1500V電源，其中6回分別向相應(yīng)供電范圍接觸網(wǎng)提供直流電源，另1回接至再生能

18、量吸收裝置。 8）直流饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)選用手車(chē)式直流快速斷路器，開(kāi)關(guān)設(shè)置在小車(chē)上。 9） 整流器正、負(fù)母線(xiàn)間及DC1500V母線(xiàn)正極對(duì)地間各設(shè)一組避雷器，用于過(guò)電壓保護(hù)。 12）每座牽引降壓混合變電所配置1臺(tái)備用手車(chē)式直流快速開(kāi)關(guān)。 13）每座牽引降壓混合變電所設(shè)置兩臺(tái)配電變壓器，分別接于兩段AC35kV母線(xiàn)。 14） AC0.4kV母線(xiàn)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)方式；兩段母線(xiàn)間設(shè)置母聯(lián)斷路器。,備注（2）,繼電保護(hù)配置 （1）35kV進(jìn)、出線(xiàn) 線(xiàn)路差動(dòng)保護(hù) 數(shù)字通信電流保護(hù) 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 零序電流保護(hù) （2）35kV母聯(lián) 限時(shí)電流速斷保護(hù) 零序電流保護(hù) （3）35/0.4kV動(dòng)力變壓器 電流速斷保護(hù) 過(guò)電流保護(hù) 零序電流保護(hù) 過(guò)負(fù)荷保護(hù) 溫度保護(hù)（變壓器內(nèi)部保護(hù)） 斷路器失靈保護(hù) （4）整流機(jī)組 電流速斷保護(hù) 過(guò)電流保護(hù) 零序