地铁供电系统设备技术要求知识11044.docx
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1、地铁供电电系统第一节概述一、地铁铁供电方方式地铁的供供电电源源要求安安全可靠靠,通常常由城市市电网供供给。目目前,国国内各城城市对地地铁及城城市轨道道交通的的供电一一般有三三种方式式,即分分散供电电方式、集集中供电电方式、分分散与集集中相结结合的混混合供电电方式。分散供电电方式是是指沿地地铁线路路的城市市电网(通通常是110KVV电压等等级)分分别向各各沿线的的地铁牵牵引变电电所和降降压变电电所供电电。其前前提条件件是城市市电网在在地铁沿沿线有足足够的变变电站和和备用容容量,并并能满足足地铁牵牵引供电电的可靠靠性要求求。如早早期的北北京地铁铁采取的的就是这这种供电电方式。集中供电电方式是是指城
2、市市电网(通通常是1110KKV或666KVV电压等等级)向向地铁的的专用主主变电所所供电,主主变电所所再向地地铁的牵牵引变电电所和降降压变电电所供电电,地铁铁自身组组成完整整的供电电网络系系统。近近几年新新建的地地铁系统统多采用用集中供供电方式式,如上上海、广广州、深深圳地铁铁等。分散与集集中相结结合的供供电方式式是上述述两种供供电方式式的结合合,可充充分利用用城市电电网的资资源,节节约投资资,但供供电可靠靠性不如如集中供供电方式式,管理理亦不够够方便。集中和分分散两种种不同供供电方式式的比较较如表11-3-1所示示,分散散与集中中相结合合的供电电方式优优缺点介介于两者者之间。表1-33-1
3、地铁供供电方式式的比较较供电方式式优点缺点集中供电电方式l 供电电可靠性性高,受受外界因因素影响响较小;l 主变变电所采采用1110/335KVV有载自自动调压压变压器器,并有有专用供供电回路路,供电电质量好好;l 地铁铁供电可可独立进进行调度度和运营营管理;检修维护护工作相相对独立立方便;l 可提提高地铁铁供电的的可靠性性和灵活活性;l 牵引引整流负负荷对城城市电网网的影响响小;l 只涉涉及城市市电网几几个2220KVV变电站站的增容容改造,工工程量较较小,相相对易于于实现。l 投资资较大。分散供电电方式l 投资资较小;l 便于于城市电电网进行行统一规规划和管管理。l 因同同时受1110KK
4、V和110KVV电网故故障影响响,故受受外界因因素影响响较多;l 100KV电电网直接接向一般般用户供供电,引引起的故故障几率率大,可可靠性较较低;l 与城城市电网网的接口口多,调调度和运运营管理理环节增增多,故故障状态态下的转转电不方方便;l 牵引引整流机机组产生生的高次次谐波直直接进入入10KKV电网网对其他他用户的的影响较较大;l 要求求城市电电网的变变电所应应具有足足够的备备用容量量,以满满足地铁铁牵引供供电的要要求;涉涉及较多多1100KV变变电站的的增容改改造,工工程量较较大。对于某一一城市究究竟应采采用哪种种供电方方式,需需要根据据地铁和和城轨交交通用电电负荷并并结合该该城市电电
5、网的具具体情况况进行分分析。若若该城市市的电力力资源缺缺乏,变变电站较较少,采采用分散散供电方方式时由由于需要要新建多多个地区区变电站站而使投投资增大大,在此此情况下下采用集集中供电电方式就就比较合合适。该该供电方方式具有有管理方方便、供供电可靠靠性相对对较高等等优点。若若城市的的电力资资源较丰丰富,沿沿地铁和和城轨交交通线路路的地区区变电站站较多且且容量也也足够给给地铁和和城轨交交通供电电,则采采用分散散供电方方式可节节约建设设资金。当当城市电电网的情情况介于于上述两两种情况况之间时时,可考考虑采用用分散与与集中相相结合的的供电方方式。由于我国国目前大大多数地地铁和城城轨交通通均采用用集中供
6、供电方式式,故本本文将以以集中供供电方式式为主介介绍地铁铁的供电电系统和和设备。二、中压压供电网网络的电电压等级级国外地铁铁和城市市轨道交交通的中中压供电电网络一一般有333KVV、200KV、110KVV三个电电压等级级。国内内现有地地铁和城城市轨道道交通的的中压供供电网络络有355KV、333KVV、100KV电电压等级级。北京京和天津津的地铁铁和城市市轨道交交通的中中压供电电网络采采用了110KVV电压等等级;上上海地铁铁号线线的中压压供电网网络中牵牵引供电电网络采采用333KV电电压等级级、动力力照明供供电网络络采用110KVV电压等等级;广广州地铁铁号线线的中压压供电网网络采用用了3
7、33KV电电压等级级;深圳圳地铁11、4号号线和南南京地铁铁南北线线的中压压供电网网络均采采用355KV电电压等级级。我国国电力系系统并未未推荐过过使用333KVV电压等等级,上上海、广广州地铁铁采用此此电压等等级有其其特殊历历史原因因。其他他城市很很少采用用。不同电压压等级的的中压供供电网络络有不同同的特点点:(1) 35KKV中压压供电网网络:输输电距离离和容量量大、电电能损失失小、设设备可实实现国产产化,但但设备相相对体积积大、产产品价格格高、国国内无环环网开关关柜。目目前国内内城市配配电网拟拟取消335KVV电压等等级,但但国内地地铁和城城市轨道道交通的的中压供供电系统统仍在使使用。(
8、2) 20KKV中压压供电网网络:输输电距离离和容量量适中、电电能损失失较小、设设备可完完全实现现国产化化、设备备体积小小、产品品价格适适中、国国内有环环网开关关柜。国国外地铁铁和城市市轨道交交通大量量采用,但但国内地地铁和城城市轨道道交通尚尚未使用用此电压压等级。(3) 10KKV中压压供电网网络:输输电距离离和容量量小、电电能损失失大、设设备可完完全实现现国产化化、设备备体积小小、产品品价格低低、国内内有环网网开关柜柜。国内内城市配配电网大大量使用用,部分分国内地地铁和城城市轨道道交通也也使用此此电压等等级。表1-33-2不同电电压等级级的中压压供电网网络的比比较序号项目目35KVV20K
9、VV10KVV1输电容量量大中小2输电距离离大中小3电能损耗耗小较小大4设备价格格高中低5设备国产产化国产国产国产6设备体积积及占地地面积大中小7国内生产产环网柜柜无有有8国内城市市电网应应用拟取消有,很少少广泛应用用9国内地铁铁及城轨轨应用有无有10适用标准准国家标准准国际标准准国家、国国际标准准中压供电电网络既既可采用用牵引和和动力照照明同用用一个供供电网络络的方案案,即牵牵引动力力照明混混合网络络;也可可以采用用牵引和和动力照照明供电电网络相相对独立立的两个个供电网网络方案案,即牵牵引供电电网络、动动力照明明供电网网络。由由于电费费在地铁铁和城轨轨交通的的运营成成本中占占很大比比例,从从
10、长远的的角度考考虑,中中压供电电网络宜宜选择较较高的电电压等级级,亦即即35KKV或220KVV为优选选方案。三、地铁铁供电系系统的组组成地铁供电电电源通通常取自自城市电电网,通通过城市市电网一一次电力力系统和和地铁供供电系统统实现输输送或变变换,然然后以适适当的电电压等级级供给地地铁各类类设备。根据用电电性质的的不同,地地铁供电电系统可可分为两两部分:由牵引引变电所所为主组组成的牵牵引供电电系统和和以降压压变电所所为主组组成的动动力照明明供电系系统。牵引供电电系统主主要由主主变电所所、牵引引变电所所、接触触网、电电力监控控、供电电缆网等等组成。提提供地铁铁车辆的的牵引动动力电源源。动力照明明
11、供电系系统主要要由降压压变电所所、低压压母线排排、配电电设备、线线缆、用用电设备备等组成成。提供供地铁机机电设备备动力电电源和照照明电源源。此外,还还应设置置地铁应应急电源源系统,如如小型发发电机、电电源、电电源等。四、牵引引供电系系统的制制式城市市轨道交交通和地地铁的牵牵引供电电系统通通常均采采用较低低电压的的直流供供电制式式,主要要原因是是:(1) 由于直直流制供供电无电电抗压降降,因而而比交流流制供电电的电压压损失小小;(2) 电网的的供电范范围(距距离)、电电动车辆辆的功率率都不大大,均不不需太高高的供电电电压;(3) 城市轨轨道交通通和地铁铁的供电电线路都都处在城城市建筑筑群之间间,
12、供电电电压不不宜过高高,以确确保安全全;(4) 直流制制供电的的对象,即即早期使使用的直直流牵引引电动机机和近期期采用的的变频调调速异步步牵引电电动机均均具有良良好的起起动和调调速特性性,可充充分满足足电动车车辆牵引引特性的的要求。基于于上述原原因,世世界各国国城市轨轨道交通通的供电电电压均均在5550115000V之间间,其中中间档级级很多,这这是由各各种不同同交通形形式、不不同发展展历史时时期造成成的。现现国际电电工委员员会拟定定的电压压标准为为:6000V、7750VV、15500VV三种,后后两种电电压为推推荐值。我我国国标标亦规定定为7550V和和15000V,不不推荐6600VV电
13、压等等级。我国国北京地地铁采用用的是7750VV直流供供电电压压,上海海地铁、广广州地铁铁、深圳圳地铁等等均采用用的是115000V直流流供电电电压。究究竞应选选择哪种种电压等等级,这这涉及供供电系统统的技术术经济指指标、供供电质量量、运输输的客流流密度、供供电距离离、车辆辆的选型型等。必必须根据据各城市市的具体体条件和和要求,通通过综合合技术论论证后决决定。近年年来,由由于交流流变频调调速技术术的发展展,车辆辆的牵引引电动机机已逐步步采用结结构简单单、运行行可靠、价价格低廉廉的鼠笼笼式交流流异步电电动机替替代原先先的直流流电动机机。在城城市轨道道交通中中采用交交流变频频调速异异步牵引引电动机
14、机是一项项新技术术,也是是牵引动动力的发发展方向向,具有有非常广广阔的发发展前景景。通常常采用的的“交直直交”(ACC-DCC-ACC)变频频调速方方式,尽尽管在电电动车辆辆上采用用的是交交流异步步电动机机,但其其接触网网架线供供电电压压还是直直流的。从从供电的的角度分分析,仍仍然还可可认为是是属于直直流供电电制式的的扩大运运用范畴畴。第二节牵引供供电系统统一、牵引引供电系系统的组组成图11-3-1表示示地铁和和城轨交交通牵引引供电系系统的各各组成部部分的示示意图。发电厂升压变变压器升压变压器器发电厂主变电所所(降压压)牵引变电电所整流装置置车辆电力网馈电线接触网回流线轨 道道车辆接触网图1-
15、33-1牵引供供电系统统示意图图图中中,从发发电厂(站站)经升升压变压压器、高高压输电电网、区区域变电电站至主主变电所所,通常常被称为为“一次(外外部)供供电系统统”。主变变电所可可以由电电力系统统部门直直接管理理(如采采用分散散式供电电的情况况),也也可归属属于地铁铁或城市市轨道交交通单位位管理(如如采用集集中式供供电的情情况)。主变变电所(属属于地铁铁或城市市轨道交交通单位位管理时时)、牵牵引变电电所、整整流装置置、馈电电线路、接接触网、走走行轨道道、回流流线等统统称为“牵引供供电系统统”。城市市电网的的三相高高压交流流电1110KVV(或2220KKV)经经主变电电所降低低为100355
16、KV作作为牵引引变电所所的进线线电压。牵牵引变电电所再将将1035KKV电压压变成适适合电动动车辆应应用的低低压直流流电。馈馈电线将将牵引变变电所的的直流电电输送到到沿车辆辆走行轨轨架设的的接触网网(或接接触轨)上上。电动动车辆通通过其受受流器与与接触网网(或接接触轨)的的直接接接触而获获得电能能。走行行轨道构构成牵引引供电回回路的一一个组成成部分,回回流线将将轨道回回流返回回牵引变变电所。二、主变变电所1、概述述地铁铁主变电电所将城城市电网网的高压压1100KV(或或2200KV)电电能降压压后以335KVV或100KV的的电压等等级分别别供给牵牵引变电电所和降降压变电电所。为为保证供供电的
17、可可靠性,地地铁线路路通常设设置两座座或两座座以上主主变电所所。主变变电所由由两路独独立的电电源进线线供电,内内部设置置2台相相同的主主变压器器。根据据牵引负负荷和动动力负荷荷的不同同情况,主主变压器器可采用用三相三三绕组的的有载调调压变压压器或双双绕组的的变压器器。采用用有载调调压变压压器在电电源进线线电压波波动时二二次侧电电压维持持在正常常值范围围内。主变变电所为为地铁线线路的总总变电所所,承担担整条地地铁线路路的电力力负荷的的用电。(1) 可根据据负荷计计算确定定在地铁铁线路上上设置的的主变电电所数量量。(2) 每座主主变电所所设置台主变变压器,由由城市电电网地区区变电站站引入两两路独立
18、立的1110KVV专用线线路供电电,两回回路同时时运行,互互为备用用,以保保证供电电的可靠靠性和供供电质量量。进线线电源容容量应满满足远期期时其供供电区域域内正常常运行及及故障运运行情况况下的供供电要求求。(3) 低压335KVV侧采用用单母线线分段接接线,两两段母线线间设母母联断路路器,正正常运行行时母联联断路器器打开。(4) 正常运运行时每每座主变变电所的的两路1110KKV电源源和台台主变压压器分列列运行。通通过355KV馈馈出电缆缆分别向向各自供供电区域域的负荷荷和动力力照明负负荷供电电。2、主变变电所的的主要设设备(一)主主变压器器高压压侧电压压为1110KVV,低压压侧电压压为35
19、5KV(或或10KKV)。主变变压器容容量应能能满足正正常运行行时,每每台变压压器容量量承担其其所供区区域内的的全部牵牵引负荷荷和动力力照明的的供电。当当发生故故障时,应应满足如如下条件件:(1) 当一台台主变压压器发生生故障时时,另一一台主变变压器应应能满足足该供电电区域高高峰小时时牵引负负荷和动动力及照照明一、二二级负荷荷的供电电。(2) 当一座座变电所所因故解解列时,剩剩余主变变电所应应能承担担全线的的动力和和照明一一、二级级负荷及及牵引负负荷。主变变压器容容量的选选择应考考虑近期期实际负负荷和远远期发展展的需求求。单台台容量大大约在220MVVA440MVVA范围围,主要要考虑相相邻变
20、电电所故障障解列时时应满足足向该段段牵引负负荷越区区供电的的要求。(二)1110KKV GGIS组组合电器器主变变电所采采用1110KVV全封闭闭六氟化化硫组合合电器设设备,SSF6气气体绝缘缘的金属属封闭开开关设备备,简称称GISS(Gaas IInsuuLatted mettaL-enccLossed Swiitchhgeaar)。 GISS是由各各种开关关电器:断路器器GCBB、隔离离开关DDS、接接地开关关ES、母母线、现现地汇控控柜LCCP以及及电流互互感器CCT、电电压互感感器VTT和避雷雷器LAA等组成成的电力力设备,具有结结构紧凑凑、抗污污染能力力强、运运行安全全、外型型美观、
21、设设备占用用空间小小等特点点。主要要技术规规格如下下:(1) 额定电电压:1110KKV(2) 最高工工作电压压:1226KVV(3) 额定绝绝缘水平平: 额额定雷电电冲击耐耐受电压压(峰值值):相相对地6500KV断口6500+1000KVV(隔离离开关)断口6500KV(断断路器) 额额定1分分钟工频频耐受电电压(有有效值):耐受电电压2275KKV断口3155KV(隔隔离开关关)断口2755KV(断断路器)(4) SF66气体零零表压时时耐受电电压(相相对地):1.33*12263 KKV(55minn)(5) 局部放放电量(11.1倍倍相电压压下) 气气隔绝缘缘子:小小于3PPC 整整
22、体GIIS:小小于100PC(6) 额定电电流:220000A(7) 额定热热稳定电电流及持持续时间间:400KA/3S(8) 额定动动稳定电电流:1100KKA(9) 额定频频率:550HZZ(10) 相数:3(11) 断路器器操动机机构和辅辅助回路路的额定定电压:直流2220VV(三)主主变电所所二次设设备(1)主主变压器器保护 SSR7445数字字式变压压器管理理继电器器,用于于变压器器保护、控控制、接接口、测测量和监监测。可可实现以以下功能能:l 主主变内部部故障时时的纵差差保护,保保护动作作跳主变变两侧;l SSR7445低压压侧过流流元件和和MIVV电压继继电器配配合,组组成低压压
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