城市轨道交通概论 单元5 城市轨道交通配电系统.ppt
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1、单元单元5 5 城市轨道交通供配电系统城市轨道交通供配电系统教学目标教学目标1 1.掌握变电所的分类及各自的掌握变电所的分类及各自的特点特点2.2.了解了解变电所的电气设备变电所的电气设备3.3.掌握掌握接触网的结构形式及供电方式接触网的结构形式及供电方式4.4.了解了解远动监控的概念和结构远动监控的概念和结构5.1 5.1 概述概述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。一、城市轨道交通供配电系统的功能一
2、、城市轨道交通供配电系统的功能二、二、城市轨道交通供配电系统的组成城市轨道交通供配电系统的组成5.1 5.1 概述概述 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。F1、F2城市电网发电厂 L1L9传输线 B1B3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1、牵引供电系统:、牵引供电系统:A A
3、牵引变电所牵引变电所:供给地铁一定区域内牵引电能的:供给地铁一定区域内牵引电能的变电所。变电所。图5-2地铁牵引供电系统示意图5.1 5.1 概述概述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 5.1 概述概述接触网(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
4、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 5.1 概述概述2、动力照明供电系统、动力照明供电系统图5-3地铁动力照明供电系统示意图5.1 5.1 概述概述A 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
5、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 5.1 概述概述布置: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 5.1 概述概述三、城市轨道交通供电制式简介三、城市轨道交通供电制式简介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。我国国家标准采用DC750V和DC1500V两种。5.1 5.1 概述概述1、直流制:采用直流制:采用I
6、ECIEC国际电工委员会标准,见表,如国际电工委员会标准,见表,如上海为上海为1500V1500V直流直流系统系统电压电压V标准标准最低最低最高最高7505009001500100018003000200036002、交流制:一般多用于电气化铁路牵引供电方式交流制: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)(距离远、需装车载整流装置)5.1 5.1 概述概述5.2 5.2 变电所变电所 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
7、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。1 1、变压器:变压器:一种传递和变换交流电一种传递和变换交流电能的静止变化器。能的静止变化器。按功能分为:升压变压器、降压变按功能分为:升压变压器、降压变压器压器 按相数分:单相、三相、多相变压按相数分:单相、三相、多相变压器器 按绝缘方式分:干式、浇注式、油按绝缘方式分:干式、浇注式、油浸式变压器等等。浸式变压器等等。一、电气设备一、电气设备主要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、变压器、断路器、隔离开关、母线、熔断器、电压互感器、
8、电流互感器、避雷器、整流器等。电压互感器、电流互感器、避雷器、整流器等。5.2 5.2 变电所变电所 2 2、断路器:断路器:一种对电路进行控制(开断、关合)和保护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。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、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。真空断路器、空气断路器等。5.2 5.2 变电所变电所 3 3、隔离开关:隔离开关:一种没有熄弧装置的高压电气开关。不能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
9、流,但可在无负荷电流时接通和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。行、操作、检修提供方便和安全条件。5.2 5.2 变电所变电所 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 5.2 变电所变电所 5、熔断器:熔断器:是一种过负荷和短路电流导致熔体是一种过负荷和短路电流导致熔体发
10、热熔断的保护电器。发热熔断的保护电器。5.2 5.2 变电所变电所 6 6、电压互感器:电压互感器:又称压变,是电气测量,控制又称压变,是电气测量,控制和保护回路用的变压器。和保护回路用的变压器。5.2 5.2 变电所变电所 7 7、电流互感器:电流互感器:又称流比,是电气测量、控制又称流比,是电气测量、控制和保护调路用交流器。和保护调路用交流器。5.2 5.2 变电所变电所 8、避雷器:避雷器:是防止从线路侵入的雷电波损坏电气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。设备绝缘的保护电器。9、整流器:整流器:是一种与牵引变压器组合成整流机组是一种与牵引变压器组合成整流机组的电流变换器
11、。的电流变换器。5.2 5.2 变电所变电所 1 1、组成与功能:组成与功能:变压器、断路器、隔离开变压器、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受分配电能的电路电气主结线反映变电所的基本结构和功能,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,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成为实际运行操作的依据2 2、种类:种类:单母线型主结线、双母线型主结单母线型主结线、双母线型主结线和桥型主结线线和桥型主结线二、电气主结线二、电气主结线5.2 5.2 变电所变电所 1)、单母线型主结线
12、)、单母线型主结线5.2 5.2 变电所变电所 特点:特点:结线简单,设备少,费用低结线简单,设备少,费用低每一个回路均由断路器切断负载电流与短路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源隔离,保证维修人员安全操作母线发生故障,全线停电母线发生故障,全线停电单母线型主结线改进型:在母线中加装一个单母线型主结线改进型:在母线中加装一个母线断路器(母线断路器(MDMD)或隔离开关,将母线分)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,提高供电检修的灵活性,称为单母线分段主结线段主
13、结线5.2 5.2 变电所变电所 2)、双母线主结线)、双母线主结线在单母线在单母线型基础上型基础上加装一套加装一套母线,使母线,使故障检修故障检修时缩短停时缩短停电时间电时间5.2 5.2 变电所变电所 3)、桥型主结线)、桥型主结线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。5.2 5.2 变电所变电所 桥型主结线的特点:桥型主结线的特点:正常运行时,正常运行时,两台变压器并列运行,桥接母线断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;当两台路器或隔离开
14、关全部闭合;当两台变压器分别工作时,则母线断路器变压器分别工作时,则母线断路器或隔离开关断开,当一路故障时,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可切换线路,使两台变压器均由正常工作的一路提供电源。常工作的一路提供电源。5.2 5.2 变电所变电所 三、主变电所三、主变电所城市轨道交通供电系统中,由上一级供电区城市轨道交通供电系统中,由上一级供电区域获得高压(如域获得高压(如110kV110kV或或220kV220kV)电能,经)电能,经降压后以中高压电压等级(如降压后以中高压电压等级(如35kV35kV或或10kV10kV)向牵引变电所和降压变电所供电的一类变电向牵引变
15、电所和降压变电所供电的一类变电所所 AC110Kv AC110Kv AC35KvAC35Kv和和AC10KvAC10Kv为保证轨道交通牵引负荷一级用电需要,需为保证轨道交通牵引负荷一级用电需要,需设置设置2 2或或2 2座以上主变电所;两路电源进路配座以上主变电所;两路电源进路配置两台相应的变压器。置两台相应的变压器。5.2 5.2 变电所变电所 如主变电所如主变电所以不同电压以不同电压等级向附近等级向附近牵引变电所牵引变电所、降压变电、降压变电所供电,主所供电,主变压器可采变压器可采用三相三线用三相三线有载调压变有载调压变压器。结构压器。结构如图如图5.2 5.2 变电所变电所 四四、牵牵引
16、引变变电电所所5.2 5.2 变电所变电所 由区域变电所或主变电所获取中压电压等级电能,由区域变电所或主变电所获取中压电压等级电能,经经降压降压与与整流整流变换为可供列车牵引用直流电。变换为可供列车牵引用直流电。牵引变电所的牵引变电所的关键设备是整流机组关键设备是整流机组,其中的整流元,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。作,为此需采取有效的过电流保护和降温冷却保护。5.2 5.2 变电所变电所 五
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