第九章-城市轨道交通供电系统

12/26/2020机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第九章城市轨道交通供电系统22/26/2020机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第九章城市轨道交通供电系统城市轨道供电系统是负责提供车辆及设备运行的动力，它不仅为城市轨道电动列车提供牵引用电，而且还为城市轨道交通运营服务的其他设施提供电能。城市轨道供电系统一旦出故障，不仅造成轨道交通的瘫痪，而且危及到乘客生命财产。因此，轨道交通供电系统一定要保证高度安全性、经济性和可靠性。32/26/2020机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第九章城市轨道交通供电系统一、城市轨道交通供电系统的构成根据功能的不同，城市轨道供电系统可分成以下几部分：外部电源、主变电所(电源开闭所)、牵引供电系统、降压供电系统、电力监控(SCADA)系统。牵引供电系统，又可分成牵引变电所与牵引网系统；动力照明配电系统，又可分成降压变电所与动力照明。根据用电性质的不同，城市轨道交通供电系统可以分为为牵引电力机车供电的牵引供电系统和为动力、照明及其其他用电设备供电的降压供电系统。42/26/2020机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第九章城市轨道交通供电系统（1）牵引供电系统1）牵引供电系统的工作原理轨道交通电力牵引系统的工作原理就是将电能直接或者经过输送、变换后提供给动车组的牵引电动机，由牵引电动机将电能转换成机械能，从而驱动车辆运行。城市轨道交通系统牵引负荷不同于一般工业和民用的用电，为一级负荷。一级负荷规定有两路独立的电源双边供电，当任何一路电源发生故障中断供电时，另一路应能保证一级负荷的全部用电。52/26/2020机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第九章城市轨道交通供电系统（1）牵引供电系统2）牵引供电系统的组成牵引供电系统由牵引变电所和牵引网组成，牵引网由馈电线、接触网、轨道回路及回流线组成的供电网络组成。在城市轨道交通牵引供电系统中，电能从牵引变电所经馈电线、接触网输送给电动列车，再从电动列车经钢轨、回流线流回牵引变电所。123466512223由区域变电所来（或地铁主变所来）由区域变电所来（或地铁主变所来）7762/26/2020机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第九章城市轨道交通供电系统（1）牵引供电系统2）牵引供电系统的组成1、轨道交通牵引变电所2、接触网3、回流线4、馈电线5、电分段6、钢轨72/26/2020机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第九章城市轨道交通供电系统（2）动力照明供电系统动力照明供电系统由降压变电所及动力照明组成。每个车站应设降压变电所，若地下车站负荷较大，一般设于站台两端，其中一端可以和牵引变电所合建成混合变电所；若地面车站负荷较小，可设一个降压变电所。降压变电所降压变电所车站配电所车站配电所区间配电所区间配电所区间配电所区间配电所区域变电所（或地铁主变电所）区域变电所（或地铁主变电所）82/26/2020机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第九章城市轨道交通供电系统（2）动力照明供电系统1）降压变电所：降压变电所将三相电源进线电压降压变为三相380V交流电，主要向风机、水照明、通信、信号、防灾报警等设备供电，也可称为动力变电所。2）配电所（室）：配电所（室）仅起到电能分配作用。降压变电所通过配电所（室）将三相380V和单相220V交流电分别供给动力、照明设备，各配电所（室）对本车站及两侧区间动力和照明等设备配电。3）配电线路：配电所（室）与用电设备之间的连接线路。92/26/2020机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第九章城市轨道交通供电系统二、城市轨道交通供电系统负荷等级城市轨道交通供电系统的负荷等级共分为三个：地下铁道重要的电力用户如车站站厅和站台层的事故救援及照明、电动车辆、通信、信号、防灾装置为一级负荷；车站站厅和站台层的一般照明、设备及管理用房照明、出入口照明、一般风机、直升电梯、自动扶梯为二级负荷；车站内广告照明、冷水机组及配套设备、电热设备、清洁机械设备等为三级负荷。其中一级负荷规定有两路独立的电源双边供电，当任何一路电源发生故障中断供电时，另一路应能保证一级负荷的全部用电。102/26/2020机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第九章城市轨道交通供电系统三、变电所1、变电所分类根据变电所的功能不同，可分为以下三类：（1）高压主变电所由发电厂或区域变电所直接供电。在主变电所降压后，分别以不同电压等级向牵引变电所和降压变电所供电，是城市轨道交通供电系统的集中变电所（用于三级电压供电）。（2）降压（动力）变电所降压（动力）变电所根据动力用电量确定其设置数量和容量。112/26/2020机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第九章城市轨道交通供电系统三、变电所（3）牵引变电所城市轨道交通供电系统的主要用电对象是电动车组，即牵引用电。为确保牵引供电的质量，牵引变电所的设置（数量、位置）和容量应该按远期列车编组，运行密度进行牵引供电计算后确定。根据制式的不同牵引变电所又分为直流牵引变电所和交流牵引变电所。根据不同的牵引制式，变电所内完成相应的变压、变相、变流作用。目前我国的牵引变电所主要有电气化铁路的单相工频交流制牵引变电所和城市轨道交通系统（地铁和轻轨）的直流牵引变电所。122/26/2020机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第九章城市轨道交通供电系统四、接触网（1）牵引网与接触网接触网，即经过电动列车的受电器向电动列车供给电能的导电网（有接触轨方式和架空接触网两种方式）。城市轨道交通系统的牵引网是沿线路敷设的专为电动车辆供给电源的装置，是轨道交通供电系统中电动车组供电的直接环节，它由两部分组成，正极接触网供电，负极走行轨回流。牵引网包括接触网、钢轨回路（包括大地）、馈电线和回流线等，馈电线是连接牵引变电所和接触网的导线，把牵引变电所电能变换成牵引制式用电能并馈送给接触网。132/26/2020机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第九章城市轨道交通供电系统四、接触网（1）牵引网与接触网接触网可分为接触轨和架空接触网两种类型。接触轨的主要优点是：使用寿命长，维修量小，在地面对城市景观没有影响，适应于电压较低的制式。架空接触网的主要优点是：安全性较好，适应于电压较高的制式。接触轨和接触网两种供电方式，目前在世界上许多国家同时并存，到底用哪种方式要根据城市自身的特点决定。142/26/2020机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第九章城市轨道交通供电系统四、接触网（2）接触网应满足的要求①由于接触网在工作中无备用网，因而要求接触网强度高、且安全可靠；②要求在各种气候条件下均应受流良好；③因接触网部件更换困难，因此要求接触网性能好、运行寿命长；④因其维修是利用行车中的间隔时间进行的，故要求结构轻巧，零部件互换性强，便于施工、维护和抢修；152/26/2020机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第九章城市轨道交通供电系统四、接触网（2）接触网应满足的要求⑤因接触网无法避开腐蚀强、污秽严重等异常环境，应采用耐腐蚀和防污秽技术措施；⑥因采用与受电器摩擦接触的受流方式，因此要求接触网有较均匀的弹性，接触线等部位要有良好的耐磨性。162/26/2020机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第九章城市轨道交通供电系统四、接触网（3）接触网类型接触网分为架空式接触网和接触轨(也称第三轨)式接触网。接触轨式接触网仅用于地铁与封闭的城市铁路和轻轨，架空式接触网除此还可用于铁路干线、城市地面和工矿电机车电力牵引线路。172/26/2020机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第九章城市轨道交通供电系统四、接触网（3）接触网类型架空式接触网架空式接触网是架设在走行轨道上部的接触网，由电动列车顶部伸出的受电弓与之接触取得电能。架空式接触网用于城市地面以及低下、铁路干线、工矿的电力牵引线路。一般，牵引网电压较高时，为了安全和保证一定的绝缘距离，宜采用高架式接触网。架空接触网可分为地面架空式和隧道架空式两种。182/26/2020机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第九章城市轨道交通供电系统四、接触网（3）接触网类型接触轨接触轨是沿线走行轨道一侧平行铺设的附加第三轨，故又称第三轨。在净空受到限制的线路和电压等级较低时多采用接触轨式接触网。接触轨受电方式最早在伦敦城市轨道采用，由于接触轨构造简单，安装方便，可维修性好，并对隧道建筑结构等净空要求低，受流性能满足DC750V供电的需要，因而在标准电压DC750V供电系统中得到广泛的应用。192/26/2020机电与控制工程学院交通运输系DepartmentofTrafficandTransportationCollegeofMechatronicsandControlEngineering第九章城市轨道交通供电系统四、接触网（3）接触网类