城轨交通供电7.第3章--变电所--牵引变电所

城轨供电系统第3章变电所电气工程系黄小红峨眉校区电气工程系一.单双边供电问题1.概述①采用双边供电方式地铁牵引网无论是正常运行还是非正常运行方式，都应采用双边供电或大双边供电。在供电距离相同的情况下，双边供电在电压损失、功率损失、减少杂散电流等方面都有明显优势。§3-2牵引变电所峨眉校区电气工程系一.单双边供电问题1.概述②单边供电场合车场线、停车线、检修线、试车线车辆少、车速慢、取流小不正常运行方式：终端牵引变电所故障解列或中间所一馈线开关故障退出运行。若因单边供电距离长，最大电压损失超过允许值，可在供电终端处将上、下行接触网并联。§3-2牵引变电所峨眉校区电气工程系一.单双边供电问题1.概述③牵引供电系统按双边供电设计单边供电仅是运行中一种可能采用的临时供电方式，不是牵引供电计算的限制条件。双边供电是城市轨道交通最基本的供电方式，是设计遵循的前提，也是运营首选方案。§3-2牵引变电所峨眉校区电气工程系一.单双边供电问题2.单双边供电比较①牵引网平均电压损失单边供电：双边供电：§3-2牵引变电所1=()AdILru1+32m1=()AsILru1+6m峨眉校区电气工程系一.单双边供电问题2.单双边供电比较①牵引网平均电压损失m=1，；m=2，；m→∞，牵引网平均电压损失单边供电是双边供电的3～4倍。§3-2牵引变电所AdAsILr1111(1+)mILr(1+)1+32m32m2m==4ILr1111mILr(1+)1+(1+)12mm6mdsu=u=3dsuu=3.33dsuu=4dsuu峨眉校区电气工程系一.单双边供电问题2.单双边供电比较②列车给电运行时弓上电压损失平均值单边供电：双边供电：§3-2牵引变电所=()AdILr1.5α-1u1+3m=()AsILr2α-1u1+6m峨眉校区电气工程系一.单双边供电问题2.单双边供电比较②列车给电运行时弓上电压损失平均值m=1，；m=2，…；m→∞，给电运行弓上电压损失单边供电是双边供电的3～4倍。§3-2牵引变电所11.51.5mILr(1+)1+3mm=412121mILr(1+)1+12mmdsu=u=3dsuu3dsuu=4dsuu峨眉校区电气工程系一.单双边供电问题2.单双边供电比较③列车最大平均电压损失单边供电：最大平均电压损失发生在供电区终点双边供电：最大平均电压损失发生在供电区的中点§3-2牵引变电所1=(1)2AddmaxILru+m1=(1)4AssmaxILru+m峨眉校区电气工程系一.单双边供电问题2.单双边供电比较③列车最大平均电压损失列车最大平均电压损失单边供电是双边供电的4倍。§3-2牵引变电所AdAs11ILr(1+)mILr(1+)2m2m=41111ILr(1+)mILr(1+)4m8mdmaxsmaxu=u峨眉校区电气工程系一.单双边供电问题2.单双边供电比较④列车起动时最大电压损失单边供电：最大电压损失发生在供电区终点双边供电：最大电压损失发生在供电区的中点§3-2牵引变电所=()qdmaxqmaxILruILr+m-12=()qmaxqsmaxILrILru+m-148峨眉校区电气工程系一.单双边供电问题2.单双边供电比较④列车起动时最大电压损失列车起动最大电压损失单边供电是双边供电的4倍。§3-2牵引变电所qmaxqmaxILrILr+(m-1)2=4ILrILr+(m-1)48qdmaxqsmaxu=u峨眉校区电气工程系一.单双边供电问题2.单双边供电比较⑤牵引网功率损失单边供电：双边供电：§3-2牵引变电所11=(1+)322xdAd1.5kpILrm11=(1+)322xsAs2kpILrmkx2—列车电流有效系数，kx2=1.15α峨眉校区电气工程系一.单双边供电问题2.单双边供电比较⑤牵引网功率损失m=1，；m=2，…；m→∞，牵引网功率损失单边供电是双边供电的3～4倍。§3-2牵引变电所(22222211.5k1.5k(mI)Lr(1+)1+3mm=41mI2k12k1)Lr(1+)1+32mmdsp=p=3dspp3dspp=4dspp峨眉校区电气工程系一.单双边供电问题2.单双边供电比较⑥杂散电流（在杂散电流部分分析）杂散电流单边供电比双边供电大3～4倍。§3-2牵引变电所峨眉校区电气工程系一.牵引变电所设置牵引变电所的设置取决于牵引网电压等级、牵引网电压损失，同时应对杂散电流腐蚀防护、线路能耗、电缆敷设、土建造价及运营管理等统筹考虑。牵引变电所分布应尽量均匀，便于牵引整流机组规格统一、便于设备维护管理以及降低维护成本。§3-2牵引变电所峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点安全性与可靠性是城市轨道交通的根本，为保障正常的运营和运输能力，当技术性能与经济指标发生矛盾时，优先考虑技术因素，并在此基础之上优化技术方案，力求技术方案具有整体合理性。§3-2牵引变电所峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点①满足直流牵引供电系统运行方式要求A.单牵引整流机组双边供电各牵引变电所设置一套整流机组，同一供电分区由相邻牵引变电所各经一路馈线同时馈电，要求牵引网电压质量较好且能耗较低。按照Ⅵ级重牵引负荷特性，牵引整流机组应具有150%过负荷、连续运行2小时的供电能力。§3-2牵引变电所峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点①满足直流牵引供电系统运行方式要求B.双牵引整流机组双边供电各牵引变电所的两套整流机组均投入运行，同一供电分区由相邻牵引变电所各经一路馈线同时馈电，要求牵引网电压质量好且能耗较低。一套牵引整流机组故障或检修退出运行时，变为12脉波整流，谐波含量增加。对于集中供电方式，谐波含量可控制在许可范围内，对于分散供电方式，需核算。若没有超标，可单套运行。§3-2牵引变电所峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点①满足直流牵引供电系统运行方式要求C.大双边供电当某个中间牵引变电所退出运行时，通过直流母线或纵向联络开关等方式实现越区供电，即大双边供电方式。§3-2牵引变电所峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点①满足直流牵引供电系统运行方式要求C.大双边供电a)利用解列牵引变电所的直流母线构成大双边供电注：容易扩大事故范围§3-2牵引变电所直流母线构成大双边供电示意图牵引变电所BMMMM牵引变电所CMMMM牵引变电所AMMMM············峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点①满足直流牵引供电系统运行方式要求C.大双边供电b)利用纵向电动隔离开关构成大双边供电注：隔离开关不能带负荷运行，造成短时停电。§3-2牵引变电所纵向电动隔离开关构成大双边供电示意图牵引变电所BMMMM牵引变电所CMMMM牵引变电所AMMMM············MMMMMM峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点①满足直流牵引供电系统运行方式要求D.双牵引整流机组单边供电a)线路末端b)线路中间§3-2牵引变电所线路末端单边供电示意图牵引变电所AMMMM····MM线路末端纵向电动隔离开关构成大双边供电示意图牵引变电所BMMMM牵引变电所CMMMM牵引变电所AMMMM············MMMMMM线路中间峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点②满足牵引网电压损失允许值要求A.牵引电压波动范围§3-2牵引变电所标称电压（V）最高电压（V）最低电压（V）DC750900500DC150018001000峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点②满足牵引网电压损失允许值要求A.牵引电压波动范围牵引网最大电压损失值是影响牵引变电所数量的关键因素，平均电压损失值对牵引网能耗影响较大。在牵引网回路阻抗一定的条件下，牵引变电所之间的距离主要由牵引网电压允许波动范围及允许载流量确定。无论正常双边供电、还是故障大双边供电，牵引网最大电压损失都不能超过允许值，以此确定牵引变电所供电分区长度。（单边供电应区别对待）§3-2牵引变电所峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点②满足牵引网电压损失允许值要求B.牵引变电所布点方法a)以线路中间车站设牵引变电所为布点基点§3-2牵引变电所站间距足够长牵引变电所牵引变电所峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点②满足牵引网电压损失允许值要求B.牵引变电所布点方法a)以线路中间车站设牵引变电所为布点基点考虑牵引所与车站相结合。研究线路中站间距最大的两个相邻车站，当站间距足够长，可将此两车站暂定为牵引所，计算双边供电最大电压损失，若在允许范围内，则确定为牵引所。以此牵引变电所为布置的基准点，向线路两端扩展，尽可能地结合车站设置。§3-2牵引变电所峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点②满足牵引网电压损失允许值要求B.牵引变电所布点方法a)以线路中间车站设牵引变电所为布点基点适用于各车站的站间距相差较大的线路。§3-2牵引变电所峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点②满足牵引网电压损失允许值要求B.牵引变电所布点方法b)以线路末端车站设牵引变电所为布点基点当线路末端牵引变电所退出时，由相邻牵引变电所实施单边供电，此时牵引网电压损失比较大；或将线路末端牵引网上下行并联运行，以减少牵引网回路电阻，改善牵引网电压质量。§3-2牵引变电所峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点②满足牵引网电压损失允许值要求B.牵引变电所布点方法b)以线路末端车站设牵引变电所为布点基点§3-2牵引变电所牵引变电所牵引变电所…牵引变电所（a）（b）峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点②满足牵引网电压损失允许值要求B.牵引变电所布点方法b)以线路末端车站设牵引变电所为布点基点考虑线路末端牵引变电所与车站相结合。要据牵引网最大电压损失允许值确定线路末端牵引变电所及相邻牵引所的位置，以此向线路中央靠拢。适用于各车站的站间距相差较小的线路。§3-2牵引变电所峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点②满足牵引网电压损失允许值要求B.牵引变电所布点方法c)合理设置区间牵引变电所对于地面线路，当因牵引变电所与车站结合造成牵引变电所退出时牵引网电损失超标，可适当考虑设置区间牵引变电所。对于地下线路，牵引变电所应与车站合建，不考虑设置区间牵引变电所。当地面条件具备，可适当考虑设置地面区间牵引所。§3-2牵引变电所峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点③兼顾杂散电流腐蚀防护需要直流牵引电流通过走行轨时，因走行轨存在内部电阻，在走行轨上产生纵向电位。电位的大小与直流牵引电流、走行轨单位电阻、供电分区长度有关。§3-2牵引变电所…LRRRRUaUbII’峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点③兼顾杂散电流腐蚀防护需要在同等条件下，牵引变电所的供电分区长度越短，走行轨上产生的纵向电位差越小，杂散电流泄漏则越少。§3-2牵引变电所峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点④兼顾线路能耗需要相同条件下，牵引变电所间距增大，牵引网能耗加大。§3-2牵引变电所类型单位阻抗（Ω/km）刚性接触网0.013低碳钢接触轨0.02钢铝复合接触轨0.01柔性接触网0.02～0.03回流轨上下并联0.01峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置1.布点关于布点的说明：日本铁道电气技术协规定，牵引变电所布点强调以下要素：防止电气腐蚀措施；检测馈电回路的故障并进行保护；确保列车运行所需电压；确保变电所用地条件。§3-2牵引变电所峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置2.选址①选址原则电源引入方便；尽可能靠近城市轨道交通线路；尽可能与降压变电所合建；土石方工程量较少，并避免设在坍塌或高填方地区；维护管理和生活条件方便；设备运输方便；同城市总体规划相协调。§3-2牵引变电所峨眉校区电气工程系二.牵引变电所设置2.选址②地下牵引变电所与车站主排水