城市軌道交通自用電系統(tǒng)課件

自用電系統(tǒng)

變電站設(shè)備及附屬設(shè)備的正常運(yùn)行需要低壓電源，這些設(shè)備的用電稱為變電站自用電。變電站自用電的可靠性直接影響變電站的可靠運(yùn)行。變電站自用電設(shè)備分為交流用電設(shè)備和直流用電設(shè)備，供電電壓等級為220V及以下。變電站照明、開關(guān)設(shè)備電加熱、開關(guān)設(shè)備內(nèi)部照明等需要交流電源；變電站內(nèi)開關(guān)設(shè)備操動機(jī)構(gòu)、繼電保護(hù)設(shè)備、變電站自動化設(shè)備等一般需要直流電源。1自用電系統(tǒng)概述

變電站自用電系統(tǒng)由交（直）流電源屏等設(shè)備構(gòu)成。交流電源屏的主接線一般為單母線接線，通過電源自動轉(zhuǎn)換裝置引入低壓電源。直流電源屏由整流設(shè)備和蓄電池組成，整流設(shè)備以往采用三相橋式整流設(shè)備，目前一般采用整流模塊，并采用N+1冗余配置。直流電源屏的交流輸入電源一般引自交流電源屏。在城市軌道交通供電系統(tǒng)中，有主變電站、牽引變電所和降壓變電站。變電站位置的不同使自用電內(nèi)容和供電要求略有差別。變電站自用電的配置要滿足各級負(fù)荷的供電要求，滿足負(fù)荷所需電流制式、電壓等級要求，滿足負(fù)荷對電源切換時間的要求，滿足負(fù)荷容量的要求，滿足負(fù)荷所需供電時間的要求。主變電站和獨(dú)立牽引變電所沒有配電變壓器及其低壓配電設(shè)備，自用電系統(tǒng)需要設(shè)置站用變壓器，以得到低壓交流電源；牽引降壓混合變電所或降壓變電站的所用低壓交流電源可由所內(nèi)低壓配電設(shè)備提供。低壓電源均引至交流電源屏。1自用電系統(tǒng)概述

應(yīng)急照明是在正常照明因故熄滅的情況下，供暫時繼續(xù)工作、保障安全或人員疏散用的照明，包括疏散照明、備用照明等。疏散照明用于正常電源失電時，為乘客安全撤離出車站提供條件；另外當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，保障乘客及管理人員安全撤離。變電站、通信和信號機(jī)房內(nèi)的應(yīng)急照明屬于備用照明，用于在正常電源故障時，進(jìn)行故障檢修或災(zāi)害情況下維持機(jī)房設(shè)備的繼續(xù)運(yùn)行。應(yīng)急照明是一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷，除要求正常雙路電源外，還需要有獨(dú)立于正常電源的備用電源。備用電源根據(jù)不同的負(fù)荷性質(zhì)、負(fù)荷容量和電源切換時間的要求，可采用獨(dú)立于正常電源的其他交流電源、蓄電池或發(fā)電機(jī)組等。1自用電系統(tǒng)概述

應(yīng)急照明的正常電源引自車站低壓配電系統(tǒng)，備用電源可引自相鄰車站的低壓配電系統(tǒng)或采用蓄電池供電。蓄電池的安裝形式可分為分散式安裝和集中式安裝。分散式安裝即應(yīng)急照明燈具自帶蓄電池；集中式安裝即將蓄電池集中設(shè)置，構(gòu)成應(yīng)急照明電源系統(tǒng)，分別為各應(yīng)急照明回路提供電源。變電站自用電系統(tǒng)中開關(guān)設(shè)備的控制、信號、保護(hù)等電源采用直流供電，負(fù)荷等級為一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷，備用電源多采用蓄電池組。因直流操作電源和集中式應(yīng)急照明電源的備用電源均可采用蓄電池組，從設(shè)備資源共享的角度出發(fā)，變電站中直流電源屏和集中式應(yīng)急照明電源存在整合的條件，可將整流器和蓄電池部分進(jìn)行共享設(shè)置，饋出部分各自獨(dú)立。若要實現(xiàn)交流供電應(yīng)急照明回路，則需要設(shè)置逆變器。1自用電系統(tǒng)概述地面或地下城市軌道主變電站自用電設(shè)備內(nèi)容有所不同，主要差異在于地下變電站設(shè)置有氣體滅火系統(tǒng)。主變電站電氣設(shè)備主要有高壓交流開關(guān)設(shè)備、中壓交流開關(guān)設(shè)備、有載調(diào)壓主變壓器、接地變壓器等。自用電的服務(wù)對象為主變電站操作電源、檢修電源、照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、主變電站綜合自動化系統(tǒng)等。2主變電站自用電配置1.自用電設(shè)備的種類

主變電站自用電設(shè)備包括變電站的照明、變電站的通風(fēng)設(shè)備、變電站的空調(diào)、變電站的檢修設(shè)備、開關(guān)柜內(nèi)的照明及電加熱器、溫控器、開關(guān)設(shè)備的操作與繼電保護(hù)的電源、綜合自動化設(shè)備、火災(zāi)報警設(shè)備、氣體滅火及排氣設(shè)備（僅地下主變電站設(shè)置）。2.自用電設(shè)備負(fù)荷分級和供電制式20%

照明包括正常照明和應(yīng)急照明（備用照明），采用交流供電，其中，地面主變電站正常照明為二級負(fù)荷，地下主變電站正常照明為一級負(fù)荷。應(yīng)急照明為一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷。應(yīng)急照明在正常照明失效時應(yīng)能保證主變電站正常運(yùn)行和設(shè)備檢修所需要的照度要求。通風(fēng)設(shè)備為二級負(fù)荷，采用交流供電，正常的通風(fēng)條件可保證主變電站電氣設(shè)備正常運(yùn)行的溫度、濕度環(huán)境要求?？照{(diào)為二級負(fù)荷，采用交流供電。空調(diào)一般設(shè)于值班控制室和蓄電池室內(nèi)，用于保障運(yùn)行人員的工作環(huán)境條件，保持蓄電池室適宜的環(huán)境溫度，維持蓄電池的正常使用壽命。檢修設(shè)備為二級負(fù)荷，采用交流供電，當(dāng)電氣設(shè)備出現(xiàn)故障時，為維護(hù)、檢修提供電源，及時解決電氣設(shè)備的故障，保證電氣設(shè)備運(yùn)行的冗余度。2.自用電設(shè)備負(fù)荷分級和供電制式20%

開關(guān)柜內(nèi)的照明及電加熱器為二級負(fù)荷，采用交流供電，為設(shè)備維護(hù)檢查、查找故障隱患提供視覺條件；電加熱器用于開關(guān)設(shè)備除濕，保障設(shè)備正常運(yùn)行。溫控器為一級負(fù)荷，屬于繼電保護(hù)的基礎(chǔ)設(shè)備，采用交流供電，為變壓器的溫度保護(hù)提供報警和跳閘信號。開關(guān)設(shè)備的操作和繼電保護(hù)的電源屬于一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷，采用直流供電。其具體設(shè)備有高壓和中壓開關(guān)設(shè)備的電動操動機(jī)構(gòu)、微機(jī)綜合保護(hù)裝置、各種信號指示等。綜合自動化設(shè)備為一級負(fù)荷，采用交流供電，為遠(yuǎn)方電力調(diào)度中心的控制、監(jiān)視及故障的判斷處理提供條件。2.自用電設(shè)備負(fù)荷分級和供電制式20%

火災(zāi)報警設(shè)備為一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷，屬于消防設(shè)備，正常時采用交流供電，報警主機(jī)設(shè)有直流備用電源，發(fā)生火災(zāi)時及時報警和控制火情，為避免或減少生命與財產(chǎn)損失創(chuàng)造條件。氣體滅火及排氣設(shè)備為一級負(fù)荷，屬于消防設(shè)備，采用交流供電，用于電氣設(shè)備發(fā)生火災(zāi)時的滅火和火災(zāi)后滅火氣體的排出。

自用電設(shè)備均為低壓供電，交流供電設(shè)備的負(fù)荷等級為一級負(fù)荷，因此需要兩路低壓電源。由于主變電站沒有低壓開關(guān)設(shè)備，因此自用電所需要的交流低壓電源需要設(shè)置站用變壓器。因自用電中有一級用電負(fù)荷，這對電源可靠性的要求很高，故主變電站需設(shè)置2臺站用變壓器。2臺站用變壓器分接在中壓配電系統(tǒng)的不同母線上，變壓器中性點直接接地。站用變壓器低壓側(cè)接至交流電源屏，作為兩路交流進(jìn)線電源。根據(jù)主變電站自用電設(shè)備中存在消防負(fù)荷的情況，低壓交流接線一般采用單母線分段接線。每段母線為消防負(fù)荷提供一路電源，消防末級配電設(shè)備實施雙電源切換。3.自用電設(shè)備的供電

各自用電設(shè)備的饋出回路獨(dú)立設(shè)置，為三相四線制放射式配電。進(jìn)線開關(guān)與各饋出開關(guān)具備饋出回路過負(fù)荷和短路情況下的全選擇性。低壓配電接地型式采用TN-S。為消防設(shè)備配電的饋出開關(guān)，消防設(shè)備啟用時消防末級配電設(shè)備只報警、不跳閘。對于一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷，增設(shè)蓄電池作為備用電源，如開關(guān)設(shè)備所需的直流操作電源、繼電保護(hù)裝置電源由設(shè)置的直流電源屏提供。交流電源屏為直流電源屏提供交流電源，直流電源屏采用高頻開關(guān)電源模塊將交流電源整流為所需的直流電源，增設(shè)的蓄電池組正常處于在線浮充狀態(tài)，待交流電源全部失電時，蓄電池放電實現(xiàn)不間斷供電。3.自用電設(shè)備的供電

交流電源全部失電，蓄電池容量應(yīng)滿足規(guī)定時間內(nèi)全站直流設(shè)備運(yùn)行的容量要求，且應(yīng)滿足在蓄電池放電末期最大沖擊負(fù)荷容量的要求。按照《35kV～110kV變電站設(shè)計規(guī)范》（GB50059—2011）的規(guī)定，蓄電池組的容量應(yīng)符合下列要求：（1）有人值班變電站應(yīng)為全站事故停電1h的放電容量。（2）無人值班變電站應(yīng)為全站事故停電2h的放電容量。（3）應(yīng)滿足事故放電末期最大沖擊負(fù)荷的要求。3.自用電設(shè)備的供電3牽引變電所自用電配置

牽引變電所可獨(dú)立設(shè)置或與車站、車輛段、停車場降壓變電站合建為牽引降壓混合變電所，牽引變電所既可設(shè)于地面，也可設(shè)于地下。地面牽引變電所可獨(dú)立設(shè)置或采用箱式牽引變電所。不同的設(shè)置方式，自用電的內(nèi)容也不同。牽引變電所的主要電氣設(shè)備有中壓交流開關(guān)設(shè)備、牽引變壓器、整流器、直流開關(guān)設(shè)備。若合建為牽引降壓混合變電所，電氣設(shè)備還有配電變壓器和低壓開關(guān)設(shè)備。牽引變電所自用電的服務(wù)對象為牽引變電所操作電源、檢修電源、牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)等。

牽引變電所自用電設(shè)備包括變電站的照明，變電站的通風(fēng)設(shè)備（僅獨(dú)立牽引變電所設(shè)置），變電站的空調(diào)（僅獨(dú)立牽引變電所設(shè)置），變電站的檢修設(shè)備，開關(guān)柜內(nèi)的照明及電加熱器，牽引變壓器溫控器，整流器溫控設(shè)備，配電變壓器溫控器（僅牽引降壓混合變電所設(shè)置），中壓、直流開關(guān)設(shè)備的操作與繼電保護(hù)，低壓開關(guān)設(shè)備的操動機(jī)構(gòu)（僅牽引降壓混合變電所設(shè)置），變電站綜合自動化設(shè)備，氣體滅火及排氣設(shè)備（僅地下牽引變電所設(shè)置）。1.自用電設(shè)備

與主變電站相比較，牽引變電所或牽引降壓混合變電所的自用電設(shè)備沒有火災(zāi)自動報警設(shè)備，其余的負(fù)荷種類是相同的，只是有些設(shè)備的名稱不同，如溫控設(shè)備，在主變電站中為主變壓器溫控器，在牽引變電所中為牽引變壓器、整流器和配電變壓器的溫控設(shè)備。同類負(fù)荷的負(fù)荷等級和供電制式與主變電站相同。2.自用電設(shè)備負(fù)荷分級和供電制式

一般采用單母線接線方式，在引入端設(shè)置雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置。獨(dú)立牽引變電所自用電接線如圖3-23所示。3.自用電設(shè)備的供電圖3-23獨(dú)立牽引變電所自用電接線

牽引降壓混合變電所自用電的交流電源引自所內(nèi)低壓開關(guān)設(shè)備的不同母線，一般采用單母線接線方式，在引入端設(shè)置雙電源自動轉(zhuǎn)換裝置。牽引降壓混合變電所自用電接線如圖3-24所示，其余內(nèi)容同主變電站。3.自用電設(shè)備的供電圖3-24牽引降壓混合變電所自用電接線城市軌道交通工程中的降壓變電站的土建工程一般不獨(dú)立建設(shè)，而設(shè)于車站內(nèi)和車輛段、停車場的某個建筑物內(nèi)。降壓變電站的電氣設(shè)備主要有中壓、低壓交流開關(guān)設(shè)備，配電變壓器等。降壓變電站自用電的服務(wù)對象為變電站操作電源、變電站綜合自動化系統(tǒng)等。4降壓變電站自用電配置

降壓變電站的自用電設(shè)備包括變電站的檢修設(shè)備、開關(guān)柜內(nèi)的照明及電加熱器、配電變壓器溫控器、中壓開關(guān)設(shè)備的操作與繼電保護(hù)（采用斷路器）、變電站綜合自動化設(shè)備、氣體滅火及排氣設(shè)備（僅地下變電站設(shè)置）。1.自用電設(shè)備

與主變電站相比較，降壓變電站的自用電設(shè)備減少了火災(zāi)報警系統(tǒng)、變電站照明、通風(fēng)和空調(diào)設(shè)備等。中壓開關(guān)設(shè)備，當(dāng)采用斷路器作為分?jǐn)嘣O(shè)備時，其操作和繼電保護(hù)的電源屬于一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷，采用直流供電；若采用電