城市軌道交通的外部供電系統(tǒng)-外部電源

第二章城市軌道交通的外部供電系統(tǒng)

如果外部電源采用集中式供電方式，則應(yīng)建設(shè)城市軌道交通用的主變電所。城軌主變電所的功能是接受城市電網(wǎng)提供的高壓電源，經(jīng)降壓后為牽引變電所、降壓變電所提供中壓電源。一、主變電所概述城市軌道交通主變電所將城市電網(wǎng)的高壓110KV（或220KV）電能降壓后以35KV或10KV的電壓等級分別供給牽引變電所和降壓變電所。根據(jù)城市軌道交通用電負荷的特點，城軌的主變電所一般沿線路布置。根據(jù)線路末端的電壓損失要求來確定主變電所的數(shù)量。為保證供電的可靠性，城軌供電系統(tǒng)通常設(shè)置兩座或兩座以上主變電所。

主變電所按其降壓方式的不同可分為三級電壓制供電方式主變電所和兩級電壓制供電方式的主變電所。110kV主變電所33kV110kV降壓主變電所33kV10kV10kV牽引主變電所圖2-6三級電壓制集中供電方式結(jié)構(gòu)示意圖主變電所110kV110kV110kV主變電所主變電所10kV10kV10kV牽引、降壓主變電所圖2-7兩級電壓制集中供電方式結(jié)構(gòu)示意圖二、主變電所的主要設(shè)備主變電所中主要的電氣設(shè)備是開關(guān)設(shè)備、主變壓器、直流電源設(shè)備、自動監(jiān)控設(shè)備。

1.主變壓器主變壓器是城軌交通主變電所中的最主要的電氣設(shè)備，其作用是將從城網(wǎng)引入的高壓電源轉(zhuǎn)換成城軌牽引供電系統(tǒng)所需要的中壓電源。目前，國內(nèi)城市軌道交通主變電所均設(shè)置兩臺主變壓器，互為備用。正常情況下，兩臺變壓器并列運行，各負擔(dān)50%的用電負荷。

每臺變壓器容量大約在20MVA～40MVA范圍，當(dāng)發(fā)生故障時，應(yīng)滿足如下條件：

1）當(dāng)一臺主變壓器發(fā)生故障時，另一臺主變壓器應(yīng)能滿足該供電區(qū)域高峰小時牽引負荷和動力及照明一、二級負荷的供電。

2）當(dāng)一座變電所因故解列時，剩余主變電所應(yīng)能承擔(dān)全線的動力和照明一、二級負荷及牽引負荷。為了減少城網(wǎng)電壓波動和負荷變化對城軌中壓系統(tǒng)的電壓質(zhì)量影響，主變壓器多采用有載調(diào)壓型電力變壓器。有載調(diào)壓開關(guān)具有就地、遠方操作功能，安裝在高壓側(cè)。由于油浸式變壓器價格低，應(yīng)用成熟，國內(nèi)城軌供電系統(tǒng)主變電所中大多采用三相、自冷油浸式、有載調(diào)壓變壓器，主變壓器一般采用Y,d接線，主要有110/35kV、110/33kV和110/10kV三種形式。圖2-8變電所中的主變壓器外形圖

我國有關(guān)標準規(guī)定，主變壓器的110kv側(cè)應(yīng)采取中性點直接接地方式。但實際運行中主變壓器高壓側(cè)是否直接接地，則根據(jù)地區(qū)電網(wǎng)具體運行情況確定。有時一個主變電所的兩臺主變壓器，其高壓側(cè)一臺接地而另一臺不接地。由于城軌供電系統(tǒng)中壓網(wǎng)絡(luò)的電容電流較大，因此其主變壓器的中性點應(yīng)經(jīng)過消弧線圈接地或小電阻接地。對于采用Y,d接線的主變壓器，當(dāng)主變壓器無中性點或中性點未引出時。應(yīng)裝設(shè)專用的接地變壓器。接地變壓器采用曲折形接法，并具有零序阻抗低，空載阻抗高，損失小的特性。主變壓器一般有重瓦斯保護、差動保護和主變壓器過流保護等。2.開關(guān)設(shè)備主變電所中的開關(guān)設(shè)備分為高壓側(cè)（110kv側(cè)）開關(guān)設(shè)備和中壓側(cè)（35Kv或10kv側(cè)）開關(guān)設(shè)備。它們都是通斷電路的重要設(shè)備。110kv側(cè)開關(guān)設(shè)備采用戶內(nèi)安裝的110KV全封閉六氟化硫組合電器設(shè)備，SF6氣體絕緣的金屬封閉開關(guān)設(shè)備,簡稱GIS。圖2-9主變電所中的開關(guān)設(shè)備

GIS是由各種開關(guān)電器：斷路器GCB、隔離開關(guān)DS、接地開關(guān)ES、母線、現(xiàn)地匯控柜LCP以及電流互感器CT、電壓互感器VT和避雷器LA等組成的電力設(shè)備,具有結(jié)構(gòu)緊湊、抗污染能力強、運行安全、外型美觀、設(shè)備占用空間小等特點。除母線為三相共箱式外，其余均為三相分箱式。110kv側(cè)GIS一般采用FS6斷路器、液壓操作機構(gòu)。中壓側(cè)電壓為35kV的中壓開關(guān)設(shè)備多采用GIS，，以減小變電所的土建規(guī)模，但均為三相分箱式，采用真空斷路器，操作機構(gòu)為彈簧儲能式或液壓彈簧式，采用三工位隔離開關(guān)和接地刀閘。中壓側(cè)電壓為10kV的開關(guān)設(shè)備，則可采用空氣絕緣的金屬鎧裝開關(guān)柜，內(nèi)部設(shè)有不同功能隔室，手車可為落地式或中置式。3.直流電源設(shè)備作用:為監(jiān)控設(shè)備、車站應(yīng)急照明及緊急疏散標志等提供不間斷直流電源。線路正常時，直流電源設(shè)備為它的服務(wù)對象提供穩(wěn)定的直流電源，并對蓄電池進行充電。故障時由蓄電池提供1～2小時的直流供電。圖2-10主變電所中的直流電源設(shè)備4.自動監(jiān)控設(shè)備自動監(jiān)控設(shè)備用于對變電所電氣設(shè)備的監(jiān)測和控制，并能對其進行遠程控制和數(shù)據(jù)采集。根據(jù)供電系統(tǒng)的運行狀況，自動切換電氣設(shè)備和設(shè)施故障自動切除，為城軌供電系統(tǒng)的安全、高效運行提供保障。

圖2-11主變電所中的自動監(jiān)控設(shè)備三、主變電所向牽引變電所供電的接線方式

供電系統(tǒng)的安全性、可靠性是城市軌道交通正常運行的重要保證。為此，牽引變電所均由兩個獨立的電源供電，考慮到地鐵線路分布范圍廣，通常需要在沿線設(shè)置多個牽引變電所。向牽引變電所供電的接線方式有多種方式，現(xiàn)歸納成以下幾種典型形式：

1.環(huán)形供電接線方式圖2-12環(huán)形供電示意圖圖2-13雙邊供電示意圖圖中a-牽引變電所b-主變電所c-一路三相輸電線d-軌道2.雙邊供電接線3.單邊供電接線4.輻射