城市軌道交通供配電技術(shù)專業(yè)《1.1城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能14》

第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能供電？指將電能通過輸配電裝置平安、可靠、連續(xù)、合格的銷售給廣闊電力客戶，滿足廣闊客戶經(jīng)濟(jì)建設(shè)和生活用電的需要。供電機(jī)構(gòu)有供電局和供電公司等武漢鐵路技師學(xué)院第一頁，共五十四頁。城市軌道交通供電第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能為軌道交通提供所需電能的系統(tǒng)牽引供電動力照明供電兩大功能第二頁，共五十四頁。第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第三頁，共五十四頁。一、城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成高壓供電系統(tǒng)城市電網(wǎng)牽引供電系統(tǒng)牽引變電所回流線饋線接觸網(wǎng)軌道主變電所圖1-1城市軌道交通供電系統(tǒng)構(gòu)成示意圖110V或220V交流35V或10V交流外部電源750V或1500V直流第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第四頁，共五十四頁。1外部電源供電系統(tǒng)為城軌供電系統(tǒng)的主變電所或電源開閉所提供電能的外部城市電網(wǎng)電源供電系統(tǒng)。2主變電所或電源開閉所主變電所：接受城市電網(wǎng)輸送的電能，再將接受的高壓〔110V或220V〕通過主變壓器降壓后向為牽引變電所、降壓變電所提供中壓電源。主變電所適用于集中式供電方式。電源開閉所：接受城市電網(wǎng)提供的中壓電源〔10V或35V〕，為牽引變電所、降壓變電所轉(zhuǎn)供中壓電源。電源開閉所適用于分散式供電。第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第五頁，共五十四頁。二、外部供電系統(tǒng)火力發(fā)電水力發(fā)電1〕發(fā)電廠：發(fā)出電能的中心。發(fā)電廠高壓輸電網(wǎng)區(qū)域/主變電所第六頁，共五十四頁。二、外部供電系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電太陽能發(fā)電發(fā)電廠高壓輸電網(wǎng)區(qū)域/主變電所第七頁，共五十四頁。2〕高壓輸電網(wǎng)：需升壓為高電壓〔220V及以上〕，目的是減少線路的電壓損失和能量損耗，滿足遠(yuǎn)程運輸需要。二、外部供電系統(tǒng)發(fā)電廠高壓輸電網(wǎng)區(qū)域/主變電所第八頁，共五十四頁。3〕區(qū)域/主變電所：將高壓降低電壓等級，輸送給相應(yīng)的用電中心。二、外部供電系統(tǒng)發(fā)電廠高壓輸電網(wǎng)區(qū)域/主變電所第九頁，共五十四頁。第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能3牽引供電系統(tǒng)〔功能：給列車提供牽引供電〕將交流中壓經(jīng)降壓整流變成直流1500V或直流750V電壓，為城軌電動列車提供牽引供電。牽引供電系統(tǒng)包括牽引變電所與牽引網(wǎng)兩個局部。城軌牽引供電系統(tǒng)示意圖第十頁，共五十四頁。牽引變電所第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第十一頁，共五十四頁。三、牽引供電系統(tǒng)1〕牽引變電所：進(jìn)行降壓，傳輸電能。第十二頁，共五十四頁。三、牽引供電系統(tǒng)2〕牽引網(wǎng)：由饋電線、接觸網(wǎng)、鋼軌及回流線組成。第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第十三頁，共五十四頁。牽引變電所第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第十四頁，共五十四頁。4、牽引網(wǎng)系統(tǒng)牽引網(wǎng)將來自牽引變電所的DC1500V電壓提供給地鐵列車，是軌道交通供電系統(tǒng)中向地鐵列車供電的直接環(huán)節(jié)，是牽引供電系統(tǒng)的一個重要組成局部。牽引網(wǎng)組成：由饋電線、接觸網(wǎng)、鋼軌回路及回流線組成的供電網(wǎng)絡(luò)稱為牽引網(wǎng)。CompanyLogo牽引網(wǎng)系統(tǒng)牽引網(wǎng)系統(tǒng)牽引網(wǎng)系統(tǒng)牽引網(wǎng)系統(tǒng)牽引網(wǎng)系統(tǒng)牽引網(wǎng)系統(tǒng)回流線:連接軌道和牽引變電所的導(dǎo)線，供牽引電流返回牽引變電所接觸網(wǎng)：一種懸掛在軌道上方沿軌道敷設(shè)的輸電網(wǎng)。通過機(jī)車的受電弓和接觸網(wǎng)滑動接觸，將牽引電能由接觸網(wǎng)引入機(jī)車，驅(qū)動牽引電動機(jī)使列車運行饋電線:連接牽引變電所和接觸網(wǎng)的導(dǎo)線，它將牽引變電所的電能饋送給接觸網(wǎng)牽引網(wǎng)系統(tǒng)鋼軌:列車行走時,利用走行軌作為牽引電流回流至牽引變電所的電路第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第十五頁，共五十四頁。進(jìn)線柜饋線柜牽引降壓變電所設(shè)備圖片第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第十六頁，共五十四頁。地鐵牽引供電系統(tǒng)負(fù)責(zé)將牽引降壓混合變電所提供的直流1500V牽引電源通過受流器供給地鐵列車，并利用走行軌回流。第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第十七頁，共五十四頁。接觸網(wǎng)第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第十八頁，共五十四頁。牽引供電方式的優(yōu)缺點接觸網(wǎng)柔性懸掛接觸網(wǎng)優(yōu)點造價低安裝精度要求相對較低距地面高度高，人身平安性較好缺點受外界影響大零部件多，維修量最大主要應(yīng)用領(lǐng)域地方鐵路和一些地鐵〔如深圳地鐵一號線〕第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第十九頁，共五十四頁。牽引供電方式的優(yōu)缺點接觸網(wǎng)剛性懸掛接觸網(wǎng)優(yōu)點安裝相對穩(wěn)定，受外界影響較小距地面高度高，人身平安性較好缺點應(yīng)用范圍受限制主要應(yīng)用領(lǐng)域地下段地鐵〔我公司即將建設(shè)的地鐵9號線〕第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第二十頁，共五十四頁。牽引供電方式的優(yōu)缺點接觸軌優(yōu)點安裝穩(wěn)定性最好，受外界影響最小零部件最少，維修量最小缺點距地面距離小，人身平安性較差主要應(yīng)用領(lǐng)域高架段地鐵〔我公司現(xiàn)有的地鐵3號線〕第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第二十一頁，共五十四頁。牽引供電方式的優(yōu)缺點接觸軌上磨式應(yīng)用歷史悠久，機(jī)車授流易實現(xiàn)，如北京地鐵采用該方式為電力機(jī)車提供牽引供電接觸軌外露面積大，平安性最差側(cè)磨式授流不易實現(xiàn)，一般未采用該方式為電力機(jī)車提供牽引供電下磨式絕緣防護(hù)罩程度遮蓋接觸軌，接觸軌外露面積小，平安性最好機(jī)車授流易實現(xiàn)我公司地鐵3號線那么采用該方式為電力機(jī)車提供牽引供電第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第二十二頁，共五十四頁。4動力照明供電系統(tǒng)將交流中壓〔35V或10V〕降壓變成交流220/380V電壓，為運營需要的各種機(jī)電設(shè)備提供電源。它包括降壓變電所〔站〕、動力照明配電系統(tǒng)。城軌動力照明供電系統(tǒng)第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第二十三頁，共五十四頁。降壓變電所設(shè)備圖片400V開關(guān)柜變壓器柜第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第二十四頁，共五十四頁。降壓變電所分類車站降壓變電所車輛段降壓變電所停車場降壓變電所控制中心降壓變電所按設(shè)置位置不同一般降壓變電所跟隨式降壓變電所按接線形式不同區(qū)別：跟隨所、降壓變電所、牽引變電所、混合所、主變電所？第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第二十五頁，共五十四頁。牽引降壓混合變電所第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第二十六頁，共五十四頁。城市軌道交通供電系統(tǒng)的負(fù)荷等級共分為三個：〔1〕地下鐵道重要的電力用戶如車站站廳和站臺層的事故救援及照明、電動車輛、通信、信號、防災(zāi)裝置為一級負(fù)荷；一級負(fù)荷規(guī)定有兩路獨立的電源雙邊供電，當(dāng)任何一路電源發(fā)生故障中斷供電時，另一路應(yīng)能保證一級負(fù)荷的全部用電；〔2〕車站站廳和站臺層的一般照明、設(shè)備及管理用房照明、出入口照明、一般風(fēng)機(jī)、直升電梯、自動扶梯為二級負(fù)荷；

〔3〕車站內(nèi)照明、空調(diào)、冷水機(jī)組及配套設(shè)備、電熱設(shè)備、清潔機(jī)械設(shè)備等為三級負(fù)荷。第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第二十七頁，共五十四頁。5雜散電流腐蝕防護(hù)系統(tǒng)在城市軌道交通中由于采用直流牽引供電，電流有牽引變電所的正極出發(fā)，經(jīng)由接觸網(wǎng)、電動列車、鋼軌、回流線返回牽引變電所負(fù)極。由于鋼軌與隧道或道床等結(jié)構(gòu)之間的絕緣電阻不是無窮大，不可防止地將造成局部電流不從鋼軌回流,而是通過沿線的道床鋼筋、隧道、高架橋或建筑物的結(jié)構(gòu)鋼筋或土壤回流到牽引變電所〔甚至不回流而散入大地〕,這一局部電流就是雜散電流,也叫迷流。第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第二十八頁，共五十四頁。直流牽引地下雜散電流示意圖第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第二十九頁，共五十四頁。電化學(xué)腐蝕當(dāng)金屬被放置在水溶液中或潮濕的大氣中，金屬外表會形成一種微電池，也稱腐蝕電池其電極習(xí)慣上稱陰、陽極，不叫正、負(fù)極。即電極電位較低的金屬鐵失去電子被氧化變成金屬離子，同時金屬周圍介質(zhì)中電極電位較高的去極化劑，如金屬離子或非金屬離子得到電子被復(fù)原。第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第三十頁，共五十四頁。城市軌道交通雜散電流腐蝕原理圖第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第三十一頁，共五十四頁。城軌雜散電流腐蝕機(jī)理當(dāng)金屬鐵〔Fe〕周圍的介質(zhì)是堿性電解質(zhì)時，發(fā)生的氧化復(fù)原反響為吸氧腐蝕。陽極：陰極：腐蝕反應(yīng)Fe(OH)2Fe(OH)3Fe2O3·2xH2OFe3O4（紅銹）（黑銹）第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第三十二頁，共五十四頁。金屬管道雜散電流腐蝕情況第三十三頁，共五十四頁。雜散電流的防護(hù)措施雜散電流腐蝕防護(hù)設(shè)計應(yīng)按照“以防為主，以排為輔，防排結(jié)合，加強(qiáng)監(jiān)測〞的原那么設(shè)計。排：〔把從軌道泄漏下來的雜散電流進(jìn)行收集〕

正線軌道盡量采用整體道床，并利用整體道床內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼筋在電氣上連成一體形成雜散電流收集網(wǎng)，此收集網(wǎng)系統(tǒng)為雜散電流從鋼軌上泄漏后遇到的第一道電阻較小的回流通道，目的是將雜散電流盡量限制在本系統(tǒng)，防止雜散電流繼續(xù)向本系統(tǒng)以外泄漏。1〕利用整體道床內(nèi)結(jié)構(gòu)鋼筋的電氣連接，建立主要的雜散電流收集網(wǎng)。2〕將車站和非盾構(gòu)的區(qū)間隧道的結(jié)構(gòu)鋼筋連接，建立輔助雜散電流收集網(wǎng)。

6〕、雜散電流防護(hù)及綜合接地系統(tǒng)的功能第三十四頁，共五十四頁?！羰┕づ浜献咝熊壓偷来驳慕^緣第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第三十五頁，共五十四頁?！羰┕づ浜现髋帕骶W(wǎng)第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第三十六頁，共五十四頁。七、雜散電流腐蝕防護(hù)系統(tǒng)〔三〕雜散電流腐蝕防護(hù)原理第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第三十七頁，共五十四頁。走行軌產(chǎn)生的泄漏電流——排流網(wǎng)——排流柜——直流負(fù)母線——整流柜負(fù)極第三十八頁，共五十四頁。雜散電流的監(jiān)測系統(tǒng)①設(shè)計完備的雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)，為運營維護(hù)提供依據(jù)。②雜散電流監(jiān)測系統(tǒng)納入變電所綜合自動化系統(tǒng)，通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到雜散電流監(jiān)測室。或直接通過通信通道直接將數(shù)據(jù)傳送到雜散電流監(jiān)測室。③收集網(wǎng)鋼筋為主要監(jiān)測對象。④輔助測量隧道鋼筋腐蝕電位。6〕、雜散電流防護(hù)及綜合接地系統(tǒng)的功能第三十九頁，共五十四頁。6電力監(jiān)控系統(tǒng)又稱電力SCADA系統(tǒng)或者遠(yuǎn)動系統(tǒng)，往往簡稱SCADA系統(tǒng)。是貫穿于整個供電系統(tǒng)的監(jiān)視控制分，是控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。電力監(jiān)控系統(tǒng)由控制中心、通信通道和被控制站系統(tǒng)組成，對全線路的變電所及沿線的供電設(shè)備實行集中監(jiān)視、控制和測量。典型的電力監(jiān)控系統(tǒng)由以下四局部組成：位于控制中心的電力調(diào)度中心主站系統(tǒng)〔即中央監(jiān)控系統(tǒng)〕、位于變電所的遠(yuǎn)程終端〔RTU，即變電所綜合自動化系統(tǒng)〕、通信網(wǎng)絡(luò)、位于供電維修基地的供電復(fù)示系統(tǒng)。第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第四十頁，共五十四頁。SCADA系統(tǒng)的主要任務(wù)和作用集中控制集中監(jiān)視正常狀態(tài)下實現(xiàn)合理的系統(tǒng)遠(yuǎn)行方式；事故時，及時了解事故的發(fā)生和范圍，加快事故處理，提高平安經(jīng)濟(jì)運行水平實現(xiàn)無人化或少人化，提高運行操作質(zhì)量，改善勞動條件集中測量第一節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)的組成及功能第四十一頁，共五十四頁。第四十二頁，共五十四頁。1電力調(diào)度中心主站系統(tǒng)〔即中央監(jiān)控系統(tǒng)〕2位于變電所的遠(yuǎn)程終端〔RTU，即變電所綜合自動化系統(tǒng)〕3通信網(wǎng)絡(luò)4位于供電維修基地的供電復(fù)示系統(tǒng)。第四十三頁，共五十四頁。五、監(jiān)控軟件主要功能遙控操作系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)采集與處理權(quán)限管理數(shù)據(jù)庫維護(hù)功能畫面編輯功能報警功能第四十四頁，共五十四頁。主接線圖直觀顯示系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，設(shè)備工作狀態(tài)〔如開關(guān)的分合狀態(tài)〕和設(shè)備的工作運行參數(shù)及重要數(shù)據(jù)，如母線的電壓和電流等。主接線圖第四十五頁，共五十四頁。遙測數(shù)據(jù)查詢圖第四十六頁，共五十四頁。遙信數(shù)據(jù)查詢圖第四十七頁，共五十四頁。遙控操作遙控是對系統(tǒng)中某單一對象運行狀態(tài)的控制，包括：斷路器、可進(jìn)行遙控的電動刀閘、保護(hù)復(fù)歸等。首先需要把轉(zhuǎn)換開關(guān)打至“調(diào)度〞位、其次把要操作的開關(guān)打至“遠(yuǎn)方〞位、最后操作界面進(jìn)行遙控操作。第四十八頁，共五十四頁。報警功能越限告警對需要報警的模擬量設(shè)定上下限值，當(dāng)越限狀態(tài)發(fā)生變化時，發(fā)生越限報警。變位報警當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生變位時，根據(jù)需要發(fā)生音響告警。事故報警事故處理是廠站發(fā)生事故跳閘信息，系統(tǒng)發(fā)生強(qiáng)烈告警。工況告警當(dāng)與接口設(shè)備通訊中斷時，系統(tǒng)發(fā)出明顯的告警信息，以提示運行人員及進(jìn)處理。第四十九頁，共五十四頁。權(quán)限管理后臺監(jiān)控系統(tǒng)可以設(shè)置不同人員的管理權(quán)限。對于不同的操作員，可賦予其一種或多種權(quán)限，保障操作的平安性。第五十頁，共五十四頁。城市軌道交通供電系統(tǒng)外部電源供電系統(tǒng)主變電所（電源開閉所）牽引供電系統(tǒng)動力照明供電系統(tǒng)雜散電流腐蝕防護(hù)系統(tǒng)牽引變電所牽引網(wǎng)系統(tǒng)降壓變電所動力照明配電系統(tǒng)饋電線接觸網(wǎng)鋼軌回路回流線電力監(jiān)控系統(tǒng)配電所配電線路第五十一頁，共五十四頁。二、城市軌道交通供電系統(tǒng)的功能1全方位的供電效勞功能2故障自救功能3自我保護(hù)功能4防誤操作功能5方便靈活的調(diào)度功能6完善的控制、顯示和