1、城市軌道交通供電西南交通大學電氣工程學院西南交通大學電氣工程學院第二章第二章 城市軌道交通供電系統城市軌道交通供電系統 v城市軌道交通供電系統構成城市軌道交通供電系統構成 城市軌道交通供電系統城市軌道交通供電系統高壓供電系統（主變電所）高壓供電系統（主變電所）內部供電系統內部供電系統牽引供電系統牽引供電系統動力照明供電系統動力照明供電系統 城市軌道交通作為城市電網的一個用戶，一般都直接從城城市軌道交通作為城市電網的一個用戶，一般都直接從城市電網取得電能，無需單獨建設電廠，城市電網對城市軌道交市電網取得電能，無需單獨建設電廠，城市電網對城市軌道交通進行供電，供電方式有通進行供電，供電方式有集中供

2、電、分散供電和混合供電集中供電、分散供電和混合供電。 主變電所主變電所城市電網城市電網中壓網絡中壓網絡牽引或降壓變電所牽引或降壓變電所v高壓供電系統高壓供電系統 集中式供電集中式供電 在城市軌道交通沿線，根據用電容量和線路長短，建設在城市軌道交通沿線，根據用電容量和線路長短，建設專用的主變電所。主變電所進線電壓一般為專用的主變電所。主變電所進線電壓一般為110kV，經降壓后，經降壓后變成變成35kV或或10kV，供牽引變電所與降壓變電所。主變電所應，供牽引變電所與降壓變電所。主變電所應有兩路獨立的進線電源。集中式供電，有利于城市軌道交通有兩路獨立的進線電源。集中式供電，有利于城市軌道交通供電形

3、成獨立體系，便于管理和運營。上海、廣州、南京、供電形成獨立體系，便于管理和運營。上海、廣州、南京、香港、德黑蘭地鐵等。香港、德黑蘭地鐵等。三級電壓制集中供電方式三級電壓制集中供電方式結構示意圖結構示意圖110kV主變電所主變電所33kV110kV降壓主變電所降壓主變電所33kV10kV10kV牽引主變電所牽引主變電所兩級電壓制集中供電方式兩級電壓制集中供電方式結構示意圖結構示意圖主變電所主變電所110kV110kV110kV主變電所主變電所主變電所主變電所10kV10kV10kV牽引、降壓主變電所牽引、降壓主變電所分散式供電分散式供電 在地鐵沿線直接由城市電網引入多路電源構成供電系統。在地鐵沿

4、線直接由城市電網引入多路電源構成供電系統。一般為一般為10kV電壓級。分散式供電要保證每座牽引變電所和降電壓級。分散式供電要保證每座牽引變電所和降壓變電所均獲得雙路電源，要求城市軌道交通沿線有足夠的壓變電所均獲得雙路電源，要求城市軌道交通沿線有足夠的電源引入點及備用容量。建設中的沈陽地鐵、長春輕軌、大電源引入點及備用容量。建設中的沈陽地鐵、長春輕軌、大連輕軌、北京城鐵、北京八通線、北京地鐵連輕軌、北京城鐵、北京八通線、北京地鐵5號線等號線等10kV牽引或降壓變電所牽引或降壓變電所10kV10kV10kV10kV10kV10kV區域變電所區域變電所混合式供電混合式供電 將前兩種供電方式結合起來，

5、一般以集中式供電為主，將前兩種供電方式結合起來，一般以集中式供電為主，個別地段引入城市電網電源作為集中式供電的補充，使供電個別地段引入城市電網電源作為集中式供電的補充，使供電系統更加完善和可靠。北京地鐵一線和環線、建設中的武漢系統更加完善和可靠。北京地鐵一線和環線、建設中的武漢軌道交通工程、青島地鐵南北線工程等即為混合式供電方案。軌道交通工程、青島地鐵南北線工程等即為混合式供電方案。 集中供電方式的優點：集中供電方式的優點：（1）可靠性高，便于集中統一調度和集中管理。）可靠性高，便于集中統一調度和集中管理。 （2）施工方便，維護容易，電纜敷設徑路比較好走。）施工方便，維護容易，電纜敷設徑路比較

6、好走。（3）抑制諧波的效果較好。為減少諧波對電網的影響和危害，）抑制諧波的效果較好。為減少諧波對電網的影響和危害，一是采用較高脈波（一是采用較高脈波（24脈波）整流機組，二是選用較高電壓脈波）整流機組，二是選用較高電壓（110kV）的電源，因為大容量、高電壓電網的承受能力強，）的電源，因為大容量、高電壓電網的承受能力強，同時國標規定的諧波總畸變率和諧波電壓含有率比小容量、同時國標規定的諧波總畸變率和諧波電壓含有率比小容量、低電壓電網要低得多，而且也有利于今后集中采取高次諧波低電壓電網要低得多，而且也有利于今后集中采取高次諧波防治措施。防治措施。（4）計費方便、簡單。采用）計費方便、簡單。采用1

7、10kV電壓集中供電方式，運行電壓集中供電方式，運行管理單位與電業部門的電度計費在主變電所設總計量就行，管理單位與電業部門的電度計費在主變電所設總計量就行，不必在各變電所分別計量。不必在各變電所分別計量。牽引供電系統：牽引供電系統：牽引變電所將三相高壓交流電變成適合電牽引變電所將三相高壓交流電變成適合電動車輛應用的低壓直流電。饋電線再將牽引變電所的直流動車輛應用的低壓直流電。饋電線再將牽引變電所的直流電送到接觸網上，電動車輛通過其受流器與接觸網的直接電送到接觸網上，電動車輛通過其受流器與接觸網的直接接觸而獲得電能接觸而獲得電能動力照明供電系統：動力照明供電系統：提供車站和區間各類照明、扶梯、風

8、提供車站和區間各類照明、扶梯、風機、水泵等動力機械設備電源和通信、信號、自動化等設機、水泵等動力機械設備電源和通信、信號、自動化等設備電源，由降壓變電所和動力照明配電線路組成。備電源，由降壓變電所和動力照明配電線路組成。 城市軌道交通城市軌道交通內部供電系統內部供電系統牽引供電系統牽引供電系統動力照明供電系統動力照明供電系統v城市軌道交通內部供電系統城市軌道交通內部供電系統城市軌道交通牽引供電系統構成示意圖城市軌道交通牽引供電系統構成示意圖 高壓供電系統高壓供電系統城市電網城市電網牽引供電系統牽引供電系統牽引變電所牽引變電所回流線回流線饋線饋線接觸網接觸網軌道軌道主變電所主變電所三相交流三相交

9、流直流直流牽引變電所牽引變電所設兩套牽引整流機組，其容量按遠期運量設計。牽引整流機設兩套牽引整流機組，其容量按遠期運量設計。牽引整流機組的過負荷能力按組的過負荷能力按IEC-146標準，城市軌道交通牽引屬標準，城市軌道交通牽引屬類類負荷，其過負荷能力應滿足：負荷，其過負荷能力應滿足：100%In 連續運行；連續運行；150%In 2h；300%In 1min。為抑制牽引供電系統產生的諧波電流注。為抑制牽引供電系統產生的諧波電流注入電網，牽引機組至少應采用入電網，牽引機組至少應采用12脈波整流。脈波整流。 牽引變電所主接線一牽引變電所主接線一 牽引變電所主接線二牽引變電所主接線二 牽引網牽引網

10、牽引網：沿線路敷設的專為電動車輛供給電源的裝置。由牽引網：沿線路敷設的專為電動車輛供給電源的裝置。由正極接觸網供電，負極走行軌回流。正極接觸網供電，負極走行軌回流。世界城市軌道交通除巴黎個別線路為第四軌回流外，全都世界城市軌道交通除巴黎個別線路為第四軌回流外，全都采用走行軌回流。采用走行軌回流。接觸網接觸網接觸軌接觸軌架空接觸網架空接觸網上部接觸式上部接觸式下部接觸式下部接觸式剛性懸掛剛性懸掛側面接觸式側面接觸式柔性懸掛柔性懸掛接觸軌的主要優點：接觸軌的主要優點：使用壽命長、維修量小，在地面對使用壽命長、維修量小，在地面對城市景觀沒有影響，適應于電壓較低的制式。城市景觀沒有影響，適應于電壓較低

11、的制式。主要缺點主要缺點：車輛不能脫離電源；電壓偏低，對于大運量：車輛不能脫離電源；電壓偏低，對于大運量的車輛供電，使得牽引變電所的距離較近。的車輛供電，使得牽引變電所的距離較近。北京地鐵采用了北京地鐵采用了750V接觸軌供電的方式。接觸軌供電的方式。接觸網的主要優點接觸網的主要優點：安全性較好，車輛可隨時落弓脫離：安全性較好，車輛可隨時落弓脫離電源；電壓較高，適應于大運量系統供電。電源；電壓較高，適應于大運量系統供電。上海、廣州地鐵均采用了上海、廣州地鐵均采用了1500V接觸網供電的方式。接觸網供電的方式。牽引供電系統運行方式牽引供電系統運行方式 牽引所牽引所1牽引所牽引所2牽引所牽引所3正

12、常運行：雙邊供電正常運行：雙邊供電 牽引所牽引所2牽引所牽引所3牽引所牽引所1任一牽引所解列：任一牽引所解列：“大雙邊大雙邊”供電供電 v動力與照明供電系統動力與照明供電系統 動力與照明供電系統動力與照明供電系統降壓變電所降壓變電所動力照明動力照明 降壓變電所降壓變電所一般于站臺兩端設降壓變電所，各負責半個車站和相鄰半個一般于站臺兩端設降壓變電所，各負責半個車站和相鄰半個區間的供電。其中一端可以和牽引變電所合建為混和變電所。區間的供電。其中一端可以和牽引變電所合建為混和變電所。兩路電源可以來兩路電源可以來自主變電所，也自主變電所，也可來自相鄰牽引可來自相鄰牽引變電所。單母線變電所。單母線分段，

13、根據系統分段，根據系統需要，也可以不需要，也可以不設分段開關。設分段開關。 降壓變電所的兩臺電力變壓器，其容量應該滿足：正降壓變電所的兩臺電力變壓器，其容量應該滿足：正常運行時，兩臺變壓器分列運行，同時供電，負荷率不超常運行時，兩臺變壓器分列運行，同時供電，負荷率不超過過70%。當一臺變壓器發生故障解列時，自動切除三類負。當一臺變壓器發生故障解列時，自動切除三類負荷，另荷，另臺變壓器可承擔該所供電范圍內的全部臺變壓器可承擔該所供電范圍內的全部、二級、二級負荷，以保證城市軌道交通的正常運行。負荷，以保證城市軌道交通的正常運行。動力照明動力照明采用采用380/220V三相五線制系統（三相五線制系統

14、（TN-S系統）配電。基本上系統）配電。基本上采用放射式供電，個別負荷可采用樹干式供電。采用放射式供電，個別負荷可采用樹干式供電。一類負荷一類負荷要求雙電源、雙電纜，供電末端自動切換，來電要求雙電源、雙電纜，供電末端自動切換，來電自復；自復；二類負荷二類負荷為雙電源、單電纜；為雙電源、單電纜；三類負荷三類負荷為單電源、為單電源、單電纜。單電纜。 v電力監控系統電力監控系統 SCADA 控制中心控制中心主機主機通通信信網網絡絡遠程控制遠程控制終端終端保證控制中心對保證控制中心對主變電所、牽引主變電所、牽引變電所、降壓變變電所、降壓變電所等供電設備電所等供電設備運行狀態監視、運行狀態監視、控制和數

15、據采集。控制和數據采集。遙控功能遙控功能選點式操作，即單控。調度員可根據站名、開關號以及動選點式操作，即單控。調度員可根據站名、開關號以及動作狀態進行選擇操作。作狀態進行選擇操作。選站式操作，調度員通過對所控站名、動作狀態的選擇，選站式操作，調度員通過對所控站名、動作狀態的選擇，按系統的運行方式發出指令，進行停送電操作。按系統的運行方式發出指令，進行停送電操作。選線式操作，調度員對運行線名、動作狀態進行選擇，實選線式操作，調度員對運行線名、動作狀態進行選擇，實現全線停送電操作。現全線停送電操作。遙測功能遙測功能控制中心對各變電所的量值遙測。遙測的主要參數包括進線、控制中心對各變電所的量值遙測。遙測的主要參數包括進線、母線、饋線的電壓、電流、有功電度、無功電度、有功功率、母線、饋線的電壓、電流、有功電度、無