城市軌道交通供電系統運行與管理

外部電源

城市軌道交通供電系統運行與管理項目2-任務2.2外部電源02-2一外部電源供電方式二目錄外部電源基本要求三無功功率補償學習目標知識目標：（1）熟悉外部電源的三種供電方式及特點。（2）掌握城軌供電系統對外部電源的要求。（3）了解功率因數與節能及運營成本的關系。（4）掌握無功功率補償的幾種方式及避免過補償的措施。能力目標：（1）會識別外部電源供電方式，會分析其特點。（2）會分析外部電源與城軌供電系統的關系。（3）會分析無功功率等對電能質量的影響及應采取的措施。素質目標：（1）培養系統思維意識。（2）樹立節能意識。01外部電源供電方式一、外部電源供電方式城軌供電系統需要從城市電網取得外部電源，作為城市電網的特殊用戶，一般用電范圍多在幾千米到幾十千米之間，呈線狀分布。城市電網對城市軌道交通進行供電，供電方式有集中供電、分散供電和混合供電。一、外部電源供電方式

指由專門設置的主變電所集中為牽引變電所及降壓變電所供電的外部供電方式。1.集中式供電主變電所城市電網中壓網絡牽引或降壓變電所一、外部電源供電方式

集中式供電方式如圖所示。每個主變電所有兩路獨立的進線電源。主變電所進線電壓一般為110kV，經降壓后變成35kV或10kV（也可以是20kV）。牽引變電所、降壓變電所均由主變電所通過中壓網絡引入兩回獨立的電源。1.集中式供電一、外部電源供電方式

分散式供電：是指城市軌道交通沿線分散引入城市中壓電源直接（或通過電源開閉所間接）為牽引變電所及降壓變電所供電的一種方式。2．分散式供電一、外部電源供電方式

混合式供電：多指以集中式供電為主以分散式供電為輔的供電方式。介于集中式供電與分散式供電之間的一種結合方案，吸收了集中式外部電源方案與分散式外部電源方案的各自優點，系統方案靈活，使供電系統完善和可靠。3．混合式供電02外部電源基本要求二、外部電源基本要求

在一級負荷中，當中斷供電將造成重大設備損壞或發生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷，應視為一級負荷中特別重要的負荷。負荷等級一級負荷符合下列情況之一時，應視為一級負荷：（1）中斷供電將造成人身傷亡時。（2）中斷供電將在經濟上造成重大損失時。（3）中斷供電將影響重要用電單位的正常工作。二、外部電源基本要求負荷等級二級負荷當符合下列情況之一時，應視為二級負荷：（1）中斷供電將在經濟上造成較大損失時。（2）中斷供電將影響較重要用電單位的正常工作。三級負荷不屬于一級負荷和二級負荷者，則為三級負荷。二、外部電源基本要求1．外部電源電壓等級的選擇

集中式供電要求從城市電網引進高壓電源。對于集中式外部電源方案，目前外部電源電壓等級一般為110kV。東北地區如沈陽、哈爾濱等城市則采用66kV。

分散式供電需要從城市電網直接引入中壓電源，故對于分散式供電方案，中壓網絡的電壓等級應與城市電網相一致。根據城市電網情況，可以采用35kV，也可以采用10kV。二、外部電源基本要求2.城軌供電系統對外部電源的基本要求

下列電源可作為應急電源：①獨立于正常電源的發電機組。②供電網絡中獨立于正常電源的專用的饋電線路。③蓄電池。④干電池。

（1）一級負荷對供電電源的要求城軌供電負荷屬國家一級負荷，應滿足以下規定：①應由兩路電源供電；當一路電源發生故障時，另一路電源不應同時受到損壞。②一級負荷中特別重要的負荷，除由兩個電源供電外，尚應增設應急電源，并嚴禁將其它負荷接入應急系統。二、外部電源基本要求2.城軌供電系統對外部電源的基本要求

（2）城軌供電系統對電源的要求城軌供電系統對電源的基本要求如下：①2路電源要求來自不同的變電所或同一變電所的不同母線。②每個進線電源的容量應滿足變電所全部一、二級負荷的要求。③2路電源應分列運行，互為備用，當一路電源發生故障時，由另一路電源恢復供電。④為便于運營管理和減少損耗，要求集中式供電的主變電所的位置和分散式供電的電源點，要盡量靠近城軌交通線路，減少引入城軌交通的電纜通道的長度。⑤設有兩座以上主變電所的應急電源系統中，在保證城軌電動車組安全快捷地運送旅客的基本功能的前提下，要求將下列負荷納入應急電源系統。03無功功率補償三、無功功率補償1．無功功率與節能及運營成本的關系

（1）無功功率的來源具有電感和電容的交流電路中，電感的磁場或電容的電場在一個周期中的―部分時間內從電源吸收能量，另―部分時間內將能量返回電源。在整個周期內平均功率為零，也就是沒有能量消耗，但能量是在電源和電感或電容之間來回交換的。能量交換率的最大值叫做無功功率。

凡是有電磁線圈的電氣設備，要建立磁場，利用電磁感應實現能量的轉換和傳遞。如發電機、變壓器、電動機等，就是通過磁場來完成機械能與電能之間的轉換。三、無功功率補償1．無功功率與節能及運營成本的關系

（2）無功功率與節能的關系①降低發電機組的輸出能力和輸變電設備的供電能力，使電氣設備的效率降低，發電和輸變電的成本提高。

②增加輸電網絡中的電能損失。

③增加輸電網絡中的電壓損失，往往引起電力用戶的供電電壓不足。三、無功功率補償1．無功功率與節能及運營成本的關系

（3）功率因數與成本的關系按電力部門要求，城軌供電系統功率因數要求達到0.90以上。即在接入城市電網的高壓側，其月平均功率因數應達到0.90以上，否則將受罰。減收電費實際功率因數0.900.910.920.930.940.95-1.00月電費減少%0.00.150.300.450.600.75增收電費實際功率因數0.890.880.870.860.850.840.830.820.810.800.790.780.77月電費增加%0.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.5增收電費實際功率因數0.760.750.740.730.720.710.700.690.680.670.660.65功率因數自0.64及以下，每降低0.01月電費增加%7.07.58.08.59.09.510.011.012.013.014.015.0電費增加2%三、無功功率補償2．無功功率補償方式

（1）就地補償就地補償是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制裝置、保護裝置與電機同時投切。

就地補償的特點：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，而且不需頻繁調整補償容量。具有投資少、所占空間小、安裝容易、配置方便、維護簡單和事故率低等特點。三、無功功率補償2．無功功率補償方式

（2）集中補償集中補償又分為主變電所集中補償和低壓集中補償兩種方式。

主變電所進行集中補償，補償裝置包括并聯電容器、同步調相機、靜止補償器等，主要目的是改善高壓側電