【文章內(nèi)容簡介】 122 2 3由 區(qū) 域 變 電 所 來 （ 或地 鐵 主 變 所 來 ）由 區(qū) 域 變 電 所 來 （ 或地 鐵 主 變 所 來 ）77牽引變電所 接觸網(wǎng) 饋電線 回流線 電分段 電動(dòng)車組 軌道 受電器 動(dòng)力照明系統(tǒng) 動(dòng)力照明供電系統(tǒng)由降壓變電所及動(dòng)力照明組成。每個(gè)車站應(yīng)設(shè)降壓變電所，若地下車站負(fù)荷較大，一般設(shè)于站臺兩端，其中一端可以和牽引變電所合建成混合變電所；若地面車站負(fù)荷較小，可設(shè)一個(gè)降壓變電所。 降 壓 變電 所降 壓 變電 所車 站 配 電所車 站 配 電所區(qū) 間 配 電 所區(qū) 間配 電 所區(qū) 間配 電 所區(qū) 間 配 電 所區(qū) 域 變 電 所 （ 或 地 鐵主 變 電 所 ）區(qū) 域 變 電 所 （ 或 地 鐵主 變 電 所 ）2. 城市電網(wǎng)對軌道交通的供電方式及負(fù)荷等級 城市軌道交通系統(tǒng)的 外部電源方案 ，根據(jù)城市電網(wǎng)構(gòu)成的不同特點(diǎn)，可采用 集中式、分散式、混合式 等不同形式。究竟采用何種方式，應(yīng)通過計(jì)算確定需要負(fù)荷之后，根據(jù)城市軌道交通路網(wǎng)規(guī)劃、城市電網(wǎng)構(gòu)成特點(diǎn)、工程實(shí)際情況綜合分析確定。 （ 1）集中式供電：在城市軌道交通沿線，根據(jù)用電容量和線路長短，建設(shè)專用的主變電所，這種由主變電所構(gòu)成的供電方案，稱為集中式供電。 上海、廣州、南京、香港、德黑蘭 （ 2） 分散式供電 ：不設(shè)主變電所，而直接由城市電網(wǎng)區(qū)域變電所的 35（ 33） kV或 10kV中壓輸電線直接向城市軌道交通沿線設(shè)置的牽引變電所、降壓變電所供電并形成環(huán)網(wǎng)。 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 5號線 （ 3） 混合式供電：將前兩種供電方式結(jié)合起來，一般以集中式供電為主，個(gè)別地段引入城市電網(wǎng)電源作為集中式供電的補(bǔ)充，使供電系統(tǒng)更加完善和可靠。 北京地鐵一線和環(huán)線 城市軌道交通供電系統(tǒng)的 負(fù)荷等級 共分為三個(gè)： （ 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(dòng)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(dú)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(shí)，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(dòng)扶梯為二級負(fù)荷； （ 3）車站內(nèi)廣告照明、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。 3. 城市軌道供電系統(tǒng)的功能和作用 城市軌道交通的用電負(fù)荷按其功能不同可分為 兩大用電群體 。 一是電動(dòng)客車運(yùn)行所需要的牽引負(fù)荷； 二是車站、區(qū)間、車輛段、控制中心等其他建筑物所需要的動(dòng)力照明用電，諸如：通風(fēng)機(jī)、空調(diào)、自動(dòng)扶梯、電梯、水泵、照明、 AFC系統(tǒng)、FAS、 BAS、通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)等。 在上述用電群體中，有不同電壓等級直流負(fù)荷、不同電壓等級交流負(fù)荷；有固定負(fù)荷、有時(shí)刻在變化的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。每種用電設(shè)備都有自己的用電要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而且這種要求和標(biāo)準(zhǔn)又相差甚遠(yuǎn)。城市軌道供電系統(tǒng)就是要滿足這些不同用戶對電能的不同需求，以使其發(fā)揮各自的功能與作用。 4. 城市軌道供電原理 城市軌道交通的供電電源一般取自城市電網(wǎng)，通過城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)和軌道交通供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)輸送或變換，最后以適當(dāng)?shù)碾娏餍纬桑ㄖ绷骰蚪涣麟姡┖碗妷旱燃壒┙o用電設(shè)備。 城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng) 軌道交通供電系統(tǒng) 城市電網(wǎng)一次電力系統(tǒng)由國家電力部門建造與管理，包括發(fā)電廠（站）、傳輸線路及區(qū)域變電所。 ①發(fā)電廠（站）：分為火力、水力、核動(dòng)力等各種能源發(fā)電廠（站）。 ②傳輸線路：需升壓為超高電壓（ 110kV或 220kV），通過三相傳輸線輸送到區(qū)域變電所。 ③區(qū)域變電所：將超高壓電能降壓為所需電壓等級（如 10kV或 35kV），再經(jīng)過三相輸送電線輸送到本區(qū)域內(nèi)的牽引變電所和降壓變電所，并再降壓為所需的電壓等級（如 1500V或 380V等）。 城市軌道交通是一個(gè)重要的用電部門，按規(guī)定須由兩路獨(dú)立的電源供電，當(dāng)其中任何一路電源發(fā)生故障時(shí)，另一路應(yīng)能保證一級負(fù)荷的全部用電的需要。因此，城市軌道牽引變電所的電源進(jìn)線來自兩個(gè)區(qū)域變電所或來自一個(gè)區(qū)域變電所的兩路獨(dú)立電源，當(dāng)一路電源失壓時(shí)，另一路電源自動(dòng)切入，使軌道交通系統(tǒng)能獲得不間斷的電源。 軌道交通供電 制式 是指供電系統(tǒng)向電動(dòng)車輛或電力機(jī)車供電所采用的電流和電壓制式。 電壓制由低壓到高壓，有 600V、 750V、 825V、 1000V、 1200V和 1500V等，其發(fā)展趨向是國際 IEC電壓標(biāo)準(zhǔn)，為 600V、 750V、 1500V，而我國國標(biāo)電壓標(biāo)準(zhǔn)為 750V和 1500V兩種。所以，目前國內(nèi)各城市的地鐵和輕軌采用的電壓制均為 750V和 1500V之間進(jìn)行選擇。 電流制有直流、交流兩類，國際電力牽引設(shè)備委員會(huì)建議采用下列數(shù)值： 直流： 600， 750， 1500， 3000V（標(biāo)稱值）； 交流： 6250， 15000， 25000V（標(biāo)稱值）。 動(dòng)力牽引方式 直流牽引系統(tǒng) 交流牽引系統(tǒng) 直 直流牽引系統(tǒng) 交 直流牽引系統(tǒng) 交交變頻器 交直交變頻器 1. 中壓網(wǎng)絡(luò)的功能及其兩大屬性 中壓網(wǎng)絡(luò) 通過中壓電纜，縱向把上級主變電所和下級牽引變電所、降壓變電所連接起來，橫向把全線的各個(gè)牽引變電所、降壓變電所連接起來，便形成了中壓網(wǎng)絡(luò)，其功能類似于電力系統(tǒng)中的輸電線路。 中壓網(wǎng)絡(luò)不是供電系統(tǒng)中獨(dú)立的子系統(tǒng)，但它是供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，設(shè)計(jì)外部電源方案、主變電所的位置和數(shù)量、牽引變電所及降壓變電所的數(shù)量、牽引變電所與降壓變電所的主接線等。 中壓網(wǎng)絡(luò)的兩大屬性是 電壓等級和構(gòu)成形式 。 根據(jù)中壓網(wǎng)絡(luò)功能的不同，為牽引變電所供電的中壓網(wǎng)絡(luò)稱為牽引供電網(wǎng)絡(luò)（簡稱牽引網(wǎng)絡(luò)）；為降壓變電所供電的中壓網(wǎng)絡(luò)稱為動(dòng)力照明供電網(wǎng)絡(luò)（簡稱動(dòng)力照明網(wǎng)絡(luò)）；目前，國內(nèi)城市軌道交通工程經(jīng)常采用的形式有牽引動(dòng)力照明混合網(wǎng)絡(luò)與牽引動(dòng)力照明獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)。 2. 中壓網(wǎng)絡(luò)的電壓等級 我國現(xiàn)行中壓配電標(biāo)準(zhǔn)電壓等級有： 35kV、 20kV、 10kV、 6kV和 3kV；目前，國內(nèi)城市軌道交通普遍采用牽引動(dòng)力照明混合網(wǎng)絡(luò)，電壓為 10kV或 10kV。 牽引動(dòng)力照明混合網(wǎng)絡(luò)采用同一電壓等級，并通過公用電源電纜同時(shí)向牽引變電所、降壓變電所提供中壓電能，供電系統(tǒng)的整體性較好。 牽引動(dòng)力照明獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)既可以采用不同的電壓等級，也可以采用同一電壓等級，牽引網(wǎng)絡(luò)與動(dòng)力照明網(wǎng)絡(luò)相對獨(dú)立，彼此相互影響較小。 對于集中式供電系統(tǒng)，牽引網(wǎng)絡(luò)和動(dòng)力照明網(wǎng)絡(luò)可以采用相對獨(dú)立的形式，即牽引動(dòng)力照明網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，也可以共用混合網(wǎng)絡(luò)；對于分散式供電系統(tǒng)，則采用牽引動(dòng)力照明混合網(wǎng)絡(luò)。 中壓網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式涉及中壓網(wǎng)絡(luò)供電安全準(zhǔn)則及其運(yùn)行方式。 3. 中壓網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成形式 在城軌供電系統(tǒng)中壓網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)中壓網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化準(zhǔn)則，結(jié)合 外部電源 的實(shí)際情況，通過對供電分區(qū)的用電性質(zhì)、負(fù)荷密度的分析研究，確定安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的中壓網(wǎng)絡(luò)接線方式。 中壓網(wǎng)絡(luò)的重要指標(biāo)是供電可靠性。 中壓網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成原則： （ 1）滿足安全可靠的供電要求； （ 2）每一個(gè)變電所均應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立電源； （ 3）滿足潮流計(jì)算要求，即設(shè)備容量及電壓降滿足要求； （ 4）滿足負(fù)荷分配平衡的要求； （ 5）供電分區(qū)應(yīng)就近引入電源，盡量避免反送電； （ 6）具有良好的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)； （ 7）滿足繼電保護(hù)的要求； （ 8）系統(tǒng)接線方式盡量簡單； （ 9）全線牽引變電所、降壓變電所的主接線盡量一致； （ 10）滿足運(yùn)行管理、倒閘操作的要求； （ 11）滿足設(shè)備選型要求。 1. 牽引供電計(jì)算的條件 牽引供電計(jì)算的條件及需用參數(shù) 城市軌道交通列車（車輛）是以變化的速度沿區(qū)間運(yùn)行的，因此牽引負(fù)荷是變化的；此外，牽引負(fù)荷也隨時(shí)間而變化，當(dāng)線路上列車（車輛）密集則負(fù)荷大，反之負(fù)荷小，甚至為零。 線路的技術(shù)條件（包括縱斷面和限坡要求）： （ 1）線路年輸送能力； （ 2）信號的閉塞方式； （ 3）電動(dòng)列車 (車輛 )類型； （ 4）電動(dòng)列車 (車輛 )載客量； （ 5）線路行車間隔時(shí)間和每天最多開行列車對數(shù)。 2. 牽引供電計(jì)算需用的參數(shù) 牽引供電計(jì)算需用的參數(shù)： （ 1）電牽引年用電量（應(yīng)分別計(jì)算年總用電量和電力系統(tǒng)所需增加的功率）； （ 2）列車電流的平均值和有效值； （ 3）供電臂電流的平均值和有效值（與線路的供電方式有關(guān)）； （ 4）供電臂瞬時(shí)最大電流和短路電流（與主變壓器接線方式有關(guān)）； （ 5）牽引網(wǎng)阻抗； （ 6）電牽引供電系統(tǒng)能耗（應(yīng)包括牽引變電站內(nèi)主變壓器和牽引網(wǎng)的電能損失）。 由于電動(dòng)列車（車輛）的工作電壓要求有一定范圍，我國直流牽引供電系統(tǒng)巳經(jīng)規(guī)定采用 IEC標(biāo)準(zhǔn)。 1. 變電所分類 牽引變電所 根據(jù)變電所的功能不同，可分為以下三類： （ 1）高壓主變電所 由發(fā)電廠或區(qū)域變電所直接供電。在主變電所降壓后，分別以不同電壓等級向牽引變電所和降壓變電所供電，是城市軌道交通供電系統(tǒng)的集中變電所（用于三級電壓供電）。 （ 2）牽引變電所 城市軌道交通供電系統(tǒng)的主要用電對象是電動(dòng)車組，即牽引用電。為確保牽引供電的質(zhì)量，牽