成都地铁培训教材供电专业培训.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2017/6/2,#,成都地铁工程设计讲座,2017,年,5,月,成都,汇报人：常新亮,供电系统,供电系统概述,变电所选址和中压网络结构,牵引,变电所及降压,变电所,接触网,电力监控,杂散电流,供电车间,综合接地,其他,1,供电系统概述,功能：,满,足供电,安全、可靠、经济、合理,的要求,，为,轨道交通系统的各种用电设备提供能源，确保列车和各机电设备系统的正常运,行。,地铁设计规范（,GB50157-2013,）,“15.1.18,牵引网电压等级可分为直流,750V,和直流,1500V,，牵引网馈电形式可分为接触轨和架空接触网。,”,地铁设计规范（,GB50157-2013,）,“15.1.,26,低压配电电压应采用,220/380V,。,地铁的电源从哪里来？,成都电网,500,千伏变电站,5,座，,220,千伏变电站,41,座，,110,千伏变电站,157,座。,(,摘自国电成都公司网站,),城市电网。,按照,GB/T156-2007,标准电压的规定，我国确定了,750kV,、,500kV,、,330kV,、,220kV,、110kV,、,35kV,、,10kV,、,6kV,这几种标准电压等级。,我国在不同的城市和地区也按照各地实际需求逐级建立了区域配电网络。,1,供电系统概述,集中式供电方式,从城市电网引入,110kV,电源，在主变电所经过,110/35kV,降压后，通过环网电缆供到该主所供电范围内的各个牵引变电所（将,35kV,转换成,DC1500V,）和降压变电所（将,35kV,转换成,AC 380V,）。,分散式供电方式,在地铁沿线就近引入,10kV,电源,，供到相邻的牵引变电所和降压变电所。,1,供电系统概述,目前国内大多数城市和成都轨道交通采用该方式。,集中供电方式,1,供电系统概述,分散供电方式,目前国内北京等少数城,市,地铁和有轨电车线路,采,用分散式供电方式。,1,供电系统概述,项目,集中供电方式,分散供电方式,供电可靠性,高。,1、城市轨道交通供电系统有独立可靠的电源和专用110kV主变电所，受外界因素影响小。,2、110kV电网为高压输电网，设备制造和运营管理标准高，故障率低。,3、每座主变电所与城市电网仅有两处接口，系统接线简单，事故概率小。,4、主变电所间和每座主变电所的两回进线电源间可以相互支援，故障情况下可通过倒闸操作恢复供电，故障影响小。,较高,1、城市轨道交通供电系统电源来自35（10）kV电网，受外界因素影响大。,2、35（10）kV电网直接向一般用户供电，故障率高,。,3,、城市轨道交通供电系统与城市电网的接口多，倒闸操作复杂，事故概率大。,供电质量,相当,对城市电网的影响,1、110kV电网容量大，允许接入的整流负荷较大。整流负荷经两级变压器转换后，已经大大减少了对电网中其它用户的影响。,2、若采取措施减小影响，需要投资较小。,1、35（10）kV电网容量较小，整流产生的高次谐波直接进入35（10）kV用户网，对电网中其它用户的影响较大。,2、若采取措施减小影响，需要投资较大。,运营管理,与城市电网的接口少、城市轨道交通内部供电自成系统，调度和运营管理方便。,与城市电网的接口多，调度和运营管理环节多，故障情况下的转电操作复杂。,实施难易程度,只涉及城市电网的几座220（110）kV变电站的增容改造，工程量小，涉及面小，外部电源建设相对容易。,涉及到城市电网的数十座110或35（10）kV变电站的增容改造或新建，工程量大，涉及面大，外部电源建设相对困难。,目前,，成都地区普通地铁的供电系统采用110/35kV两级电压集中供电方式，牵引供电系统和动力照明配电系统共用35kV供电网络。,市,域快铁,的供电系统采用110/,2,5kV,两级电压集中供电方式，动力照明配电系统采用,110/,35,/0.38,kV供电方式。,1,供电系统概述,1,供电系统概,述,-,设计流程,供电系统的构成：,（,1,）外部电源（主变电站或开闭所）,（,2,）供电系统中压网络,（,3,）牵引和降压供电系统,（,4,）接触网,（,5,）电力监控,（,6,）杂散电流腐蚀防护,及综合接地,（,7,）供电车间,三,大,“专业”,三,小,“专业”,2,变电所选址和中压网络结构,主变电所选址,供电计算及牵引变电所,设置方案,中压环网结构,2,变电所选址和中压网络结构,（主变电所的系统构成不在本章节内容里介绍。）,主变电所,A,主变电所,B,110kV,电源点,110kV,电源点,110kV,电源点,110kV,电源点,降压变电所,牵引变电所,39,主变电站设置原则,地,铁线网和本工程的关联性，换乘站数量,电,源引入的便利性，主变电站至城市电网电源距离不能太远,主变电站的位置条件,尽,可能靠近轨道交通线路,地,形条件，避免设在坍塌或高填土方地区,维,护管理和生活条件，避免设在空气污秽及土壤中电阻率过高和有剧烈震动的地区,与,城市规划相协调，应注意与外界的景观协调。,需,综合考虑主变电站容量的选择。,规,划主变电站的顺序。先期实施的线路，对应的相关主变电站优先建设。,2,主变电所设置原则,要有地,要有电,离线路要近,线路,输入：平纵断面资料,；,车辆,输入,：,A,、,B,、,C,型车,、供电电压、动拖比,、,速度、,加速情况、,制动等。,行车输入,：行车对数、速度曲线、能耗、旅行速度等。,19,127,K16,920m,1120m,K16+334,草场坡站,1305m,920m,K15+414,南稍门站,300.0,3.0,200.0,2.0,350.0,10.1,550.0,2.0,250.0,里 程,线 路 平 面,线 路 纵 断 面,电流,A,3500,3000,2500,2000,1500,1000,500,0,时间,s,60,50,40,30,20,10,0,km/h,速度,100,90,80,70,60,50,40,30,20,10,0,2,变电所选址和中压网络结构,2,变电所选址和中压网络结构,1,、根据线路特点，选取基准车站作为起点，基准车站一般选取区间长度较长的车站，或者末端站。,2,、以基准车站为起点，选取可能设置牵引变电所的车站，进行排列组合。,3,、控制条件：,(,正常工况,+,故障工况）,1,）最低网压应不小于,1000V,（,GB50157 15.1.19,）,2,）钢轨电位不大于,120V,（,GB50157 15.7.16,）,4,、满足控制条件下，选取牵引所设置少，牵引所布置均衡的方案。,5,、计算结果,供电计算流程：,平均运量法,运行图法,1),牵,引变电,所,布点,.,2),牵引网各导线截面。,3),各,牵引变电所的整流机组,的容量,、,钢,轨的电位值。,4,),环,网电缆的截,面。,5,),牵引变电所的短,路电流,值（,最大、最小,）。,6),牵引能耗及电能损失计,算。,7),需,用功率及年用电,量。,2,变电所选址和中压网络结构,关于容量的那点“小”事,2,变电所选址和中压网络结构,关于容量的那点“小”事,为什么主变压器要分阶段扩容？,成都的电价计费：基础,电费（“座机费”）,+,电度电价（使用电量）,算笔账：基础电费多少钱,？,成都市给地铁公司的基础电费是,39,元,/kVA.,月，,如果一个主变电所的变压器近期容量,40MVA,，远期系统容量为,63MVA,，,相差，,23*1000*39*12/10000=1076.4,万元,/,年，,两台主变压器多少钱？（,500600,万元）,其,他原因：减少一次性投资，避免主变压器负载率过低；寿命与远期想匹配。,初,近,远期的设备配置标准,除了主变压器根据供电计算，选择采用近期容量还是远期容量，其他的线缆和设备（如,110kV,进线电缆、开关柜、,35kV,环网电缆、整流机组、接触网线缆等等），均按照远期系统容量一次实施到位。,电度电价,（,中压环网结,构,-,交,流系统图）,2,变电所选址和中压网络结构,典型的集中配电方式,1,）,主接线,2,）,房建布置,3,）,继电保护配置,3,牵引及降压变电所,3,牵,引降压变,电,所,-,主接线型式,进线,出线,35kV,三相母排,2,*整流机组,配电变,1,配电变,2,DC1500V,母排,DC1500V,开关柜,上网隔离开关,接触网（轨）,整,流机组的原理,3,牵引变电,所,-,主接线型式,两套牵引整流机组接于同一段,35kV,母线，两台整流变压器二次侧输出电压相位角相差,15,，并联运行构成等效,24,脉波整流。,牵引变电所设,备平面布,置,3,牵引变电,所,-,房建布置,35kV,开关柜室,整流变压器室,直流开关柜室,再生制动室,控制室,检修储藏室,、电缆井等,3,牵引变电,所,-,对土建要求（挑重点）,空间要求、柜体间距,电缆敷设要求,消防要求,运输通道要求,荷载要求,装修要求,照明要求,通风要求,其他要求,确定系统方案,确定设备数量,设备尺寸采用包容设计，柜排列依据变电所设计规范,设置电缆夹层，净高,1.9m,，,设安全照明，,防排水。,耐火等级、疏散方式、防灾报警、气体灭火,、双向开启防火门,变电所设置在站台层，便于通过轨道运输，靠近轨旁侧采用可拆卸墙；设置在其他层时，应预留吊装孔。,经验值，需要考虑设备运输时的动荷载。,地面装修层厚度，地面采用耐磨水磨石。,参考,建筑照明设计标准,GB50034,提发热量及温湿度要求,设备房集中设置，设备上方无其他管线，不临靠水房，防鼠。,地铁设计规范,(GB50157-2013),20kV,及以下变电所设计规范,（,GB50053-2013,）,3kV-110kV,高压配电装置,(GB50060-2008),变,电所内景图,3,牵引变电,所,-,房建布置,牵引变压器室,3,牵引变电,所,-,房建布置,牵引整流变压器和整流器柜（整流机组）,35kV,开关柜室,3,牵引变电,所,-,房建布置,35kV,交流开关柜,3,牵引变电,所,-,房建布置,直流,1500V,开关柜,负极柜,直流开关柜室,3,牵引变电,所,-,房建布置,控制室,控制信号屏,+,交流屏,+,直流屏,+,蓄电池柜,3,牵引变电所,轨电位限制,装置排流,柜 排流柜 单向导通装置,3,牵引变电所,-,保护配置,作用：,继电保护装置是在供电系统中用来对电气一次系统进行监视、测量、控制和保护，由微机系统、继电器、电源系统等组成的一套专门的自动装置。,要求：,可靠性,、选择性、灵敏性、速动性,3,牵引变电所,-,保护配置,非电,量保护,电量（,电流、,电压）保护,GB 50157,15.2.20,15.2.21,15.2.22,15.2.23,GB50062,GB14285,4,接触网,4.1,城轨接触网的类型,第三轨供电方式,架空刚性悬挂供电方式,架空柔性悬挂供电方式,主流,对应的车辆型式,4,接触网,4.1,城轨接触网的类型,跨,座,式,单,轨,非主流,唐山磁悬浮,列车,广州,APM,五轨,珠海,地面感应式有轨电车,4,接触线,汇流排,支撑结构,支持绝缘子,支持线夹,4,接触网,-,刚性悬挂,汇流排终端,中间接头,刚柔过度元件,4,接触网,-,刚性悬挂,电分段,&,电分相,电分段（用于直流牵引的普铁）,1,）绝缘锚段关节用于牵引变电所馈线上网点；,2,）分段绝缘器，一般用于渡线处。,电分相（用于,AC25kV,的大铁和市域铁路）,1,）采用两个绝缘锚段关节，形成中间一段中性段（无电区）；,2,）用两套,分段绝缘器,，也可以形成,中间一段中性段（无电区）；,4,接触网,-,刚性悬挂,4,接触网,-,柔性悬挂,承力索,接触线,吊弦,架空地线,辅助馈线,定位装置,腕臂,支柱,基础,承力索,接触线,吊弦,架空地线,支柱,腕臂,定位装置,4,接触网,-,柔性悬挂,弓,形,腕,臂,悬,挂,弹,性,底,座,悬,挂,接触网,-,柔性悬挂安装方式,4,地下,车辆段,高架,变电所综合自动化（,PSCADA,）,5,杂散电流（“迷流”）的产生,杂散电流对金属结构的腐蚀有四个方面：,钢轨、道床结构钢筋、隧道结构钢筋、地网及地铁外部其它,公共设施,杂散电流腐蚀防护,6,堵,排,测,采取“以堵为主，以排为辅，防堵结合，加强监测”的设计原则：,从源头上减少杂散电流,限制杂散电流扩散,加强金属构件腐蚀防护,杂散电流检测,杂散电流腐蚀防护,6,GB50157-2013,CJJ49-92,1,）走行钢轨和,DC1500V,设备采用绝缘法安装。,2,）利用道床结构钢筋的可靠电气连接，形成杂散电流主收集监测网；,3,）利用地下车站、明挖（或矿山法）区间隧道及,U,型槽、桥梁结构钢筋的可靠电气连接，形成杂散电流辅助监测网；,4,）在盾构区间采用隔离法对盾构管片结构钢筋进行防护。,5,）在正线牵引变电所附近设置道床结构钢筋排流端子，以便用排流电缆将杂散电流主收集监测网连接至牵引变电所内排流柜。,6,）在正线牵引变电所内设置排流柜。排流柜应根据运营过程中对杂散电流腐蚀状况的监测结果判断是否投入运行。,7,）在车站两端、地下区间联络通道及高架区间每隔,200m,左右设置上、下行均流电缆；在设置牵引变电所的车站一端不再设置均流电缆。在正线同一行的两根钢轨间每隔,200m,左右也设置一处均流电缆。,8,）车辆段（停车场）应根据接触网供电分段情况确定牵引回流回路，恰当的设置回流点和均流电缆。,9,）车辆段（停车场）线路与正线之间、车辆段停车场）各电化线路的库内线路与库外线路之间应设置绝缘轨缝并装设单向导通装置。电化股道和非电化股道之间、电化股道尽头线与车挡设备之间应设置绝缘轨缝。,10,）应设置完善的杂散电流监测系统。,杂散电流腐蚀防护,6,主所,110kV GIS,40.5kV,开关柜,配电变,400V,开关柜,整流变,上网电缆及开关,地铁控制中心,复示终端,1500V,直流开关柜,架空接触网,地下段钢性架空接触网,供电维护机构的规划应立足于轨道交通线网规划的全局，实现维护资源的共享。,考虑供电系统运行的重要性和接触网的无备用特性，应结合运营需求，适当考虑新型检测设备的概算，便于运营从周期修向状态修装换。,供电车间,7,供电车间,7,防雷与综合接地,8,变电所,35kV,母线上,设置避雷器，防止雷电过电压。,地下整流器正、负母线间及正母线对地间各设置一台避雷器，地面和高架牵引降压混合变电所负母线对地间增设一台避雷器。,交、直流屏两段母线及重要出线回路分别设置一组浪涌保护装置。,接触网,高架区段接触网兼做避雷线；,架空地线通过放电间隙（地电位均衡器）接地，接触线通过避雷器接地；,隧道口设置避雷器；,地面（高架）区段接触网上网处设置避雷器。,地下,车站,防雷,地下车站，,0.4kV,开关柜进线柜、各弱电系统配电箱、出入口配电箱设置电涌保护器。,地面冷却塔厂家自带接闪杆，环控电控室设置冷却塔变频控制柜，柜内设置电涌保护器。,地面车站,二级防雷建筑，利用金属屋面作接闪器，采用防雷接地系统。,各级配电箱设浪涌保护器。,高架区间,利用接触网架空地线作为避雷线，防止直击雷电对区间电气设备的影响。,各级配电箱设置电涌保护器。,防雷与综合接地,8,9,其他,9,其他,分区一,分区二,分区三,分区四,分区五,分区六,分区一,分区二,分区三,分区四,9,其他,-,关于大小分区,序号,比较项目,小分区,大分区,1,灵活性,在故障运行方式下，通过倒闸作业实现对全线的供电，灵活性好。,同方案一,2,可靠性,在各种运行方式下，均能向轨道交通供电，可靠性高。,同方案一,3,继电,保护配置,可通过差动,+,过流保护来实现，后备保护过流保护）时限配合易满足要求。,继电保护可通过差,动,+,数字通信电流保护来实现,，,4,可实施性,经验丰富，没有技术难度，可实施性好。,电缆减少，更利于电缆布置和工程,实施。,5,中压供电网络电压水平,满足要求,满足要求,6,电缆投资,基准,投资较少,7,对土建影响,由于主变电所向多条线的多个分区供电，在出口处，单个断面的电缆数量十分庞大，与土建配合困难。,单个断面的电缆数量已经降至最低，对土建要求最低。,8,运营费用,基准,相对略少,9,维护管理,基准,相对方案一少,10,目前国内,应用情况,上海地铁，广州地铁,2,、,3,、,4,号线，南京地铁,广州地铁,6,号线，最大分区为,11,座,变电所,；,天津地铁,6,号线，最大分区为,10,座,变电所,9,其他,-,关,于大小分区,9,其他,-,关于再生制动,机车吸收利用,将机械能转换为电能返回到牵引网系统，由其它机车吸收利用。,车载电阻消耗,通过车载电阻进行发热，转换为热量后散发到地铁隧道里。,闸瓦发热损耗,电制动不能满足机车制动要求时，通过空气制动、闸瓦磨损消耗机车动能。,机械能,电能,机械能,热能,机械能,热能,9,其他,-,关于再生制动,关于,20kV,中压环,网,非,磁性,钢管,与车辆段综合管线的配合、,信号机,关于站台板预留开孔的问,题,关,于轨道电连接,9,其他,谢谢！,