第二章城市轨道交通供电系统描述
●第一节供电系统的组成与功能
●地铁供电系统是为地铁运营提供所需电能的系统，它不仅为地铁电动列车提供牵引用
电，而且还为地铁运营服务的其它设施提供电能，如照明、通风、空调、给排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等。
●地铁供电系统一般包括外部电源、主变电所（或电源开闭所）、牵引供电系统、动力照
明供电系统、电力监控系统。其中，牵引供电系统包括牵引变电所和牵引网，动力照明供电系统包括降压变电所和动力照明配电系统。
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●地铁系统是一个重要的用电负荷。按规定应为一级负荷，即应由两路电源供电，当任
何一路电源发生故障中断供电时，另一路应能保证地铁重要负荷的全部用电需要。在地铁供电系统中牵引用电负荷为一级负荷，而动力照明等用电负荷根据它们的实际情况可分为一级、二级或三级负荷。地铁外部电源供电方案，可根据实际情况不同分为集中供电方式、分散供电方式和混合供电方式。
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第二节变电所的分类
●地铁供电系统中一般设置三类变电所，即主变电所（分散式供电方式为电源开闭所）、
降压变电所及牵引降压混合变电所。
●主变电所是指采用集中供电方式时，接受城市电网35kV及以上电压等级的电源，经其
降压后以中压供给牵引变电所和降压变电所的一种地铁变电所。
●降压变电所从主变电所（电源开闭所）获得电能并降压变成低压交流电。
●
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●牵引变电所从主变电所（电源开闭所）获得电能，经过降压和整流变成电动列车牵引所
需要的直流电。
●主变电所：专为城市轨道交通系统提供能源的枢纽。
●牵引变电所：为列车提供适应的电源。
●降压变电所（配电变电所）：为车站、隧道动力照明负荷提供电源。
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第四节供电系统主要运行方式
● 1 10kV系统运行方式
● 1.1 正常运行方式
●变电所10kV母联开关和开闭所间联络开关均处于打开状态，每座变电所由2回电源供
电，两段10kV母线分列运行。变电所由开闭所按不同的供电分区供电。
1.2 其它运行方式
1.2.1 故障或检修运行方式
开闭所一回10kV外电源退出时的运行方式时，合上开闭所母联开关，由另一回10kV外电源向该开闭所供电范围内所有变电所供电。
非开闭所一回10kV进线电源退出运行时，合上该变电所母联开关，由另一回10kV进线电源向该变电所供电。
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1.2.2 应急运行方式
当一座开闭所的2回外电源均退出运行时，合上开闭所间联络开关，由相邻开闭所支援供电。支援供电时保证不使两个开闭所电源连通，并且支援范围不越过退出运行的供电分区。
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2 DC750V系统运行方式
2.1 正常运行方式
正极进线开关及其电动隔离开关、馈线开关、上网电动隔离开关、负极电动隔离开关合闸，使正极接触轨和负极走行轨带电。备用馈线柜开关及馈线开关旁路电动隔离开关、越区电动隔离开关分闸。相邻两变电所构成双边供电。
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● 2.2 其它运行方式
●方式一：同一牵引变电所内的两套牵引整流机组，一套退出运行，另一套继续运行。
●方式二：某一馈线开关退出运行，由备用馈线开关代替其向接触轨供电。
●方式三：当一个牵引变电所退出运行，其供电区段由相邻牵引变电所单边或大双边供电。
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第三章所内典型设备简介
第一节 10kV中压开关柜及保护
1、10kV开关柜
10kV开关柜主要有环网进出线柜、外电源进出线柜（开闭所）、馈线柜、母联柜、母联提升柜、PT柜等组成。
10kV开关柜一般有断路器室、低压室、电缆室、母线室、柜顶小母线室及线路PT室（主要用于环网进出线柜，用于安装测量线路电压的电压互感器）组成。
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●开关柜内各隔离室均采用由开关柜顶部泄压。在柜体的顶部装有可翻转的活门，一侧用
合页固定死另一侧用塑料螺栓固定。当发生内部燃弧故障时，通过排放热气到柜体外部，防止隔室里气压过大，消除对操作人员的危害。
●环网进出线柜、外电源进出线柜（开闭所）、馈线柜、母联柜内主要有断路器、带电显
示器、母线、保护单元等组成。主要是带负荷分断一次回路。当系统存在故障时，由保护单元发出指令，使其断开一次回路，减少故障对设备危害及事故的发生。
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●成套10kV开关柜一般将母线安装在断路器柜内，电缆室内线缆设计为下进上出，母联
提升柜主要用于对成排开关柜母线提升用，一般不对其进行操作，柜内没有断路器，不能带负荷分断，因此它与母联柜之间存在连锁关系。
●PT柜内主要有电压互感器、带电显示器、母线等组成，主要用于测量10kV系统的母
线电压，将电压量经电压测量回路将得到的电量传给保护单元。
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●为了安全和便于操作，开关柜不同元件之间设有必要的联锁装置：
●只有当断路器小车处于断开位置时，才能操作接地开关。
●只有当断路器处于“分闸”状态，接地开关断开，高压室门关闭的情况下，断路器小车
才可能移动。
●只有在断路器“分闸”状态，才能将断路器小车推入至工作位或试验位。
●防止断路器合闸位置时抽出手车。
●在断路器手车摇入、摇出的过程中，断路器将一直锁定在分闸状态。
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●只有在接地开关闭合时，才能打开电缆室的前门。
●只有在手车锁定在隔离位置时，才能够闭合接地开关。
●只有在电缆室前门就位的情况下，才能分开接地开关。
●只有在手车锁定在隔离位置时，才能够打开高压室前门。
●断路器手车前部面板上设有紧急机械分闸按钮，并可使用挂锁锁定。
2、10kV开关柜保护配置见下表：
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第二节 DC750V开关柜
●直流开关柜与地之间安装绝缘板，柜体的固定采用绝缘螺栓，保证安装后绝缘电阻值在
500V时不小于2MΩ。直流开关柜包括进线柜、馈线柜（含备用柜、制动电阻馈线柜）、负极柜，且均为户内安装。
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● 1 进线柜
●进线柜在直流牵引供电系统中也称为正极柜（或总闸柜），在整流柜和直流母线之间起
隔离作用，是安装于整流器正极与750V正极母线间的开关设备；柜内主要有分流器、变速器、电动隔离开关、微机保护单元、直流快速断路器等设备构成。
● 2 馈线柜
●馈线柜安装于正极母线与接触网上网点之间，其内配置正极母线，直流快速断路器手车，
及相关控制保护单元。
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● 3 电阻柜
●电阻柜主要安装于正极母线与再生制动设备之间，其内主要元器件与馈线柜一样。
● 4 负极柜
负极柜安装于750V负极母线与钢轨之间，柜内装有两台电动隔离开关，牵引变电所内的低阻抗框架泄漏保护装置装于负极柜内。框架泄漏保护由一个电流元件和一个电压元件组成，当电压元件动作时，只联跳本站10kV机组断路器、750V进线直流断路器、馈线断路器共8个开关，不联跳邻站；而当电流元件启动时，联跳本站10kV机组断路器、750V进线直流断路器、馈线断路器，并且联跳邻站对应馈线断路器共12个开关。
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● 5 边柜
●边柜内设有中央控制单元，用于上网隔离开关的监控，以及采集直流开关柜中保护装置
的所有信息并上传。柜体设有用于控制上网隔离开关的按钮、指示灯、远方/就地转换开关，以及用于双边联跳继电器，并提供足够的端子排用于采集和控制直流开关柜整个系统的各种信号。
● 6 钢轨电位限制装置
●在直流牵引系统中，由于操作电流和短路电流的存在，可能会引起回流回路和大地间产
生超出安全许可的接触电压。这时，就需要在回流回路与大地间装配一套钢轨电位限制装置，以限制走行轨的电位，避免超出安全许可的接触电压的发生。
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当发生超出安全许可的接触电压时，钢轨电位限制器就将钢轨与大地短接，从而保证人员和设施的安全。
钢轨电位限制装置一般与750V框架保护配合使用，机车启动及运行时，可能引起轨—地之间的电位升高，此时钢轨电位限制装置和框架保护单元的电压检测元件均启动，但由于直流系统的正常运行情况，框架保护不动作，故应是框架保护电压检测元件的动作时间整定值比钢轨电位限制装置的动作整定值长。
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第三节低压0.4kV开关柜
● 1 系统运行方式
● 1.1 正常运行模式
●正常工作时，两路10kV电源经配电变压器降压后，分别向两段400V母线供电，400V
母线为单母线分段运行，并承担车站及区间动力照明的全部用电负荷。
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● 1.2 非正常运行模式
●当一路电源失压时，延时跳闸，自动/手动切除两段母线上的三级负荷，母联开关合闸，
由另一路进线承担全站所有的一、二级负荷；当失压电源恢复供电后，断开母联开关，母线分段运行，返回正常运行模式。
● 1.3 火灾运行模式
●当发生火灾时，FAS系统发出指令，由设于断路器处的分励脱扣器切除火灾区域内全
部非消防电源。当FAS系统确认灾情处理完毕后，发出解除指令，由人工恢复火灾区域的正常供电。
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● 2 开关柜描述
●0.4kV开关柜有进线柜、馈线柜、母联柜、电容柜组成。
●进线柜、母联柜内主要有抽出式断路器构成，断路器有三个明显的位置：连接位置、试
验位置、分离位置，各个位置有明显的文字符号标识。馈线柜内一般采用塑壳断路器，开关柜面板上设置测量表计，测量馈出回路各种电量。电容柜内的主要作用时补偿供电系统的补偿无功功率，提高功率因数，降低功率损耗和电能损耗等。
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第四节再生制动装置
●制动能量消耗装置由制动控制柜和制动电阻柜构成，采用多相不重IGBT斩波器和吸收
电阻配合的恒压吸收方式，当车辆再生电制动且制动能量不能被其它车辆或用电设备消耗时，制动能量消耗装置消耗该部分的能量，根据吸收功率的大小及直流母线电压的变化状况自动调节斩波器的导通比，从而改变吸收功率，通过对网压进行恒压闭环控制，维持线网电压恒定。当车辆处于启动、加速、惰行、停站或线网无车辆运行时，装置不投入工作。
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●当处于再生制动状况的列车回馈出去的电流不能完全被其他车辆和本车的用电设备所
吸收时，能量消耗装置立即投入工作，吸收掉多余的回馈电流，使车辆再生电流持续稳定，最大限度的发挥电制动功能。
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第五节整流机组及配电变压器
● 1 整流机组
●单台变压器为六相十二脉波整流变压器，两台变压器并联运行构成等效二十四脉波整流
变压器。每个牵引变电所内并联运行的两台整流变压器一次侧绕组分别移相＋7.5°和－7.5°，并能实现互换，使任何两台同容量整流变压器二次侧电压相角差15°，通过整流器获得24脉波整流。
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为了构成24脉波整流的两台变压器具有互换性，整流精度更高，每台整流变压器的二次绕组有一个星形绕组和一个三角形绕组，分别向两个三相整流桥供电。因为整流变压器二次侧星形绕组和三角形绕组相对应的线电压相位错开30°，于是可以得到12脉波整流电路。每个牵引变电所内并联运行的两台牵引变压器，联结组别为Dd0y11和Dd2y1，当供给两台12脉波整流器的整流变压器高压网侧并联的绕组分别采用±7.5°外延三角形联接时，可使两台整流变压器阀侧输出电压的相角差为15°通过整流器获得等效24脉波直流。如下图所示：幻灯片56
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●联锁
●防止误入带电间隔及误操作的发生装置。变压器门体设电磁锁与变压器10kV断路器闭
锁。每个门上装一套，保证当10kV断路器分闸后，对应变压器门才可以打开，变压器门打开的情况下，10kV断路器不能合闸。
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●分接开关（分接片）
●整流变压器采用无励磁调压，原边分接抽头的分接范围：±2×2.5%。
●
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● 2 整流器
●单台整流器由二个三相6脉波全波整流桥组成，其中一个整流桥接至整流变压器二次侧
Y型绕组，另一个整流桥接至整流变压器二次侧型绕组。两个整流桥并联连接构成十二脉波整流。在每座牵引变电所内两套整流机组并联运行构成等效二十四脉波整流。
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● 3 配电变压器
●北京地铁15号线采用SCB10系列浇注式树脂绝缘干式电力变压器：
●电压等级为10kV/0.4kV；
●调压范围：±2×2.5%；
●绝缘电阻为：
●高压线圈—低压线圈≥500MΩ；
●高压线圈—地≥500MΩ；
●低压线圈—地≥400MΩ。
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●系统运行方式
●正常运行方式：
●两台配电变压器分列运行，向整个车站及相邻半个区间的一、二、三级低压负荷供电。
●其他运行方式：
●当一台配电变压器因故障退出运行时，切除三级负荷，AC 0.4kV母联自投，由另一台
配电变压器向全站及相邻半个区间的一、二级低压负荷供电。
●联锁
●变压器门体设电磁锁与变压器10kV断路器闭锁。保证当10kV断路器分闸后，对应变
压器门才可以打开，变压器门打开的情况下，10kV断路器不能合闸。
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第六节变电所交直流电源装置
变电所内交直流屏由交流输入配电部分、整流部分、降压部分、直流输出馈电部分、监控部
分以及绝缘监测部分组成。主要对变电所内设备的控制系统、信号系统、继电保护、自动装置、智能测量装置提供AC220V或DC220V操作电源，北京地铁15号线变电所内交直流屏分为A型屏和B型屏两种。A型交流屏主要用于区间变电所、车辆段变电所、停车场变电所。交流屏本体所需的辅助电源为交流，取自本交流屏。B型电源屏主要用于正线各车站。B型电源屏柜体为1面，由交流配电、直流配电及监控装置组成，直流电源有站内电源整合专业提供，经过B型电源屏直流配电系统给所内设备供电。
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A型交直流屏原理图
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B型屏交流配电部分工作原理框图
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B型直流输出馈电部分工作原理框图
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第七节杂散电流监测及防护系统
● 1 杂散电流产生原因
●机车所需电流由牵引变电所提供，通过接触网/轨向机车送电，并利用走行轨把牵引电
流返回牵引变电所。由于钢轨很难做到完全对地绝缘，所以牵引电流并非全部由钢轨流
回牵引变电所，而是有一部分通过钢轨与大地之间的绝缘不良点流经大地流向大地低电位处，再由大地流回钢轨并返回牵引变电所，从而形成没有任何规律的杂散电流。如下图所示，I1和I2分别为一个供电区间两个牵引变电所向机车提供的电流，I3和I4分别为通过走行轨向两个牵引变电所回流的电流，I5和I6分别为泄漏到地下的杂散电流。
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● 2 杂散电流的危害
●引起地铁附近建筑物结构钢筋、金属管线腐蚀。
●使某些地铁设备无法正常工作。杂散电流若流入电气接地装置，将引起过高的接地电位，
使某些设备无法正常工作，甚至会危及人身安全。
●给地铁的安全运营带来不利影响。若走行轨局部或整体对地的绝缘变差，则对大地的泄
漏电流增大，地下杂散电流增大，会使钢轨电位发生变化，进而引起钢轨与框架之间的电位差发生变化，可能引起牵引变电所的框架保护动作
●危及地铁乘客的安全。
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● 3 排流柜
●排流柜安装于牵引变电所内，一端接负极柜内的直流负母排，另一端接隧道结构钢筋（或
高架桥梁结构钢筋）、整体道床结构钢筋、牵引变电所的地母排。使结构钢筋中的杂散电流单方向回流到牵引变电所内的负极柜，防止杂散电流对结构钢筋的腐蚀。
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● 4 单向导通装置
●在地铁轨道系统中，车辆段需要设置绝缘接头，其目的是为了尽量减小杂散电流并缩小
杂散电流影响的范围，从而减小杂散电流对结构钢筋的腐蚀。而在采用绝缘接头的钢轨部位，有机车运行时，为保证回流电流的正常流动，必须采用单向导通装置，并接于轨道设置的绝缘结处，用于连接绝缘接头两端的钢轨，使钢轨中电流只能向正线回流，而向车辆段截止。其内除设置二极管支路外，还设有隔离开关和消弧装置，隔离开关用于特殊运营方式下，将绝缘结两端回流轨直接电气连接；消弧装置用于车辆再生制动导致单向导通装置附近回流轨电位升高时，该装置电气导通，降低走行轨电位，限制绝缘结两端放电和保证回流轨附近人员的安全。
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第八节电源整合系统
电源整合系统主要由交流输入、交流配电、充电机、直流馈电单元、监控单元、微机绝缘监测仪、蓄电池等组成。北京地铁15号线采用电源整合系统，其目的就是为了对站内各电源系统的蓄电池、装置进行硬件整合和集中布置，便于电源系统的统一维护与管理。通过集中布置减少设备用房面积，降低车站土建工程造价。通过硬件整合减少设备重复配置．实现资源共享节省设备投资，其原理图如下所示。
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第九节综合自动化系统（SCADA系统）
变电所自动化系统采用集中管理、分散布置的模式，分层、分布式系统结构。系统由站内管理层、数据通信层、基础设备层组成。系统以供电设备为对象，通过所内网络将所内的10kV、0.4kV交流保护测控单元、750V直流保护测控单元、交直流电源系统监控单元、变压器与整流器监控单元、排流柜（含杂散电流监测装置）、等间隔层设备连接起来，通过具有可靠性高、实时性强的通信控制器构成稳定、可靠的变电所自动化系统。
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SCADA系统的构成
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第一章 1、城市轨道交通的特点是什么？ 安全，快捷，准时，舒适，运量大，无污染，占地少且不破坏地面景观。 2、城市轨道交通有哪些类型，各有什么特点？（特点只列举了突出点） （1）地铁：单向运量3-7万人次/h，建设成本最高 （2）轻轨：单向运量2-4万人次/h （3）市郊铁路：单向运量6-8万人次/h，建设成本最低，站间距大，速度最快。 （4）独轨：单向运量1.2万人次/h。无法与其他三种接轨 3、城轨供电系统的功能及要求是什么？ 功能：全方位的服务，故障自救，系统的自我保护，防止误操作，方便灵活的调度，完善的控制、显示和计量，电磁兼容。 要求：安全，可靠，调度方便，技术先进，功能齐全。 4、城轨供电系统有哪些部分组成？各组成部分的作用是什么？ （1）外部供电系统（中压环网供电系统） （2）牵引供电系统 （3）动力照明供电系统 5、城轨供电系统采用何种供电制式？ （1）直流制式
（2）低频单相（少用） （3）工频单相 （4）交流制式（淘汰） 6、迷流腐蚀形成的原因是什么，如何防护？ 原因：钢轨和隧道或道床等结构之间绝缘电阻不是很大。牵引电流泄漏到隧道或道床等结构钢上，再流回牵引变变电的负极。 危害：（1）引起过高的接地电位，使某些含有电气接地装置的设备无法正常运行。 （2）引起牵引变电所的框架保护动作，进而使得牵引变电所的断路器跳闸，造成大范围停电事故。 （3）电腐蚀使得地下钢结构的寿命缩短 防护原则：堵，排，监测 防护措施： （1）降低走行轨的对地电位 （2）增加走行轨对地的过渡电阻 （3）敷设迷流收集网
第二章 1、城轨交通供电系统对电源有哪些要求？ （1）2路电源来自不同的变电所或同一变电所的不同母线。 （2）每个进线电源的容量应满足变电所全部以、二级负荷的要求 （3）2路电源分别运行，互为备用，一路故障，另一路恢复供电 （4）电源点尽量靠近城轨交通路线，减少电缆通道的长度 （5）要求应急电源系统能够满足一定的牵引负荷，保证正常运输的动力照明负荷。 2、城轨交通供电系统的电源电压等级有哪几种？ 集中式一般为10KV，东北地区沈阳，哈尔滨为66KV 分散式为35KV或10KV 3、城轨交通供电系统为什么会产生谐波？如何治理？ 因为城轨交通中广泛使用各种交直流换流装置以及双向晶闸管可控开关设备，这些设备均为谐波源。 治理：（1）增加牵引整流机组的脉波数 （2）安装滤波装置或谐波补偿装置 4、外部供电系统对城轨交通供电系统是供电方式有哪几种？各有什么特点？ （1）集中式供电，采用专用主变电所构成的供电方案，有利于城轨公司的运营和管理，各牵引变电所和降压变电所由环网电缆供电，具有很高的可靠性。 （2）分散式供电，在地铁沿线直接由城市电网引入多路地铁所需要的电源。
第二章城市轨道交通供电系统描述 ●第一节供电系统的组成与功能 ●地铁供电系统是为地铁运营提供所需电能的系统，它不仅为地铁电动列车提供牵引用 电，而且还为地铁运营服务的其它设施提供电能，如照明、通风、空调、给排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等。 ●地铁供电系统一般包括外部电源、主变电所（或电源开闭所）、牵引供电系统、动力照 明供电系统、电力监控系统。其中，牵引供电系统包括牵引变电所和牵引网，动力照明供电系统包括降压变电所和动力照明配电系统。 幻灯片26 ●地铁系统是一个重要的用电负荷。按规定应为一级负荷，即应由两路电源供电，当任 何一路电源发生故障中断供电时，另一路应能保证地铁重要负荷的全部用电需要。在地铁供电系统中牵引用电负荷为一级负荷，而动力照明等用电负荷根据它们的实际情况可分为一级、二级或三级负荷。地铁外部电源供电方案，可根据实际情况不同分为集中供电方式、分散供电方式和混合供电方式。 幻灯片27 第二节变电所的分类 ●地铁供电系统中一般设置三类变电所，即主变电所（分散式供电方式为电源开闭所）、 降压变电所及牵引降压混合变电所。 ●主变电所是指采用集中供电方式时，接受城市电网35kV及以上电压等级的电源，经其 降压后以中压供给牵引变电所和降压变电所的一种地铁变电所。 ●降压变电所从主变电所（电源开闭所）获得电能并降压变成低压交流电。 ● 幻灯片28 ●牵引变电所从主变电所（电源开闭所）获得电能，经过降压和整流变成电动列车牵引所 需要的直流电。 ●主变电所：专为城市轨道交通系统提供能源的枢纽。 ●牵引变电所：为列车提供适应的电源。 ●降压变电所（配电变电所）：为车站、隧道动力照明负荷提供电源。 幻灯片29 第四节供电系统主要运行方式 ● 1 10kV系统运行方式 ● 1.1 正常运行方式 ●变电所10kV母联开关和开闭所间联络开关均处于打开状态，每座变电所由2回电源供 电，两段10kV母线分列运行。变电所由开闭所按不同的供电分区供电。 1.2 其它运行方式 1.2.1 故障或检修运行方式 开闭所一回10kV外电源退出时的运行方式时，合上开闭所母联开关，由另一回10kV外电源向该开闭所供电范围内所有变电所供电。 非开闭所一回10kV进线电源退出运行时，合上该变电所母联开关，由另一回10kV进线电源向该变电所供电。
毕业设计文件 设计题目: 城市轨道交通供电系统概述与分析————专业： 指导教师：
设 计 任 务 城市轨道交通供电系统概述及分析 设计要求分析地铁供电系统；绘制电路图； 分析特殊案例 设计成果 设计进程 指导教师评语 评阅人评语 成绩设计成绩指导教师评阅成绩评阅教师答辩成绩答辩负责人总评负责人
摘要： 近几年来，随着我国大城市交通压力的逐渐增大，城市轨道交通系统的发展步伐亦逐日加快。本文主要介绍了城市轨道交通供电系统的构成以及详细介绍了各部分的功能及分类，总结了国内外各城市地铁供电系统的应用方式。 因本人专业偏向于弱电，所以本文在全面总结城市轨道供电系统的前提下，着重介绍了变电所内的二次设备，从设备的种类、分类、用途以及构造方面加以了解。同时以沈阳地铁为案例介绍、分析了此轨道交通供电系统方案。 关键词：轨道交通供电系统二次设备 Abstract： In recent years, with the city traffic pressure increase gradually, the development of urban rail transit system is accelerated pace of daily. This paper mainly introduces the power supply system of urban rail transit are introduced in detail the composition and function of each part and classification, summarizes the domestic and international every city metro power system application. Because I am in favour of professional, so this weak in comprehensive summary of urban rail power supply system, emphatically introduces the condition of equipment, within the substation equipment types, from classification, applications and structural aspects. In case of shenyang subway is introduced and analyzed the rail traffic system. Key words:Rail transit Power supply system Second equipment
城市轨道交通供电系统
第一章 电力牵引供电系统综述 一、 电力牵引的制式 对牵引列车的电动车辆或电力机车特性的基本要求： 1、起动加速性能 要求起动加速力大而且平稳，即恒定的大的起动力矩，便于 列车快速平稳起动。 2、动力设备容量利用 对列车的主要动力设备——牵引电动机的基本性能要求为，列车轻载时，运行速度可以高一些，而列车重载时运行速度可以低一些。这样无论列车重载或轻载都可以达到牵引电动机容量的充分利用，因为列车的牵引力与运行速度的乘积为其功率容量，这时近于常数。 3、调速性能 列车运输，特别是旅客运输，要求有不同的运行速度，即调速。在调速过程中既要达到变速，还要尽可能经济，不要有太大的能量损耗，同时还希望容易实现调速。 低频单相交流制是交流供电方式，交流电可以通过变压器升降压，因此可以升高供电系统的电压，到了列车以后再经车上的变压器将电压降低到适合牵引电动机应用的电压等级。由于早期整流技术的关系，这种制式采用的牵引电动机在原理上与直流串激电动机相似的单相交流整流子电动机。这种电动机存在着整流换向问题，其困难程度随电源频率的升高而增大，因此采用了“低频”单相交流 制，它的供电频率和电压有 25 HZ 、6.5～11 kV 和163 2HZ 、12～15 kV 等类型。由于用了低频电源使供电系统复杂化，需由专用低频电厂供电，或由变频电站将国家统一工频电源转变成低频电源再送出，因此没有得到广泛应用，只在少量国家的工矿或干线上应用。 “工频单相交流制”。这种制式既保留了交流制可以升高供电电压的长处，又仍旧采用直流串激电动机作为牵引电动机的优点，在电力机车上装设降压变压器和大功率整流设备，它们将高压电源降压，再整流成适合直流牵引电动机应用的低压直流电，电动机的调压调速可以通过改变降压变压器的抽头或可控制整流装置电压来达到。工频单相交流制是当前世界各国干线电气化铁路应用较普遍的牵引供电制式。我国干线电气化铁路即采用这种制式，其供电电压为25kV 。 在牵引制的发展过程中曾出现过“三相交流制”的形式，但由于供电网比较复杂，必须要有两根（两相）架空接触线和走行轨道构成三相交流电路，两根架空接触线之间又要高压绝缘，造成的困难和投资更大，因此被淘汰。 关于直流制式的电压等级应用情况大致如下：干线电气化铁路的供电电压有 3 kV 的，电压没有再提高是因为受到直流牵引电动机端电压的限制，其值一般为 l ．5 kV 左右，用 3 kV 供电，一般就需要将两台电动机串联联接，再提高供电电压其联接就更复杂，还涉及当时整流装置绝缘水平的问题。这种制式在原苏
*作者：角狂风* 作品编号：1547510232155GZ579202 创作日期：2020年12月20日 实用文库汇编之第一章 1、城市轨道交通的特点是什么？ 安全，快捷，准时，舒适，运量大，无污染，占地少且不破坏地面景观。 2、城市轨道交通有哪些类型，各有什么特点？（特点只列举了突出点） （1）地铁：单向运量3-7万人次/h，建设成本最高 （2）轻轨：单向运量2-4万人次/h （3）市郊铁路：单向运量6-8万人次/h，建设成本最低，站间距大，速度最快。 （4）独轨：单向运量1.2万人次/h。无法与其他三种接轨 3、城轨供电系统的功能及要求是什么？ 功能：全方位的服务，故障自救，系统的自我保护，防止误操作，方便灵活的调度，完善的控制、显示和计量，电磁兼容。 要求：安全，可靠，调度方便，技术先进，功能齐全。 4、城轨供电系统有哪些部分组成？各组成部分的作用是什么？ （1）外部供电系统（中压环网供电系统） （2）牵引供电系统 （3）动力照明供电系统 5、城轨供电系统采用何种供电制式？ （1）直流制式 （2）低频单相（少用） （3）工频单相 （4）交流制式（淘汰） 6、迷流腐蚀形成的原因是什么，如何防护？ 原因：钢轨和隧道或道床等结构之间绝缘电阻不是很大。牵引电流泄漏到隧道或道床等结构钢上，再流回牵引变变电的负极。
危害：（1）引起过高的接地电位，使某些含有电气接地装置的设备无法正常运行。 （2）引起牵引变电所的框架保护动作，进而使得牵引变电所的断路器跳闸，造成大范围停电事故。 （3）电腐蚀使得地下钢结构的寿命缩短 防护原则：堵，排，监测 防护措施： （1）降低走行轨的对地电位 （2）增加走行轨对地的过渡电阻 （3）敷设迷流收集网 第二章 1、城轨交通供电系统对电源有哪些要求？ （1）2路电源来自不同的变电所或同一变电所的不同母线。 （2）每个进线电源的容量应满足变电所全部以、二级负荷的要求 （3）2路电源分别运行，互为备用，一路故障，另一路恢复供电 （4）电源点尽量靠近城轨交通路线，减少电缆通道的长度 （5）要求应急电源系统能够满足一定的牵引负荷，保证正常运输的动力照明负荷。 2、城轨交通供电系统的电源电压等级有哪几种？ 集中式一般为10KV，东北地区沈阳，哈尔滨为66KV 分散式为35KV或10KV 3、城轨交通供电系统为什么会产生谐波？如何治理？ 因为城轨交通中广泛使用各种交直流换流装置以及双向晶闸管可控开关设备，这些设备均为谐波源。 治理：（1）增加牵引整流机组的脉波数 （2）安装滤波装置或谐波补偿装置 4、外部供电系统对城轨交通供电系统是供电方式有哪几种？各有什么特
第一章 1、城市轨道交通的特点是什么？安全，快捷，准时，舒适，运量大，无污染，占地少且不破坏地面景观。 2、城市轨道交通有哪些类型，各有什么特点？(特点只列举了突出点) ( 1)地铁：单向运量3-7 万人次/h ，建设成本最高 ( 2)轻轨：单向运量2-4 万人次/h (3)市郊铁路：单向运量6-8万人次/h，建设成本最低，站间距大，速度最快。 (4)独轨：单向运量 1.2 万人次/h 。无法与其他三种接轨 3、城轨供电系统的功能及要求是什么？功能：全方位的服务，故障自救，系统的自我保护，防止误操作，方便灵 活的调度，完善的控 制、显示和计量，电磁兼容。 要求：安全，可靠，调度方便，技术先进，功能齐全。 4、城轨供电系统有哪些部分组成？各组成部分的作用是什么？ ( 1)外部供电系统(中压环网供电系统) ( 2)牵引供电系统 ( 3)动力照明供电系统 5、城轨供电系统采用何种供电制式？ ( 1)直流制式 ( 2)低频单相(少用) ( 3)工频单相 ( 4)交流制式(淘汰) 6、迷流腐蚀形成的原因是什么，如何防护？原因：钢轨和隧道或道床等结构之间绝缘电阻不是很大。牵引电流泄漏到隧道或道床等结构钢上，再流回牵引变变电的负极。 危害：( 1)引起过高的接地电位，使某些含有电气接地装置的设备无法正常运行。 ( 2)引起牵引变电所的框架保护动作，进而使得牵引变电所的断路器跳闸，造成大范围停电事故。 ( 3)电腐蚀使得地下钢结构的寿命缩短 防护原则：堵，排，监测 防护措施： ( 1)降低走行轨的对地电位 ( 2)增加走行轨对地的过渡电阻 ( 3)敷设迷流收集网 第二章 1、城轨交通供电系统对电源有哪些要求？ ( 1) 2 路电源来自不同的变电所或同一变电所的不同母线。 ( 2)每个进线电源的容量应满足变电所全部以、二级负荷的要求 (3) 2 路电源分别运行，互为备用，一路故障，另一路恢复供电 ( 4)电源点尽量靠近城轨交通路线，减少电缆通道的长度 ( 5)要求应急电源系统能够满足一定的牵引负荷，保证正常运输的动力照明负荷。 2、城轨交通供电系统的电源电压等级有哪几种？ 集中式一般为10KV东北地区沈阳，哈尔滨为66KV 分散式为35KV或10KV 3、城轨交通供电系统为什么会产生谐波？如何治理？因为城轨交通中广泛使用各种交直流换流装置以及双向晶闸
城市轨道交通供电系统的中压网络研究一、供电系统的简介及中压网络的概念 1、城市轨道交通供电系统的功能 城市轨道交通供电系统，担负着运行所需的一切电能的供应与传输，是城市轨道交通安全可靠运行的重要保证。 城市轨道交通的用电负荷按其功能不同可分为两大用电群体。一是电动客车运行所需要的牵引负荷，二是车站、区间、车辆段、控制中心等其他建筑物所需要的动力照明用电，诸如：通风机、空调、自动扶梯、电梯、水泵、照明、AFC 系统、FAS、BAS、通信系统、信号系统等。 在上述用电群体中，有不同电压等级直流负荷、不同电压等级交流负荷；有固定负荷、有时刻在变化的运动负荷。每种用电设备都有自己的用电要求和技术标准，而且这种要求和标准又相差甚远。城市轨道交通供电系统就是要满足这些不同用户对电能的不同需求，以使其发挥各自的功能与作用。保证电动客车畅行，安全、可靠、迅捷、舒适地运送乘客，是供电系统的根本目的。 2、供电系统的构成 根据功能的不同，对于集中式供电，城市轨道交通供电系统可分成以下几部分：外部电源、主变电所、牵引供电系统、动力照明配电系统、电力监控(SCADA)系统。对于分散式供电，城市轨道交通供电系统则可分成以下几部分：外部电源、(电源开闭所)、牵引供电系统、动力照明配电系统、电力监控(SCADA)系统。牵引供电系统，又可分成牵引变电所与牵引网系统。动力照明配电系统，又可分成降压变电所与动力照明。 但在进行初步设计与施工设计时，为便于设计管理，供电系统往往被划分成：系统设计；主变电所设计；牵引变电所(或牵引降压混合变电所)及降压变电所设计；牵引网设计；电力监控系统设计；杂散电流腐蚀防护设计(注：动力照明随同土建一起设计)。 3、外部电源方案 城市轨道交通系统的外部电源方案，根据城市电网构成的不同特点，可采用集中式、分散式、混合式等不同形式。 (1) 确定外部电源方案的原则 城市轨道交通作为城市电网的特殊用户，一般用电范围多在10km~30km之间。城市轨道交通系统的外部电源方案，主要有集中式、分散式、混合式等不同形式。究竟采用何种方式，应通过计算确定需要负荷之后，根据城市轨道交通路网规划、城市电网构成特点、工程实际情况综合分析确定。 (2) 集中式供电 在城市轨道交通沿线，根据用电容量和线路长短，建设专用的主变电所，这
城市轨道交通供电系统详解
第一章 电力牵引供电系统综述 一、 电力牵引的制式 对牵引列车的电动车辆或电力机车特性的基本要求： 1、起动加速性能 要求起动加速力大而且平稳，即恒定的大的起动力矩，便于列车快速平稳起 动。 2、动力设备容量利用 对列车的主要动力设备——牵引电动机的基本性能要求为，列车轻载时，运 行速度可以高一些，而列车重载时运行速度可以低一些。这样无论列车重载或轻 载都可以达到牵引电动机容量的充分利用，因为列车的牵引力与运行速度的乘积 为其功率容量，这时近于常数。 3、调速性能 列车运输，特别是旅客运输，要求有不同的运行速度，即调速。在调速过程 中既要达到变速，还要尽可能经济，不要有太大的能量损耗，同时还希望容易实 现调速。 低频单相交流制是交流供电方式，交流电可以通过变压器升降压，因此可以 升高供电系统的电压，到了列车以后再经车上的变压器将电压降低到适合牵引电 动机应用的电压等级。由于早期整流技术的关系，这种制式采用的牵引电动机在 原理上与直流串激电动机相似的单相交流整流子电动机。这种电动机存在着整流 换向问题，其困难程度随电源频率的升高而增大，因此采用了“低频”单相交流 制，它的供电频率和电压有 25 HZ 、6.5～11 kV 和163 2HZ 、12～15 kV 等类型。由于用了低频电源使供电系统复杂化，需由专用低频电厂供电，或由变频电站将 国家统一工频电源转变成低频电源再送出，因此没有得到广泛应用，只在少量国
家的工矿或干线上应用。 “工频单相交流制”。这种制式既保留了交流制可以升高供电电压的长处，又仍旧采用直流串激电动机作为牵引电动机的优点，在电力机车上装设降压变压器和大功率整流设备，它们将高压电源降压，再整流成适合直流牵引电动机应用的低压直流电，电动机的调压调速可以通过改变降压变压器的抽头或可控制整流装置电压来达到。工频单相交流制是当前世界各国干线电气化铁路应用较普遍的牵引供电制式。我国干线电气化铁路即采用这种制式，其供电电压为25kV。 在牵引制的发展过程中曾出现过“三相交流制”的形式，但由于供电网比较复杂，必须要有两根（两相）架空接触线和走行轨道构成三相交流电路，两根架空接触线之间又要高压绝缘，造成的困难和投资更大，因此被淘汰。 关于直流制式的电压等级应用情况大致如下：干线电气化铁路的供电电压有3 kV的，电压没有再提高是因为受到直流牵引电动机端电压的限制，其值一般为l．5 kV左右，用 3 kV供电，一般就需要将两台电动机串联联接，再提高供电电压其联接就更复杂，还涉及当时整流装置绝缘水平的问题。这种制式在原苏联和东欧一些国家应用最普遍。 供电电压为1.2～1.5 kV的直流制多用于工矿和部分国家的干线电力牵引，如日本等国家。 城市轨道交通几乎毫无例外地都采用直流供电制式，这是因为城市轨道交通运输的列车功率并不是很大，其供电半径（范围）也不大，因此供电电压不需要太高，还由于直流制比交流制的电压损失小（同样电压等级下），因为没有电抗压降。另外由于城市内的轨道交通，供电线路都处在城市建筑群之间，供电电压不宜太高，以确保安全。基于以上原因，世界各国城市轨道交通的供电电压都在直流550～1500V之间，但其档级很多，这是由各种不同交通形式，不同发展历史时期造成的。现在国际电工委员会拟定的电压标准为：600 V、750 V和1500V 三种。后两种为推荐值。我国国标也规定为750V和1500 V，不推荐现有的600 V。 我国北京地铁采用的是750 V直流供电电压，上海地铁采用的是1500 V直流供电电压。必须根据各城市的具体条件和要求，综合论证决定。
城市轨道交通供电系统课程设计报告评语： 考勤（10） 守纪 （10） 设计过程 （40） 设计报告 （30） 小组答辩 （10） 总成绩 （100） 专业：电气工程及其自动化 班级：电气1002班 姓名：李宵亮 学号： 201009105 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2013年7月12日
1设计原始资料 1.1具体题目 某原始资料如表1所示： 表1 某地铁一号线线路区间长度 站名(简称) 西 朗 A 坑 口 B 花 地 湾 C 芳 村 D 黄 沙 E 长 寿 路 F 陈 家 祠 G 西 门 口 H 公 元 前 I 农 讲 所 J 烈 士 陵 园 K 东 山 口 L 杨 箕 M 体 育 西 路 N 体 育 中 心 O 广 州 东 站 P 站距 (kM) 1.571 0.928 1.321 1.38 0.951 1.135 0.932 0.872 1.177 1.019 1.165 1.316 1.423 0.961 1.874 (1)车流密度：平时N=20对/h，高峰N=30对/h； (2)列车编组：6节/列； (3)列车自重：G=331.6t； (4)列车平均运行速度：V=35km/h； (5)牵引网额定电压：U c=1.5kV； (6)牵引网单位阻抗：r=0.0331Ω/km； (7)列车单位能耗： A=0.07kW·h/t·km； (8)运营时间：18h/day； (9)走行轨单位阻抗：r0=0.013Ω/km； (10)电价：a=0.69元/度。 1.2要完成的内容 试结合所学知识，对该地铁牵引变电所进行布点，并进行牵引供电计算。 2设计内容的分析 牵引变电所的设置取决于：牵引网电压等级、牵引网电压损失，同时应对杂散电流腐蚀防护、线路能耗、电缆敷设、土建造价等加以统筹考虑。牵引变电所分布应尽量均匀，便于牵引整流机组规格统一，便于设备维护管理以及降低维护成本。 2.1布点的基本要求 2.1.1满足直流牵引供电系统运行方式的要求 本设计采用双牵引整流机组双边供电的运行方式，各牵引变电所的两套牵引整流机组均投入运行，牵引网电压质量好，牵引网能耗低，对杂散电流腐蚀防护也是有利的。 1
科研训练结题报告 城市轨道交通供电系统研究与设计 指导教师：张俊芳 学生姓名：尹兆京梁华斌宁玉可
学号： 1010190456 10101904 一．背景介绍我国城市轨道交通事业正面临着前大力发展城市轨道交通已 成共识。目前，所未有的良好发展环境和难得的发展机遇。初步统计，21世纪，我国城市轨道交通建设将进入快速发展的阶段据。进入已实现运营线路总长度近国内目前已有十几座城市正在建造快速轨道交通工程，。另外还有相当数量的大中城市，正在着手不同类型轨道交通建设的前期筹400 备工作，预计在未来中 国城市发展中，轨道交通的建设速度将会不断加快。二、相关知识简介、城市轨道交通供电系统1由电力系统经高压输电网、主变）（ 电所降压、配电网络和牵引变电所降压、换流（转换为直流电）等环节，向城市轨道快速交通线路运行的动车组输送电力的全部供电系统。即对沿线牵引变电所输送电力的城市轨道交通供电系统通常包括两大部分，向动车组换流后，高可靠性专用外部供电系统；以及从直流牵引变电所经降压、电的直流牵引供电系统。其大致的示意图如下： 城市电 主变电高压供电系 牵引变电牵引供电系 接触馈 回流轨 图2-1 地铁供电系统 从发电厂（站）经升压、高压输电网、区域变电站至主降压变电站部分通常被称为牵引供电系统的“外部（或一次）供电系统”。 “牵引及其以后部分统称为（当它不属于电力部门时）从主降压变电站 供电系统”。它应该包括：主降压变电站、直流牵引变电所、馈电线、接触网、
走行轨及回流线等。直流牵引变电所将三相高压交流电变成适合电动车辆应用的低压直流电。馈电线是将牵引变电所的直流电送到接触网上。接触网是沿列车走行轨架设的特殊供电线路，电动车辆通过其受流器与接触网的直接接触而获得电力。走行轨道构成牵引供电回路的一部分。回流线将轨道回流引向牵引变电所。 2、供电制式主要包含电流制、电压等级和馈电方式，世界各国城市轨道交通 均采用直流供电制式，这是因为城市轨道交通车辆功率相对城际列车是很小的，其供电距离较短，对供电电压要求不高。其电压在6001500V之间，我国规定采用750V和1500V两种。牵引网馈电方式分为架空接触网和接触轨两种基本类型。一般750V采用第三轨馈电方式，1500V采用架空接触网馈电方式。采用哪种供电制式必须根据城市具体条件与要求，综合分析论证，经测算采用750V与1500V 供电方式单位工程成本接近，从经济上、运营维护的合理性以及备件的通用性等多方面考虑，选用1500V更有利一些。选择合理的供电制式要依据以下原则：1.要与客流量相适应。城市轨道交通设计的基础为预期乘坐旅客流量。根据预测客流量选择合适的电动客车类型，一般大运量的城市轨道交通系统，多采用1500V电压，架空接触网馈电；中小运量的城市轨道交通系统多采用750V和接触轨馈电方式。比如上海、广州和大连采用1500V接触网馈电；长春轻轨采用750V接触网馈电。 2.供电要求安全可靠。城市轨道交通是城市公共交通系统中的脊梁，一旦发生故障，造成列车停运，就会影响市民生活，引起城市交通混乱。安全可靠是选择供电制式的重要条件之一。 3.牵引网使用寿命长，减少维修工作量，降低轨道交通运营成本。 4.根据城市人文景观、地理环境需要选择合适的牵引网。 5.便于安装和事故抢修。选用的牵引网应便于施工安装以及正常运营后的日常维修维护，一旦发生故障，尽快恢复运营。 3、接触网是城市轨道交通系统中不可或缺的组成部分，占有非常重要的位置， 是传递能量的桥梁。接触网分为柔性接触网和刚性接触网，柔性接触网由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础四部分组成，刚性接触网是通过改革研制的新产品，相对柔性接触网来说具有整体结构简单、无需下锚装置、线叉及锚段关节安装调试方便等优点。柔性接触网暴露于空气，长期面临着外界温度应力变化，处于经常被受电弓抬升摩擦的工作环境中，其电可靠性、安全性及供电质量对城市轨道交通起着相当重要的作用。柔性接触网分类大多以接触悬挂的类型来区分，在一条线路上，为了满足供电和机械方面的要求，把接触网分成若干一定长度且相互独立的分段，这就是接触网的锚段。根据每个锚段结构的不同分为简单接触悬挂和链型接触悬挂。简单悬挂的优点是结构简单、支柱高度低、投资小、施工检修方便；缺点是导线的张力、驰度随温度变化较大，导线弹性不均匀，不利于机车高速受流。单链形悬挂按下锚方式分为未补偿简单链形悬挂、半补偿链形悬挂、全补偿链形悬挂。未补偿简单链形悬挂即下锚处不设补偿装置，又称为硬锚，其接触线、承力索张力驰度随温度变化大，我国很少采用；半补偿链形悬挂即接触线补偿下锚，承力索未设补偿装置；全补偿链形悬挂即接触线承力索都设有张力补偿装置。接触线、承力索张力恒定、弹性较均匀、受流质量较．好。适合高速行车需要，是我国铁路及城轨交通接触悬挂的主要形式。按悬挂链数分分为单链型、双链型及多链型接触悬挂。单链型接触悬挂按其有无弹性吊弦
《城市轨道交通供电系统》课程教学大纲 Power System for Urban Rail Trasit 课程负责人：执笔人: 编写日期： 一、课程基本信息 1．课程编号：L08182 2．学分：2学分 3．学时：32（理论32） 4．适用专业：电气工程及其自动化专业 二、课程教学目标及学生应达到的能力 本课程属电气工程及其自动化的一门专业课程，在培养计划中列为选修课程，本课程教学内容是后续铁路供电专业领域研究和工程工作的基础。 本课程的教学任务是使学生掌握牵引供变电系统的特点及组成；电气主结线；相关电气设备；监控系统的结构、工作原理与运行状态；供电系统故障的理论分析和各种短路计算方法；供变电工程的设计计算方法等。 本课程的教学目标是使学生具有供变电工程运行状况及设计原理分析、新技术应用和发展趋势分析等多方面能力。与铁路实践相结合，重点培养学生实际动手操作能力。 三、课程教学内容与基本要求 （一）绪论（2课时） 主要内容：基础理论知识；城市轨道交通供电系统的功能、构成和发展；外部电源的供电方式。 1. 基本要求 （1）了解基础理论知识和城市轨道交通供电系统的功能、构成和发展。 （2）熟悉外部电源的供电方式 2. 学时分配 课堂教学2学时，其中，基础理论知识，城市轨道交通供电系统的功能、构成和发展，外部电源的供电方式（2学时）。 （二）高压技术基础（2课时） 主要内容：电介质的电气强度；过电压防护与绝缘配合。 1. 基本要求 （1）了解电介质的电气强度。 （2）熟悉过电压防护与绝缘配合。 2. 学时分配 课堂教学2学时，其中，电介质的电气强度（1学时）；过电压防护与绝缘配合（1学时）。 （三）城市轨道交通供电系统高压电器设备（1课时） 主要内容：高压开关电器；绝缘子。 1. 基本要求