城市軌道交通供電分析論文

1、城市軌道交通供電分析論文 城市軌道交通供電分析論文關(guān)鍵詞：牽引動(dòng)力照明混合網(wǎng)絡(luò) 城市軌道交通 供電系統(tǒng) 中壓網(wǎng)絡(luò) 一、供電系統(tǒng)的簡介及中壓網(wǎng)絡(luò)的概念1、城市軌道交通供電系統(tǒng)的功能城市軌道交通供電系統(tǒng)，擔(dān)負(fù)著運(yùn)行所需的一切電能的供給與傳輸，是城市軌道交通安全可靠運(yùn)行的重要保證。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：透風(fēng)

2、機(jī)、空調(diào)、自動(dòng)扶梯、電梯、水泵、照明、AFC 系統(tǒng)、FAS、BAS、通訊系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)等。在上述用電群體中，有不同電壓等級(jí)直流負(fù)荷、不同電壓等級(jí)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)。城市軌道交通供電系統(tǒng)就是要滿足這些不同用戶對(duì)電能的不同需求，以使其發(fā)揮各自的功能與作用。保證電動(dòng)客車暢行，安全、可靠、迅捷、舒適地運(yùn)送乘客，是供電系統(tǒng)的根本目的。2、供電系統(tǒng)的構(gòu)

3、成根據(jù)功能的不同，對(duì)于集中式供電，城市軌道交通供電系統(tǒng)可分成以下幾部分：外部電源、主變電所、牽引供電系統(tǒng)、動(dòng)力照明配電系統(tǒng)、電力監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)。對(duì)于分散式供電，城市軌道交通供電系統(tǒng)則可分成以下幾部分：外部電源、(電源開閉所)、牽引供電系統(tǒng)、動(dòng)力照明配電系統(tǒng)、電力監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)。牽引供電系統(tǒng)，又可分成牽引變電所與牽引網(wǎng)系統(tǒng)。動(dòng)力照明配電系統(tǒng)，又可分成降壓變電所與動(dòng)力照明。但在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)與施工設(shè)計(jì)時(shí)，為便于設(shè)計(jì)治理，供電系

4、統(tǒng)往往被劃分成：系統(tǒng)設(shè)計(jì)；主變電所設(shè)計(jì)；牽引變電所(或牽引降壓混合變電所)及降壓變電所設(shè)計(jì)；牽引網(wǎng)設(shè)計(jì)；電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)；雜散電流腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)(注：動(dòng)力照明隨同土建一起設(shè)計(jì))。3、外部電源方案城市軌道交通系統(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。(1)確定外部電源方案的原則城市軌道交通作為城市電網(wǎng)的特殊用戶，一般用電范圍多在 10km~30km 之間。城市軌道交通系統(tǒng)的外部電源方案，主要有集

5、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。(2)集中式供電在城市軌道交通沿線，根據(jù)用電容量和線路是非，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。主變電所進(jìn)線電壓一般為 110kV，經(jīng)降壓后變成35kV 或 10kV，供牽引變電所與降壓變電所。主變電所應(yīng)有兩路獨(dú)立的進(jìn)線電源。集中式供電，有利于城市軌道交通供電形

6、成獨(dú)立體系，便于治理和運(yùn)營。上海、廣州、南京、香港、德黑蘭地鐵等即為集中式供電方案。(3)分散式供電根據(jù)城市軌道交通供電的需要，在地鐵沿線直接由城市電網(wǎng)引進(jìn)多路電源，構(gòu)成供電系統(tǒng)，稱為分散式供電。這種供電方式一般為 10kV 電壓級(jí)。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電源引進(jìn)點(diǎn)及備用容量。建設(shè)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 5 號(hào)并已成為一個(gè)備選電壓級(jí)

7、。這是由于：城市軌道交通供電系統(tǒng)，尤其是集中式供電系統(tǒng)，與其他公用用戶相比，相對(duì)獨(dú)立，自成系統(tǒng)。無論從施工建設(shè)，還是運(yùn)營治理、養(yǎng)護(hù)維修等均相對(duì)獨(dú)立。從這個(gè)角度來說，城市軌道交通中壓網(wǎng)絡(luò)的電壓等級(jí)不一定與外部電網(wǎng)電壓等級(jí)相一致。實(shí)際上，上海地鐵、廣州地鐵，已采用了國外的 33kV 設(shè)備，而我國電壓等級(jí)是 35kV，并非 33kV。另外，象南京地鐵、深圳地鐵采用的 35kV，也是這兩座城市市區(qū)電網(wǎng)所要取消的電壓級(jí)。換言之，在城市軌道交通中壓

8、網(wǎng)絡(luò)電壓等級(jí)與外部市網(wǎng)電壓等級(jí)的關(guān)系上，是采用 35kV 還是采用 33kV 或者 20kV，其性質(zhì)和概念上是一樣的。3、不同電壓等級(jí)的中壓網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)(1)35kV 中壓網(wǎng)絡(luò)，國家標(biāo)準(zhǔn)電壓級(jí)。輸電容量較大、間隔較長；設(shè)備來源國內(nèi)；設(shè)備體積較大，占用變電所面積較大，不利于減小車站體量；設(shè)備價(jià)格適中；國內(nèi)沒有環(huán)網(wǎng)開關(guān)，因而不能用(相對(duì)于斷路器柜)價(jià)格較便宜的環(huán)網(wǎng)開關(guān)，構(gòu)成接線與保護(hù)簡單、操縱靈活的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)；廣州地鐵、上海地鐵已經(jīng)采用。(2)

9、33kV 中壓網(wǎng)絡(luò)，國際標(biāo)準(zhǔn)電壓級(jí)。輸電容量較大、間隔較長，基本與 35kV 一致；設(shè)備來源國外，不利于國產(chǎn)化；國外開關(guān)設(shè)備體積較小、價(jià)格較高，廣州、上海地鐵已經(jīng)采用；國外 C－GIS 產(chǎn)品有環(huán)網(wǎng)單元。(3)20kV 中壓網(wǎng)絡(luò)，國際標(biāo)準(zhǔn)電壓級(jí)。輸電容量及間隔適中，比 10kV 系統(tǒng)大。設(shè)備完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化；引進(jìn) MG、ALSTHOM 等技術(shù)的開關(guān)設(shè)備，體積較小，占用變電所面積遠(yuǎn)小于國產(chǎn) 35kV 設(shè)備，有利減小車站體量，節(jié)省土建投資；價(jià)格

10、適中；有環(huán)網(wǎng)單元，能構(gòu)成接線與保護(hù)簡單、操縱靈活的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)；國內(nèi)地鐵尚沒有采用，但國外地鐵多有采用。(4)10kV 中壓網(wǎng)絡(luò)，國家標(biāo)準(zhǔn)電壓級(jí)。輸電容量較小、間隔較短；設(shè)備來源國內(nèi)；設(shè)備體積適中；設(shè)備價(jià)格較低；環(huán)網(wǎng)開關(guān)技術(shù)成熟、運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)豐厚，可用其構(gòu)成保護(hù)簡單、操縱靈活的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)；國內(nèi)外地鐵廣為采用。4、不同電壓等級(jí)的中壓網(wǎng)絡(luò)的綜合比較三、中壓網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成1、概述對(duì)于集中式外部電源方案，牽引網(wǎng)絡(luò)和動(dòng)力照明網(wǎng)絡(luò)，可以采用相對(duì)獨(dú)立的形式，即牽引

11、動(dòng)力照明獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，也可以共用同一個(gè)中壓網(wǎng)絡(luò)，即牽引動(dòng)力照明混合網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于分散式外部電源方案，采用牽引動(dòng)力照明混合網(wǎng)絡(luò)。牽引動(dòng)力照明獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：牽引網(wǎng)絡(luò)與動(dòng)力照明網(wǎng)絡(luò)，兩者相對(duì)獨(dú)立、相互影響較小；35(33)kV 較高的電壓級(jí)與較重的牽引負(fù)載相適用，而 10kV 較低的電壓級(jí)則與較小的動(dòng)力照明負(fù)荷相適用。牽引動(dòng)力照明混合網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：供電系統(tǒng)的整體性比較好，設(shè)備布置可以統(tǒng)籌考慮。牽引網(wǎng)絡(luò)與動(dòng)力照明網(wǎng)絡(luò)，可以采用同一個(gè)電壓級(jí)，也可以采用兩

12、個(gè)不同電壓級(jí)。目前，我國城市軌道交通工程有的采用了牽引動(dòng)力照明混合網(wǎng)絡(luò)，有的則采用了牽引動(dòng)力照明獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)；國外有的地鐵采用了牽引動(dòng)力照明獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)。2、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)滿足潮流計(jì)算要求，即設(shè)備容量及電壓降要滿足要求；(3)滿足負(fù)荷分配平衡的要求；(4)滿足繼電保護(hù)的要求；(5)滿足運(yùn)行治理、倒閘操縱的要求；(6)每一個(gè)牽引變電所、降壓變電所均應(yīng)有兩路電源；(7)系統(tǒng)接線方式盡量簡單；(8)供電分區(qū)應(yīng)就