Transcript 主变电所 - 铁路网
城市轨道交通概论 第十章 城市轨道交通 供电系统 一、地铁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。 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。 二、直流牵引供电 在地铁牵引供电系统中采用直流供电制，标 称电压为1500V，允许波动范围为1000V～ 1800V。牵引供电系统包括牵引变电所和牵引网， 牵引网由馈电线、接触网、轨道回路及回流线组 成，牵引变电所和接触网是牵引供电系统的主要 组成部分。接触网按其结构可分为架空式和接触 轨式，按其悬挂方式又可分为柔性（弹性）接触 网和刚性接触网。习惯上，由于接触轨式是沿线 路敷设的与轨道平行的附加轨，故又称第三轨； 而采用架空方式时，才称为“接触网”。 三、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。 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 供电系统——变电所 • 典型牵引降压混合变电所 母联自投 差动 过流 延时速断 定时限过流 反时限过流 失灵保护（跳进线） 变压器本体温 度保护 母联自投 四、外部电源方案 • 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。 集中式供电方案 • 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，这种由主 变电所构成的供电方案，称为集中式供电 。主变电所进线电压一般为110kV，经降压 后变成35kV或10kV，供牵引变电所与降压 变电所。主变电所应有两路独立的进线电 源。集中式供电，有利于城市轨道交通供 电形成独立体系，便于管理和运营。上海 、广州、南京、香港、德黑兰地铁等即为 集中式供电方案。 集中供电方式。 瑶台主变电站 三元里 赤岗 客村 广州火车站 越秀公园 鹭江 中大 纪念堂 晓港 公园前 江南西 河南主变电站 磨碟沙 车辆段 新港东 琶洲 海珠广场 市二宫 分散式供电方案 • 根据城市轨道交通供电的需要，在地铁沿 线直接由城市电网引入多路电源，构成供 电系统，称为分散式供电。这种供电方式 一般为10kV电压级。分散式供电要保证每 座牵引变电所和降压变电所均获得双路电 源，要求城市轨道交通沿线有足够的电源 引入点及备用容量。建设中的沈阳地铁、 长春轻轨、大连轻轨、北京城铁、北京八 通线、北京地铁5号线等即为分散式供电方 案。 分散供电方式 混合式供电 • 将前两种供电方式结合起来，一般以集中 式供电为主，个别地段引入城市电网电源 作为集中式供电的补充，使供电系统更加 完善和可靠。这种方式称为混合式供电。 北京地铁一线和环线、建设中的武汉轨道 交通工程、青岛地铁南北线工程等即为混 合式供电方案。 混合供电方式 五、供电系统——中压网络 • 典型地铁供电系统图 中压网络 • 通过中压电缆，纵向把上级主变电所和下 级牵引变电所、降压变电所连接起来，横 向把全线的各个牵引变电所、降压变电所 连接起来，便形成了中压网络。 中压网络分类 • 根据网络功能的不同，把为牵引变电所供 电的中压网络，称为牵引网络；同样，把 为降压变电所供电的中压网络称为动力照 明网络。 中压网络属性 • 中压网络有两大属性：一是电压等级，二 是构成形式。 • 中压网络不是供电系统中独立的子系 统，但是它却是供电系统设计的核心内容 。它的设计牵扯到外部电源方案、主变电 所的位置及数量、牵引变电所及降压变电 所的位置与数量、牵引变电所与降压变电 所的主接线等。 应用 • 国内既有城市轨道交通的中压网络电压等级采用 了35kV(若采用国外设备则是33kV)或10kV。北京 地铁、天津地铁、长春轨道交通环线一期工程、 大连快速轨道交通3号线的中压网络为10kV；上 海地铁1、2号线的牵引网络采用了33kV，动力照 明网络采用了10kV；上海地铁明珠线的牵引网络 采用了35kV，动力照明网络采用了10kV；广州地 铁1、2号线采用了33kV的牵引动力照明混合网络 ；南京地铁南北线一期工程、深圳地铁采用了 35kV的牵引动力照明混合网络；武汉轨道交通一 期工程、重庆轨道交通较新线工程采用了10kV的 牵引动力照明混合网络。 不同中压网络特点 • (1)35kV中压网络，国家标准电压级。输电 容量较大、距离较长；设备来源国内；设 备体积较大，占用变电所面积较大，不利 于减小车站体量；设备价格适中；国内没 有环网开关，因而不能用(相对于断路器柜) 价格较便宜的环网开关，构成接线与保护 简单、操作灵活的环网系统；广州地铁、 上海地铁已经采用。 • (2)10kV中压网络，国家标准电压级。输电 容量较小、距离较短；设备来源国内；设 备体积适中；设备价格较低；环网开关技 术成熟、运营经验丰厚，可用其构成保护 简单、操作灵活的环网系统；国内外地铁 广为采用。 中压系统构成 • 对于集中式外部电源方案，牵引网络和动力照明 网络，可以采用相对独立的形式，即牵引动力照 明独立网络，也可以共用同一个中压网络，即牵 引动力照明混合网络。对于分散式外部电源方案 ，采用牵引动力照明混合网络。 • 牵引动力照明独立网络的特点：牵引网络与 动力照明网络，两者相对独立、相互影响较小； 35(33)kV较高的电压级与较重的牵引负载相适用 ，而10kV较低的电压级则与较小的动力照明负荷 相适用。 • 牵引动力照明混合网络的特点：供电系统的 整体性比较好，设备布置可以统筹考虑。 • 牵引网络与动力照明网络，可以采用同一 个电压级，也可以采用两个不同电压级。 • 目前，我国城市轨道交通工程有的采 用了牵引动力照明混合网络，有的则采用 了牵引动力照明独立网络；国外有的地铁 采用了牵引动力照明独立网络。 构成原则 • • • • • • • • (1)满足安全可靠的供电要求； (2)满足潮流计算要求，即设备容量及电压降要满足要求； (3)满足负荷分配平衡的要求； (4)满足继电保护的要求； (5)满足运行管理、倒闸操作的要求； (6)每一个牵引变电所、降压变电所均应有两路电源； (7)系统接线方式尽量简单； (8)供电分区应就近引入电源，必要时可从负荷中心处引入 电源，尽量避免返送电； • (9)全线牵引变电所、降压变电所的主接线尽量一致； • (10)满足设备选型要求。 独立35(33)kV牵引网络＋独立10kV 动力照明网络的接线方式 • lA型：牵引变电所主接线为单母线；牵引变电所的进线与 出线，均采用断路器；牵引变电所的两路电源，来自于同 一个主变电所的不同母线；该类型接线适用于位于线路起 始部分、线路终端部分、主变电所附近的牵引变电所电源 引入。 • lB型：牵引变电所主接线为单母线；牵引变电所的进 线与出线，均采用断路器；两个牵引变电所为一组；这一 组牵引变电所的两路电源，来自于同一个主变电所的不同 母线，每个牵引变电所均从主变电所接入一路主电源，两 个牵引变电所通过联络电缆实现电源互为备用；该类型接 线适用于位于线路起始部分、线路终端部分的牵引变电所 电源引入。 • lC型：牵引变电所主接线为单母线；牵引变电所的进线与 出线，均采用断路器；两个牵引变电所为一组；这一组牵 引变电所的两路电源，来自于不同的主变电所，左侧牵引 变电所从左侧主变电所接入一路主电源，右侧牵引变电所 从右侧主变电所接入一路主电源，两个牵引变电所通过联 络电缆实现电源互为备用；该类型接线适用于位于两个主 变电所之间的牵引变电所电源引入。 • lD型：牵引变电所主接线为单母线；牵引变电所的进 线与出线，均采用断路器；牵引变电所的两路电源，来自 于左右两侧不同的主变电所；该类型接线适用于位于两个 主变电所之间的牵引变电所电源引入。 10kV动力照明网络的接线方式 • 全线的降压变电所被分成若干个供电分区 ，每个供电分区一般不超过3个地下站；每 一个供电分区均从主变电所(或中心降压变 电所)的35(33)/10kV主变压器，就近引入两 路10kV电源；中压网络采用双线双环网接 线方式；相邻供电分区间通过环网电缆联 络；降压变电所主接线采用分段单母线形 式；降压变电所进线开关采用断路器。该 接线方式运行灵活。 六、牵引变电所 施工准备 组建施工机 构 技术准备 设备运输 进所 变压器 开关柜 工机具准备 配电屏 材料准备 蓄电池 备品备件 接地装置 施工 室内接地母 线制安 室外地网施 工 设备安装 电缆施工 电缆桥、支 架安装 交流开关柜对 接、固定、充 气 电缆运输到 所 电缆非标支 架安装 直流开关柜对 接，对地绝缘 处理，固定 桥、支架接 地线制安 配电屏固定安 装 电缆桥、 支架施工 配电屏柜补装 元器件及配线 蓄电池安装、 充放电及维护 电缆展放 整理、绑扎 、挂牌 电缆头制作 与设备或端 子连接 试验、试 验 高压电缆调 试 开关柜试验 设备功能调 试 继电器保护 整定 系统联调 工程收尾 孔洞封堵 模拟盘制安 编号粘贴设 备 防火器材配 置 防鼠板制安 验收、整改 受电、开 通 受电空载 试运行 直流馈线短 路试验 进入保质期 引出铜导线 电流钳型线夹 电流互感器 专用测试线 测试通道1 正母线 测试通道2 负母线 测试通道3 分流器 接触网（轨） 高速记录 仪 走行轨 七、牵引网 • 牵引网是包括了接触网、钢轨回路（包括大地）、馈电线 和回流线的一个大的范畴，它是轨道交通供电系统中向电 动车组供电的直接环节。 • 接触网是一种悬挂在轨道上方沿轨道敷设的和铁路轨顶保 持一定距离的输电网。通过电动车组的受电弓（或受电流 器）和接触网的滑动接触，牵引电能就由接触网进入电动 车组，驱动牵引电动机使列车运行。 • 馈电线是连接牵引变电所和接触网的导线，它把经牵引变 电所变换成合乎牵引制式用的电能馈送给接触网。 • 轨道在非电牵引情况下只作为列车的导轨。在电力牵引时 ，轨道除仍具有导轨功能外还需要完成导通回流的任务， 因此，电力牵引的轨道，还需要具有畅通导电的性能。 • 回流线是连接轨道和牵引变电所的导线，通过回流线吧轨 道中的回路电流导入牵引变电所。 牵引网工作特点 • （1）没有备用 • 牵引负荷时重要的一级负荷，向牵引变电所供电 的电源线均设置两个回路，牵引变电所内主变压 器及其他重要设备也在设计中考虑了备用措施， 一旦主电源、主要设备故障时，备用电源、备用 设备可及时投入运行，以保证对接触网的不间断 供电。接触网由于与电动车组在空间上的关系， 和轨道一样无法采取备用措施。所以一旦接触网 故障，整个供电区间即全部停电，在其间运行的 电动车组失去电能供应，列车停运。 • （2）经常处在动态运行状态中 • 和一般的电力线路只在两点间固定传输电能的作 用不同，在接触网下沿线有许多电动车组告诉运 动取流。电动车组受电弓（或受流器）以对接触 网一定的压力和速度与接触网接触摩擦运行，通 过接触网的电流很大。运行中不可避免地会产生 受电弓离线而引起电弧，再加上在露天区段还要 承受风、雾、雨、雪及大气污染的作用，使接触 网昼夜不停的处在振动、摩擦、电弧、污染、伸 缩的动态运行之中。这些因素对接触网各种线索 、零件都产生恶劣影响，使其发生故障的可能性 较一般电力线路的概率要大得多。 • （3）结构复杂，技术要求高 • 接触网的运行环境和运行特点决定了接触 网的结构较一般电力线路有很大的不同， 为了保证电动车组安全、可靠、质量良好 地从接触网取流，接触网的结构比较复杂 ，技术要求也比较高，如对接触网导线的 高度、拉力值、定位器的坡度，接触网的 弹性、均匀度等都有定量的要求。 接触网基本要求 • 接触网的故障状态主要是指接触网与电动车组受 电弓（或受流器）滑板的接触和导电情况。从电 路要求上，为保证良好的导电情况，滑板与接触 线的接触应保持一定的接触压力。在电动车组静 止时，接触压力可以保持不变。当电动车组运行 时，滑板跟着运动，与接触网形成滑动摩擦接触 。这时，如能继续保持一定的接触压力，不间断 的向电动车组供电，接触网才处于良好的跟着状 态。因此，为了尽量保证对电动车组良好的供电 ，对接触网有一些基本的要求： • （1）.接触网悬挂硬弹性均匀、高度一致，在高 速行车和恶劣的气象条件下，能保证正常取流。 • （2）.接触网结构应力求简单，并保证在施工和 运营检修方面具有充分的可靠性和灵活性。 • （3）.接触网的寿命应尽量长，具有足够的耐磨 性和抗腐蚀能力。 • （4）.接触网的建设应注意节约有色金属及其他 车贵重材料，以降低成本。 接触网分类及特点 • 接触网分为架空式接触网和接触轨式接触 网（又称第三轨）。架空式接触网用于城 市地面或地下、铁路干线、工矿的电力牵 引线路。接触轨式接触网一般用于净空受 限的地下电力牵引。我国在地铁轨道系统 中，架空式和接触轨式均有采用。我国北 京地铁采用的是接触轨式接触网，上海和 广州均采用了架空式接触网。 接触轨式馈电 • 城市轨道交通的接触轨馈电方式中向车辆馈电的 接触轨(根据集电靴和接触轨配合的方式，分为上 磨式、上磨式和侧磨式等形式，如图4.1所示)设 置在车辆的走行轨旁。上磨式接触轨结构如图4.2 所示，主要由接触轨、端部弯头、防爬器、隔离 开关和防护罩等组成，并由绝缘子支撑。与之相 配合，车辆采用集电靴受流。接触轨具有使用寿 命长、维修量小、结构简单和运行费用低等优点 ，它能充分利用隧道空间，但接触轨系统距地面 很近无法做到全方位的人员接近防护，在隧道内 保养、检修或在车库内检修时应特别注意安全。 接触轨结构分类 上磨式接触轨结构 接触网馈电 • 城市轨道交通的接触网馈电方式中向车辆馈电的接触网设 置在车辆的走行轨上方，沿走行轨中心呈“之”字形走向 ，有柔性悬挂、弹性悬挂和刚性悬挂三种方式，弹性悬挂 和刚性悬挂方式只能用于隧道中。柔性悬挂方式的接触网 采用全补偿(正线)或半补偿(站场或岔线)简单链型悬挂， 由接触导线、承力索、吊弦、导电连接线、辅助馈电线、 绝缘子、坠坨和支持装置等构成；弹性悬挂则需要采用特 制的专用弹性定位器，由接触导线、导电连接线、辅助馈 电线、弹性定位器等构成；刚性悬挂方式的接触网则由接 触导线、汇流排和绝缘子等构成。与之相配合，车辆采用 受电弓受流。 柔性悬挂 • 这种悬挂形式不受线路位置的影响。在隧道内采 用这种悬挂方式约需要500 mm左右的安装空间， 接触网张力约30 kN，全补偿。在国内，广州l号 线全线、上海地铁l号线地面段、明珠线和在建的 广州2号线地面段、深圳地铁全线和天津城轨滨海 线采用了这种方式。地面上的接触网采用柔性悬 挂形式。考虑到地面存在大气雷电的侵害， 因此 随接触网架设有一条接地保护线， 并且在站场等 重要场所增设避雷器。为了保证受电弓运行的连 续性，通常在采用弹性悬挂和刚性悬挂接触网的 隧道口设置一定距离的过渡段，然后再与柔性接 触网连接。 弹性悬挂 • 这种悬挂方式仅适用于隧道，需要采用一 种悬挂专用的弹性定位器，接触网张力约1 5kN，半补偿。在国内，上海地铁1号线就 在隧道中采用了弹性悬挂方式。采用这种 方式需要约450 mm左右的安装空间。实验 室内的单导线隧道简单弹性悬挂，对于城 市轨道交通，这种悬挂方式通常采用双导 线简单弹性悬挂。 弹性支座作支持部件 弹性支座悬挂装置 软横跨支持的简单弹性悬挂 链型悬挂 • • • • 接触线通过吊弦悬挂到承力索上的悬挂。 弹性结构均匀，跨度均匀 施工复杂，投资大、维修困难。 满足最高时速120KM的需要。 链型悬挂 刚性悬挂 • 这种悬挂方式同样仅适用于隧道。刚性悬 挂实际上就是把第三轨放置在了隧道的顶 部，安装高度约400 mm，但需要借助特殊 的安装工具。在国内，广州地铁2号线中的 地下线路将采用这种方式。 • 初始成本高，维护和修理作业容易，维护 费用低，寿命可达30年。 • 满足最高时速120KM的要求。 接触轨和接触网馈电方式的比较 接触轨和接触网馈电方式的比较 接触轨式 架空式 系统构成 简单 复杂 导电部分材质 掺铝钢轨 铜或铜合金线材 0．125 0.0178 实际截面积／mm 6 400-7 000 (等效铜截面积 约为850 mm) 约850(接触导线2×150或 2×120；导电承力索2×150 ；辅助馈线2×150)刚性为l 400 所需支撑点 相对多 相对少 ≤90 ≥ l20 单位电阻率(20℃) Q/ m³ 允许车辆最高运行 速度／km ·h 系统造价 低 相对较高 维护工作量 小 相对较大 在隧道中所需空间 带电的第三轨在走行轨侧 方，距走行轨中心1.4 m,高0.44 m。 相对较大(与隧道挖掘方 式和采用悬挂方式有 关)带电的接触网在走 行轨上方，距轨面 高 度在4 m以上。 安全性 线路必须完全封闭，运行 中发生突发性事件时 必须得到可靠停电通 知后或是采用特殊方 法方可组织乘客转移 ，或是进行事件现场 处理。 线路可以不完全封闭，运 行中发生突发性事件 时车辆可以脱离带电 接触网，立即组织乘 客转移或是进行事件 现场处理。 小 有一定影响，需要精心设 计 在地面上对 城市景观的影响 八、SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition） • 电力监控SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）又称为远动监控和 数据采集，主要用以实现对远方电力运行 设备的监视和控制，以提高供电安全运行 水平。 SCADA简介 • 电力监控系统主要通过“四遥”实现其监控功能，即遥控 、遥测、遥信和遥调。遥控是调度所对远方变电站被控对 象（开关等）进行操作；遥测是将变电站被测对象的数值 （电流、电压等）传送到调度所；遥信是将变电站被控对 象（开关位置等）的状态信息传送到调度所；遥调是调度 所对远方变电站工作状态和参数（变压器输出电压等）进 行调整。另外电力监控系统还具有其他管理功能，例如报 表管理、事故回放、故障分析、信息管理和技能培训等功 能。 • 城市轨道交通电力监控系统采用分层分布式结构，即有调 度控制中心、车辆段监控和供电复示系统、主变电所系统 及车站变电所子站系统。 沈阳地铁电力监控系统 SCADA系统 电力监 控中心 通信 通道 牵引降压 混合变电 所综合自 动化系统 变电所综合自 动化系统 降压变 电所综 合自动 化系统 主变电 所综合 自动化 系统 • 沈阳地铁一号线中央监控系统中控制中心选用DSC9000U自动化系统，其主要设备包括以太网交换机、系统 服务器、web服务器、打印服务器、操作员工作站、系统 维护工作站、网络打印机以及网络连接附件等 • 变电所自动化综合系统采用国电南自NDT650自动化系统 ，其采用分层分布式结构，即站级管理层、网络通信层和 间隔设备层。 • 站间管理层设备包括控制信号盘及盘内的通信交换机、交 换机、一体化监控计算机； • 网络通信层是两个独立的以太网接口，互为备用； • 间隔管理层是分散安装于供电设备就地的微机保护测控、 信息采集等装置。 第四节 城轨供电系统的特点 九、城市轨道交通杂散电流 1、杂散电流的形成 流经牵引轨的牵引电流 泄漏到隧道或道床等结 构钢上的电流就是杂散 电流，也称做迷流。 第四节 城轨供电系统的特点 2、杂散电流的影响和危害 杂散电流会对地铁中的电气设备、设施的正 常运行造成不同程度的影响，以及对隧道、 道床的结构钢和附近的金属管线造成危害 。 第四节 城轨供电系统的特点 3、地下金属结构被杂散电流腐蚀的基本原理 (1)腐蚀过程 电池Ⅰ为A钢轨（阳极区）→B道床、土壤→C金 属管线（阴极区）； 电池Ⅱ为D金属管线（阳极区）→E土壤、道床 →F钢轨（阴极区）。 项目 (2)腐蚀特点 杂散电流腐蚀一般的特点 有腐蚀激烈、集中于 钢 铁 局部位置；当有防腐 层时，又往往集中于 防腐层的缺陷部位。 自然腐蚀 杂散电流腐蚀 外 观 孔蚀倾向较小， 有黄色或黑色的 质地较疏松的锈 层，创面边缘不 整齐，清除腐蚀 产物后创面较粗 糙。 孔蚀倾向大，创面 光滑，有时是金属 光泽，边缘较整齐 ，腐蚀产物似碳黑 色细粉状，有水分 存在时，可明显观 察到电解迹象。 环 境 一般土壤电阻率大 几乎在土壤中均 于10000Ω•cm环境 可发生。 下，腐蚀较困难。 外 观 腐蚀均匀，有空 洞时亦表现浅皿 状，腐蚀物为不 透明的粉状物。 空洞内面粗糙，创 面呈壕状，长行分 布不匀或沿电缆呈 一直线分布，腐蚀 物为透明的或白色 的结晶物。 环 境 水的PH值一般 地下水为中性，普 在6.8—8.5范围 遍会有氯化物，碳 之外，氯化物浓 酸盐，硫酸盐。 度大。 铅 4、杂散电流腐蚀的防护 • 杂散电流的防护原则轨道交通直流牵引供电 系统中，只要用走行轨兼做回流导体，杂散 电流的产生是不可避免的。为了减少杂散电 流的危害，就应当设法减少杂散电流量。这 就需要采取有效的防杂散电流措施，使杂散 电流量控制在允许的范围内。杂散电流的防 护工程基本上采用“以防为主，以排为辅， 防排结合，加强监测”的原则。 以防为主 • 控制所有可能的杂散电流泄漏途径，减少杂散电流进入 轨道交通系统的主体结构、设备以及沿线附近相关设施的 结构钢筋。具体实施时，由于涉及到的专业多，各专业、 各工种必须紧密配合，尤其在施工设计阶段更要考虑综合 防治措施，尽量减少直流系统与其他建筑物的电气连接。 可采取的措施有:牵引变电所内和区间的直流供电设备在 安装时与结构钢筋和结构主体绝缘安装；走行轨道在施工 时，采用与轨道道床绝缘的安装方式；由外界引入轨道交 通内部或由轨道交通内部引出的金属管线均应进行绝缘处 理后方可引入和引出；在轨道交通线内部设立结构钢筋电 气连通，把所有结构钢筋和接地点连接在一起，将泄漏的 杂散电流排流回直流系统。 以排为辅 • 设置杂散电流的收集系统。此收集系统为 杂散电流从回流轨上泄漏后遇到的第一道 小电阻的回流通道，可以将杂散电流尽量 限制在本系统内部，防止杂散电流向本系 统以外泄漏。 高架区段杂散电流排流系统 • 上海市轨道交通高架线路一般采用现浇混凝土 简支箱梁结构形式，箱梁与桥墩之间通过板式橡 胶支座安装，起到绝缘安装的效果。在杂散电流 防护系统中，现浇混凝土简支箱梁内部的表面钢 筋网与主体结构钢筋网焊接，作为收集和排流的 通道，是杂散电流防护的第一道防线。用铜排引 出结构表面作为排流铜端子，利用1×150ｍｍ2 电缆把每段现浇混凝土简支箱梁的排流铜端子连 接起来，再通过安装在变电所内的排流柜，把散 落在区间的杂散电流排流到直流供电系统，起到 杂散电流的防护作用。同时，铜端子也可作为杂 散电流监测系统的监测点。 盾构隧道区间杂散电流排流系统 • 盾构隧道区间是由圆形管片一片一片通过螺栓 连接在一起，每个盾构管片内有结构钢筋。在隧 道内安装的管片是预制的。按杂散电流专业的要 求，每个管片内结构钢筋成网状，焊接在一起， 使管片内部结构钢筋电气连通，通过钢垫圈将电 气连接点良好引出。隧道管片拼装作业时，通过 螺栓和螺母将各隧道管片结构钢筋全部电气连通 ，形成等电位体。环、纵两向通过螺栓将每块管 片、每环管片连成一体，形成一个法拉第笼，对 地铁进行电气屏蔽，以防止地铁杂散电流对外泄 漏，减少对地下环境的污染。 整体道床杂散电流排流系统 整体道床用于地下区间隧道内时，由于整体道床位于走行轨的下面 ，与轨道距离最近，最容易直接收集轨道泄漏的杂散电流。因此，在 盾构隧道内，利用整体道床内部结构钢筋的电气连接，建立主要杂散 电流的收集网，最能从根本上解决杂散电流的防护问题。但整体道床 的设计需考虑地震等自然条件的影响。在一定位置设沉降缝，在沉降 缝位置引出道床钢筋连接铜端子，用1×150ｍｍ2电缆将沉降缝两侧 道床结构钢筋进行电气连接，然后通过牵引变电所的排流柜将杂散电 流排流回直流系统，起到杂散电流防护的作用。同时，引出的铜端子 为杂散电流的监测提供了直接监测点。 • 整体道床用于高架区间时，由于现浇混凝土简支箱梁形式的采用 ，杂散电流基本BuB上得到控制，因此，在该整体道床内部的结构钢 筋不再做杂散电流防护电气连接，只作为结构主钢筋起加固作用。 • 5、杂散电流的监测 地铁杂散电流监测系统原理框图 成都地铁供电方式简介 • 成都地铁供电系统采用集中供电方式，系 统包含电业局地区变电所与轨道交通主变 电所之间的输电线路、轨道交通供电系统 内部牵引降压输配电网络、直流牵引供电 网和车站低压配电网；供电系统由主变电 所、高压/中压供电网络、牵引供电系统、 动力照明配电系统、电力监控系统、接触 网系统、杂散电流防护和接地系统、供电 车间等组成。轨道交通供电系统的主要功 能如下： 成都地铁供电方式简介 • 接受、分配电能：主变电所的主变压器将 110KV高压电变换成35KV中压电、35KV供 电网络将电能分配到每一个车站和车辆段 内的牵引变电所和降压变电所。 • 降压整流及机车牵引电能：牵引变电所将 35KV中压电降压整流为1500V直流电， 1500V直流电通过线路上方的架空刚性牵引 网不间断地供给运行中的电动列车，保证 电动列车的安全 、可靠。 成都地铁供电方式简介 • 降压及动力配电：降压变电所将35KV中压电降压 为380/220V低压电，向车站的各种动力、照明设 备供电，保证车站各种设备的正常运行，为乘客 提供一个安全舒适的乘车环境。 • 供电系统各级供电电压网络具有正常运行情况下 的控制、测量、监视和计量功能，正常运行方式 和事故运行方式下的安全操作联锁功能。故障运 行情况下，供电系统具有故障自救功能，自我保 护功能。 成都地铁供电方式简介 • 成都地铁供电系统采用110KV和35KV两级电压制 的集中供电方式，并结合地铁网络的供电需求， 为今后地铁线网的发展提供供电条件。每座主变 电所配置两台110/35KV带有有载调压开关的主变 压器，由地区变电站提供两回专用线路对两台主 变压器独立供电，以保证供电可靠性和供电质量 。110KV变换成35kV电压后通过35KV供电环网 网络分别向设置在各地铁车站的牵引（降压混合 ）变电所和降压变电所供电。 成都地铁供电方式简介 • 牵引供电系统采用DC1500V的供电方式。电力经 牵引（降压混合）变电所两台牵引整流机组降压 和整流后输出1500V直流，经牵引网系统向列车 的牵引用电负荷供电；牵引网最高、最低供电电 压水平满足有关行业规定和车辆运营特性的要求 ；牵引供电系统容量按远期运营用电负荷确定。 牵引（降压混合）变电所设两套整流机组，接于 同一段35KV母线，构成等效二十四脉波整流。当 一个牵引变电所故障时，通过闭合该牵引变电的 越区开关，由两相邻牵引变电所共同承担该牵引 变电所的牵引供电负荷，实现双边供电。 成都地铁供电方式简介 • 动力照明供电系统电压为交流380/220V。 一般情况下，车站设一个降压变电所，当 车站用电负荷较大时，根据需要增加设置 跟随式降压变电所，每个降压变电所设置 两台动力变压器。两台动力变压器经降压 后，将0.4KV低压电能通过动力照明配电系 统向其供电范围内的车站和区间各用电负 荷供电。 成都地铁供电方式简介 • 主变电所、牵引变电所、降压变电所或牵引降压 混合变电所都应按一类负荷设计，即由两路相互 独立的电源供电。所有电源回路正常时应满足全 部一、二、三级负荷的用电要求，故障情况下应 满足一、二级负荷的要求。 • 每条线设置一套电力监控系统对全线供电系统设 备的运行进行集中监控和数据采集，调度台设在 控制中心内。系统应满足可靠性、可维护性和可 扩展性的要求，具有故障诊断、在线修改等功能 。变电所综合自动化系统实现对变电所各种设备 的控制、监视、联动操作以及电流、电压、功率 、电度测量等功能。 成都地铁供电方式简介 • 每个车站设置一套接地装置，采用单独设 置的人工接地网或结合利用自然接地体作 为接地网形式。全线接地网通过接地扁钢 、电缆铠装层导体及专用接地电缆连接成 一体，形成一个高低压兼容、强弱电合一 的综合接地系统。接地网的接地电阻应不 大于0.5欧姆。对于高土壤电阻率地段，接 地地阻按不大于1欧姆考虑，但应满足接触 电位和跨步电位以及通信设备工作接地的 要求。 成都地铁供电方式简介 • 杂散电流防护包括“堵、排、测”三方面的内容 。堵：隔离、控制所有可能的杂散电流泄漏途径 ，减少杂散电流进入地铁系统的主体结构、设备 及沿线附近的相关设施。排：杂散电流的收集网 系统，此收集网系统为杂散电流从钢轨上泄漏后 遇到的第一道电阻较小的回流通路，可将杂散电 流尽量限制在本系统内部，防止杂散电流继续向 本系统以外泄漏。测：建立杂散电流监测系统监 测杂散电流的大小，为运营维护提供依据。 成都地铁供电方式简介 • 牵引网由接触网和回流网组成，接触网为正极， 回流网为负极，并分别通过上网电缆和回流电缆 与牵引变电所连接。接触网按安装位置和接触导 线的不同分为接触轨和架空接触网。接触轨按授 流接触位置的不同可分为：上部授流接触轨；下 部授流接触轨；侧部授流接触轨。接触轨可采用 低碳钢或钢铝复合材料。架空接触网按接触悬挂 的不同可分为柔性空接触网和刚性架空接触网。 柔性接触网采用铜或银铜接触线以及铜承力索； 刚性架空接触网采用“∏”型或“T”型汇流排。 接触轨与柔性架空接触网可应用于地下线、地面 线及高架线。刚性架空接触网适用于地下线。 成都地铁供电方式简介 • 成都地铁一号线隧道段全面采用“∏”型铝合金汇流排刚 性悬挂接触网，这种安装形式首次正式引入我国是在广州 地铁二号线，使刚性悬挂这一架空接触安装形式在我国的 轨道交通领域的广泛推广使用打下了基础。除刚性分段缘 器外，实现了汇流排及其附件的国产化、主要零部件的国 产化、绝缘子国产化，大大降低了建设成本。“∏”型刚 性悬挂接触网特点：汇流排下嵌入传统柔性悬挂接触导线 后，即等于同于柔性悬挂承力索、接触导线和架空馈电线 的作用—结构简单、施工方便；刚性悬挂接触网不存在张 力作用，悬挂结构变得更加简单—安全可靠、易于维护； 刚性悬挂接触网在柔性悬挂相对薄弱的环节上具有绝对的 优势，如经过细心调整，机车受电弓在通过刚性悬挂关节 时可以完全消除接弧现象，可以有效地防止因机车通过关 节时拉弧引起的不良影响。 成都地铁1号线牵引降压混合变电所 成都地铁接触网