城市轨道交通第六章.ppt

1、第6章 城市轨道交通系统的构成供电与牵引成灌快铁成都至都江堰铁路起于成都北站，成都至都江堰铁路起于成都北站，在铁路西环线安靖（郫县）站向在铁路西环线安靖（郫县）站向西引出后，沿国道西引出后，沿国道317317线成灌公线成灌公路走向延伸，止于都江堰市青城路走向延伸，止于都江堰市青城山镇，并与地铁山镇，并与地铁2 2号线在犀浦同号线在犀浦同站换乘。初步拟定的站点有安靖、站换乘。初步拟定的站点有安靖、金牛、犀浦、红光、郫县东、郫金牛、犀浦、红光、郫县东、郫县西、安德、崇义（预留）、聚县西、安德、崇义（预留）、聚源、都江堰、中兴（预留），最源、都江堰、中兴（预留），最后抵达青城山镇。后抵达青城山镇。本

2、章内容城市轨道交通供电系统城市轨道交通供电系统6.1城市轨道交通牵引系统城市轨道交通牵引系统6.2城市轨道交通供电系统由电力系统经高压输电网、主变电所降压、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、换流等环节，配电网络和牵引变电所降压、换流等环节，向城市轨道快速交通线路运行的动车组输送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。电力的全部供电系统。供电系统供电系统城市轨道交通供电系统1.供电系统概述 城市轨道供电系统是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。城市轨道

3、交通供电系统供电系统对沿线牵引变电所输送电力的外部供电系统牵引变电所向动车组供电的直流供电系统城市轨道交通供电系统城市轨道交通供电系统2.供电系统组成 通常，高压输电线到了各城市或工业区以后，通过区域变电所将电能转配或降低一个等级，如以 1035kV的电压向附近各用电中心送电。城市轨道交通的牵引用电既可从区域变电所高压线路得电，也可以从下一级电压的城市地方电网得电。城市轨道交通供电系统2.供电系统组成 对于直接从系统高压电网获得电力的城市轨道交通系统，往往需要设置主降压变电所，将系统输电电压从110220kV，以适应直流牵引变电所的需要。城市轨道交通供电系统2.供电系统组成 外部供电系统：从发

4、电厂（站）经升压、高压输电网、区域输电网、区域变电站至主降压变电所部分。牵引供电系统：主降压变电所及以后部分。包括：主降压变电所、直流牵引变电所、馈电线、接触网、走行轨及回流线等。城市轨道交通供电系统2.供电系统组成 发电厂 电网和电网电压 变电所 一次供电网络 牵引变电所 牵引网城市轨道交通供电系统 发电厂a.火电厂b.水电厂c.核电厂d.风电厂城市轨道交通供电系统电网和电网电压电网由输电线路、配电线路和变电所组成。电网按其规模主要分为地区电网和区域电网。电压等级区域电网：330500kV地区电网：110220kV城市轨道交通供电系统变电所枢纽变电所地区变电所用户变电所城市轨道交通供电系统一

5、次供电网络牵引变电所 牵引变电所的作用是降压，通过馈电线分别供电给牵引变电所两侧的接触网。城市轨道交通供电系统牵引网牵引网是由馈电线、接触网、钢轨和回流线组成的双导线供电系统。接触网是牵引网的主体。接触网的供电方式是指牵引变电所向接触网的供电接触网的供电方式是指牵引变电所向接触网的供电方式。方式。单边供电双边供电城市轨道交通供电系统3.供电制式 供电制式是指供电系统向电动车辆或电力机车供电所采用的电流和电压制式，如交流制和直流制、电压等级等。城市轨道交通供电系统电动车辆或电力机车的特性要求：起动加速性能要求动力设备容量利用的要求调速性能要求直流串激电动机的性能符合这些要求。城市轨道交通供电系统

6、按供电的电流性质不同牵引供电制式分为：工频单相交流制低频单相交流制直流制城市轨道交通供电系统按照应用领域不同分为：干线电路牵引工矿运输电力牵引城市轨道交通电力牵引城市有轨电车城市轨道交通供电系统电流制式直流制低频单相交流制三相交流制工频单相交流制城市轨道交通供电系统电流制式直流制 直流制是世界上早期电气化铁道普遍采用的方式。直流制是世界上早期电气化铁道普遍采用的方式。受直流牵引电动机额定电压的限制，直流制供电的电受直流牵引电动机额定电压的限制，直流制供电的电压较低。由于供电电压较低，要保证电力机车足够的压较低。由于供电电压较低，要保证电力机车足够的功率，供电电流比较大，线路损耗也就大。功率，供

7、电电流比较大，线路损耗也就大。在工矿企业、城市地上交通和地铁供电系统中，由于在工矿企业、城市地上交通和地铁供电系统中，由于距离较近，安全性要求高，因此采用直流制供电更具距离较近，安全性要求高，因此采用直流制供电更具优越性。优越性。城市轨道交通供电系统电流制式工频单相交流制 牵引供电系统结构简单。牵引供电系统结构简单。牵引供电电压增高，既可保证大功率机车的供电，提牵引供电电压增高，既可保证大功率机车的供电，提高机车的牵引定数和运行速度，又可使变电所之间的高机车的牵引定数和运行速度，又可使变电所之间的距离延长，建设投资和运营费用显著降低。距离延长，建设投资和运营费用显著降低。交流电力机车的粘着性能

8、和牵引性能良好。交流电力机车的粘着性能和牵引性能良好。和直流制比较，交流制的地中电流对地下金属的腐蚀和直流制比较，交流制的地中电流对地下金属的腐蚀作用小，一般可不设专门的防护装置。作用小，一般可不设专门的防护装置。城市轨道交通供电系统4.外部供电方式 我国规定，电力牵引为一级负荷，牵引变电所应有两路电源供电；当任一路故障时，另一路应能正常供电，其中两路电源可来自不同的地区变电所或同一地区变电所得不同母线或母线分段。城市轨道交通路网规划与设计外部供电方式主要有下述几种：环形供电双侧供电单侧供电放射式供电城市轨道交通供电系统外部供电方式环形供电(1)环形供电环形供电即电力系统将牵引变电所联成环形网

9、。环形供电即电力系统将牵引变电所联成环形网。图6-6外部供电方式环形供电城市轨道交通供电系统外部供电方式环形供电(2)双侧供电双侧供电即电源来自电力系统的两双侧供电即电源来自电力系统的两个地区变电所，给铁路供电的输电线是联络这两个地区变电所，给铁路供电的输电线是联络这两个地区变电所的线路。个地区变电所的线路。图6-7外部供电方式双侧供电城市轨道交通供电系统外部供电方式环形供电(3)单侧供电单侧供电即由一个地区变电所给数单侧供电即由一个地区变电所给数个牵引变电所供电。个牵引变电所供电。图6-8外部供电方式单侧供电城市轨道交通供电系统外部供电方式环形供电(4)放射式供电当各牵引变电所离开电源差不多

10、当各牵引变电所离开电源差不多等距并且比单侧供电更经济时，可采用放射供电等距并且比单侧供电更经济时，可采用放射供电方式方式(见图见图6-9)。图6-9外部供电方式放射式供电上讲内容回顾城市轨道交通供电系统包括哪两个方面？城市轨道交通供电系统包括哪两个方面？常见的发电厂有哪些？常见的发电厂有哪些？供电系统供电系统对沿线牵引变电所输送电对沿线牵引变电所输送电力的外部供电系统力的外部供电系统牵引变电所向动车组供牵引变电所向动车组供电的直流供电系统电的直流供电系统本章内容城市轨道交通供电系统城市轨道交通供电系统6.1城市轨道交通牵引系统城市轨道交通牵引系统6.2城市轨道交通牵引系统1.1.牵引概念牵引概

11、念 城市轨道交通电力牵引是以电力系统城市轨道交通电力牵引是以电力系统城市电网城市电网的的电力为动力源，在车辆上电力为动力源，在车辆上将电能转换为机械能将电能转换为机械能，从而牵引列车组在轨道上运行的一种城市交通牵从而牵引列车组在轨道上运行的一种城市交通牵引动力引动力。它具有它具有准时准时、快捷快捷、安全安全、舒适舒适、运量大运量大、编组编组灵活灵活、节能节能和和无污染无污染等优点。等优点。城市轨道交通牵引系统城市轨道交通电力牵引主要由城市轨道交通电力牵引主要由牵引供电系统牵引供电系统和和电动车组电动车组构成。构成。图6-10城市轨道交通电力牵引系统城市轨道交通牵引系统牵引供电系统主要由牵引供电

12、系统主要由牵引变电所牵引变电所和和牵引网牵引网组成。组成。（1）牵引变电所）牵引变电所牵引变电所的作用是将城市电网的牵引变电所的作用是将城市电网的交流电压降压并交流电压降压并整流成为直流电压整流成为直流电压。世界各国城市轨道交通的电流制均为世界各国城市轨道交通的电流制均为直流制直流制，电压，电压等级有等级有6003000V各种不同的等级。各种不同的等级。城市轨道交通牵引系统图6-11牵引变电所主接线城市轨道交通牵引系统（2）牵引网）牵引网 牵引网由牵引网由馈电线馈电线、接触网接触网、轨道轨道和和回流线回流线组成。组成。接触网是牵引网中最主要的组成部分，车上的受接触网是牵引网中最主要的组成部分，

13、车上的受电器通过与它可靠地直接滑动接触，不断取得电能，电器通过与它可靠地直接滑动接触，不断取得电能，以保持电动车组的正常运行。以保持电动车组的正常运行。接触网按其结构可分为接触网按其结构可分为接触轨式接触轨式和和架空式架空式两种。两种。城市轨道交通牵引系统1)接触轨式是沿走行轨道一侧平行铺设接触轨式是沿走行轨道一侧平行铺设第三轨第三轨，电，电动车组从侧面伸出受电器动车组从侧面伸出受电器接触靴与其滑动接接触靴与其滑动接触而取得电能。触而取得电能。城市轨道交通牵引系统2)架空式接触网是架设在走行轨道上部的架空式接触网是架设在走行轨道上部的接触导线接触导线和和承力索承力索系统。系统。城市轨道交通牵引

14、系统2.2.电力牵引供电的发展电力牵引供电的发展(1)世界电力牵引供电的发展世界电力牵引供电的发展电力牵引最早始于电力牵引最早始于19世纪世纪90年代。年代。1890年，英国伦敦首先在年，英国伦敦首先在5.6km的地下铁道实现直的地下铁道实现直流制电力牵引。流制电力牵引。20世纪初，世纪初，工频三相交流制工频三相交流制和和低频单相交流制低频单相交流制电力电力牵引在欧洲相继出现。牵引在欧洲相继出现。20世纪世纪30年代，匈牙利电气化铁路出现年代，匈牙利电气化铁路出现单相工频交单相工频交流制流制。城市轨道交通牵引系统(2)我国电力牵引的发展我国电力牵引的发展 我国铁路牵引动力电气化起步于我国铁路牵

15、引动力电气化起步于20世纪世纪50年代年代末，当时即确定采用先进的末，当时即确定采用先进的25kV单相工频交流电单相工频交流电流制流制。在在20世纪世纪80年代后期，中国确定了铁路牵引动年代后期，中国确定了铁路牵引动力改革的方针是：力改革的方针是：大力发展电力牵引大力发展电力牵引，合理发展内燃牵引合理发展内燃牵引，提高提高电力牵引承担换算周转量的比重电力牵引承担换算周转量的比重。城市轨道交通牵引系统(3)城市轨道交通电力牵引的发展城市轨道交通电力牵引的发展 城市地下铁道是最早采用直流制电力牵引的领城市地下铁道是最早采用直流制电力牵引的领域，该技术的应用范围原先主要集中在若干发达域，该技术的应用

16、范围原先主要集中在若干发达国家的少数城市。国家的少数城市。20世纪世纪50年代以来，为解决城市城市人口密集年代以来，为解决城市城市人口密集化加剧带来的一系列问题，一些国家将大运量的化加剧带来的一系列问题，一些国家将大运量的地铁作为大城市的重要交通工具和战时的人防工地铁作为大城市的重要交通工具和战时的人防工程而给予高度重视。程而给予高度重视。20世纪世纪70年代，出现了中等运量的年代，出现了中等运量的快速轻轨交通快速轻轨交通。城市轨道交通牵引系统3.3.电力牵引的技术特性电力牵引的技术特性(1)电力牵引的优点1)电力牵引为非自给式牵引动力。电力牵引为非自给式牵引动力。2)电力牵引的总功效电力牵引的总功效(做功效率做功效率)最高，可显著节省最高，可显著节省能源并降低运营成本。能源并降低运营成本。3)电力牵引列车和车辆噪声小，不排出废气和有害电力牵引列车和车辆噪声小，不排出废气和有害气体，有利于环境保护。气体，有利于环境保护。4)电力牵引各主要组成环节均为独立的电气系统，电力牵引各主要组成环节均为独立的电气系统，易于实现全面自动化和信息化，为铁路和城市交易于实现全面自动化和信息化，为铁路和城