地铁主变电所简介
地铁变电所的作用
地铁变电所的作用地铁是我国大型城市公共交通的重点发展方向，而可靠的供电是地铁安全运营的重要保障，功能强大的地铁供电变电站自动化系统又是保证供电质量的基础。
地铁供电变电站的一次设备、运行方式及管理模式与大电网变电站有一定的差异，导致了其自动化系统的功能也与大电网变电站的功能存在不少差异。
1、一次系统:主变电站、牵引变电站、降压变电地铁供电变电站按功能划分主要有4种类型站和跟随变电站。
主变电所将110kV电网电压降为35kV，给牵引变电站和降压变电站供电(电压等级仅为参考值，进口一次设备可能略有差异，以下同);牵引变电站则是将35kV交流电经变压器、整流器转换为直流1500V/750V，给接触网/接触轨供电;降压变电站则是将35kV电网电压降为400V，提供车站的动力和照明电源，同时也是跟随变电站的进线电源;跟随变电站无变压器，是降压变电站400V侧在地理上的延伸，是为离降压变电站较远的地铁设备供电。
主变电站、降压变电站、跟随变电站与交流电网上的其他变电站并无本质的区别，无论是电气接线方式还是运行方式均与普通变电站类似，只有直流牵引变电站是地铁供电系统所特有的。
地铁变电站自动化系统的很多独特之处也多与直流牵引变电站有关。
2、系统功能现代意义的变电站自动化系统的功能在IEC61850-5:2003中作了系统、全面的阐述。
IEC61850-5将系统的功能从逻辑上分为变电站层、间隔层和过程层3个层次和系统支持功能(如自检、时钟同步)、系统配置或维护功能(如测试、配置参数)、运行或控制功能(如遥控)、本地过程自动化功能(如数据采集、继电保护)、分布式自动化支持功能(如联锁、同期)和分布式过程自动化功能(如顺控、电压无功控制)，共6种类别。
而传统意义的变电站自动化系统指的是数据采集与处理(SCADA)系统(不包括继电保护等功能)的子站部分，或称为远动终端设备。
远动终端设备可以视为现代意义的变电站自动化系统的一部分。
城市轨道交通供电系统的变电站类型及作用概要
城市轨道交通供电系统的变电站类型及作用二、主变电站（一）主变电站的作用主变电站（简称主变）是城市轨道交通供电系统接受电源的场所，也称受电点。
它是系统内电压等级最高的变电站，它将城市电网提供的110KV交流电压，降压至35KV；然后配送到城市轨道交通沿线的各个牵引变电站和中心降压变电站。
一座主变电站承担着一条轨交线路一半左右用户的供电，一旦主变因故失电，将直接影响一、二类负荷的供电。
所以要求主变的供电必须可靠，为此，每座主变电站都设有两路以上的进线电源。
图4－3 主变电站内的主变压器三、牵引变电站（一）牵引电力制式牵引供电的制式有直流制和交流制两种。
我国电气化铁路的牵引供电，一般采用单相工频（50赫）25千伏交流供电电压。
城市轨道交通的运行环境与电气铁路不同，后者铁路站间距离长，接触网的周围空间环境宽大，因而绝缘安全距离大，可选用较高的触网电压；而城市轨道交通的站间距离短，接触网的周围环境狭窄，绝缘安全距离小，触网电压不能选得很高。
但考虑到触网线路的电压损耗，触网电压又不能太低，所以城市轨道交通采用直流1500V供电较为妥当。
且触网结构也较简单，因此城市轨道交通几乎都采用直流供电制式。
我国城市公共交通系统中，直流600V仅用于无轨电车的供电；北京、广州、武汉、天津等城市的地铁部分采用750V直流供电，上海、深圳等城市的轨道交通线路都采用1500V 直流供电。
为确保电动列车的可靠供电，通常是隔一座车站设立一个座牵引变电站，如图4- 所示。
前面在介绍城市轨道交通供电系统结构时已经提到，相邻牵引站之间彼此联系，发生局部供电故障时，牵引变电站能进行跨区域的供电，确保了电动列车供电的可靠性。
车站1 车站2 车站3 车站4 车站5牵引站1牵引站2牵引站3图4- 6 牵引站分布示意图（二）牵引变电站作用牵引变电站是为电动列车提供直流牵引电源，而进行降压、整流的场所。
牵引站将主变电站输出的35KV交流电降压、整流后，变换成750V或1500V的直流电源输送到接触网上供电动列车使用。
地铁供电系统简介
框架保护1 框架保护2
供电系统——直流系统
• 再生能量的吸收
双向变流器 试验中
供电系统——直流系统
• 框架保护与钢轨电位限制装置的原理
FCRW
OCS RAIL
V A
框架泄漏保护装置
S
OVPD R
FCRW 架空地线
OCS 接触线
RAIL 钢轨
S
排流柜
OVPD 钢轨电位限制装置
R
泄漏电阻
V 电压元件
• 供电分区内变电所的增加导致后备保护失去选择性。
供电系统——变电所
• 典型牵引降压混合变电所
母联自投
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
供电系统——母线保护
• 35kVGIS发生过由于电压互感器故障而导致的母线故障 • 环网上过流保护的时间延时很长
A 电流元件
城市轨道交通供电系统简介
1. 母线上的单相短路故障不能及时切除 2. 故障逐渐扩大，电流突然上升 3. 大故障电流可能导致主变电所跳闸 4. 系统大范围故障
• 解决方法
• 母线故障应及时切除
供电系统——直流系统
• 变电所直流系统的保护配置
大电流脱扣 逆流保护
大电流脱扣 DI/DT+ΔI
定时限 热过负荷 自动重合闸 双边联跳
城市轨道交通供电系统简介
供电系统与保护配置方案
城市轨道交通供电系统的组成
• 主变电所
– 专为城市轨道交通系统提供能源的枢纽
• 牵变电所
– 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
城市轨道交通牵引变电所概述
牵引变电所内部相关高压电气设备多，电压高，电流大，防火要求高。
3. 维护周期长
牵引变电所用的变压器、整流器、中低压开关设备需要进行人工维护，一般白天 进行设备维护，维护周期相对较长，因此尽量选用设备范围内免维护、免维修的设 备。
4. 有效利用再生电能
应使列车制动时产生的电能回馈给牵引网，补给牵引网电能，提高电能利用率。
5. 成套设备
成套设备是指按一定的线路方案将有关一次、二次设备组合而成的设备，如高压开关柜， 低压配电屏，高、低压电容器柜和成套变电站等。
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1. 变换设备
变换设备是指用以变换电能电压或电流的设备，如电力变压器、整流器、电压互 感器、电流互感器等。
2. 控制设备
控制设备是指用以控制电路通断的设备，如各种高、低压开关设备。
3. 保护设备
保护设备是指用以保护电路过电流或过电压的设备，如高、的无功功率，以提高系统功率因数的设备，如高、低压电 容器和静止无功补偿装置等。
4. 有效利用再生电能
牵引变电所主要设备的技术条件如表2-1所示。 表2-1牵引变电所主要设备的技术条件
3牵引变电所的工作原理
图2-1直流牵引变电所的接线原理
直流牵引变电所从主变电站或城市电网双电源受电，经整 流机组变压器降压、分相后，按一定整流接线方式由大功率硅 整流器把三相交流电变换为与直流牵引网相应电压等级的直流 电，向电动车组提供直流电能。直流牵引变电所的接线原理如 图2-1所示。
地铁号线变电所及环网电缆送电方案
地铁号线变电所及环网电缆送电方案随着城市化进程的加快，地铁建设成为了城市交通建设的重要组成部分。
尤其是在大城市中，地铁交通的承载能力越来越高。
然而，在地铁建设过程中，为保证其正常运营，除了基础设施以外，还需要合理的供电方案。
而地铁号线变电所及环网电缆送电方案就是地铁供电的核心部分。
本文将对这部分进行探讨。
一、地铁号线变电所地铁号线变电所（Substation）是地铁供电系统的重要组成部分，其主要作用是将输电变电站的高压电流转换成地铁轨道供电所需要的低压电流。
地铁号线变电所是地铁车站相对独立的建筑，通常位于地面、地下或车站附近的空间中。
在地铁工程建设中，地铁号线变电所的布置至关重要。
不同的号线规模、交通量以及城市的使用情况都会影响变电站的类型和数量。
例如，较小的轻轨系统通常只需要单一的变电站，而大型的城市磁悬浮列车系统则需要多个变电站。
当前，国内一些大型地铁系统还采用了“分布式电源”技术，即在车站或轨道沿线安装多个小型的变电所，以提高供电的可靠性和稳定性。
二、环网电缆送电方案地铁工程中还需要一种可靠的电力供应方案，以满足地铁运营中的需求。
环网电缆送电方案是这种方案之一，它是一种通过架空、地沟或地下输电线路将电力传输到变电所的方式。
环网电缆送电方案不仅以高效的方式满足了地铁的供电要求，而且在供电的稳定性、安全性和可靠性上也取得了很高的效果。
在环网电缆送电方案中，线路通常由多条电缆组成，以便在单个线路受到故障时，其余线路能够提供备用电力。
环网电缆送电方案可以保障地铁系统的正常运行，并为未来的扩展提供充分的空间和保障。
三、地铁供电需求地铁系统通常具有较高的供电需求，这对供电系统的安全性和可靠性代表了高要求。
按照国内地铁系统的情况，其供电需求主要有两个方面：一是满足车辆和信号系统的动力需求，包括将高压电流转换成车站和车辆所需的低压电流；二是满足照明、通风、安全监控等非动力需求。
为了保障地铁供电的稳定性和可靠性，国内一些地铁建设项目采用了多项技术和设备，如无摩擦轮、可逆变器、流电防护、远距离在线监测等。
地铁主变电所简介
地铁主变电所简介集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-地铁主变电所简介1、概述地铁主变电所将城市电网的高压110KV（或220KV）电能降压后以35KV或10KV的电压等级分别供给牵引变电所和降压变电所。
为保证供电的可靠性，地铁线路通常设置两座或两座以上主变电所。
主变电所由两路独立的电源进线供电，内部设置2台相同的主变压器。
根据牵引负荷和动力负荷的不同情况，主变压器可采用三相三绕组的有载调压变压器或双绕组的变压器。
采用有载调压变压器在电源进线电压波动时二次侧电压维持在正常值范围内。
主变电所为地铁线路的总变电所，承担整条地铁线路的电力负荷的用电。
（1）可根据负荷计算确定在地铁线路上设置的主变电所数量。
（2）每座主变电所设置２台主变压器，由城市电网地区变电站引入两路独立的110KV专用线路供电，两回路同时运行，互为备用，以保证供电的可靠性和供电质量。
进线电源容量应满足远期时其供电区域内正常运行及故障运行情况下的供电要求。
（3）低压35KV侧采用单母线分段接线，两段母线间设母联断路器，正常运行时母联断路器打开。
（4）正常运行时每座主变电所的两路110KV电源和２台主变压器分列运行。
通过35KV馈出电缆分别向各自供电区域的负荷和动力照明负荷供电。
2、主变电所的主要设备（一）主变压器高压侧电压为110KV，低压侧电压为35KV（或10KV）。
主变压器容量应能满足正常运行时，每台变压器容量承担其所供区域内的全部牵引负荷和动力照明的供电。
当发生故障时，应满足如下条件：（1）当一台主变压器发生故障时，另一台主变压器应能满足该供电区域高峰小时牵引负荷和动力及照明一、二级负荷的供电。
（2）当一座变电所因故解列时，剩余主变电所应能承担全线的动力和照明一、二级负荷及牵引负荷。
主变压器容量的选择应考虑近期实际负荷和远期发展的需求。
单台容量大约在20MVA～40MVA范围，主要考虑相邻变电所故障解列时应满足向该段牵引负荷越区供电的要求。
地铁供电科普文章
地铁供电科普文章地铁作为一种重要的城市交通工具，为了能够正常运行，需要有稳定可靠的供电系统。
地铁供电系统是地铁运营中的重要组成部分，它为地铁列车提供所需的电力。
本文将对地铁供电系统进行科普介绍，帮助读者更好地了解地铁供电的工作原理和相关设备。
一、直流供电系统地铁供电系统一般采用直流供电，其主要原因是直流供电具有稳定性好、传输损耗小等优点。
直流供电系统由供电变电所、接触网、牵引变流器等组成。
1. 供电变电所：地铁供电系统的起点是供电变电所，它将电网中的交流电转换为地铁所需的直流电。
供电变电所还负责控制和保护地铁供电系统的正常运行。
2. 接触网：接触网是地铁供电系统中的一个关键部件，它位于地铁轨道上方，由一根根金属导线组成。
接触网上方悬挂着地铁列车的集电弓，当列车行驶时，集电弓与接触网接触，从而实现电能的传输。
3. 牵引变流器：牵引变流器是地铁供电系统中的关键设备，它将接触网提供的直流电转换为适合地铁列车使用的电能。
牵引变流器可以根据列车的需要进行电流和电压的调整，确保地铁列车能够平稳运行。
二、地铁供电系统的特点地铁供电系统具有以下特点：1. 稳定可靠：地铁供电系统需要保证供电的稳定性和可靠性，以确保地铁列车的正常运行。
供电系统中的各个设备都经过严格的设计和测试，以应对各种复杂的工作环境。
2. 安全性高：地铁供电系统需要满足严格的安全标准，以确保乘客和工作人员的安全。
供电系统中设备的绝缘性能和防火性能都要达到一定的要求，以防止意外事故的发生。
3. 节能环保：地铁供电系统需要尽可能地减少能源的消耗，以降低对环境的影响。
供电系统中的设备需要具备良好的能效，以减少能源的浪费。
4. 维护成本低：地铁供电系统的设备需要具备良好的可维护性，以降低运营成本。
供电系统中的设备需要方便维修和更换，以减少维护所需的时间和成本。
三、地铁供电系统的发展趋势随着科技的不断进步，地铁供电系统也在不断发展和改进。
未来地铁供电系统的发展趋势主要体现在以下几个方面：1. 新能源的应用：随着新能源技术的不断发展，未来地铁供电系统可能会采用更多的新能源，如太阳能、风能等，以减少对传统能源的依赖。
地铁供电系统
地铁供电系统供电系统为地铁的列车和各种用电设备提供电能，是保证地铁正常运行的重要组成部分，通常由供电电源、主变电所（集中供电方式时）、中压供电网络、牵引供电系统、动力照明配电系统、牵引网系统、电力监控（SCADA）系统、杂散电流腐蚀防护及接地系统和供电车间等组成。
（1）主变电所：集中供电方式下，负责向地铁沿线的各种用电设备提供电源。
每座主变电所从城市电网引入两路独立可靠的110kV电源，经主变压器降压后通过中压供电网络向地铁沿线的牵引变电所和降压变电所供电。
东延线工程利用地铁1号线续建工程的白石洲主变电所、地铁1号线的文化中心主变电所、城市广场主变电所一起供电。
（2）中压供电网络：负责将主变电所的中压馈电回路以分区环网方式向地铁沿线的牵引变电所和降压变电所提供两路可靠的电源。
（3）牵引变电所：负责将中压交流电降压整流为1500V直流电，并向沿线的牵引网提供电源。
全线正线设牵引变电所6座，停车场设1座。
（4）降压变电所：负责将中压交流电降压为0.4kV交流电，并通过低压开关柜和电缆馈出，向地铁各种用电设备提供电源。
东延线工程每个车站设1座降压所和1座跟随式降压所，全线共设16座降压变电所和15座跟随所，其中7座降压所与同站的牵引所合建为牵引降压混合变电所。
（5）牵引网系统：负责将牵引变电所提供的直流1500V牵引电源通过受流器供给地铁列车，并利用走行轨回流。
牵引网系统覆盖整个东延线正线以及停车场需要电化的股道，授流方式采用刚性悬挂，由支持结构及接触悬挂等部分组成。
本工程电化里程约48条公里。
（6）动力照明配电系统：负责将降压变电所馈出的0.4kV交流电源配给地铁沿线车站、区间、停车场等处所的动力及照明设备。
（7）电力监控（SCADA）系统：负责实施对地铁供电系统的主要电气设备的实时遥测、遥信、遥控和遥调，从而实现供电系统的远程集中调度管理，提高供电系统的自动化水平。
东延线工程按电力监控系统集成入综合监控系统中设计。
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地铁主变电所简介
1、概述
地铁主变电所将城市电网的高压110KV（或220KV）电能降压后以35KV或10KV的电压等级分别供给牵引变电所和降压变电所。
为保证供电的可靠性，地铁线路通常设置两座或两座以上主变电所。
主变电所由两路独立的电源进线供电，内部设置2台相同的主变压器。
根据牵引负荷和动力负荷的不同情况，主变压器可采用三相三绕组的有载调压变压器或双绕组的变压器。
采用有载调压变压器在电源进线电压波动时二次侧电压维持在正常值范围内。
主变电所为地铁线路的总变电所，承担整条地铁线路的电力负荷的用电。
（1）可根据负荷计算确定在地铁线路上设置的主变电所数量。
（2）每座主变电所设置２台主变压器，由城市电网地区变电站引入两路独立的110KV专用线路供电，两回路同时运行，互为备用，以保证供电的可靠性和供电质量。
进线电源容量应满足远期时其供电区域内正常运行及故障运行情况下的供电要求。
（3）低压35KV侧采用单母线分段接线，两段母线间设母联断路器，正常运行时母联断路器打开。
（4）正常运行时每座主变电所的两路110KV电源和２台主变压器分列运行。
通过35KV馈出电缆分别向各自供电区域的负荷和动力照明负荷供电。
2、主变电所的主要设备
（一）主变压器
高压侧电压为110KV，低压侧电压为35KV（或10KV）。
主变压器容量应能满足正常运行时，每台变压器容量承担其所供区域内的全部牵引负荷和动力照明的供电。
当发生故障时，应满足如下条件：
（1）当一台主变压器发生故障时，另一台主变压器应能满足该供电区域高峰小时牵引负荷和动力及照明一、二级负荷的供电。
（2）当一座变电所因故解列时，剩余主变电所应能承担全线的动力和照明一、二级负荷及牵引负荷。
主变压器容量的选择应考虑近期实际负荷和远期发展的需求。
单台容量大约在20MVA～
40MVA范围，主要考虑相邻变电所故障解列时应满足向该段牵引负荷越区供电的要求。
（二）110KV GIS组合电器
主变电所采用110KV全封闭六氟化硫组合电器设备，SF6气体绝缘的金属封闭开关设备,简称GIS(Gas InsuLated metaL-encLosed Switchgear)。
GIS是由各种开关电器：断路器GCB、隔离开关DS、接地开关ES、母线、现地汇控柜LCP以及电流互感器CT、电压互感器VT和避雷器LA等组成的电力设备,具有结构紧凑、抗污染能力强、运行安全、外型美观、设备占用空间小等特点。
主要技术规格如下：
（1）额定电压：110KV
（2）最高工作电压：126KV
（3）额定绝缘水平：
•额定雷电冲击耐受电压（峰值）：相对地650KV
断口650+100KV（隔离开关）
断口650KV（断路器）
•额定1分钟工频耐受电压（有效值）：耐受电压275KV
断口315KV（隔离开关）
断口275KV（断路器）
（4）SF6气体零表压时耐受电压（相对地）：1.3*126√3 KV（5min）
（5）局部放电量（1.1倍相电压下）
•气隔绝缘子：小于3PC
•整体GIS：小于10PC
（6）额定电流：2000A
（7）额定热稳定电流及持续时间：40KA/3S
（8）额定动稳定电流：100KA
（9）额定频率：50HZ
（10）相数：3
（11）断路器操动机构和辅助回路的额定电压：直流220V
（三）主变电所二次设备
（1）主变压器保护
•SR745数字式变压器管理继电器，用于变压器保护、控制、接口、测量和监测。
可实现以下功能：
l 主变内部故障时的纵差保护，保护动作跳主变两侧；
l SR745低压侧过流元件和MIV电压继电器配合，组成低压侧复合过流，依次跳本侧及主变两侧；
l 按负荷起动风扇回路；
l 联跳电容器回路；
l 用于2＃主变时，作主变及线路的纵差保护，动作跳主变两侧。
•MIF数字式馈线管理继电器（装于110KV侧），用于主变压器保护、接口、测量和监测。
可实现以下功能：
l 同MIV电压继电器共同组成110KV复合电压过流保护，第一时限跳本侧，第二时限跳两侧；l 同MIV电压继电器共同组成110KV零序过流方向保护，第一时限跳本侧，第二时限跳两侧；l 监视零序，保护动作经0.3～0.5S跳主变两侧；
l 过负荷保护，发信号及闭锁有载调压开关。
•MIV电压继电器，共2台：
l 一台装于110KV侧，实现：同MIF共同组成复合电压过流保护，第一时限跳本侧，第二时限跳两侧；同MIF共同组成零序过流方向保护，第一时限跳本侧，第二时限跳两侧；零序过压保护保护动作经0.3～0.5S跳主变两侧。
l 另一台装于35KV侧，实现：
利用SR745的过流保护功能共同组成复合电压过流保护，依次跳本侧及主变两侧。
（2）线路保护
配置L90线路差动继电器，实现线路保护要求。
L90光纤纵差保护用于跳闸输出的Ａ型继电器动作时间小于4ms, 用于信号输出的快速Ｃ型继电器动作时间小于0.6ms。
L90与电力监控系统的接口采用数字通讯方式，实现控制、监视、测量和保护动作信号的数据交换。
L90光纤纵差保护的3个通讯口，可以独立或同时运行。
L90具备完善的在线自检功能，在正常运行时一直进行自检，但不影响任何保护功能，如检出异常则发出告警信号并闭锁保护。
（四）环网电缆（110KV电缆，35KV电缆，1500V直流电缆）
环网电力电缆选用低烟、低卤、低毒、阻燃电缆；敷设于重要场所的电缆则选用无烟、无卤、无毒、阻燃电缆。
（1）敷设条件：布置于隧道（或地面）及变电所内电缆支架上或敷设于地面电缆沟槽的电缆支架上，可敷设于可能短时积水的电缆沟内。
（2）材料要求：
l 电缆应具有低烟、低卤、阻燃等特性，部分电缆还应同时考虑防水、防紫外线要求。
l 电缆的防水、防潮性能应满足：电缆样品在水中浸泡72小时后，去除绝缘层外面的复合层后，用肉眼观察，绝缘层外表面应是干燥的。
l 电缆燃烧时的阻燃性能、低烟或无烟、无毒性能应满足相关规定的技术要求。
l 电缆具有防白蚁性能，按照GB/T2952.38《电线电缆白蚁试验方法》中击倒法的规定进行测试，测试结果要求为：KT50应不大于250分钟。