城轨交通供电5变电所主变电所
城市轨道交通主变电所负荷过程实测分析
城市轨道交通主变电所负荷过程实测分析刘兰;王洪杰;崔洪敏【摘要】主变电所在城市轨道交通供电系统中占据着举足轻重的地位,为了掌握其负荷特征,评估其供电能力及可靠性,指导主变压器容量设计,本文以已运营线路主变电所的负荷过程测试数据进行统计.统计显示高峰小时主变电所主变压器的负荷率大多在37％～53％之间,负载率在11％～48％之间;同时通过模拟主变电所仅有一段进线供电的负荷情况,表明单段供电时主变压器负荷率在41％～48％之间,负载率在50％～95％之间,主变电所两台变压器的同时系数约等于1.测试结果表明,被测试主变电所供电可靠性较高,且部分主变电所因为运营时期较短,其仍有较大裕量供电能力.【期刊名称】《电气技术》【年(卷),期】2018(019)008【总页数】5页(P180-183,190)【关键词】主变电所;供电能力;可靠性;负荷率;负载率;同时系数【作者】刘兰;王洪杰;崔洪敏【作者单位】广州地铁集团有限公司,广州 510000;广州地铁设计研究院有限公司,广州 510010;西南交通大学电气工程学院,成都 610031【正文语种】中文城市轨道交通用电负荷是城市电网的一类重要负荷，其牵引负荷为一级负荷，动力照明负荷大部分为一级负荷和二级负荷，因此为了保证城市轨道交通线路正常运营，采用安全可靠性高且经济合理的供电方式显得至关重要[1]。
目前，城市轨道交通供电系统主要采用110/35kV两级电压、集中供电方式[2]，并且设置了专用主变电所，两回路110kV高压交流电源由电网引入，通过主变压器降压为35kV或10kV电压向各个车站的牵引变电所和降压变电所供电[3-4]。
主变电所在城市轨道交通供电系统中占据着举足轻重的地位，因此有必要对其负荷过程以及供电能力和可靠性进行评估，并给出提高可靠性的方法措施。
文献[5]通过仿真计算方法对配电网进行可靠性评估。
文献[6-8]给出了提高配电网可靠性的方法措施。
本文通过对地铁主变电所110kV侧的进线负荷进行实测分析，得到主变电所的负荷过程；为了评估主变电所的供电能力，对其容量设计提供建议。
城市轨道供电系统的组成
二类负荷：自动扶梯、普通风机、工作 照明
三类负荷：空调、冷冻机、广告照明
城市轨道交通的供电电源一般取自城市电网，通过城市电网一次电力 系统和轨道交通供电系统实现输送或变换，最后以适当的电流形成（直 流或交流电）和电压等级供给用电设备。
城市电网一 次电力系统
轨道交通供 电系统
城市轨道交通牵引供电系统构成示意图
主变电所
牵引变电 所
回流 线
馈线 轨道
城市电网 高压供电系统
三相交流
牵引供电系统
接触
直流
网
2、牵引供电系统
1、牵引供配电系统组成： 直流牵引变电所、馈电线、接触网(接触轨
/第三轨)、行走轨、回流线。 2、示意图
3、动力照明供配电系统
1）组成：动力照明供电系统由降压变电 所及动力照明组成。每个车站应设降压 变电所，若地下车站负荷较大，一般设 于站台两端，其中一端可以和牵引变电 所合建成混合变电所；若地面车站负荷 较小，可设一个降压变电所。
第3节 城轨供电系统组成
城市 轨道 交通 组成 如图：
一、供电系统组成
城市轨道交通供电系统：外部供
电系统、牵引供变电系统、动力照 明系统
1、外部供电系统
1）注： 1、城市轨道交通牵引用电可从区域变电所高压线路得电 2、从下一级电压的城市地方电网得电 3、牵引牵引变电所：35KV/1500V
2）城市电网外部供电系统和牵引供电系统示意图
2）照明系统示意图
区域变电所（或地铁 主变电所）
区域变电所（或地铁 主变电所）
降压变 电所
降压变 电所
区间配电所
车站配电 所
区间 配电所
地铁城轨交通供电系统运行与维护试题
城轨交通供电系统运行与维护试题A一、填空题：(每空2分，共40分)1、城市轨道交通供电系统中一般设置三类变电所，即（），（），（）。
2、定期地进行运行分析是提高供电质量、保证安全运行的重要措施。
3、油浸式变压器其箱体内是用变压器油作为（）和散热介质的。
4、电力监控系统由设置在控制中心的（）设置在各种变电所内的（）以及联系二者的通信通道构成。
5、柔性悬挂接触网由（）、（）、（）、支柱与基础几部分组成。
6、（）、（）、轨道回路等组成的供电网络，称为牵引网。
7、人体触电后，首先要使触电者迅速（）。
8、接触网作业时，作业组在接到停电作业命令后，须先（），然后方可作业。
9、（）是接触悬挂中与受电弓直接接触的部分，通过接触线向电力机车输送电能，是接触悬挂最为重要的导线。
10、城市轨道交通的供电系统由电源系统和（）系统、（）系统、电力监控系统组成。
11、高压开关电器的种类有（）、（）、（）、熔断器等。
二、判断题：(每题1分，共10分)1、电力监控系统实现在控制中心对供电系统进行集中管理和调度、实时控制和数据采集。
（）2、设备鉴定后的质量等级分为优良、合格、不合格、报废四级。
（）3、变电所设备运行中的巡视检查是维护设备正常运行、保证安全的可靠供电的有效措施。
（）4、接触网的巡视工作由工班长或安全等级不低于3级的接触网工进行。
（）5、倒闸操作必须有值班员的命令（工作票或口头命令）。
（）6、电流互感器二次侧不能开路。
（）7、运行中的隔离开关，每年要用2500伏的兆欧表测量1次绝缘电阻，并与最近的前1次测量结果比较，不应有显著降低。
（）8、电力系统的不正常工作状态不是故障，但不正常状态可能会上升为故障。
（）9、直流或交流耐压试验，因可能使被试物品的绝缘击穿，或虽未击穿却留下了隐患，故不应采用。
（）10、拆接地线时应先拆接地端，再拆设备端（）三、选择题：(每空2分，共20分)1、在城市轨道交通供电系统中牵引用电负荷为：（）A、一级负荷B、二级负荷C、三级负荷2、倒闸作业应有2人进行，1人监护，1人操作，操作和监护人的接触网安全等级均不得低于：（）A、1级B、2级C、3级D、4级3、电力电容器必须在额定电压和额定电流下运行，三相电容器的容量应相等，允许相差不得超过：（）A、2%B、3%C、4%D、5%4、（）多用于净空受限的地下电气化线路(即地下铁道)。
城市轨道交通供电系统的主要构成
城市轨道交通供电系统的主要构成发布时间：2023-02-02T03:02:28.892Z 来源：《中国电业与能源》2022年18期作者：鲍飞达[导读] 随着现代社会的进步，以及飞速增长的经济鲍飞达绍兴市轨道交通集团有限公司，浙江绍兴312000 摘要：随着现代社会的进步，以及飞速增长的经济，全国各地城市的轨道交通建设也得到了快速发展。
地铁作为城市内部较为新颖的交通工具，逐渐发展成为了城市道路建设的重要一环。
轨道交通供电系统作为直接影响其运营的一部分，应受到更多目光的注意。
关键词：城市轨道交通供电系统；运营一、概述供电系统是城市轨道交通运营的动力源泉，负责电能的供应与传输，为电动列车牵引供电和提供车站、区间、车辆段、停车场、控制中心等其他建筑物所需要的动力照明用电。
可划分为外部电源、主变电所、牵引供电系统、动力照明供电系统、电力监控系统等。
1.外部电源将城市电网电源引入城轨供电系统，为主变电所供电。
2.主变电所将来自城市电网的110kV高压电源降压为地铁使用的35kV中压电源，经环网给牵引变电所、降压变电所提供电源。
3.牵引供电系统包括牵引变电所和牵引网，将35kV中压电源经降压整流变成DC1500V电压，为电动列车提供牵引供电。
4.动力照明供电系统将来自变电所的35kV中压电源降压变成220/380V电压，为运营需要的各种机电设备提供电源。
它包括降压变电所、动力照明配电系统。
5.电力监控系统（PSCADA）设置在地铁控制中心，实时对城市轨道交通各变电所、接触网设备进行远程数据采集和监控。
通过调度端、通信通道和执行端（变电所综合自动化系统）对主要电气设备进行遥控、遥信、遥测、遥调，实现对整个供电系统的运营调度和管理。
6.供电系统的功能包括：（1）接受并分配电能的功能；（2）降压整流及通过接触网传输直流电的功能；（3）降压及动力配电的功能；（4）各级供电网络在正常、事故和灾害情况下的控制、测量、监视、计量和调整的功能；（5）安全操作连锁功能；（6）故障保护功能。
城市轨道交通题库
《城市轨道交通》考试题库一、填空题：（102题）1.城市轨道交通按照轨道形式可以分为（重轨）铁路、（轻轨）铁路和（独轨）铁路三种形式。
2.城市轨道交通按照运能可以分为（大运量）系统、（中运量）系统和（小运量）系统三种形式。
3.城市轨道交通按照路权专用程度可以分为（全封闭）、（半封闭）和（全开放）三种形式。
4.解决城市交通问题的有效措施是建立（综合公共交通系统）。
5.（1804）年2月29日，（英国）出现了世界上第一条蒸汽机车轨道。
6.（1863）年1月10日，（伦敦）出现了世界上第一条蒸汽机车地铁，标志着世界城市轨道交通的诞生。
7.（1888）年，（美国弗吉尼亚州）出现了世界上第一条投入商业运行的有轨电车系统。
8.（1984）年，（英国伯明翰）建成了世界上第一条磁悬浮铁路。
9.（1899）年，（中国北京）建成了中国第一条有轨电车轨道。
10.（1996）年，（中国台北）建成了台北第一条城轨交通线路。
11.世界上第一条磁悬浮商业运营线路于（2002年12月）在（中国上海）建成。
12.城轨交通路网规划主要包括（产生背景研究）、（路网结构研究）和（实施规划研究）三个方面的内容。
13.城轨交通路网结构研究主要包括（合理规模研究）、（路网结构形式研究）、（路网方案客流测试）和（路网方案评价）四个方面的内容。
14.城轨交通车站的位置有四种常用的选择：（跨路口）、（偏路口）、（两个路口之间）和（贴道路红线外侧）。
15.城轨交通的路线按其在运营中的作用可以分为（正线）、（辅助线）和（车场线）。
16.编制城市路网规划的基本思路有（先线后点）和（先点后线）两种。
17.城轨交通限界包括（车辆限界）、（设备限界）、（建筑限界）和（接触限界）。
18.城轨交通地下工程常用的施工方法有（明挖法）、（暗挖法）、（盾构法）和（沉管法）。
19.城轨交通地下工程暗挖法包括（盖挖法）、（新奥法）、（浅埋暗挖法）和（矿山法）。
20.城轨交通的轨道有（钢轨）、（轨枕）、（扣件）、（道床）、（道岔）和（其他附属设备）等六部分构成。
城市轨道交通供电系统
城市轨道交通供电系统一、城市轨道交通供电系统介绍城市轨道交通供电系统是为城市轨道交通运营提供所需电能的系统，不仅为城市轨道交通电动列车提供牵引用电，而且还为城市轨道交通运营服务的其他设施提供电能，如照明、通风、空调、给排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等，应具备安全可靠、技术先进、功能齐全、调度方便和经济合理等特点。
在城市轨道交通的运营中，供电一旦中断，不仅会造成城市轨道交通运输系统的瘫痪，还会危及乘客生命与财产安全。
因此，高度安全可靠而又经济合理的电力供给是城市轨道交通正常运营的重要保证和前提。
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。
二、城市轨道交通供电系统的组成城市轨道交通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。
城市轨道交通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，是专为城市轨道交通系统提供能源的枢纽。
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，为车站、隧道动力照明负荷提供电源。
城市轨道交通供电系统—变电所
1.3 降压变电所
降压变电所将中压电能转换 为低压电能，向车站、区间、车 辆段（停车场)、控制中心所有低 压用电负荷提供电源。
城市轨道交通供电系统中，主变 电所指的是由上一级供电区域 获 得 高 压 电能， 经 降 压 后 以 中 高 压 电 压 等级 向牵引 变 电所和降压变电所供电的一 类变电所。
牵引变电所从主变电所获得电能， 经过降压和整流变成电动列车牵引所 需要的1500V或750 V直流电。
3.1 牵引变电所的工作原理
每座牵引变电所按其所需 容量设置两组整流器并列运行， 向接触网供电。
牵引变电所主接线图
3.1 牵引变电所的工作原理
位于相邻两个牵引变电所之间的接触网，为了能安全、可靠地供电，通常在中央处 断开，将牵引变电所之间两供电臂的接触网分成相互绝缘的两部分，每一部分称为一个 供电分区。
3.1 牵引变电所的工作原理
在供电分区的末端设置有断路器 和隔离开关的分区亭，以便对接触网 起到分断与保护作用，同时还可以通 过分区亭内的开关设备，将供电分区 连接起来。
3.1 牵引变电所的工作原理
牵引变电所的关键设备是整流器， 其中的整流元件由于较长时间流过超过 允许值的电流而导致元件温度过高时， 容易引起元件损坏和整流器停止工作， 所以必须采取有效的过电流保护和降温 冷却保护。
3.2 牵引变电所的供电方式
牵引变电所向牵引网的供电方 式，主要按牵引变电所的分布情 况、供电臂的长短、线路状态之 供电可靠性而定。
通常有单边供电和双边供电两 种。
3.2 牵引变电所的供电方式
单边供电时，接触网发生故障只影响本供电分区，故 障范围较小。
双边供电时，虽然可提高供电电压水平，但发生故障 时影响范围较大，因此目前较少应用。
城市轨道交通供电系统—供电负荷的分类及要求
3.城轨供电方案
城市轨道交通系统是对于城市电网来说，属于一级负荷，即应由两路独 立的电源供电，当其中任何一路电源发生故障时，另一路应能保证一级负荷 的全部用电的需要。
在城市轨道交通供电系统中，牵引用电为一级负荷，而动力照明等用电负 荷根据实际情况分为一级、二级、三级负荷。
一、概述
1.供电系统
城市轨道交通的供电系统是为运营服务提供所需电能的重要系统，除了 为列车提供电力牵引的电能外，还为其他辅助设施包括照明、通风、空调、 给排水系统、通信、信号、防灾报警、自动扶梯、屏蔽门等重要设备提供电 能。
1.供电系统
城市轨道交通的供电电源一般取自城市电网，通过城市电网一次电力系 统和轨道交通供电系统实现输送或变换，最后以适当的电流形成（直流或交 流电）和电压等级供给用电设备。
在城市轨道交通供电系统中，牵引用电为一级负荷，而动力照明等用电负 荷根据实际情况分为一级、二级、三级负荷。
3.城轨供电方案
城市轨道交通作为城市电网的一个用户，一般都直接从城市电网取得电 能，无需单独建设电厂，城市电网对城市轨道交通进行供电，供电方式有集 中供电、分散供电和混合供电。
发电厂
主变电所
牵引变电所
降压所
DC1500V接触网 AC380V车站设备
3.城轨供电方案
（1）集中供电 根据用电容量和线路长短，在沿线建设专用的主变电所，经降压后供给牵
引变电所与降压变电所，有利于城市轨道交通供电形成独立体系。
集中供电方式下的供电系统的组成
各类低压
AC
110k V电 缆
主变电
所
接受城市 电网
110kV电 压等级的 电源，经 主变压器 降压为 33kV中压 后馈出
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峨眉校区 电气工程系
根据所处城市位置确定主变电所结构形式
户外式 户内式 地下式
基本形式 全户外式 半户外式 常规户内式 小型户内式 全地下式 半地下式
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§3-1 主变电所
降压变电所可以从不同母线段取得中压电源；当主变电 所一段中压母线失电时，另一段中压母线可以迅速恢复 对牵引变电所和降压变电所的供电。 当一段中压母线故障时，该段母线上的进线开关分闸， 同时该段母线上的馈线所接的第一级牵引或降压变电所 进线开关也应失压跳闸；由主变电所的另一段中压母线 继续供电。
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§3-1 主变电所
四. 主变压器选择
1. 主变压器台数的确定
原则上，主变压器台数应结合供电网络规划、中压网络 形式、系统运行方式、主变电所容量备用要求等因素综 合分析确定。
目前，国内城市轨道交通主变电所均设置两台主变压器， 互为备用。正常情况下，两台变压器并列运行，各负担 约50%的用电负荷。
B. 《地铁设计规范》要求：供电系统的中压网络应按列车 的远期通过能力设计，对互为备用线路，一路退出运行 另一路应承担其一、二级负荷的供电，线路末端电压损 失不宜超过5%。
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§3-1 主变电所
二. 所址选择
4. 根据城市规划要求确定主变电所位置
A. 由主变电所数量初步确定大致位置。在沿线负荷均匀情 况下，若设一座主所，则考虑布置在线路长度中心附近； 若设两座主所，则首选位置考虑在线路长度的1/4及 3/4处。
城轨供电系统
第3章 变电所
电气工程系 黄小红
§3-1 主变电所
一. 概述
本节主要内容：主变电所选址、电气主接线、主变压器 选择、主变压器中性点接地等
集中供电方案，应建设城轨主变电所。对于分散式供电 方案，需设置电源开闭所，负责向供电分区供电。
电源开闭所一般不单独建设，通常与牵引（降压）变电 所合建。
线路—变压器
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§3-1 主变电所
三. 电气主接线
2. 内桥接线
内桥接线
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§3-1 主变电所
三. 电气主接线
2. 内桥接线
两路高压电源进线可以都是专线，也可以一路专线，另 一路“T”接。
优点为只需3台断路器，数量较少，线路故障操作简单 方便，系统接线清晰。
正常运行方式下，桥联断路器打开，类似线路—变压器
三. 电气主接线
主变电所电气主接线应与电力部门协商确定。城市轨道 交通主变电所高压侧与城网之间应设明显的电气分断点。
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§3-1 主变电所
三. 电气主接线
1. 线路——变压器组接线
两路高压电源进线可以都是专线，也可以一路 专线，另一路“T”接。 优点为接线简洁、高压设备少、占地少、投资 省、继电保护简单。 正常运行方式下，两路各带一台主变压器。 如主变压器一、二级负荷负载率较低，系统发 生故障时，恢复供电操作相对方便。只需在主 所中压侧转移负载，另一路承担全部。 线路—变压器
因主变压器运行可靠，其故障率较线路低，且主变压器 不需经常切换，此接线应用较多。
适用范围：电源线路较长、故障率较高。城轨应用较多
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§3-1 主变电所
三. 电气主接线
3. 中压侧主接线
主变压器
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§3-1 主变电所
三. 电气主接线
3. 中压侧主接线
一般采用单母线分段形式。 优点：正常情况下，两段母线分列运行；牵引变电所和
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§3-1 主变电所
三. 电气主接线
1. 线路——变压器组接线
若主变压器一、二级负荷的负载率较高，系统 发生故障时，需要通过相邻主变电所联络来转 移部分负荷，实现相互支援。 适用范围： 主变电所不设高压配电装置，一台主变压器退 出时，其它主变压器能承担本变电所供电范围 内的全部一、二级负荷。广泛应用于城轨。
国外设置不尽一致。
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§3-1 主变电所
四. 主变压器选择
2. 主变压器容量的确定
原则：正常用电负荷为S正，一台主变退出，单台变压器 用电负荷为S单台，则S>MAX｛ S正，S单台｝。可按近期、 远期分别设计。
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§3-1 主变电所
四. 主变压器选择
2. 主变压器容量的确定
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§3-1 主变电所
二. 所址选择
2. 根据负荷特点确定主变电所沿线布置
主变电所位置离城轨线路的距离一般控制在几百米范围 内。实际工程中主所贴近线路布置。
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§3-1 主变电所
二. 所址选择
3. 根据电压损失要求确定主变电所数量
A. 主变电所数量取决于负荷分布及大小（负荷矩），即中 压网络电缆的压降应满足设计要求。
组接线，两路线路各带一台主变压器。
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§3-1 主变电所
三. 电气主接线
2. 内桥接线
内桥接线线路侧装有断路器，线路的投入和切除十分方 便。当送电线路发生故障时，只需要断开故障线路的断 路器，不影响另一回路正常运行。需要时也可以合上桥 联断路器同一路进线带两台主变压器。但主变压器故障 时，则与该变压器连接的两台断路器均要断开，从而影 响另一回未故障线路的正常运行。
项目
牵引负荷(kVA)
二. 所址选择
5. 根据所处城市位置确定主变电所结构形式
城市轨道交通主变所多数采用户内式、半户外式或地下 式，很少采用全户外式。
布设在市区边的缘或郊区、县的主变电所，可采用布置 紧凑、占地较小的半户外 式。
市区内及市中心规划新建的主变电所，宜采用户内式结 构。
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§3-1 主变电所
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§3-1 主变电所
二. 所址选择
1. 选址基本原则
A. 靠近负荷中心，邻近城市轨道交通线路布置。 B. 满足中压网络电缆压降要求。 C. 满足城轨供电网络规划中主变电所资源共享要求。 D. 与城市规划、城市电网规划相协调。 E. 可独立设置，也可合建 F. 便于电缆线路引入、引出。 G. 便于设备运输。 H. 注意选择适宜的环境，并考虑与周围设施的相互影响。