城市轨道交通供电系统电能质量分析与预测

城市轨道交通供电系统电能质量分析与预测

发表时间：2019-03-25T11:30:50.797Z 来源：《基层建设》2018年第35期作者：陈亚东[导读] 摘要：随着经济的发展，城市轨道交通已经成为了城市居民日常出行的首选，这既是机遇也是挑战，机遇在于城市轨道交通使用率的提高，代表着城市轨道交通具有着巨大的发展潜力，挑战在于使用人员的增多，明显会导致城市轨道交通的压力增大，这就对城市轨道交通的配电系统提出了更高的要求。

苏州市轨道交通集团有限公司运营分公司江苏省苏州市 215000 摘要：随着经济的发展，城市轨道交通已经成为了城市居民日常出行的首选，这既是机遇也是挑战，机遇在于城市轨道交通使用率的提高，代表着城市轨道交通具有着巨大的发展潜力，挑战在于使用人员的增多，明显会导致城市轨道交通的压力增大，这就对城市轨道交通的配电系统提出了更高的要求。本文针对当前城市轨道交通供电系统之中的电能质量进行了分析和预测，旨在为电能质量治理以及牵引供电的设计提供更加严格的理论基础。

关键词：城市轨道交通；WPT HHT；谐波电流时变特性引言

近些年间，各大城市发展速度飞快，城市面积不断扩张，城市人口也不断增加，也就给城市交通带来巨大的压力，提供一个更加便捷并且更加快速的交通方式就成为了一个迫在眉睫的任务。城市轨道交通就非常适合应用在当前的城市发展之中，它具有着高效、便捷、迅速等优势，但是随着使用城市轨道交通出行的人数不断增加，城市轨道交通的供电压力也逐渐增大，主要体现在了电能质量之上，因此非常有必要对城市轨道交通之中的电能质量问题进行深入的研究和分析，从而寻找到一个科学并且合理的解决方案。与此同时，对于未来将要建设的城市轨道交通路线，必须要在建设之前，评估建设之后将会对供电网络所造成的影响，对谐波以及电压等参数进行详细的记录，为后期供电系统的设计提供重要的决策以及参考。 1城市轨道交通供电系统的现状 1.1城市轨道交通牵引供电系统建模

城市轨道交通系统由多个部分组成，其中涉及到了多个行业以及领域，专业性极强，交通牵引以及供电系统都是城市轨道交通之中的重要组成部分，对此必须要采用高科技的解决方法来应对所面临的问题，比如计算机技术以及仿真技术等。想要建立起城市轨道交通牵引供电系统的模型，需要具备多个学科的知识，并且要对城市轨道交通有着深刻的理解和认识，从而才能够更好的完成建模工作，当前对于城市轨道交通建模的研究主要包括了两个方向，一个是基于牵引供电计算所进行的数学建模，而另外一个则是基于控制理论所进行的物理建模，尽管它们两种类型在方向上有所不同，但是其都包括了牵引网络、车辆性能以及仿真运行等多个方面。

1.2电能质量时变特性分析方法

在城市轨道交通系统运行的过程中，高压系统以牵引系统将会在多脉波电流之中产生谐波电流，而在牵引系统的运行之中，又会导致出现网侧电压波动，系统的供电电缆在传输电流时，同样也会产生谐波放大等问题，这些问题都有可能导致城市轨道交通的供电系统发生故障。在供电系统的低压部分，也有着辅助设备所引起的谐波以及无功因数等问题，这些辅助设备既包括了照明、调温设备，也包括了附体以及风机等。

1.3电能质量预测方法

针对正在建设或者计划未来建设的城市轨道交通新路线，在建设之前，进行详细的电能质量评估是非常有必要的，尤其对于其中的重要参数，要在评估之后进行准确的记录，进而为后续进行供电系统设计提供良好的数据支持和理论基础。进行电能质量的预测，必须要采用相应的预测算法以及对电能质量的基础信息进行精确的采集，对于电能质量基础信息的采集，要采用一个统一并且科学的采集原则。在预测算法上，一般会采用ARIMA时间序列算法对电能质量中的有功功率进行评估，并且根据所得数据与所采集的电能质量稳定指标来建立起一个算法模型，进而进行更加精准的预测。在预测过程中，必须要考虑到谐波水平以及谐波阻抗，在预测谐波电流叠加情况下，与公共接入点之中的谐波电压进行合并计算。在新建的城市轨道交通供电系统之中，进行牵引电力的预测是进行预测工作的重要组成部分，必须要严格按照谐波电流的分布特征，并且考虑谐波与基波之间的关系，选择使用蒙特卡洛抽样法对所获得的谐波数据进行研究分析，在一些情况下，不能够通过采集来获得足够的实测数据，此时就要根据已经获得的数据与牵引变电站中的数据来对电能质量进行预测，从而获得较好的实验和分析效果。利用聚类预测算法来建立起一个城市轨道交通电能质量的概率分布模型，与所获得的采集数据来进行关联对比，同时利用动态弯曲距离算法，对于未来一段时间之内的电力质量数值和历史的电力质量数值来进行匹配研究，在得到一个准确的研究数据之后，再利用蒙特卡洛抽样法，来对电能质量的预测质量进行未来发展趋势的评估。在某些情况下，供电系统将会出现电压的暂时性降低，对此要结合电压暂时性降低的原因以及检测点周边的环境，来选择挖掘维度，并且对所获得的挖掘维度进行离散化的数据分析处理，进而对所获的分析处理数据进行扫描，在其中的最小值以及最大值之间，利用多维关联的规则来进行逐层的分析和对比，直到所有索淼结束，最后使用CBR算法，来讲未来可能发生的电网情况当做可变条件，将所挖掘的规则进行对比，最终就能够得到一个准确的电压暂降预测结果。

2城市轨道交通供电系统结构及负荷构成在城市轨道交通的供电系统之中，包括了众多组成部分，其中主要包括了主变电所或者电源开闭所、牵引供电系统、动力以及照明供电系统和杂散电流腐蚀防护系统等。

2.1主变电所或电源开闭所

对于供电系统中的外部供电方案，必须要建立起一个主变电所，为城市轨道交通提供主要供电，具体而言是接受来自于外部的高压电流，并且将其电压降为能够被供电系统所直接使用的电压。在这种外部供电方案之中，必须要设置一个电源开闭所，来向供电区域进行供电，一般情况下，这个电源开闭所并不需要单独进行设立，只需要在牵引变电站之中附带设置即可。

2.2牵引供电系统

在牵引供电系统之中，有牵引变电站以及牵引网两个组成部分，它能够将高压电流经过降压之后，降低为低压电流，从而能够直接提供城市轨道交通系统使用。

2.3动力照明供电系统

城市轨道交通供电技术课后知识题与答案解析

第一章 1、城市轨道交通的特点是什么？ 安全，快捷，准时，舒适，运量大，无污染，占地少且不破坏地面景观。 2、城市轨道交通有哪些类型，各有什么特点？（特点只列举了突出点） （1）地铁：单向运量3-7万人次/h，建设成本最高 （2）轻轨：单向运量2-4万人次/h （3）市郊铁路：单向运量6-8万人次/h，建设成本最低，站间距大，速度最快。 （4）独轨：单向运量1.2万人次/h。无法与其他三种接轨 3、城轨供电系统的功能及要求是什么？ 功能：全方位的服务，故障自救，系统的自我保护，防止误操作，方便灵活的调度，完善的控制、显示和计量，电磁兼容。 要求：安全，可靠，调度方便，技术先进，功能齐全。 4、城轨供电系统有哪些部分组成？各组成部分的作用是什么？ （1）外部供电系统（中压环网供电系统） （2）牵引供电系统 （3）动力照明供电系统 5、城轨供电系统采用何种供电制式？ （1）直流制式

（2）低频单相（少用） （3）工频单相 （4）交流制式（淘汰） 6、迷流腐蚀形成的原因是什么，如何防护？ 原因：钢轨和隧道或道床等结构之间绝缘电阻不是很大。牵引电流泄漏到隧道或道床等结构钢上，再流回牵引变变电的负极。 危害：（1）引起过高的接地电位，使某些含有电气接地装置的设备无法正常运行。 （2）引起牵引变电所的框架保护动作，进而使得牵引变电所的断路器跳闸，造成大范围停电事故。 （3）电腐蚀使得地下钢结构的寿命缩短 防护原则：堵，排，监测 防护措施： （1）降低走行轨的对地电位 （2）增加走行轨对地的过渡电阻 （3）敷设迷流收集网

第二章 1、城轨交通供电系统对电源有哪些要求？ （1）2路电源来自不同的变电所或同一变电所的不同母线。 （2）每个进线电源的容量应满足变电所全部以、二级负荷的要求 （3）2路电源分别运行，互为备用，一路故障，另一路恢复供电 （4）电源点尽量靠近城轨交通路线，减少电缆通道的长度 （5）要求应急电源系统能够满足一定的牵引负荷，保证正常运输的动力照明负荷。 2、城轨交通供电系统的电源电压等级有哪几种？ 集中式一般为10KV，东北地区沈阳，哈尔滨为66KV 分散式为35KV或10KV 3、城轨交通供电系统为什么会产生谐波？如何治理？ 因为城轨交通中广泛使用各种交直流换流装置以及双向晶闸管可控开关设备，这些设备均为谐波源。 治理：（1）增加牵引整流机组的脉波数 （2）安装滤波装置或谐波补偿装置 4、外部供电系统对城轨交通供电系统是供电方式有哪几种？各有什么特点？ （1）集中式供电，采用专用主变电所构成的供电方案，有利于城轨公司的运营和管理，各牵引变电所和降压变电所由环网电缆供电，具有很高的可靠性。 （2）分散式供电，在地铁沿线直接由城市电网引入多路地铁所需要的电源。

城市轨道交通 供电系统讲义

第二章城市轨道交通供电系统描述 ●第一节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。 幻灯片26 ●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。 幻灯片27 第二节变电所的分类 ●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。 ● 幻灯片28 ●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。 幻灯片29 第四节供电系统主要运行方式 ● 1 10kV系统运行方式 ● 1.1 正常运行方式 ●变电所10kV母联开关和开闭所间联络开关均处于打开状态，每座变电所由2回电源供 电，两段10kV母线分列运行。变电所由开闭所按不同的供电分区供电。 1.2 其它运行方式 1.2.1 故障或检修运行方式 开闭所一回10kV外电源退出时的运行方式时，合上开闭所母联开关，由另一回10kV外电源向该开闭所供电范围内所有变电所供电。 非开闭所一回10kV进线电源退出运行时，合上该变电所母联开关，由另一回10kV进线电源向该变电所供电。

城市轨道交通供电系统

城市轨道交通供电系统分析 摘要: 本文从城市轨道交通供电系统的功能、构成、以及系统的外部电源方案等 方面对城市轨道交通供电系统进行了简述。在此基础上引入了城市轨道交通供电系 统中压网络的概念，中压网络有两大属性：一是电压等级，二是构成形式。轨道交 通配电作为轨道交通的重要构成部分，起着非常重要的作用。最后提出变电所综合 自动化的重要性。 关键字: 城市轨道交通供电系统；中压网络；配电系统；变电所综合自动化 0 引言 城市轨道交通供电系统是将电能从电力系统传送给电力机车的电力装置的总称。城市轨道交通供电系统，担负着运行所需的一切电能的供应与传输，是城市轨道交通安全可靠运行的重要保证。 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。城市轨道交通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。 保证电动客车畅行，安全、可靠、迅捷、舒适地运送乘客，是供电系统的根本目的。 1 城市轨道交通供电系统的主要功能 （一）、城市轨道交通电动车组运行所需电能供应；牵引用电。 （二）、城市轨道交通机电设备运转所需电能供应：风机、空调、自动扶梯、电梯、水 泵、加工设备等。 （三）、城市轨道交通通信信号设备运行所需电能供应。 （四）、城市轨道交通照明及其他生产生活用电供应。 2 城市轨道交通供电系统的组成 城市轨道交通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城市轨道

城市轨道交通供电技术课后习题答案

第一章 1、城市轨道交通的特点是什么 安全，快捷，准时，舒适，运量大，无污染，占地少且不破坏地面景观。 2、城市轨道交通有哪些类型，各有什么特点（特点只列举了突出点） （1）地铁：单向运量3-7万人次/h，建设成本最高 （2）轻轨：单向运量2-4万人次/h （3）市郊铁路：单向运量6-8万人次/h，建设成本最低，站间距大，速度最快。 （4）独轨：单向运量1.2万人次/h。无法与其他三种接轨 3、城轨供电系统的功能及要求是什么 功能：全方位的服务，故障自救，系统的自我保护，防止误操作，方便灵活的调度，完善的控制、显示和计量，电磁兼容。 要求：安全，可靠，调度方便，技术先进，功能齐全。 4、城轨供电系统有哪些部分组成各组成部分的作用是什么 （1）外部供电系统（中压环网供电系统） （2）牵引供电系统 （3）动力照明供电系统 5、城轨供电系统采用何种供电制式 （1）直流制式 （2）低频单相（少用） （3）工频单相 （4）交流制式（淘汰） 6、迷流腐蚀形成的原因是什么，如何防护 原因：钢轨和隧道或道床等结构之间绝缘电阻不是很大。牵引电流泄漏到隧道或道床等结构钢上，再流回牵引变变电的负极。 危害：（1）引起过高的接地电位，使某些含有电气接地装置的设备无法正常运行。 （2）引起牵引变电所的框架保护动作，进而使得牵引变电所的断路器跳闸，造成大范围停电事故。 （3）电腐蚀使得地下钢结构的寿命缩短 防护原则：堵，排，监测 防护措施： （1）降低走行轨的对地电位 （2）增加走行轨对地的过渡电阻 （3）敷设迷流收集网 第二章 1、城轨交通供电系统对电源有哪些要求 （1）2路电源来自不同的变电所或同一变电所的不同母线。 （2）每个进线电源的容量应满足变电所全部以、二级负荷的要求 （3）2路电源分别运行，互为备用，一路故障，另一路恢复供电 （4）电源点尽量靠近城轨交通路线，减少电缆通道的长度 （5）要求应急电源系统能够满足一定的牵引负荷，保证正常运输的动力照明负荷。 2、城轨交通供电系统的电源电压等级有哪几种 集中式一般为10KV，东北地区沈阳，哈尔滨为66KV

城市轨道交通供电技术课后习题与答案

第一章 1、城市轨道交通的特点是什么？安全，快捷，准时，舒适，运量大，无污染，占地少且不破坏地面 景观。 2、城市轨道交通有哪些类型，各有什么特点？(特点只列举了突出点) (1)地铁：单向运量3-7万人次/h，建设成本最高 (2)轻轨：单向运量2-4万人次/h (3)市郊铁路：单向运量6-8万人次/h，建设成本最低，站间距大，速度最快。 (4)独轨：单向运量1.2万人次/h。无法与其他三种接轨 3、城轨供电系统的功能及要求是什么？功能：全方位的服务，故障自救，系统的自我保护，防止误 操作，方便灵活的调度， 完善的控制、显示和计量，电磁兼容。 要求：安全，可靠，调度方便，技术先进，功能齐全。 4、城轨供电系统有哪些部分组成？各组成部分的作用是什么？ ( 1 )外部供电系统(中压环网供电系统) ( 2)牵引供电系统 ( 3)动力照明供电系统 5、城轨供电系统采用何种供电制式？ ( 1 )直流制式 ( 2)低频单相(少用) ( 3)工频单相 ( 4)交流制式(淘汰) 6、迷流腐蚀形成的原因是什么，如何防护？原因：钢轨和隧道或道床等结构之间绝缘电阻不是很 大。牵引电流泄漏到隧道或道 床等结构钢上，再流回牵引变变电的负极。 危害：( 1 )引起过高的接地电位，使某些含有电气接地装置的设备无法正常运行。 ( 2)引起牵引变电所的框架保护动作，进而使得牵引变电所的断路器跳闸，造成大范围停电事故。 ( 3)电腐蚀使得地下钢结构的寿命缩短 防护原则：堵，排，监测 防护措施： ( 1 )降低走行轨的对地电位 ( 2)增加走行轨对地的过渡电阻 ( 3)敷设迷流收集网

第二章 1、城轨交通供电系统对电源有哪些要求？ （1）2 路电源来自不同的变电所或同一变电所的不同母线。 （2）每个进线电源的容量应满足变电所全部以、二级负荷的要求 （3）2 路电源分别运行，互为备用，一路故障，另一路恢复供电 （4）电源点尽量靠近城轨交通路线，减少电缆通道的长度 （5）要求应急电源系统能够满足一定的牵引负荷，保证正常运输的动力照明负荷。 2、城轨交通供电系统的电源电压等级有哪几种？集中式一般为10KV ，东北地区沈阳，哈尔滨为 66KV 分散式为35KV 或10KV 3、城轨交通供电系统为什么会产生谐波？如何治理？因为城轨交通中广泛使用各种交直流换流装置以及双向晶闸管可控开关设备，这些设备均为谐波源。 治理：（1）增加牵引整流机组的脉波数 （2）安装滤波装置或谐波补偿装置 4、外部供电系统对城轨交通供电系统是供电方式有哪几种？各有什么特点？ （1）集中式供电，采用专用主变电所构成的供电方案，有利于城轨公司的运营和管理，各牵引变电所和降压变电所由环网电缆供电，具有很高的可靠性。 （2）分散式供电，在地铁沿线直接由城市电网引入多路地铁所需要的电源。 （3）混合式供电，以集中式供电为主，个别地段直接引入城市电网电源作为补充，供电系统更加完善可靠。 5、城轨交通主动变电所的位置应如何选择？ （1）应尽量靠近城市轨道交通路线，接近负荷中心 （2）各主变电所的负荷平衡，两侧的供电距离基本相同 （3）靠近城市轨道交通车站 （4）考虑路网规划与其他城市交通路线资源共享，并预留电缆通道和容量6、什么是中压网络？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，横向把各个牵引变电所，降压变电所连接起来，便构成了中压网络。 7、中压网络有哪些电压等级？35，20,10,6,3KV 8、中压网络有哪些结构形式？ （1）树形（针对集中式供电） （2）点对点式（针对分散式供电）

城市轨道交通供电

城市轨道交通供电系统

第一章 电力牵引供电系统综述 一、 电力牵引的制式 对牵引列车的电动车辆或电力机车特性的基本要求： 1、起动加速性能 要求起动加速力大而且平稳，即恒定的大的起动力矩，便于 列车快速平稳起动。 2、动力设备容量利用 对列车的主要动力设备——牵引电动机的基本性能要求为，列车轻载时，运行速度可以高一些，而列车重载时运行速度可以低一些。这样无论列车重载或轻载都可以达到牵引电动机容量的充分利用，因为列车的牵引力与运行速度的乘积为其功率容量，这时近于常数。 3、调速性能 列车运输，特别是旅客运输，要求有不同的运行速度，即调速。在调速过程中既要达到变速，还要尽可能经济，不要有太大的能量损耗，同时还希望容易实现调速。 低频单相交流制是交流供电方式，交流电可以通过变压器升降压，因此可以升高供电系统的电压，到了列车以后再经车上的变压器将电压降低到适合牵引电动机应用的电压等级。由于早期整流技术的关系，这种制式采用的牵引电动机在原理上与直流串激电动机相似的单相交流整流子电动机。这种电动机存在着整流换向问题，其困难程度随电源频率的升高而增大，因此采用了“低频”单相交流 制，它的供电频率和电压有 25 HZ 、6.5～11 kV 和163 2HZ 、12～15 kV 等类型。由于用了低频电源使供电系统复杂化，需由专用低频电厂供电，或由变频电站将国家统一工频电源转变成低频电源再送出，因此没有得到广泛应用，只在少量国家的工矿或干线上应用。 “工频单相交流制”。这种制式既保留了交流制可以升高供电电压的长处，又仍旧采用直流串激电动机作为牵引电动机的优点，在电力机车上装设降压变压器和大功率整流设备，它们将高压电源降压，再整流成适合直流牵引电动机应用的低压直流电，电动机的调压调速可以通过改变降压变压器的抽头或可控制整流装置电压来达到。工频单相交流制是当前世界各国干线电气化铁路应用较普遍的牵引供电制式。我国干线电气化铁路即采用这种制式，其供电电压为25kV 。 在牵引制的发展过程中曾出现过“三相交流制”的形式，但由于供电网比较复杂，必须要有两根（两相）架空接触线和走行轨道构成三相交流电路，两根架空接触线之间又要高压绝缘，造成的困难和投资更大，因此被淘汰。 关于直流制式的电压等级应用情况大致如下：干线电气化铁路的供电电压有 3 kV 的，电压没有再提高是因为受到直流牵引电动机端电压的限制，其值一般为 l ．5 kV 左右，用 3 kV 供电，一般就需要将两台电动机串联联接，再提高供电电压其联接就更复杂，还涉及当时整流装置绝缘水平的问题。这种制式在原苏

《城市轨道交通供电技术与应用》课程标准

《城市轨道交通供电技术与应用》课程标准
课程代码 课程类型 课程学分 修读学期 021******* 理实一体课程 3.5 学分 第 3 学期 长春市轨道交通集团有限公司 审核人 米秀杰 课程类别 课程性质 课程学时 适用专业 专业课程 必修课程 56 学时 城市轨道交通控制
合作开发企业 执笔人
王刚、王东亮
1．课程定位与设计思路 1．1 课程定位 《城市轨道交通供电技术与应用》是城市轨道交通控制专业的专业必修课程。是在 前修课程电工基础及电机与电气控制技术学习结束后，具备了电路分析与计算、电磁感 应基本理论与应用、安全用电等知识的基础上开设的，本课程通过理论与实践相结合的 方式， 采取多种教学方法培养学生掌握变电所一次电气设备的维护和检修能力及二次系 统的维护和检修能力，以及城市轨道交通供电系统的分析、设计、调试和维护能力，培 养学生分析实际问题和解决实际问题的能力，培养学生的团队协作、勇于创新、敬业乐 业的工作作风。与后续课程继电保护及自动装置、接触网、交直流调速、电机调速综合 实训等课程相衔接，共同培养学生电气控制技术应用的相关技能，为具备轨道交通电气 设备的运行、安装、调试与维护能力奠定基础。 前修课程为：《电工基础》《电机与电气控制技术》。 后续课程为：《继电保护及自动装置》、《接触网》、《交直流调速》、《电机调 速综合实训》、《电气控制柜装配》等。 1．2 设计思路 课程的设计思路为： 本专业培养的毕业生工作岗位分为城市轨道交通供电设备的安 装、调试、维护与检修和城市轨道交通通信与信号系统的安装、调试、管理与维护。分 析城市轨道交通控制专业毕业生从事的主要工作岗位中的典型工作任务， 得到本课程的 教学内容。我们培养的大部分学生毕业后将要面向轨道交通公司电气设备安装、调试、
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城市轨道交通供电系统的应用与简述

城市轨道交通供电系统的应用与简述 在地铁运营线路中的车站、隧道区间、车辆段、停车场设备设施的运行依赖于电力来驱动工作，如电动列车、照明、环境控制系统、给排水系统、防火系统、通信、信号、自动扶梯等设备。因此，在地铁运营中的各类设备设施要求，供电系统提供可靠的不间断的动力电源。供电系统的质量要求：安全、可靠、稳定。 地铁供电系统部门在地铁运营公司内部是一个重要部门，在地铁运营的过程中供电设备一旦发生故障或中断供电将会造成地铁客运的瘫痪，还会危及乘客的生命安全和财产的重大损失。供电系统设备的正常运行是保障地铁正常运营的重要前提。 地铁的供电系统110或66KV的电源取自城市电网，通过城市的电网一次电力系统和地铁电网一次配电供电系统，实现传输以适当的电压等级供给地铁各类设备设施用电。 地铁供电系统主要技术标准： 目前国内地铁一般采用主变电站集中供电方式二级电压供电系统，主变电站进户电压110或66kv，然后通过110或66kv主变压器降压至35kv为全线各牵降混合、降压变电站供电。 地铁供电系统各电压等级允许偏差值 AC 110kv合格范围（－3％～＋7％），即106.7kv～117.7kv。 AC 66kv合格范围（±5％），即62.7~69.3KV AC35kv合格范围（±5％），即（33.25～36.75）kv 。 AC 400v合格范围（±7％），即372v～428v。

DC 1500v合格范围（－33％～＋20％），即1000v～1800v。 牵引整流变压器：高压侧额定电压AC35KV、低压侧AC1220V。 牵引整流器：交流侧额定电压AC1220V、直流侧DC1500V。 牵引接触网：电压波动范围为DC1000V～DC1800V。 降压动力变电压器：高压侧AC35KV、低压侧AC0.4KV。 供电系统设置远动（SCADA）系统：实现全现供电系统集中调度控制管理，并支持综合监控（ISCS）系统的集成。 设置杂散电流防护系统：包括杂散电流防堵阻措施、杂散电流收集系统、杂散电流监测系统。 接地系统：110KV不系统接地：35KV为小电阻接地系统：低压0.4/0.23KV采用TN－S制接地系统：1500V直流不接地系统：地面建筑物防雷按照相关国家规范要求进行。 供电系统构成与功能： 系统构成：供电系统设备组成部分：110KV主变电站、35KV供电环网电缆网络、牵降混合变电站、降压变电站，牵引接触网系统、动力照明供配电供电系统、电力监控系统（SCADA）、杂散电流防护系统。功能： 主变电站：从城市电力网中引入110或66KV电源经主变压器降压至35KV，再经35KV馈出配电柜输出至全线各变电站。 35KV供电环网电缆网络：将主变电站的35KV电源，通过馈出配电柜的环网电缆网络，分配到各牵降混合变电站及降压变电站。 牵引变电站及降压变电站：牵降混合变电站将35KV经整流变压器降

实用文库汇编之城市轨道交通供电技术课后习题与答案

*作者：角狂风* 作品编号：1547510232155GZ579202 创作日期：2020年12月20日 实用文库汇编之第一章 1、城市轨道交通的特点是什么？ 安全，快捷，准时，舒适，运量大，无污染，占地少且不破坏地面景观。 2、城市轨道交通有哪些类型，各有什么特点？（特点只列举了突出点） （1）地铁：单向运量3-7万人次/h，建设成本最高 （2）轻轨：单向运量2-4万人次/h （3）市郊铁路：单向运量6-8万人次/h，建设成本最低，站间距大，速度最快。 （4）独轨：单向运量1.2万人次/h。无法与其他三种接轨 3、城轨供电系统的功能及要求是什么？ 功能：全方位的服务，故障自救，系统的自我保护，防止误操作，方便灵活的调度，完善的控制、显示和计量，电磁兼容。 要求：安全，可靠，调度方便，技术先进，功能齐全。 4、城轨供电系统有哪些部分组成？各组成部分的作用是什么？ （1）外部供电系统（中压环网供电系统） （2）牵引供电系统 （3）动力照明供电系统 5、城轨供电系统采用何种供电制式？ （1）直流制式 （2）低频单相（少用） （3）工频单相 （4）交流制式（淘汰） 6、迷流腐蚀形成的原因是什么，如何防护？ 原因：钢轨和隧道或道床等结构之间绝缘电阻不是很大。牵引电流泄漏到隧道或道床等结构钢上，再流回牵引变变电的负极。

危害：（1）引起过高的接地电位，使某些含有电气接地装置的设备无法正常运行。 （2）引起牵引变电所的框架保护动作，进而使得牵引变电所的断路器跳闸，造成大范围停电事故。 （3）电腐蚀使得地下钢结构的寿命缩短 防护原则：堵，排，监测 防护措施： （1）降低走行轨的对地电位 （2）增加走行轨对地的过渡电阻 （3）敷设迷流收集网 第二章 1、城轨交通供电系统对电源有哪些要求？ （1）2路电源来自不同的变电所或同一变电所的不同母线。 （2）每个进线电源的容量应满足变电所全部以、二级负荷的要求 （3）2路电源分别运行，互为备用，一路故障，另一路恢复供电 （4）电源点尽量靠近城轨交通路线，减少电缆通道的长度 （5）要求应急电源系统能够满足一定的牵引负荷，保证正常运输的动力照明负荷。 2、城轨交通供电系统的电源电压等级有哪几种？ 集中式一般为10KV，东北地区沈阳，哈尔滨为66KV 分散式为35KV或10KV 3、城轨交通供电系统为什么会产生谐波？如何治理？ 因为城轨交通中广泛使用各种交直流换流装置以及双向晶闸管可控开关设备，这些设备均为谐波源。 治理：（1）增加牵引整流机组的脉波数 （2）安装滤波装置或谐波补偿装置 4、外部供电系统对城轨交通供电系统是供电方式有哪几种？各有什么特

城市轨道交通供电系统中压网络

城市轨道交通供电系统的中压网络研究一、供电系统的简介及中压网络的概念 1、城市轨道交通供电系统的功能 城市轨道交通供电系统，担负着运行所需的一切电能的供应与传输，是城市轨道交通安全可靠运行的重要保证。 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。城市轨道交通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。保证电动客车畅行，安全、可靠、迅捷、舒适地运送乘客，是供电系统的根本目的。 2、供电系统的构成 根据功能的不同，对于集中式供电，城市轨道交通供电系统可分成以下几部分：外部电源、主变电所、牵引供电系统、动力照明配电系统、电力监控(SCADA)系统。对于分散式供电，城市轨道交通供电系统则可分成以下几部分：外部电源、(电源开闭所)、牵引供电系统、动力照明配电系统、电力监控(SCADA)系统。牵引供电系统，又可分成牵引变电所与牵引网系统。动力照明配电系统，又可分成降压变电所与动力照明。 但在进行初步设计与施工设计时，为便于设计管理，供电系统往往被划分成：系统设计；主变电所设计；牵引变电所(或牵引降压混合变电所)及降压变电所设计；牵引网设计；电力监控系统设计；杂散电流腐蚀防护设计(注：动力照明随同土建一起设计)。 3、外部电源方案 城市轨道交通系统的外部电源方案，根据城市电网构成的不同特点，可采用集中式、分散式、混合式等不同形式。 (1) 确定外部电源方案的原则 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。 (2) 集中式供电 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

城市轨道交通供电系统详解

城市轨道交通供电系统详解

第一章 电力牵引供电系统综述 一、 电力牵引的制式 对牵引列车的电动车辆或电力机车特性的基本要求： 1、起动加速性能 要求起动加速力大而且平稳，即恒定的大的起动力矩，便于列车快速平稳起 动。 2、动力设备容量利用 对列车的主要动力设备——牵引电动机的基本性能要求为，列车轻载时，运 行速度可以高一些，而列车重载时运行速度可以低一些。这样无论列车重载或轻 载都可以达到牵引电动机容量的充分利用，因为列车的牵引力与运行速度的乘积 为其功率容量，这时近于常数。 3、调速性能 列车运输，特别是旅客运输，要求有不同的运行速度，即调速。在调速过程 中既要达到变速，还要尽可能经济，不要有太大的能量损耗，同时还希望容易实 现调速。 低频单相交流制是交流供电方式，交流电可以通过变压器升降压，因此可以 升高供电系统的电压，到了列车以后再经车上的变压器将电压降低到适合牵引电 动机应用的电压等级。由于早期整流技术的关系，这种制式采用的牵引电动机在 原理上与直流串激电动机相似的单相交流整流子电动机。这种电动机存在着整流 换向问题，其困难程度随电源频率的升高而增大，因此采用了“低频”单相交流 制，它的供电频率和电压有 25 HZ 、6.5～11 kV 和163 2HZ 、12～15 kV 等类型。由于用了低频电源使供电系统复杂化，需由专用低频电厂供电，或由变频电站将 国家统一工频电源转变成低频电源再送出，因此没有得到广泛应用，只在少量国

家的工矿或干线上应用。 “工频单相交流制”。这种制式既保留了交流制可以升高供电电压的长处，又仍旧采用直流串激电动机作为牵引电动机的优点，在电力机车上装设降压变压器和大功率整流设备，它们将高压电源降压，再整流成适合直流牵引电动机应用的低压直流电，电动机的调压调速可以通过改变降压变压器的抽头或可控制整流装置电压来达到。工频单相交流制是当前世界各国干线电气化铁路应用较普遍的牵引供电制式。我国干线电气化铁路即采用这种制式，其供电电压为25kV。 在牵引制的发展过程中曾出现过“三相交流制”的形式，但由于供电网比较复杂，必须要有两根（两相）架空接触线和走行轨道构成三相交流电路，两根架空接触线之间又要高压绝缘，造成的困难和投资更大，因此被淘汰。 关于直流制式的电压等级应用情况大致如下：干线电气化铁路的供电电压有3 kV的，电压没有再提高是因为受到直流牵引电动机端电压的限制，其值一般为l．5 kV左右，用 3 kV供电，一般就需要将两台电动机串联联接，再提高供电电压其联接就更复杂，还涉及当时整流装置绝缘水平的问题。这种制式在原苏联和东欧一些国家应用最普遍。 供电电压为1.2～1.5 kV的直流制多用于工矿和部分国家的干线电力牵引，如日本等国家。 城市轨道交通几乎毫无例外地都采用直流供电制式，这是因为城市轨道交通运输的列车功率并不是很大，其供电半径（范围）也不大，因此供电电压不需要太高，还由于直流制比交流制的电压损失小（同样电压等级下），因为没有电抗压降。另外由于城市内的轨道交通，供电线路都处在城市建筑群之间，供电电压不宜太高，以确保安全。基于以上原因，世界各国城市轨道交通的供电电压都在直流550～1500V之间，但其档级很多，这是由各种不同交通形式，不同发展历史时期造成的。现在国际电工委员会拟定的电压标准为：600 V、750 V和1500V 三种。后两种为推荐值。我国国标也规定为750V和1500 V，不推荐现有的600 V。 我国北京地铁采用的是750 V直流供电电压，上海地铁采用的是1500 V直流供电电压。必须根据各城市的具体条件和要求，综合论证决定。

城市轨道交通供电系统课程设计

城市轨道交通供电系统课程设计报告评语： 考勤（10） 守纪 （10） 设计过程 （40） 设计报告 （30） 小组答辩 （10） 总成绩 （100） 专业：电气工程及其自动化 班级：电气1002班 姓名：李宵亮 学号： 201009105 指导教师：王思华 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2013年7月12日

1设计原始资料 1.1具体题目 某原始资料如表1所示： 表1 某地铁一号线线路区间长度 站名(简称) 西 朗 A 坑 口 B 花 地 湾 C 芳 村 D 黄 沙 E 长 寿 路 F 陈 家 祠 G 西 门 口 H 公 元 前 I 农 讲 所 J 烈 士 陵 园 K 东 山 口 L 杨 箕 M 体 育 西 路 N 体 育 中 心 O 广 州 东 站 P 站距 (kM) 1.571 0.928 1.321 1.38 0.951 1.135 0.932 0.872 1.177 1.019 1.165 1.316 1.423 0.961 1.874 (1)车流密度：平时N=20对/h，高峰N=30对/h； (2)列车编组：6节/列； (3)列车自重：G=331.6t； (4)列车平均运行速度：V=35km/h； (5)牵引网额定电压：U c=1.5kV； (6)牵引网单位阻抗：r=0.0331{EMBED Equation.DSMT4 \* MERGEFORMAT |Ω/km； (7)列车单位能耗：A=0.07kW·h/t·km； (8)运营时间：18h/day； (9)走行轨单位阻抗：r0=0.013； (10)电价：a=0.69元/度。 1.2要完成的内容 试结合所学知识，对该地铁牵引变电所进行布点，并进行牵引供电计算。 2设计内容的分析 牵引变电所的设置取决于：牵引网电压等级、牵引网电压损失，同时应对杂散电流腐蚀防护、线路能耗、电缆敷设、土建造价等加以统筹考虑。牵引变电所分布应尽量均匀，便于牵引整流机组规格统一，便于设备维护管理以及降低维护成本。 2.1布点的基本要求 2.1.1满足直流牵引供电系统运行方式的要求 本设计采用双牵引整流机组双边供电的运行方式，各牵引变电所的两套牵引 1

城市轨道交通供电系统研究与设计讲解学习

科研训练结题报告 城市轨道交通供电系统研究与设计 指导教师：张俊芳 学生姓名：尹兆京梁华斌宁玉可学号： 1010190456 10101904

一．背景介绍 目前，大力发展城市轨道交通已成共识。我国城市轨道交通事业正面临着前所未有的良好发展环境和难得的发展机遇。 进入21世纪，我国城市轨道交通建设将进入快速发展的阶段据。初步统计，国内目前已有十几座城市正在建造快速轨道交通工程，已实现运营线路总长度近400km。另外还有相当数量的大中城市，正在着手不同类型轨道交通建设的前期筹备工作，预计在未来中国城市发展中，轨道交通的建设速度将会不断加快。 二、相关知识简介 1、城市轨道交通供电系统（Power supply system for urban rail transit）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（转换为直流电）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。 城市轨道交通供电系统通常包括两大部分，即对沿线牵引变电所输送电力的高可靠性专用外部供电系统；以及从直流牵引变电所经降压、换流后，向动车组电的直流牵引供电系统。其大致的示意图如下： 图2-1 地铁供电系统 从发电厂（站）经升压、高压输电网、区域变电站至主降压变电站部分通常被称为牵引供电系统的“外部（或一次）供电系统”。

从主降压变电站（当它不属于电力部门时）及其以后部分统称为“牵引供电系统”。它应该包括：主降压变电站、直流牵引变电所、馈电线、接触网、走行轨及回流线等。直流牵引变电所将三相高压交流电变成适合电动车辆应用的低压直流电。馈电线是将牵引变电所的直流电送到接触网上。接触网是沿列车走行轨架设的特殊供电线路，电动车辆通过其受流器与接触网的直接接触而获得电力。走行轨道构成牵引供电回路的一部分。回流线将轨道回流引向牵引变电所。 2、供电制式主要包含电流制、电压等级和馈电方式，世界各国城市轨道 交通均采用直流供电制式，这是因为城市轨道交通车辆功率相对城际列车是很小的，其供电距离较短，对供电电压要求不高。其电压在DC600V-DC1500V之间，我国规定采用DC750V和DC1500V两种。牵引网馈电方式分为架空接触网和接触轨两种基本类型。一般DC750V采用第三轨馈电方式，DC1500V采用架空接触网馈电方式。采用哪种供电制式必须根据城市具体条件与要求，综合分析论证，经测算采用DC750V与DC1500V供电方式单位工程成本接近，从经济上、运营维护的合理性以及备件的通用性等多方面考虑，选用DC1500V更有利一些。选择合理的供电制式要依据以下原则： 1.要与客流量相适应。城市轨道交通设计的基础为预期乘坐旅客流量。根据预测客流量选择合适的电动客车类型，一般大运量的城市轨道交通系统，多采用DC1500V电压，架空接触网馈电；中小运量的城市轨道交通系统多采用DC750V 和接触轨馈电方式。比如上海、广州和大连采用DC1500V接触网馈电；长春轻轨采用DC750V接触网馈电。 2.供电要求安全可靠。城市轨道交通是城市公共交通系统中的脊梁，一旦发生故障，造成列车停运，就会影响市民生活，引起城市交通混乱。安全可靠是选择供电制式的重要条件之一。 3.牵引网使用寿命长，减少维修工作量，降低轨道交通运营成本。 4.根据城市人文景观、地理环境需要选择合适的牵引网。 5.便于安装和事故抢修。选用的牵引网应便于施工安装以及正常运营后的日常维修维护，一旦发生故障，尽快恢复运营。 3、接触网是城市轨道交通系统中不可或缺的组成部分，占有非常重要的 位置，是传递能量的桥梁。接触网分为柔性接触网和刚性接触网，柔性接触网由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础四部分组成，刚性接触网是通过改革研制的新产品，相对柔性接触网来说具有整体结构简单、无需下锚装置、线叉及锚段关节安装调试方便等优点。柔性接触网暴露于空气，长期面临着外界温度应力变化，处于经常被受电弓抬升摩擦的工作环境中，其电可靠性、安全性及供电质量对城市轨道交通起着相当重要的作用。柔性接触网分类大多以接触悬挂的类型来区分，在一条线路上，为了满足供电和机械方面的要求，把接触网分成若干一定长度且相互独立的分段，这就是接触网的锚段。根据每个锚段结构的不同分为简单接触悬挂和链型接触悬挂。简单悬挂的优点是结构简单、支柱高度低、投资小、施工检修方便；缺点是导线的张力、驰度随温度变化较大，导线弹性不均匀，不利于机车高速受流。单链形悬挂按下锚方式分为未补偿简单链形悬挂、半补偿链形悬挂、全补偿链形悬挂。未补偿简单链形悬挂即下锚处不设补偿装置，又称为硬锚，其接触线、承力索张力驰度随温度变化大，我国很少采用；半补偿链形悬挂即接触线补偿下锚，承力索未设补偿装置；全补偿链形悬挂即接触线承

城市轨道交通供电系统

《城市轨道交通供电系统》课程教学大纲 Power System for Urban Rail Trasit 课程负责人：执笔人: 编写日期： 一、课程基本信息 1．课程编号：L08182 2．学分：2学分 3．学时：32（理论32） 4．适用专业：电气工程及其自动化专业 二、课程教学目标及学生应达到的能力 本课程属电气工程及其自动化的一门专业课程，在培养计划中列为选修课程，本课程教学内容是后续铁路供电专业领域研究和工程工作的基础。 本课程的教学任务是使学生掌握牵引供变电系统的特点及组成；电气主结线；相关电气设备；监控系统的结构、工作原理与运行状态；供电系统故障的理论分析和各种短路计算方法；供变电工程的设计计算方法等。 本课程的教学目标是使学生具有供变电工程运行状况及设计原理分析、新技术应用和发展趋势分析等多方面能力。与铁路实践相结合，重点培养学生实际动手操作能力。 三、课程教学内容与基本要求 （一）绪论（2课时） 主要内容：基础理论知识；城市轨道交通供电系统的功能、构成和发展；外部电源的供电方式。 1. 基本要求 （1）了解基础理论知识和城市轨道交通供电系统的功能、构成和发展。 （2）熟悉外部电源的供电方式 2. 学时分配 课堂教学2学时，其中，基础理论知识，城市轨道交通供电系统的功能、构成和发展，外部电源的供电方式（2学时）。 （二）高压技术基础（2课时） 主要内容：电介质的电气强度；过电压防护与绝缘配合。 1. 基本要求 （1）了解电介质的电气强度。 （2）熟悉过电压防护与绝缘配合。 2. 学时分配 课堂教学2学时，其中，电介质的电气强度（1学时）；过电压防护与绝缘配合（1学时）。 （三）城市轨道交通供电系统高压电器设备（1课时） 主要内容：高压开关电器；绝缘子。 1. 基本要求