城市轨道交通供电系统以及城轨供电接触网介绍ppt课件.ppt

城市轨道交通供电系统,新学年的要求,上课作业考试,上 课,座位的要求听课的要求关于迟到早退的问题关于旷课的问题,作 业,字迹单独完成准时交,考 试,考查课平时成绩（上课+作业+期中考试）40% +期末成绩60%,城市轨道供电系统,第一章 概 述,城市轨道交通的定义： 通常以电能为动力，采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通之总称 。 城轨供电系统的供电对象：1. 为城市轨道交通电动列车提供牵引用电 ；2.为城市轨道交通运营服务的其它设施提供电能。,第一节城市轨道交通概述,一、分类1、地铁 广州地铁,第一节 城市轨道交通概述 一、分类2、轻轨大连城市轻轨,第一节 城市轨道交通概述 一、分类3、独轨重庆独轨线路,第一节 城市轨道交通概述,二、特点1、安全2、快捷3、准时4、舒适5、无污染6、占地少，不破坏地面景观 7、投资大，技术复杂，建设周期长,第二节 城市轨道交通供电系统概述,一、城市轨道交通供电系统供电制式1、城市轨道交通供电系统组成：变电所、接触网(接触轨)、回流网。2、牵引网的供电制式主要指电流制、电压等级和馈电方式。 我国国家标准地铁直流牵引供电系统，规定了DC1500V和DC750V两种电压制式。,第二节 城市轨道交通供电系统概述,供电制式选择原则：1）供电制式与客流量相适应 2）供电安全可靠性 3）便于安装和事故抢修 4）牵引网使用寿命长，维修工作量小5）注重环境和景观效果。,第二节 城市轨道交通供电系统概述,二、国外轨道交通供电系统的发展 1、直流制式 直流电机2、低频单相交流制 交流电机3、工频单相交流制 交-直-交,第二节 城市轨道交通供电系统概述,三、国内轨道交通供电系统的发展现状 我国自1969年建成北京第一条地铁。其中北京和天津地铁采用DC750V第三轨馈电。（北方地区）上海、广州、南京和深圳和大连采用DC1500V接触网馈电。（南方地区）,第二节 城市轨道交通供电系统概述,两种供电制DC750V/DC1500V式分析比较： 1、设备施工安装2、设备投资 3、供电可靠性 4、使用寿命 5、维修费用 6、土建费用 7、其他方面(景观，安全，能耗）,第三节 城市轨道交通供电系统的组成,城市轨道交通的供电系统可分为：交流高中压（HMV）系统；牵引供电（TPS） 系统；接触网(OCS) 系统；电力监控(SCADA) 系统；SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统,一、城轨交通电源系统,城轨交通电源系统组成： （1）发电厂 （2）升压变压器 （3）电力网 （4）主降压器 （5）直流牵引变电所 （6）馈电线 （7）接触网 （8）走行轨道 （9）回流线 目前，我国用得最普遍的输电电压等级为110220 kV。,二、 向牵引变电所的供电方式,1、集中供电方式。,2、分散供电方式,3、混合供电方式,三、电动车组的概述1、定义：“Train Set With Power Car”带有动车的列车编组。 A 制动单元 B 自走单元C 随走单元特征与分类,2、分类3、特点4、我国动车组技术,第四节 城轨供电系统的特点,一、牵引供电系统1、概述2、组成：牵引变电所、接触网、馈电线、回流线、电分段、轨道。,第四节 城轨供电系统的特点,一、牵引供电系统3、运行方式单边供电双边供电,第四节 城轨供电系统的特点,二、 动力照明系统三、电力监控系统 电力监控系统由控制中心、通信通道和被控站系统组成，对全线变电所及沿线供电设备实行集中监视、控制和测量。,第四节 城轨供电系统的特点,四、城轨交通供电系统对电源的基本要求 1、两路电源要求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l、2级负荷的要求。3、两路电源应分列运行，互为备用，当l路电源发生故障时，由另l路电源回复供电。4、为便于运营管理和减少损耗，要求集中式供电的主变电所的站位和分散式供电的电源点，要尽量靠近城轨交通线路，减少引入城轨交通的电缆通道的长度。,第四节 城轨供电系统的特点,五、城轨交通供电系统的电压等级 六、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)腐蚀过程电池为A钢轨（阳极区）B道床、土壤C金属管线（阴极区）；电池为D金属管线（阳极区）E土壤、道床F钢轨（阴极区）。,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,(2)腐蚀特点杂散电流腐蚀一般的特点有腐蚀激烈、集中于局部位置；当有防腐层时，又往往集中于防腐层的缺陷部位。,4、杂散电流腐蚀的防护A、杂散电流腐蚀防护的原则 B、杂散电流的防护措施 C、杂散电流防护的措施,5、杂散电流的监测 地铁杂散电流监测系统原理框图,思考题：1、电力系统、电力网络、动力系统的组成及其不同之处？ 2、电力牵引供电系统的组成？ 3、电力牵引的制式 有哪些？ 4、我国铁路选用的制式及轨道交通选用的制式分别是什么？,接 触 网,第四章,第一节 接触网的组成一、接触网的组成牵引网包括了接触网、钢轨回路(包括大地)、馈电线和回流线。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。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。回流线是连接轨道和牵引变电所的导线，通过回流线把轨道中的回路电流导入牵引变电所。,二、接触网的工作特点1没有备用2经常处在动态运行状态中3结构复杂，技术要求高,三、对接触网的基本要求 1接触网悬挂应弹性均匀、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贵重材料，以降低成本。,四、接触网的分类接触网分为架空式接触网和接触轨式接触网。 架空式接触网的悬挂类型大致为三种：简单悬挂，链形悬挂，刚体悬挂。 接触轨可以有三种方式，即上接触式、下接触式和侧接触式。,五 接触网的供电方式牵引变电所向接触网供电：单边供电和双边供电 。,第二节 柔性接触网,一、柔性接触网的主要组成部分接触悬挂、支持定位装置、支柱与基础 1、支柱和基础 倒立柱,2、支持定位装置,3、接触悬挂（1）简单悬挂简单悬挂1支柱 2拉线 3接触线 4绝缘子 5腕臂 6绝缘子,弹性简单悬挂 1弹性吊索 2定位器,（2）链形悬挂,（3）下锚方式接触悬挂线索在终端支柱上的固定方式称为下锚方式，主要有未补偿下锚（硬锚）和补偿下锚两种。,二、接触网供电方式,三、接触悬挂线索载流截面由两根120mm2银铜合金电车线和四根TJ150硬铜绞线(载流承力索和辅助馈线)共六根线组成，再加上一根惯通的架空地线。 1、接触线,接触线磨耗曲线 接触线在运行中，受电弓和接触线的摩擦会造成接触线截面积减小，称为接触线磨耗。 全锚段接触线平均磨耗超过该型接触线截面积的20时，应全部更换。局部磨耗超过30时可进行补强。当局部磨耗达到40时应切换做接头。,2、承力索承力索的作用是通过吊弦将接触线悬挂起来。 承力索往往还是牵引电流的一个重要通道，称为载流承力索。,3、其他线索一般采用双接触线，双承力索的系统，也不能够满足地铁大牵引电流需要，所以和接触线承力索平行架设多根辅助馈线，辅助馈线一般采用采用150mm2硬铜绞线 (TJ-150)，根据需要设置多根（3-4根）。为了防止绝缘子泄漏电流的弥散，保证设备人身安全，地铁中设置了和接触悬挂平行的架空地线，架空地线多采用120mm2硬铜绞线(TJ-120)。,四、定位装置定位装置的作用就是根据技术要求，把接触线进行横向定位保证接触线始终在受电弓滑板的工作范围内，保证良好受流 。1、定位方式正定位 反定位,软定位双定位,2、定位坡度为了避免定位器撞弓，一般要求定位器安装有一倾斜度，我国规定为至之间，定位器向上抬升应该不小于150mm。3、拉出值接触线直接与电力机车受电弓接触且发生摩擦，为了保证受电弓和接触线可靠接触、不脱线和保证受电弓磨耗均匀，要求接触线在线路上按技术要求固定位置，即在定位点处保证接触线与电力机车受电弓滑板中心有一定距离，这个距离在直线区段叫做接触线的“之”字值，在曲线区段称拉出值，一般用符号“”表示。,五、锚段与锚段关节1、锚段 为满足供电和机械受力方面的需要，将接触网分成若干一定长度且相互独立的分段，这种独立的分段称为锚段。2、锚段关节两个相邻锚段的衔接区段（重叠部分）称为锚段关节。 锚段关节按用途可分为非绝缘锚段关节和绝缘锚段关节两种。,锚段关节,非绝缘锚段关节技术要求：（1）两支接触线在两转换柱之间的垂直面上应平行设置，两接触线的线间距离及其误差应符合规定。（2）转换柱非工作支接触线距轨面高度比工作支抬高150200mm。下锚处，非工作支接触线比工作支接触线抬高500mm。（3）锚段关节内两接触线的立体交叉点（距轨面高度处）应位于两转换柱之间的跨距中心处。（4）在转换柱与锚柱间，距转换柱510m处分别加设一组电连接。（5）下锚处接触线在水平面内改变方向时，其偏角一般不应大于6度，困难情况下不得超过12度。,绝缘锚段关节技术要求：（1）两根转换柱之间两支接触悬挂应在垂直面上保持平行，两支悬挂的线间距不小于150mm。 （2）转换柱处非工作支接触线应比工作支接触线抬高不小于150mm，非工作支接触线的分段绝缘棒应比工作支接触线高25mm以上。（3）非工作支接触线和下锚支承力索在转换柱内侧加设绝缘棒，并用电连接将锚段最后一跨的线索与相邻锚段线索连接起来。电连接设在锚柱与转换柱间距转换柱510m的地方。（4）下锚处接触线在水平面内改变方向时，其偏角不应大于6度，困难情况下不应大于12度。（5）锚段关节不得有卡滞现象。,六、接触网补偿装置接触网补偿装置，又称张力自动补偿器，它安装在锚段的两端，并且串接在接触线承力索内，它的作用是补偿线索内的张力变化，使张力保持恒定。棘轮补偿装置,补偿装置安装曲线,七、中心锚结 在接触悬挂悬挂的中部，将接触线和承力索在支柱上进行可靠固定，称为中心锚结 。 链形悬挂中心锚结,七、中心锚结 简单悬挂中心锚结,八、线岔线岔的作用是保证电力机车受电弓，安全平滑地由一条接触线过渡至另一条接触线，达到转换线路的目的。 1-定位线夹 2限制管 3侧线接触线 4正线接触线,九、电连接线电连接的作用是，将接触悬挂各分段供电间的电路连接起来，保证电路的畅通，通过电连接可实现并联供电，减少电能损耗提高供电质量。 1、横向电连接 横向电连接的主要作用是，实现并联供电。2、纵向电连接纵向电连接的作用是，使供电分段或机械分段处两侧接触悬挂实现电的连通，在检修和事故处理时，可通过隔离开关达到电分段的目的。,十、分段绝缘器 分段绝缘器又称分区绝缘器，是接触网电气分段的常用设备。它安装在各车站装卸线、机车整备线、电力机车库线、专用线等处。在正常情况下，机车受电弓带电滑行通过。,第三节 刚性接触网,刚性悬挂是和弹性悬挂相对应的一种接触悬挂方式，所谓刚性悬挂就是要考虑整个悬挂导体的刚度。架空刚性悬挂是刚性悬挂的一种，一般采用具有相应刚度的导电轨或具有相应刚度的汇流排与接触线组成。1895年，架空刚性悬挂首次在美国巴尔的摩第一条电气化铁路中应用；1961年，作为架空刚性悬挂主要型式“T”型刚性悬挂在日本营团城市轨道日比谷线投入使用；1983年，作为架空刚性悬挂另一主要型式“”型刚性悬挂在法国巴黎RATPA线投入使用。,国内第一条架空刚性悬挂于2003年6月28日在广州建成（即广州地下铁道二号线，三元里琶洲，长约18.4Km），采用了PAC110型单“”型汇流排结构。,一、刚性接触网的结构架空刚性悬挂主要由汇流排、接触导线、伸缩部件、中心锚结等组成。接触悬挂通过支持与定位装置安装于隧道顶或隧道壁上 。型刚性悬挂安装图,（1）汇流排 汇流排包括标准型汇流排、汇流排终端及刚柔过渡元件。标准型汇流排是刚性接触悬挂的主要组成部分，其长度一般被制成10m或12m；汇流排终端用于锚段关节、线岔及刚柔过渡处，其作用是保证关节、线岔和刚柔过渡的平滑、顺畅过渡。,（1）汇流排 刚柔过渡元件用于刚性悬挂与柔性悬挂过渡处，其作用是保证两种悬挂方式的平滑、顺畅过渡。,（1）汇流排 接触导线一般采用银铜导线，与柔性接触悬挂所采用的接触导线相同或相似，其截面积一般采用120mm2或150mm2。接触导线通过特殊的机械镶嵌于“”型汇流排上、或通过专用线夹固定于“T”汇流排上，与汇流排一起组成接触悬挂。,（2）伸缩元件其功能是能在一定范围内自由伸缩，同时又能满足电气性能的要求，即既能保证电气上的良好接触和导电的需要，又能保证机械上的良好伸缩性。,（3）接头由汇流排接头连接板和螺栓组成，用于连接两根汇流排。,（4）中心锚结中心锚结线夹、绝缘线索、调节螺栓及固定底座组成。其作用是防止接触悬挂窜动。,2、支持和定位装置（1）腕臂结构由可调节式绝缘腕臂、汇流排线夹、腕臂底座、倒立柱或支柱等组成 。,2、支持和定位装置（2）门形结构由悬吊螺栓、横担槽钢、绝缘子及汇流排线夹等组成。,二、架空刚性接触网的特点1、架空刚性接触网与柔性接触网的比较（1）刚性悬挂柔性悬挂都能满足最大离线时间、传输功率、电压电流、受电弓单弓受流电流以及最大行车速度的要求。（2）在受电弓运行的安全性以及对弓网故障的适应性方面：a、刚性悬挂事故范围小。b、刚性悬挂的锚段关节简单提高了运行中的安全性和适应性。（3）运营维护：无论是日常维护，还是事故抢修、导线更换，刚性悬挂的工作量要少于柔性。,架空刚性悬挂与柔性悬挂的技术比较,架空刚性悬挂与柔性悬挂的经济比较,刚性悬挂分成若干锚段，每个锚段长度一般不超过250m，跨距一般为612m，且与行车速度有密切的关系。整个悬挂布置成正弦波的形状，一个锚段形成半个正弦波，各悬挂点与受电弓中心的距离（相当于柔性接触悬挂的拉出值或之字值）一般不大于200m。,第四节 第三轨式接触网,第三轨式接触网是沿线路敷设的与轨道平行的附加轨，又称为第三轨。接触轨是敷设在铁路旁的钢轨。电动车组由伸出的取流靴与之接触而接受电能。接触轨构造简单，安装方便，可维修性好，并对隧道建筑结构等的净空要求较低，在标准电压DC750V供电系统中得到广泛的采用。 德国在1978年建成了世界上第一段钢铝复合轨 。我国60年代初起源于北京。,第四节 第三轨式接触网,1、 接触轨构造简单，安装方便，可维修性好，并对隧道建筑结构等的净空要求较低，在标准电压DC750V供电系统中得到广泛的采用。 2、第三轨系统可降低隧道上方净空、节省投资，具有供电线路维修工作量少、架设不影响周围的景观等优点。 3、有效地节约运营成本；安装简便；使用寿命长。,接触轨、绝缘支架(或绝缘子)、防护罩，是接触轨系统中三大件。 (1)电压等级：目前国内接触轨系统标称电压为直流750V。国际上接触轨电压等级的发展趋向是IEC标准中的直流600V、750V。 (2)安装方式：接触轨系统根据授流位置的不同，可分为上接触式、下接触式及侧接触式接触轨三种形式。(3)导电轨材料：接触轨可采用低碳钢材料或钢铝复合材料 。,二、接触轨的分类接触轨按与受流靴的磨擦方式可分为上接触式、下接触式及侧接触式三种。 侧接触式 下接触式 上接触式,三、接触轨材质接触轨按照轨材质可分为高导电率低碳钢导电轨和钢铝复合轨。1.电导率高，运行成本低；2.不锈钢接触面光滑，耐腐蚀，耐磨耗，可延长接触轨与受流器的寿命；3.重量轻，便于施工安装。钢铝复合轨已成为趋势。,四、接触轨式接触网的主要结构1接触轨2端部弯头,四、接触轨式接触网的主要结构3.接头 （1）正常接头,四、接触轨式接触网的主要结构（2）温度伸缩接头 1接触轨 2鱼尾板 3连接螺栓 4电连接,4.防爬器 防爬器即中心锚结。 防爬器 防爬器绝缘子,5.安装底座 1卡爪 2托架 3支架本体,6防护罩 防护罩的作用在于尽可能地避免人员无意中触碰到带电的设备，一般采用玻璃纤维增强树脂（GRP）材质的防护罩，机械性能在工作支撑条件下可承受100kg垂直荷载，并应在高温下具有自熄、无毒、无烟和耐火的性能。,五、技术发展历程1、北京地铁一线工程接触轨系统2、北京地铁环线工程接触轨系统3、北京地铁复八线系统4、德黑兰地铁一、二号线的接触轨系统5、北京地铁13号线系统6、北京地铁八通线系统7、武汉轨道交通一期工程的接触轨系统9、天津地铁一号线(延伸)工程的接触轨系统10、广州地铁四号线接触轨系统,五、技术发展历程,