[word doc]北京地铁直流牵引供电系统主接线及运行方式分析

[word doc]北京地铁直流牵引供电系统主接线及运行方式分析 北京地铁直流牵引供电系统主接线及运行 方式分析 ? 理论探索? 北京地铁直流牵引供电系统主接线及运行方式分析 桑艳艳 (北京铁路电气化学校北京昌平102202) 摘要:牵引供电系统是城轨供电系统的重要组成部分,主要用于向电 动列车提供牵引电能.本文以北京地铁为例,介绍了直流牵引供电 系统的组成和主接线的接线形式,并对系统的正常非正常和应急三 种运行方式进行了分析. 关键词:直流牵引供电系统主接线正常运行方式非正常运行方式应 急运行方式 中图分类号:TN914.3文献标识码:A文章编 号:1007—9416(2010)08—0180—02 AnalysisOnthemainconnectionandoperationofDCtractionpowersupplysy stemofBeijingsubway Abstraction:tractionpowersystemisoneofthemostimportantcomponentof urbanrailtrasitpowersystem.Itisusedtosupplyenergy toelectrictrain.ThisarticleintroductthecompositonofDCtractionpowersys tem,andanalyshowthesystemworkswhenitisinnormal condition,un--normalconditionandemergantcondition. Keywords:DCtractionpowersystem,normalcondition,un—normalcondition,emergantcondition,mainconnection 1概述 城市轨道交通供电系统,担负着为电 动列车和各种运营设备提供电能的重要任 务.城轨供电系统一般划分为以下几个部 分:城网中压系统,牵引供电系统和动力照 明系统.其中,牵引供电系统的功能主要是 将交流中压电压经降压,整流变成直流 15OOV或直流750V电压,为电动列车提供牵 引供电.北京地铁采用的是直流750V供电 系统. 2直流牵引供电系统主接线 2.1系统组成 750V直流供电系统是由牵引变压器, 整流柜,直流快速开关与牵引网构成的.牵 引网由馈出线,750V直流配电柜(隧道柜), 接触轨(三轨),缓冲箱,走行轨,均流箱,回 流箱和回流线等组成.牵引变压器和整流 8o数字技术与应用 装置整体称为整流机组,整流机组通过总 闸给75OV正母线供电,然后经分闸和馈出 电缆接到直流配电柜.直流配电柜大多安 装在隧道内,故也称隧道柜或上网柜.直流 配电柜内装设了一台75OV单极隔离开关, 它通过电缆,一端连接牵引变电站分闸开 关,另一端通过电缆接至接触轨.机车从接 触轨受电,电流由牵gf电机流出后通过轮 对接到走行轨上,经回流电缆引至回流箱, 然后通过电缆接到负母线,再经负极柜流 回整流柜的负极,完成回流. 750V接触轨不是一个整体,而是由断 电区分开了,是分段供电的,每段称为一个 供电区间. 2.2系统主接线形式 直流牵引系统的主接线由牵引整流机 组,直流开关设备等几部分组成,主接线应 满足可靠性,灵活性和经济性的要求. 北京地铁750V系统主接线如图1所示, 主要采用双母线系统,设有直流工作母线 和直流旁路母线(备用母线),母线由两路 进线供电. 75V系统与整流器之间,正极连接为直 流快速断路器,负极连接为负极柜(电动隔 离开关).电动隔离开关为实现自动化,远 方调度提供了条件. 75OV直流母线上设置四路馈出线,分 别向上,下行接触轨供电.馈线开关采用直 流快速断路器,经上网柜后于接触轨相连, 上网柜内装设了直流75OV单极隔离开关, 可以起到隔离电源的作用.另外,四路馈线 还分别经过旁路电动隔离开关与备用母线 相连. 工作母线和旁路备用母线之问,设置 直流快速断路器作为旁路开关(备用开 关),可以代替四路馈线开关的任何一个. 吖Q:.:}QF.85?fQS6一 ll—iIllIII一 l } 鐾IffDS .s9I,’.s1oJ,0F6l,舟. OF7 }LI’lf..Jj 圭 e-X.s1Qsos1QS3QS4I 巴霸 ,I l 图1主接线示意图 ? 理论探索? 工作母线和备用母线之问设有备用断 路器,根据用户及的需要,有时,还会 在上行两上网柜之间设置纵向电动隔离开 关(纵联柜),在下行两上网柜之问设置纵 联柜,(如图1qsl1,QSI2),当牵引变电所整 体推出运行时,可以通过它构成大双边供 电.如果没有纵联柜,则可以通过直流母线 构成大双边供电. 1T,2T一牵引变压;QF1,QF2-一一直 流进线开关;QF3,QF4,qF5,QF6---直流 馈出开关;QF7…备用开关;QSl,Qs2, QS3,QS4一一一上网柜;QS5,OS6-一一负极 柜;QS7,QS8,QS9,QS1O…旁路电隔; QS1l,QSl2--一纵联柜 采用此种方式主接线,无论是在牵引 整流机组,进线,母线,馈出线开关故障退 出时,均能实现不影响直流牵引供电系统 运行的要求,系统运行的可靠性较高,缺点 是造价比较高. 3运行方式分析 直流牵引系统按照备用母线上下行 纵联柜设置及各相邻牵引变电站之间的关 系,可以分为正常,非正常和应急三种运行 方式. 3.1正常运行方式 正常运行时,各牵引变电站的两套牵 引整流机组都投入运行,实现24脉波整流, 同一供电分区由本变电站和相邻变电站各 经一路馈线同时供电,即双机组双边供电. 此时牵引网电压质量较好,且能耗较低. 正常运行方式时,各牵引变电站的直 流进线开关,馈线开关及上网柜开关和负 极柜都处于闭合状态,纵联柜开关处于断 开状态. 3.2非正常运行方式 非正常供电是指750V直流母线只由一 套整流机组供电的情形,即单机组供电,包 括单机组双边供电和单机组单边供电两种 运行方式. 单机组双边供电是指:由于故障或检 修等原因,本站两套机组中的一套遇出运 行,另一套继续运行;馈电方式和正常运行 时相同,同一供电分区由本变电站和相邻 变电站各经一路馈线同时供电.这时,牵引 变电站整流方式将由双机组等效24脉波变 成单机组12脉波,所以,此种方式不允许长 期运行. 此时,除某套机组的直流进线开关断 开外,其余开关的状态与正常供电时相同. 单机组单边供电是指:由于故障或检 修等原因,本站两套机组中的一套退出运 行,本站和邻站中的一个停止向同一个供 电分区供电.此种供电方式的牵引网电压 质量较差,能耗也较大,因此不能作为直流 牵引供电系统经常运行的方式. 3.3应急运行方式 应急运行方式包括大双边和越区供电 两种. 正常工作状态下,接触轨由两个相邻 牵引变电所构成双边供电方式.如果相邻 f………一…一一!f……………:f一………一一一 图2直流母线构成的越区供电示意图 图3纵联柜的构成越区供电示意图 的两个牵引变电站发生严重故障(如全站 失压)不能向接触轨供电时,这两个故障变 电站之间的牵引供电区间就会失去供电, 继而造成全线路停止运行.此时可以采取 应急方式,通过纵联柜或故障牵引变电站 的直流750母线,将邻近有电接触轨的电送 到无电的牵引区间,这种方式称为越区供 电. 实现越区供电有以下两种方式: 3.3.1利用直流母线构成越区侠电 该方式要求具备如下条件:变电站退 出运行时,其直流母线,上下行4路,馈出开 关,上网柜及二次回路完好且能,如图2所 不. 这种方式的优点是简单方便,容易实 现;一旦故障涉及到故障变电所的直流母 线或馈线开关时都不再适用. 3.3.2利用纵联柜构成越区供电 当变电所故障时,利用纵联柜构成越 区供电,使相邻两个变电所退出运行时(包 括馈出开关或上网柜故障),供电均不会受 到影响.如图3所示. 这种供电方式的优点是简单方便;缺 点是电动隔离开关不能带负荷操作,对线 路运行有短时间的影响. 只有一个牵引变电站发生故障或因检 修等原因需要退出运行时,可以采用大双 边供电方式:将需要退出的变电站的直流 馈出开关和上网柜开关分断,将相邻变电 站给本站供电分区供电直流馈出开关分 断,然后合故障变电站的纵联柜,然后再合 相邻站给本站供电分区供电的直流馈出开 关,形成大双边供电.对这个大供电区间进 行双边供电的两个对应断路器之间必须有 联跳关系. 4结语 本文简要分析了对直流牵引供电系统 的主接线,并在此基础之上,对直流供电系 统的运行方式做了详细的介绍.根据运行 需要,牵引变电所可以双机组或单机组运 行,也可实行双边,大双边或越区供电,总 之,因为地铁一级用电负荷的重要性,无论 采用何种运行方式,都要保证不影响运输 能力. 参考文献 【1】城市轨道交通供电系统设计原理与应 用.西南交通大学出版社.2008. 【2】城市轨道交通牵引供电系统.中国铁道 出版社.2003. 数字技术与应用18