轨道供电
城市轨道交通牵引供电系统
——《电气主接线》读书报告
专业：轨道交通控制姓名：徐马腾学号：28
摘要
电力牵引用于轨道系统已经有100多年历史，随着经济和科学技术以及城市的不断发展，使人们越来越认识到采用大容量，无污染的快速轨道交通是解决大城市交通的有效方法。电力牵引供电系统是城市轨道交通的重要组成部分，没有电力牵引供电系统的可靠安全供电，就不可能有城市交通的正常运行，而电气主接线对牵引供电系统运行的可靠性，电能质量，运行灵活性和经济性起着决定性作用，因此，电气主接线是牵引变电所的主体部分。变电所的电气主接线是指由变压器，断路器，开关设备，母线等及其连接所组成的接受和分配电能的电路。
以下是电气主接线的几种基本形式。
1、单母线不分段接线。在主接线中，单母线不分段是比较简单的接线方式，设有一套母线，电源回路和用电回路通过断路器和隔离开关后分别与母线连接。这种接线的优点是接线简单，设备少，配电装置费用低，而且当每一回路发生故障，我们在检修断路器时，可用两侧隔离开关使断路器与电压隔离，保障检修人员安全。检修任一回路及其断路器时，仅该回路断电，其他的不受影响。但如果是检修母线和与母线连接的隔离开关时，将造成全部停电。这种接线仅用于对可靠性不高的10~35KV的地区负荷。
2、单母线分段接线。单母线分段接线是克服不分段接线的工作不够可靠，灵活的有效方法。当母线发生故障时，分段断路器由于保护动作而跳闸，将故障母线断开，非故障母线及其连接的线路仍然照常工作，仅使故障段母线连接的电源线路与馈电回路停电。单母线分段连线广泛应用在10~35KV地区负荷，各种城市牵引变电所和110KV电源进线回路较少的110KV接线系统。
3、具有旁路母线的单母线接线。这种接线主要是针对单母线分段接线的缺点和不足而设立的。在正常工作时旁路断路器是断开的，当任一线路断路器需要检修时，可用旁路断路器代替它，把该线路的隔离开关断开，由旁路母线给它供电，这样在检修断路器时回路依然正常工作，不需要停电。这种接线不但解决了断路器的公共备用和检修备用，在调试、更换断路器及内装式电流互感器，整定继电保护时都不必停电。主要的缺点是加了一条母线和相应的设备，以及为此增加配电装置的占地面积。
4、双母线接线。这种接线具有两条母线，在正常工作时，只有一条母线接通工作，而与另一条母线想接的隔离开关都打开。当工作的母线发生故障时，可将全部回路转换到备用母线，由备用母线供电，减短停电时间。在检修任一断路器时，可以通过一些转换操作，用母线断路器代替被检修的断路器，这时电路按具有旁路母线的单母线运行，被检修断路器两侧用电线跨接。这种接线的缺点是隔离开关的数量多，大功率供电回路的场合，对于110kv以上电压的变电所母线，如线路较多且不许停电，就可以采用这个接线。
5、桥形接线。这种接线的特点是有一条横跨连接的“桥”，接线中，四个连接元件只需要三个断路器，配电装置也简单。根据桥接母线的位置不同，分为内桥形
和外桥形接线两种，前者的桥接母线连接在靠变压器侧，而后者则连接在靠线路端。比较两种接线的运行特点可看出内桥接线适用于供电线路长、故障多、负荷较稳定的场合，而外线接线适用于电源线路较短、故障少、负荷不稳定、变压器要经常切换的场合，也可用在有穿越功率通过的与环形电网相连接的变电所中。
6、简单分支接线。这种接线与桥形接线相比，需用的高压电器更少，配电装置结构更简单，分支线路进路不设继电保护，任一电源线路故障，由输电线路两侧的继电保护动作，使两端跳闸断开。变电所运行方式按电源参数的不同可分为电源线路允许在低压侧并联和不允许在一次测或低压侧并联两种工作方式。
根据给牵引变电所供电的方式不同可分为交流牵引变电所和直流牵引变电所。
一、交流牵引变电所电气主接线。
交流牵引变电所承担着向电气化铁路干线电力机车供电的任务，按其在电力系统和牵引供电系统中的作用区分为中心牵引变电所和中间变电所或终端牵引变电所。在此，我们以中心牵引变电所的电气主接线来分析交流牵引变电所电气主接线的特点。这种牵引变电所一方面要给近区的牵引负荷及其他的地区负荷供电，另一方面通过高压母线还有若干电源线路馈出给其他牵引变电所或地区变电所，110KV侧断路器数目较多，为增加供电的连续性，实现断路器的不停电检修，110kv侧采用具有旁路母线分段接线，其中，分段断路器兼作旁路断路器。
现在我们分析下高压侧带旁路母线的单母线接线的运行方式，以及分段断路器兼作旁路断路器的操作程序。正常状态下，两段母线并列运行，分段兼旁路断路器合闸，隔离开关打开，这时旁路母线带电。两段工作母线中的任一段发生故障的话，由于母线继电器保护动作，将故障母线所连接的线路断路器和主变压器断路器断开，同时分段断路器跳闸，通过已打开的隔离开关把故障母线断开，另一母线及所连接的线路和主变压器保持正常运行。当任一线路断路器需要进行不停电检修，可用分段断路器代替被检修的线路断路器的工作。
二、直流牵引变电所电气主接线。
1、直流牵引变电所电气主接线的特点。
对于地铁，轻轨交通直流牵引变电所主接线的设计，除了满足可靠性、灵活性、安全性跟经济性外，因该类变电所一般设在地下或地面的城市区街道的两侧，受环境的条件制约及安全保障的需要，列车牵引，通信信号电源，站厅事故照明和必要的安全环卫设施都属一级负荷，它们对不间断供电的要求基本一致，此外还有其他的二级、三级动力和照明负荷。全部负荷都有同一专用的环形供电系统网络所属的直流牵引变电所、降压变电所和牵引、降压混合变电所供电，各变电所间设有互联网络。此外还要考虑整流机组类型及其整流接线方式对主接线的结构和运行的重大影响。
2、主变电所。
主变电所的作用是将城市电网的高压电能降压后以相应的电压等级分别供给牵引变电所和降压变电所。为保障供电的可靠性，一般设置两台或两台以上的主变电所，主变电所由两路独立的电源进路供电，内部设置两台相同的主变电器。主变电器可分为三相三绕组的有载调压变压器和双绕组的变压器。
3、牵引变电所。
牵引变电所的功能是将城市电网区域变电所或地铁主变电所送来的35kv 电能经过降压和整流变成牵引所用的直流电能，其主接线包括高压交流（35kv）受、配电系统和直流（0.75~1.5kv）受、馈电系统两部分，整流机组是作为交、直流系统变换的重要环节设置的。牵引变电所按其所需总容量设置两组整流机组并列运行，任一牵引变电所故障，由两侧的牵引变电所承担其供电任务。
4、降压变电所。
地铁、轻轨交通降压变电所是为车站与线路区间的动力、照明负荷和通信信号电源供电而设置的，可与直流牵引变电所合并形成牵引、降压混合变电所。降压变电所对供电电源的要求是应按一级负荷考虑，由环形电网或二路电源供电，进路电压侧采用单母线分段系统。一般设有两台动力、照明变压器，每台变压器应满足一、二级负荷所需的容量。正常情况下，由两台变压器分别供电。
总结
在目前，牵引供电已经广泛应用于轨道交通，是轨道交通的动力来源。牵引供电系统也在向更高层次发展，力求做到更简单，更经济，无污染，应用率更高。轨道交通在21世纪已经逐渐成为了城市内部以及城市与城市之间的主要交通方式，轨道交通的蓬勃发展对牵引供电的要求也越来越高，而电气主接线是牵引变电所的主体部分，对牵引供电起着重要的作用，也是轨道交通健康发展的前提条件。此外，随着经济的高速发展，铁路，城市交通的运量相应增长，牵引变电所增容，增加馈线和其他设备的改建，扩建经常存在，因此，电气主接线的设计应当长远规划，精心设计，给将来的扩建留有余地。特别是在城市轨道交通变电所设计中，还应注意场地条件安排与城市规划发展相结合。