10KV供电系统及运行方式

第一篇 供电系统

一、工程概况

二、供电系统构成 三、10kV系统运行方式 一、工程概况：

北京轨道交通昌平线北起十三陵景区，南至城铁13号线西二旗站，全长31.094KM，其中高架线15.780KM，地下线13.450KM,地面线1.394KM,过渡段0.470KM，共设站11座。全线设车辆段和停车场各一座，车辆段位于昌平线起点十三陵景区站西侧，京包高速路南侧地块内，停车场位于定泗路东南地块内。

昌平线分两期建设，一期工程为城南站至西二旗站段，线路长21.094KM,设车站7座，其中地下站1座（南邵站），高架站5座（沙河高教园站、沙河站、巩华城站、朱辛庄站、生命科学园站），地面站1座（西二旗站），其中西二旗站是昌平线与13号线的换乘站，朱辛庄站是昌平线与8号线换乘站。一期工程设定泗停车场1座。二期工程为十三陵景区站至城东站段，线路全长10KM，全部为地下线，设站4座（十三陵景区站、鼓楼站、水库站、城东站），一处十三陵车辆段。

供电系统采用10KV开闭所双环网供电方式，直流牵引供电系统采用DC750V上部接触钢铝复合接触轨供电，DC750牵引供电系统设杂散电流防护，车辆受电方式为通过DC750V接触轨上部接触受电，走行轨回流方式。

昌平线后备中心设在定泗停车场内，远期指挥中心设置在小营第二指

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挥中心内。

一期工程计划在2010年底建成通车；二期工程计划在2012年底建成通车。

二、 供电系统构成 2.1变电所分布

昌平线一期全线设AC10kV/DC750V、10kV/0.4kV牵引降压混合变电所14座和维修基地跟随所1座。 14座牵引降压混合变电所包括：停车场一座设在定泗路，正线13座分别设在西二旗、生西区间一、生西区间二、生命科学园、朱生区间、朱辛庄、巩朱区间、巩华城、沙河、沙河高教园、南沙区间一、南沙区间二、南邵；维修基地跟随所1座设在定泗车辆厂厂区内。 2. 2外电源系统分布

根据城市轨道交通供电的需要，在地铁沿线直接由城市电网引入多路电源，构成供电系统，称为分散式供电。分散式供电要保证每座牵引变电所和降压变电所均获得双路电源，要求城市轨道交通沿线有足够的电源引入点及备用容量。昌平线外电源采用分散式供电，电压等级为10kV，设置5座电源开闭所。分别位于西二旗、生命科学园、巩华城、沙河高教园、南邵。每座电源开闭所从城市电网引入两回10kV外线电源，该电源可以引自城市电网不同的变电所，也可以引自同一变电所的不同母线。 2.3接线方式： A.开闭所

a.开闭所10kV侧采用单母线分段接线方式，两段母线通过母线分段断路器连接，母线分段断路器可手动和远动操作。每段母线分别通过进线隔

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离柜、提升柜自城市电网引入外电源，向该开闭所供电。

b.在电源开闭所进线处设置线路PT用于检测进线电压。每段母线设置一组电压互感器（PT）和避雷器，用于母线电压的测量以及过电压保护。

c.在中压供电网络各供电分区相邻变电所进线柜、联络馈线柜内利用带电显示装置用于供电分区有压检测。

d.每座开闭所均设置两套牵引整流机组。为了使两套牵引整流机组出力均衡，将两套牵引整流机组接在同一段10kV母线上，两台牵引变压器的次边电压相差15?相角（分别为+7.5?和-7.5?），构成等效24脉波整流。

e.开闭所的10kV I段母线和II段母线均接有10/0.4kV配电变压器。 B.混合变电所和区间牵引所

a.混合牵引变电所10kV侧采用单母线分段接线方式，两段母线通过母线分段断路器连接，母线分段开关可手动和远动操作。每段母线设置一回进线，向该所供电，并根据供电系统的要求在部分变电所的每段10kV母线设一回出线，向相邻的车站变电所供电。

b.每段母线设置一组电压互感器（PT）和避雷器，用于母线电压的测量以及过电压保护。

c.在朱辛庄站混合变电所的进线柜、联络馈线柜内利用带电显示装置用于昌平线与地铁8号线的联络线的线路有压检测。

d.每座混合变电所或区间牵引变电所均设置两套牵引整流机组。为了使两套牵引整流机组出力均衡，将两套牵引整流机组接在同一段10kV母线上，两台牵引变压器的次边电压相差15?相角（分别为+7.5?和-7.5?），构成等效24脉波整流。

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e.混合牵引所的10kV I段母线和II段母线均接有10/0.4kV配电变压器。 C.跟随式降压变电所

a.定泗路停车场设置1座跟随式降压变电所，跟随式降压变电所10kV侧采用单母线分段供电，不设置母线分段开关，进线采用负荷开关。

b.每段母线设置一回进线，从定泗路停车场混合变电所引入电源。 c.两段10kV母线均接有10/0.4kV配电变压器。 2.4双环网供电网络

昌平线10kV系统采用双环网供电方式。 双环网是电缆单环网的组合，利用二回电缆线路，可解决单环网供电方式中因电缆、变压器及低压设备故障造成的较大面积停电问题，电缆双环网具有接线完善、运行灵活、供电可靠性高、但投资比单环网增加一倍，一般适用在城市（镇）市中心区繁华地段、双电源供电的重要用户或供电可靠性要求较高的配电网络。

供电环网供电方式可分为开环和闭环方式。由于闭环方式继电保护整定困难，因此环网供电方式基本为开环方式运行。在开环方式中，又可分为“单线单环”、“双线单环”和“双线双环”的形式。昌平线采用的开环双线双环的供电方式。城市轨道交通中“双线双环”即双环网的一种接线形式见图。图中为电源开闭所供电分区间分界点开关，在运行方式分析中也称为联络开关。双环网相对于开式接线的放射式供电能使供电线路简化、减少线路路径、运行方式灵活等优点，但联锁关系和继电保护整定复杂。 2.5双环网的运行方式

由于供电系统在轨道交通运行中的重要性，中压供电网络的设计需要

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满足故障自救功能和防止误操作的功能等要求。采用双环网接线，在故障运行方式下通过改变分界点开关的状态，保障故障区段供电的连续性。在应急运行方式时，通过调整分界点开关的位置，可改变主变电所或电源开闭所供电区的划分，可满足轨道交通继续运行的要求。双环网接线可灵活实现各种运行方式的转换。

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二、系统运行方式 1、正常运行方式

正常运行方式下，1＃供电分区内的各级变电所的进线开关、联络馈线开关均处在合闸工作位，母线分段开关处在分闸状态。

两个不同供电分区之间供电分界处的应急联络开关，正常运行方式下为热备常开状态。 供电分区

表1 序号 供电分区 1 2 供电范围 开环点位置 1＃供电分区 西二旗、西二旗（13）、北西区间一 西二旗 北西区间二、生命科学园、朱生区间2＃供电分区 朱辛庄 北西区间二 3 4 5 定泗路停车场、跟随所、巩朱区间、3＃供电分区 定泗路停车场 巩华城 4＃供电分区 沙河、高教园、城高区间一 5＃供电分区 城高区间二、城南 沙河 城高区间二 开闭所牵引混合所5 个，区间牵引所6 座，车站牵开闭所、变电所数量 引所2，停车场牵引所1个， 跟随所1座。

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西二旗电源站：

10KV进线电源 201、202

10KV一段环网 211、212、213、214

211向左（南）供给西二旗（13#）线201

212向右（北）供给西生区间一的201，西生区间一的

215供到西生区间二的214的电缆侧。 213备用

214向左（南）作为应急联络开关供给新13#线上地开

闭站预留

10KV二段环网221、222、223、224

221向左（南）供给西二旗（13#）线202

222向右（北）供给西生区间一202，西生区间一的

225供到西生区间二的224的电缆侧。

223备用

224向左（南）作为应急联络开关供给新13#线上地开

闭站预留

生命科学园电源站： 10KV进线电源 201、202 10KV一段环网211、212、213

211向左（南）供给西生区间二201、201供到西生区

间二的本段214的母线侧。

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212向右（东）供朱生区间的201，朱生区间的212供

给朱辛庄的201，朱辛庄的215供到定泗停车场的214的电缆侧，朱辛庄的214供给8#线预留。

213备用

10KV二段环网221、222、223

221向左（南）供给西生区间二202、202供到西生区

间二的本段224的母线侧。

222向右（东）供给朱生区间的202，朱生区间的222

供给朱辛庄的202，朱辛庄的225供到定泗停车场的224的电缆侧，朱辛庄的224供给8#线预留。 223备用

巩华城电源站：

10KV进线电源 201、202 10KV一段环网211、215、213

211向左（南）供给巩朱区间的201，巩朱区间的211

供给定泗车辆厂的201，定泗停车场的211供给维修跟随所的201，定泗停车场的201供到本段214的母线侧。

215向右（北）供到沙河的214的电缆侧 213备用

10KV一段环网221、225、223

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221向左（南）供给巩朱区间的202，巩朱区间的221

供给定泗车辆厂的202，定泗停车场的221供给维修跟随所的202，定泗停车场的202供给本段224的母线侧。

225向右（北）供到沙河的224的电缆侧 223备用

沙河高教园电源站： 10KV进线电源 201、202 10KV一段环网211、212、213

211向左（南）供给沙河的201，沙河的201供到本段

214的母线侧。

212向右（北）供给城高区间一的201，城高区间一的

215供到城高区间二的214的电缆侧。

213备用 10KV二段环网221、222、223

221向左（南）供给沙河的202，沙河的202供到本段

224的母线侧。

222向右（北）供给城高区间一的202，城高区间一的

225供到城高区间二的224的电缆侧。 223备用

南邵电源站：

10KV进线电源 201、202

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10KV一段环网211、215、213

211向左（南）供给城高区间二的的201，城高区间二

的201供到本段214的母线侧。

215向右（北）给二期工程预留。 213备用 10KV一段环网221、225、223

221向左（南）供给城高区间二的的202，城高区间二

的202供给本段224的母线侧。

225向右（北）给二期工程预留。 223备用

2、非正常运行方式（故障或检修运行方式、应急运行方式）。 2.1故障或检修运行方式包括：

当开闭所的一回进线失电时，备自投装置动作，该进线开关失压跳闸，母线分段开关合闸，由另一路进线电源承担1＃供电分区范围内的全部负荷。

当开闭所的进线电源恢复后，根据调度令，母线分段开关分闸，进线开关合闸恢复正常运行。

牵引降压变电所的一回进线因差动动作、对侧联跳、失压动作，此时启动备自投，该环网进线开关跳闸，由另一路环网进线经母联带供电分区范围内的全部负荷。

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开闭所一回10kV外电源退出时的运行方式（故障和因维护退出）。此时，手动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的运行方式（故障和因维护退出）。 此时，手动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。

应急运行方式为：当一座开闭所的2回外电源均退出运行时，合上变电所所间联络开关，由相邻开闭所支援供电。支援供电时应保证不使两个开闭所电源连通，并且支援范围不越过退出运行开闭所供电范围。 上述运行方式具体运行方式说明如下。

当该开闭所一回10kV外电源进线退出运行时 具体操作过程如下(以201为例，202类同)：

当201进线电源因发生故障而退出运行时 ：

当201进线电源因发生故障而退出运行时，进线失压，母联自投功能启动，进线延时跳闸，而后母联合闸，由202进线电源负担该开闭所供电范围内所有变电所的负荷。

当201进线电源因进行维护而需要而退出运行时：

特殊情况下（如检修进线开关设备等），开闭所的进线开关和母线分段开关在倒闸切换过程中，为了不影响供电的连续性，两路进线电源投入工作时，允许母线分段开关短时合闸。需要进行合环选跳操作。正常运行时，合环选跳转换开关置于退出位。

当采用合环选跳方式时，合环选跳转换开关置于合环选跳位，可以合

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环选跳开闭所的1＃进线开关、2＃进线开关或者母线分段开关。 A.且需要进行合环倒闸操作:

a) 选择母联的合环操作允许。 b) 选择201开关为合环保护联跳开关。 c) 合母联断路器。

d) 当穿越电流超过整定值时，201开关被联跳，切断穿越电流。 e) 或当穿越电流不超过整定值时，手动或远方控制分开201开关。

最后完成了合环倒闸操作，母联投入，201进线电源退出运行。 202进线电源的操作同上。 B.不需要采用合环倒闸操作时

a) 分201开关，使本路电源退出运行

b) 合母联开关，由202进线电源负担该开闭所供电范围所有变电所的负荷，恢复对变电所的供电。

当201进线电源维护结束可以恢复供电后，可以使其投入，恢复正常供电。 A.通过合环倒闸操作恢复正常供电的操作过程：

a) 选择母联的合环操作允许。 b) 选择母联开关为合环保护联跳开关。 c) 合201进线开关。

d) 当穿越电流超过整定值时，母联断路器被联跳，切断穿越电流。 e) 或当穿越电流不超过整定值时，手动或远方控制分开母联开关。

最后完成了合环倒闸操作，母联分开，201进线电源投入运行。 202进线电源的操作同上。

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B.不通过合环倒闸操作恢复正常供电。操作过程如下：

a） 分母联开关 b） 合201开关 2.2应急运行方式

A.当西二旗开闭所的一路进线电源失电时，备自投装置动作，该进线开关失压跳闸，母线分段开关合闸，此时，若另一路进线电源也失电，母线分段开关跳闸，另一路进线开关保持原状态。

此时判断西二旗开闭所的进线电源是短时失电，还是长时失电，若是短时失电，则进线电源恢复供电后，两个进线开关合闸，母线分段开关分闸。

若是长时失电，则手动将另一路进线开关分闸。 当西二旗两个进线电源失压后，供电分区重新划分。

根据调度令，手动解除北西区间牵引所二Ⅰ、Ⅱ段母线上的进线开关和相应应急联络开关之间的联锁，手动投入应急联络开关。此时，由生命科学园开闭所经北西区间牵引所二、北西区间牵引所一、向西二旗开闭所提供电源。

当西二旗开闭所的任何一个进线电源恢复时，根据调度令，手动将北西区间牵引所二应急联络开关分闸，恢复北西区间牵引所二Ⅰ、Ⅱ段母线上的进线开关和相应应急联络开关之间的联锁。

根据调度令，将西二旗开闭混合变电所的一路进线开关手动合闸，并将母线分段开关手动合闸，由一路进线电源给1＃供电分区范围内的全部负荷供电。

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当西二旗开闭所的另一路进线电源也恢复时，母线分段开关分闸，另一路进线开关合闸，恢复到正常运行方式。

B.当生命科学园开闭所的一路进线电源失电时，备自投装置动作，进线开关失压跳闸，母线分段开关合闸，若另一路进线电源也失电，母线分段开关跳闸，另一路进线开关保持原状态。

此时判断生命科学园开闭所的进线电源是短时失电，还是长时失电，若是短时失电，则进线电源恢复供电后，两个进线开关合闸，母线分段开关分闸。

若是长时失电，则手动将另一路进线开关分闸。

当生命科学园两路进线电源失压后，供电分区重新划分。

根据调度令，手动解除北西区间牵引所二Ⅰ、Ⅱ段母线上的进线开关和相应应急联络开关之间的联锁，手动分闸朱辛庄混合所的1#、2#进线开关，手动投入北西区间牵引所二的应急联络开关；手动解除定泗路停车场混合所Ⅰ、Ⅱ段母线上的进线开关和相应应急联络开关之间的联锁，手动投入定泗路停车场混合所的应急联络开关。

此时，由西二旗开闭所经北西区间牵引所一、北西区间牵引所二、向生命科学园开闭所提供电源，供到朱生区间；由巩华城开闭所经巩朱区间牵引变电所、定泗路停车场混合所向朱辛庄混合所提供电源。分界点变为朱辛庄

当生命科学园开闭所的任何一路进线电源恢复时，根据调度令，手动将北西区间牵引所二应急联络开关分闸，恢复北西区间牵引所二Ⅰ、Ⅱ段

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母线上的进线开关和相应应急联络开关之间的联锁；手动将定泗路停车场混合所应急联络开关分闸，恢复定泗路停车场混合所Ⅰ、Ⅱ段母线上的进线开关和相应应急联络开关之间的联锁。

根据调度令，将生命科学园开闭所的一路进线开关手动合闸，并将母线分段开关手动合闸，由一路进线电源给2＃供电分区范围内的全部负荷供电。

当生命科学园开闭所的另一路进线电源也恢复时，母线分段开关分闸，另一路进线开关合闸，恢复到正常运行方式。

C.当巩华城开闭所的一路进线电源失电时，备自投装置动作，进线开关失压跳闸，母线分段开关合闸，若另一路进线电源也失电，跳闸母线分段开关，另一路进线开关保持原状态。

此时判断巩华城开闭所的进线电源是短时失电，还是长时失电，若是短时失电，则进线电源恢复供电后，两个进线开关合闸，母线分段开关分闸。

若是长时失电，则手动将另一路进线开关分闸。 当巩华城两路进线电源失压后，供电分区重新划分。

根据调度令，手动解除定泗路停车场混合所Ⅰ、Ⅱ段母线上的进线开关和相应应急联络开关之间的联锁，手动分闸定泗路停车场混合所的1#、2#进线开关，手动投入定泗路停车场混合所的应急联络开关；手动解除沙河混合所Ⅰ、Ⅱ段母线上的进线开关和相应应急联络开关之间的联锁，手动投入沙河混合所的应急联络开关。分界点变为定泗停车场

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此时，由生命科学园开闭所经朱生区间，朱辛庄、向定泗路停车场混合所供电，跟随所提供电源由定泗停车场提供；由高教园开闭所经沙河混合所、巩华城开闭所向巩朱区间牵引变电所提供电源。

当巩华城开闭所的任何一路进线电源恢复时，根据调度令，手动将定泗路停车场混合所应急联络开关分闸，恢复定泗路停车场混合所Ⅰ、Ⅱ段母线上的进线开关和相应应急联络开关之间的联锁；手动将沙河混合所应急联络开关分闸，恢复沙河混合所Ⅰ、Ⅱ段母线上的进线开关和相应应急联络开关之间的联锁。

根据调度令，将巩华城开闭所的一路进线开关手动合闸，并将母线分段开关手动合闸，由一路进线电源给3＃供电分区范围内的全部负荷供电。

当巩华城开闭所的另一路进线电源也恢复时，母线分段开关分闸，另一路进线开关合闸，恢复到正常运行方式。

d.当沙河高教园开闭所的一路进线电源失电时，备自投装置动作，进线开关失压跳闸，母线分段开关合闸，若另一路进线电源也失电，跳闸母线分段开关，另一路进线开关保持原状态。

此时判断沙河高教园开闭所的进线电源是短时失电，还是长时失电，若是短时失电，则进线电源恢复供电后，两个进线开关合闸，母线分段开关分闸。

若是长时失电，则手动将另一路进线开关分闸。

当沙河高教园两路进线电源失压后，供电分区重新划分。

根据调度令，手动解除沙河混合所Ⅰ、Ⅱ段母线上的进线开关和相应

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应急联络开关之间的联锁，手动分闸沙河混合所的1#、2#进线开关，手动投入沙河混合所的应急联络开关；手动解除城高区间牵引所二Ⅰ、Ⅱ段母线上的进线开关和相应应急联络开关之间的联锁，手动投入城高区间牵引所二的应急联络开关。分界点由沙河的214开关变为201开关

此时，由巩华城开闭所向沙河混合所提供电源；由城南开闭所经城高区间牵引所二、城高区间牵引所一向沙河高教园开闭所提供电源。

当沙河高教园开闭所的任何一路进线电源恢复时，根据调度令，手动将沙河混合所应急联络开关分闸，恢复沙河混合所Ⅰ、Ⅱ段母线上的进线开关和相应应急联络开关之间的联锁；手动将城高区间牵引所二应急联络开关分闸，恢复城高区间牵引所二Ⅰ、Ⅱ段母线上的进线开关和相应应急联络开关之间的联锁。

根据调度令，将沙河高教园开闭所的一路进线开关手动合闸，并将母线分段开关手动合闸，由一路进线电源给4＃供电分区范围内的全部负荷供电。

当沙河高教园开闭所的另一路进线电源也恢复时，母线分段开关分闸，另一路进线开关合闸，恢复到正常运行方式。

e. 当城南开闭所的一路进线电源失电时，备自投装置动作，进线开关失压跳闸，母线分段开关合闸，若另一路进线电源也失电，跳闸母线分段开关，另一路进线开关保持原状态。

此时判断城南开闭所的进线电源是短时失电，还是长时失电，若是短时失电，则进线电源恢复供电后，两个进线开关合闸，母线分段开关分闸。

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若是长时失电，则手动将另一路进线开关分闸。 当城南两路进线电源失压后，供电分区重新划分。

根据调度令，手动解除城高区间牵引所二Ⅰ、Ⅱ段母线上的进线开关和相应应急联络开关之间的联锁，手动投入城高区间牵引所二的应急联络开关。

此时，由高教园开闭所经城高区间牵引所一、城高区间牵引所二向城南开闭所提供电源。

当城南开闭所的任何一路进线电源恢复时，根据调度令，手动将城高区间牵引所二应急联络开关分闸，恢复城高区间牵引所二Ⅰ、Ⅱ段母线上的进线开关和相应应急联络开关之间的联锁。

根据调度令，将城南开闭所的一路进线开关手动合闸，并将母线分段开关手动合闸，由一路进线电源给5＃供电分区范围内的全部负荷供电。

当城南开闭所的另一路进线电源也恢复时，母线分段开关分闸，另一路进线开关合闸，恢复到正常运行方式。 2.3变电所设备的联锁关系

a. 电源站进线与母联之间的联锁逻辑关系

正常运行方式下，两进线开关和母联开关满足“3合2”的条件，即进 线开关和母线分段开关不能同时合闸。

电源站母联开关柜设有“合环选跳开关” ，以方便进线与母联开关的检修。

b. 牵引变电所进线开关与母联开关之间的联锁逻辑关系

正常运行方式下，电源开闭所两进线开关和母联开关满足“3合2”的条件, 即进线开关和母线分段开关不能同时合闸。牵引站没有合环选跳，不允许

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合环。

C、 跟随所变电所进线开关与母线分段开关之间的联锁关系由于跟随 所变电所没有设置母线分段开关，没有相应的联锁关系。

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