Hệ Thống điện Sử Dụng Trong đường Sắt đô Thị (metro) - Tài Liệu Text

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.doc) (35 trang)

Trang chủ

Luận Văn - Báo Cáo

Báo cáo khoa học

Hệ thống điện sử dụng trong đường sắt đô thị (metro)

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.35 MB, 35 trang )

CHUYÊN ĐỀHỆ THỐNG ĐIỆN SỬ DỤNG TRONG LĨNH VỰC ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊI. Giới thiệu chung: Những yêu cầu điện năng cơ bản trên đường tàu điện ngầm là động cơ điện kéo tàu, thang máy, thang cuốn, máy bơm và quạt của hệ thống thông gió, các hệ thống thông tin tín hiệu, điều khiển trung tâm, thiết bị cơ cấu vệ sinh-môi trường, điện chiếu sáng trong các nhà ga, máy bán vé và thu phí tự động, các thiết bị, nhà xưởng và các khu chức năng trong depot.II. Hệ thống cung cấp điện năng:1. Các trạm nguồn cung cấp: - Cung cấp năng lượng trạm hạ thế có thể được tiến hành từ nguồn trung tâm của hệ thống điện qua trạm kéo xây dựng ở mặt đất. Cung cấp như vậy thuộc về hệ thống cung cấp trung tâm (tập trung) và cho phép giảm được chiều dài tuyến cao áp, cũng như tránh được việc sử dụng các ô độc lập tại trung tâm cung cấp đối với tải trọng không lớn của trạm hạ thế. Ngày nay hệ thống cung cấp điện không tập trung (phân tán) được phổ biến rộng rãi trên đường tàu điện ngầm. Trong hệ thống đó, người ta xây dựng trạm kéo-hạ áp đồng thời. Ưu việt của trạm kéo như vậy là khi khoảng cách trạm kéo không cần sử dụng cáp dài để liên kết các trạm với đường dây tiếp xúc và tuyến cáp cao áp giữa các trạm kéo và hạ áp, giảm được sự hao hụt điện áp trong mạng kéo, giảm được sự không ổn định, rò rỉ điện. - Trạm nhận điện 110/22KV: Cung cấp điện cho đường tàu điện ngầm được thực hiện từ hệ thống cung cấp điện thành phố bằng dòng 3 pha điện áp 15,22KV. Từ nguồn độc lập của hệ thống điện thành phố, nguồn chính từ trạm điện 110/15,22KV (có ít nhất 02 trạm nhận điện), thường là loại lắp đặt ngoài trời khí hoặc dầu. Trạm có công suất dự phòng sao cho một trong hai trạm có sự cố mất điện, trạm còn lại vẫn đủ công suất cấp điện cho toàn bộ hệ thống, trong chế độ hoạt động bình thường, mỗi trạm điện sẽ cung cấp một nữa công suất ước tính, khi một trạm gặp sự cố, trạm còn lại có thể tăng công suất lên định mức của trạm.1- Trạm điện sức kéo 22KVAC/1500VDC(750 VDC): Dòng điện cao áp từ trạm điện đô thị theo tuyến cáp tới trạm phân phối trạm kéo và sau đó toả ra các cụm riêng biệt. Biến đổi năng lượng điện cấu tạo từ các biến thế và nắn dòng. Biến dòng điện xoay chiều sang dòng điện 1 chiều gọi là máy biến áp chỉnh lưu. 2Các trạm biến áp kéo luôn sẵn sàng 100%. Các trạm biến áp kéo sẽ được bố trí cách nhau khoảng 4 Km đảm bảo điện áp sụt và có khả năng cấp điện kéo dài (trong trường hợp trạm biến áp kéo bị sự cố, hai trạm liền kề sẽ đảm nhiệm thay vai trò cấp nguồn điện sức kéo). Đối với hệ thống cấp điện trên cao dùng 1500 VDC và hệ thống cấp điện ray thứ 3 là 750 VDC, điện áp sụt và công suất chỉnh lưu (KW) được tính toán cho phù hợp, từ đó xác định số lượng băng chỉnh lưu và công suất của mỗi băng ( hoạt động và dự phòng). Các trạm biến áp- chỉnh lưu sẽ có vị trí tại các nhà ga. Các trạm biến áp - chỉnh lưu sẽ được lắp đặt trên nền của các nhà ga ngầm. Trạm biến áp chỉnh lưu biến áp dòng điện xoay chiều 15KV,22KV thành dòng điện một chiều 1.500V và dòng điện một chiều này được cung cấp cho đoàn tàu qua bộ ngắt điện một chiều tốc độ cao và các đường dây tiếp xúc bên trên. Cực dương của dòng điện một chiều 1.500V được nối với các đường dây tiếp xúc bên trên qua bộ ngắt điện một chiều tốc độ cao và cực âm được nối với đường ray. Bộ ngắt điện một chiều tốc độ cao được sử dụng cho việc cung cấp điện để vận hành đoàn tàu và bảo vệ dòng điện. Bộ ngắt điện một chiều tốc độ cao sử dụng một chức năng ngắt dòng điện siêu tải để ngăn dòng điện siêu tải và sự chập mạch ngay lập tức.- Các trạm điện dịch vụ của ga và depot 6KV/380-220V, thường là loại lắp đặt trong nhà hoặc ngoài trời. Hai mạch phân phối trung thế 6KV sẽ được kéo dài đến depot để cung cấp nguồn cho các khu chức năng.3- Các trạm điện dịch vụ OCC 22KV/380-220V, thường là loại lắp đặt trong nhà. Mạch vòng phân phối 22 KV sẽ được kéo dài tới toà nhà OCC để cung cấp nguồn cho toà nhà OCC và toà nhà hành chính, nguồn cung cấp khẩn cấp sẽ được lắp đặt bên cạnh trạm điện của OCC, nguồn điện khẩn cấp sẽ tự khởi động trong trường hợp mất nguồn điện 22KV. Nguồn điện khẩn cấp sẽ có khả năng tự động chuyển công suất yêu cầu cần thiết, lên đến giá trị định mức cần thiết trong vòng 20 giây khi mất điện áp từ các fi đơ vòng lặp 22KV được xác nhận. Sự chuyển đổi từ nguồn điện lưới sang nguồn khẩn cấp sẽ được thực 4hiện tự động nhờ bộ chuyển mạch và ngược lại được thực hiện bằng lệnh điều khiển từ xa qua hệ thống SCADA, khi nguồn điện lưới được tái lập. - Dòng điện 110KV được hạ áp xuống 15KV,22 KV tại trạm biến áp và cung cấp cho các nhà ga hay các trạm phụ để cấp cho đoàn tàu hoạt động. Sử dụng biến áp hai đầu 15KV.22KV do mạng trung thế của TPHCM là 15KV đang chuyển đổi sang 22KV, tuy nhiên nhiều khả năng đến năm 2020 sẽ chưa chuyễn xong. Do vậy, để dễ ứng cứu khi có sự cố cần đầu tư máy biến áp trung thế hai cấp điện áp, việc này sẽ làm tăng giá thành máy biến áp lên khoảng 10%(sử dụng máy biến thế 2 cấp 15KV và 22KV).- Hệ thống nguồn tái sinh: Sử dụng nguồn năng lượng tái sinh từ một đoàn tàu này để cung cấp cho đoàn tàu khác trong thời gian ít hoạt động như sáng sớm và lúc nữa đêm là rất khó khăn. Nên sử dụng hệ thống tái sinh năng lượng sử dụng Chopper kết hợp với nạp ắcquy.2. Hệ thống nguồn sức kéo DC: - Máy biến áp chỉnh lưu có đặt điểm là tải của các pha không đồng thời mà luân phiên nhau theo sự làm việc của các dương cực của các bộ chỉnh lưu thủy ngân hoặc bán dẫn đặt ở mạch thứ cấp của máy biến áp. Như vậy máy biến áp luôn làm việc trong tình trạng không đối xứng. Do đó phải chọn sơ đồ nối dây sao cho đảm bảo được điều kiện từ hoá bình thường của các trụ lõi thép và giảm nhỏ chập mạch của điện áp và dòng điện chỉnh lưu. Muốn như vậy phải tăng số pha của dây quấn thứ cấp (thường chọn số pha bằng 6) và ở phía thứ cấp có đặt thêm cuộn cảm cân bằng.- Các trạm biến áp- chỉnh lưu sẽ có vị trí tại các nhà ga. Các trạm biến áp- chỉnh lưu sẽ được lắp đặt trên nền của các nhà ga ngầm. Trạm biến áp chỉnh lưu biến áp dòng điện xoay chiều 15KV,22KV thành dòng điện một chiều 1.500V và dòng điện một chiều này được cung cấp cho đoàn tàu qua bộ ngắt điện một chiều tốc độ cao và các đường dây tiếp xúc bên trên. Cực dương của 5dòng điện một chiều 1.500V được nối với các đường dây tiếp xúc bên trên qua bộ ngắt điện một chiều tốc độ cao và cực âm được nối với đường ray. Bộ ngắt điện một chiều tốc độ cao được sử dụng cho việc cung cấp điện để vận hành đoàn tàu và bảo vệ dòng điện. Bộ ngắt điện một chiều tốc độ cao sử dụng một chức năng ngắt dòng điện siêu tải để ngăn dòng điện siêu tải và sự chập mạch ngay lập tức. 3. Truyền động kéo: - Việc sử dụng động cơ một chiều kích từ nối tiếp rất phổ biến trong truyền động của đầu tàu điện kéo. Đặt tính mômen-tốc độ của nó là lý tưởng. Mômen lớn ở tốc độ thấp và tốc độ lớn khi mômen nhỏ. Động cơ điện một chiều có khả năng thay đổi tốc độ liên tục và dễ điều khiển, còn động cơ điện xoay chiều chỉ phù hợp với các động cơ có tốc độ ít thay đổi, điều khiển bằng thiết bị điện tử có giá trị kinh tế rất lớn. - Ngoài một số hệ thống xoay chiều tần số thấp, đa số đường sắt chạy điện được cung cấp bằng điện áp một chiều qua đường dây trên không hoặc qua ray thứ ba. Hệ thống đường sắt ở thành phố có khoảng cách ngắn và mật độ giao thông cao dùng hệ thống một chiều là thích hợp. Nhưng một số hệ thống đường sắt, giữa các thành phố cách xa là hệ thống xoay chiều một pha lấy từ lưới điện tần số 50 hoặc 60Hz và có điện áp khoảng 15KV,22KV,25KV. - Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp dùng trong một số kiểu đầu máy được cung cấp qua bộ chỉnh lưu và một biến áp hạ áp, trong đó phía sơ cấp nối với nguồn xoay chiều cao áp. Ở các tốc độ thấp(điện áp thấp), việc điều khiển tiến hành bằng cách điều chỉnh các đầu phân thế trên dây quấn sơ cấp. Ở các tốc 6độ cao (có điện áp định mức) việc điều khiển được thực hiện bằng cách giảm dòng điện kích từ. - Trong hệ thống đường sắt, các thành phần điều hòa của đường dây cung cấp rất lớn. Các cáp tín hiệu ở gần và song song với đường sắt cần được bọc kim tốt để tránh các loại nhiễu. Vì nguồn điện là một pha nên có mặt tất cả các sóng điều hòa. - Bộ chỉnh lưu có điều khiển dùng tiristo tránh được dùng máy biến áp có các đầu phân thế. Việc điều khiển chính xác lực kéo cho phép hệ bánh xe và ray không trượt với nhau. Nhưng cần phải tránh hệ số công suất quá nhỏ và các thành phần điều hòa quá lớn để giữ cho dòng điện trong đường dây nguồn ổn định ở trị số cho phép. - Hệ thống đường sắt có 4 động cơ kéo có thể dùng hai bộ biến đổi điện áp một chiều làm việc song song vì điều khiển cần lệch pha nhau. Các thời điểm đóng của hai bộ biến đổi lệch nhau tùy theo dạng sóng. - Hãm hệ thống truyền động có bộ biến đổi điện áp một chiều có thể bằng biến trở nối với mạch phần ứng và giữ dòng điện kích từ không đổi. Nhưng để tiết kiệm năng lượng dùng hãm tái sinh trả lại năng lượng cho nguồn một chiều, nghĩa là chiều dòng điện trên cuộn cảm phải giữ nguyên giống như khi làm việc ở chế độ động cơ. Để đảm bảo khả năng tự kích từ, khi chuyễn sang chế độ máy phát, nối dây phần ứng hay phần cảm cần phải đảo ngược lại. - Mạng kéo trên đường tàu điện ngầm được chia ra mạng tiếp xúc và mạng xả. Mạng tiếp xúc bao gồm đường dây tiếp xúc tuyến ga chính và tuyến ga liên kết. Mạng xả là tuyến cáp xả. - Sự phân nhánh mạng tiếp xúc bằng cách xây dựng trên đường dây tiếp xúc khoảng không phủ lên bộ phận thu nhận dòng của một toa.Được tiến hành trên các tuyến chính, tại những vị trí tiếp xúc với tuyến chính của đường cụt, các tuyến liên kết giữa các đường và tuyến trong depot điện. - Cung cấp điện cho các thiết bị tiêu thụ điện-băng tải, bơm,quạt,các tổ sửa chữa di động… được tiến hành trực tiếp từ trạm hoặc từ tuyến cung cấp trục chính tổng. 4. Lưới phân phối trung thế: - Nguồn điện xoay chiều 15KV, 22KV từ hai trạm biến áp này được truyền dẫn đến các phân trạm điện kéo hạ áp và chỉnh lưu sang dòng điện một chiều 1.500VDC (750VDC) để cung cấp cho động cơ điện một chiều trên tàu hoạt động. - Nguồn điện xoay chiều 15KV, 22KV từ hai trạm biến áp này cũng cung cấp cho các trạm điện hạ thế biến áp từ 15KV,22KV xuống còn 380V,220V để sử dụng cho các thiết bị điện như thang máy, thanh cuốn, quạt, máy bơm, các cơ cấu tín hiệu, điều khiển trung tâm và thông tin, thiết bị vệ sinh môi trường, điện chiếu sáng, v.v - Các đường dây truyền dẫn này là đường dây trung thế 15KV,22KV. Thường sử dụng dây nhôm trần lõi thép tiết diện khoảng 50-240MCM.7 - Hệ thống phân phối mạch vòng điện áp 15KV, 22KV độc lập kèm theo mạch liên kết tương hỗ lẫn nhau với chế độ dự phòng công suất 1+1 và 2+1 tuỳ theo giai đoạn khai thác. - Có hai hệ thống mạch vòng phân phối điện điện áp 22 KV độc lập kèm theo mạch liên kết tương hỗ lẫn nhau.Sơ đồ hệ thống phân phối 22KV8 5. Nguồn điện dự phòng: - Sẽ có hai nguồn điện lưới trung thế đi song song, một đường vận hành và một đường dự phòng để đề phòng sự cố mất điện và duy tu sửa chữa. - Ngoài ra ở mỗi nhà ga sẽ được lắp đặt máy phát điện diesel để đề phòng mất điện lưới. - Sử dụng các nguồn dự trữ như UPS, bình ắcqui, bóng đèn sạt điện tích năng Nicken, tụ bù mắc nối tiếp với động cơ Để phòng trường hợp mất điện toàn bộ đột ngột. 6. Hệ thống bảo vệ, Giám sát và điều khiển trạm biến áp :- Các hệ thống bảo vệ an toàn điện và tiếp đất, bao gồm tiếp đất cho thiết bị, cho cáp và các bộ phận kim loại không mang điện.- Hệ thống SCADA giám sát các trạm nhận điện, trạm điện sức kéo và các trạm điện dịch vụ. - Trạm biến áp tiếp nhận và các trạm biến áp chỉnh lưu sẽ được vận hành tự động và sẽ được giám sát cũng như điều khiển bởi một trung tâm kiểm soát tại một khu vực riêng biệt.- Hệ thống cung cấp và phân phối nguồn điện sẽ được điều khiển và giám sát từ xa bởi hệ thống SCADA nằm trong OCC.- Các sơ đồ liên khoá và các chương trình SCADA sẽ được cung cấp để đảm bảo nguồn khẩn cấp không cung cấp ra các fi đơ của Công ty Điện lực TP.HCM và/hoặc không có sự xung đột giữa hai nguồn cung cấp này. 7. Bảo vệ mạch điện kéo: - Hàng năm trên thế giới, trong các hệ thống metro thường xuyên xãy ra các vụ hỏa hoạn, các vụ hỏa hoạn này gây ra những tổn thất lớn về người và vật 9chất. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến những thảm họa này nhưng xét các nguyên nhân thuần túy do các thiết bị kỹ thuật gây ra thì các trường hợp đoản mạch trong mạch điện kéo là nguy cơ lớn nhất dẫn tới hỏa hoạn. Việc xây dựng các tuyến đường sắt đô thị ở Thành phố Hồ Chí Minh thì công tác nghiên cứu ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật lớn nhất để xây dựng và vận hành các hệ thống này là rất cần thiết. - Phương pháp bảo vệ mạch điện kéo chống dòng đoản mạch trong metro trên cơ sở đo nửa tổng các dòng điện trong các phân trạm điện kéo liền kề. Phương pháp bảo vệ mới này có nhiều đặt tính ưu việt hơn hẳn các phương pháp khác và nó có thể giải quyết triệt để vấn đề bảo vệ chống dòng đoản mạch trong mạch điện kéo metro. Các phương pháp khác chưa khắc phục triệt để vấn đề “vùng chết”, Tức là vẫn tồn tại một vùng nằm giữa hai phân trạm điện kéo liền kề mà tại đó khi có xuất hiện đoản mạch thì không có một máy ngắt nào của các phân trạm điện kéo liền kề nhận biết được nên không ngắt điện áp ngay vì vậy đoản mạch sẽ gây ra hỏa hoạn hoặc phá hủy các thiết bị. Để loại trừ hiện tượng này người ta phải áp dụng thêm các biện pháp hỗ trợ như lắp đặt thêm các thiết bị đắt tiền như máy ngắt, máy phân li điều này dẫn đến độ tin cậy của cả hệ thống giảm đi, không những thế còn làm xuất hiện sự ngắt mạch giả tạo làm cho đoàn tàu phải ngừng ngoài ý muốn dẫn đến sai lệch lịch chạy tàu, tạo nên những khó khăn trong vận hành hệ thống. Phương pháp bảo vệ mạch điện kéo trên cho phép loại trừ hoàn toàn “vùng chết” mà không cần dùng đến các thiết bị hỗ trợ cũng như giảm rất nhiều số lần ngắt mạch giả tạo. Các trạm biến áp- chỉnh lưu sẽ có vị trí tại các nhà ga. Các trạm biến áp- chỉnh lưu sẽ được lắp đặt trên nền của các nhà ga ngầm. Trạm biến áp chỉnh lưu biến áp dòng điện xoay chiều 15KV,22KV thành dòng điện một chiều 1.500V và dòng điện một chiều này được cung cấp cho đoàn tàu qua bộ ngắt điện một chiều tốc độ cao và các đường dây tiếp xúc bên trên. Cực dương của dòng điện một chiều 1.500V được nối với các đường dây tiếp xúc bên trên qua bộ ngắt điện một chiều tốc độ cao và cực âm được nối với đường ray. Bộ ngắt điện một chiều tốc độ cao được sử dụng cho việc cung cấp điện để vận hành đoàn tàu và bảo vệ dòng điện. Bộ ngắt điện một chiều tốc độ cao sử dụng một chức năng ngắt dòng điện siêu tải để ngăn dòng điện siêu tải và sự chập mạch ngay lập tức.II. Hệ thống tiếp xúc điện: 1. Đường dây tiếp xúc bên trên (Overhead): - Đường dây tiếp xúc bên trên cung cấp điện cho các đoàn tàu bên trong đường hầm, những đoạn đường trên cao, trên mặt đất và Depot, nguồn điện được cung cấp cho các đoàn tàu bởi đường dây tiếp xúc bên trên có điện áp 1.500V(+20%/-30%). Đường dây tiếp xúc bên trên được sử dụng trong đường hầm sẽ có dạng hình chữ T, được làm bằng nhôm, kết nối chặt với một khung bằng đồng có dạng hình khe(170mm2), đường dây bên trên có công suất 3.000W. - Phần mở của đường dây tiếp xúc bên trên sẽ bao gồm đường dây truyền điện, đường dây treo, các phụ kiện, các chuổi cách điện và các tuyến nhánh, các 10phần hợp thành sẽ được quyết định bởi điều kiện vận hành đoàn tàu, như tốc độ vận hành tối đa, thời gian giãn cách tối thiểu và giảm điện áp. Khung bằng đồng kết chặt sẽ được sử dụng cho dây truyền điện cho tuyến chính và khung bằng thép được sử dụng bên trong Depot, thông thường, một giá đỡ có thể di chuyển được sử dụng để hỗ trợ cho các đường dây truyền điện, đường dây treo. - Một thiết bị phân chia FCO, LBS sẽ được sử dụng để tạo thành từng phần của dây tiếp xúc bên trên, điều này sẽ cho phép ngắt dòng điện tại phần đã được xác định để bảo trì và có thể được sử dụng để tách riêng một phần có thể gây ra tai nạn hoặc khó khăn. - Mỗi hướng đường ray sẽ có bộ ngắt điện một chiều 1.500V riêng để hỗ trợ và bảo vệ. Dây tiếp xúc bên trên sẽ được chia ra tại những đoạn ở trước mỗi trạm biến áp đang hoạt động.Hệ thống dây trên cao dùng để cung cấp điện cho đoàn tàu. Đường dây tiếp xúc được treo phía trên đường ray chạy tàu nhờ một hệ thống các cột, dây treo khá phức tạp.Đường dây tiếp xúc trên cao (Overhead Catenary)11Mặt cắt ngang của đường dây tiếp xúcĐiện được cấp cho đoàn tàu thông qua cần lấy điện (Pantograph). Cần lấy điện được thiết kế nhằm duy trì sự tiếp xúc với đường dây để việc cung cấp điện cho đoàn tàu không bị gián đoạn. Thường có hai loại cần tiếp điện: loại sử dụng khí nén hoặc loại sử dụng lò xo.Cần tiếp điện (Pantograh)Có nhiều cách để thiết kế đường dây tiếp xúc, tùy thuộc vào từng hệ thống, tuổi thọ, tốc độ yêu cầu của đoàn tàu. Trường hợp ở trong đường hầm thì sử dụng hệ thống treo cố định (Tương tự như ray thứ 3 nhưng được bố trí trên cao).Một số hệ thống treo đường dây tiếp xúc- Hệ thống được đặt trên cao nên khó có khả năng tiếp xúc với hành khách và nhân viên.Do đó hệ thống có độ an toàn cao hơn so với đường ray thứ 3. Nhờ những cải tiến về thiết kế, công nghệ nên khả năng tiếp xúc giữa đường dây dẫn và cần lấy điện được tăng lên đáng kể. Hệ thống sử dụng điện áp một chiều 1500V, Khoảng cách cấp điện cao nên số trạm biến áp thấp, tổn thất điện năng thấp hơn so với đường ray thứ 3. Việc thiết kế đường dây tại cái điểm giao cắt 12đơn giản đảm bảo được việc truyền điện liên tục. So với đường dây thứ 3 thì cấu trúc của hệ thống phức tạp hơn, gồm nhiều bộ phận hợp thành. Do sự phức tạp như vậy dẫn đến tăng chi phí đầu tư ban đầu. Bảo dưỡng khó khăn do đường dây nằm trên cao, phải có các thiết bị chuyên dùng, chi phí bảo dưỡng cao. Yếu tố thẩm mỹ kém hơn so với đường ray thứ 3, chiếm dụng không gian bên trên đoàn tàu, ảnh hưởng đến cảnh quan đô thị.- Hệ thống đường tiếp xúc trên không bảo gồm các đường cung cấp điện, lấy nguồn từ trạm biến áp điện kéo và cấp điện cho các đầu máy tàu điện qua cần lấy điện. Mục đích chính là nhằm cung cấp nguồn điện ổn định cho đầu máy.Lắp đặt cho phần đường hầm:13Lắp đặt cho phần trên cao:Bộ giá đỡ treo cứng (cố định):14Bộ giá đỡ có khớp nối15Cột và xà dạng thép ốngHệ thống treo cứng:- Sử dụng trong các đường hầm nói riêng và đường tàu điện ngầm nói chung. Dây tiếp xúc được gắn vào chi tiết kẹp tại phần dưới cùng của bộ giá treo hình chữ T.- Do dây tiếp xúc không có tính co giãn nên hệ thống này không thể áp dụng cho tuyến có tốc độ cao. - Phương tiện cung cấp nguồn điện từ trạm điện sức kéo đến đường dây tiếp xúc.- Số sợi cáp sử dụng và tiết điện cáp được quyết định dựa trên việc xem xét nhiều yếu tố khác nhau như sụt áp và sự tăng nhiệt độ làm việc. 16- Khoảng cách tiêu chuẩn cho đường dây nguồn, điện DC, là 250m. Tuy nhiên có thể còn ngắn hơn tuỳ thuộc vào dòng tải và các yếu tố khác.- Hệ thống ray truyền dẫn bằng thép kết hợp với bản kim loại hợp kim nhômHiện nay, hệ thống này đã được đặc biệt quan tâm và áp dụng. - Nó được hỗ trợ bởi 2 tấm bản kim loại bằng nhôm bắt sát vào bề mặt bên trái và phải của ray truyền dẫn có chức năng tăng cường tính dẫn điện cho phần thân chính của thanh ray dẫn. - Khi bề mặt ma sát và phần thân chính được làm bằng vật liệu đồng, thì sẽ tăng cường độ bền hơn bời vì không có sự ăn mòn do việc tiếp xúc của các bộ phận bằng kim loại với nước rò gỉ. Tuy nhiên giá thành sẽ cao hơn so với vật liệu làm bằng nhôm.- Sử dụng loại dây có tiết diện cắt ngang từ 200mm 2 đến 510mm 2.- Khả năng dẫn điện và lực kéo nhỏ hơn so với loại dây đồng (kéo nguội có lõi thép chịu lực), hệ số nở dài thì lớn hơn, giá thành thấp hơn.17- Khả năng chịu tải trọng kéo giảm bởi trọng lượng của dây nhẹ. Dây này không thể sử dụng ở nơi gần các nhà máy hoá chất (nơi sản sinh khí gas) và trong đường hầm (nơi xuất hiện sự rò gỉ nước), bởi vì sự ăn mòn dây dẫn sẽ Sử dụng loại dây có tiết diện cắt ngang từ 100mm 2 đến 325mm 2.Khả năng dẫn điện của dây là 97% và tiết diện mặt cắt ngang chỉ bằng 60% so dây nhôm.- Trọng lượng riêng của dây bằng 3.2 lần dây nhôm. Nhuưvậy, để tải 1 dòng điện tương đương với dây nhôm thì khối lượng dây đồng sẽ lớn hơn gấp 2 lần.Lực kéo lớn hơn so với dây nhôm. Và giá thành cũng cao hơn.Cột bê tông- Việc lựa chọn các kết cấu cột phụ thuộc vào hình dạng và sức bền cơ được tính cho một vị trí cột đứng độc lập- Đây là kết cấu chống đỡ sử dụng phổ biến nhất , dùng dạng bêtông dự ứng lực trước, bằng phương pháp quay ly tâm và vì thế có đời sống bán cố định, sự rạn nứt ít khi xảy ra và độ uốn cong là nhỏ.18Cột thép khungSử dụng các loại cột thép lắp ghép, thép góc, thép tấm hình chữ H.Cột thép ốngSử dụng nhiều dạng nguyên vật liệu thép ống Hiện nay, kết cấu này được sử dụng với khối lượng lớn trong tuyến Shinkansen ở Nhật. Sử dụng làm cột điện đặt trên kết cấu móng của cầu cạn trên cao. 19Kết cấu này được sử dụng khi có yêu cầu về sử dụng vật liệu chỉ được xử lý đơn giản Khi nhu cầu cung cấp với số lượng lớn thì giá thành sẽ thấp hơn rất nhiều. Nền móng được xử lý tuỳ theo mỗi hình thức cột sử dụng. 2. Hệ thống cấp điện bằng đường ray thứ 3 (Sau đây sẽ gọi tắt là hệthống ray thứ 3):Đường ray thứ 3Hệ thống ray thứ 3 được lắp đặt ngay cạnh hệ thống ray chạy tàu. Trên tàu sử dụng hệ thống này được trang bị một bộ phận lấy điện được gọi là đế tiếp điện (shoe)Một loại đế tiếp điện.20Hệ thống sử dụng điện áp một chiều 600 hoặc 750 V (chủ yếu là 750 V). Tốc độ đoàn tàu cho phép chỉ khoảng 70 km/h, tuy nhiên với những công nghệ mới thì đoàn tàu có thể đạt tốc độ trên 100 km/h.Có nhiều cách bố trí ray thứ 3 đơn giản nhất là cách tiếp xúc bên trên (top contact). Mỗi cách bố trí phải có tấm cách ly để đảm bảo an toàn cho người và ngăn chặn các vật thể lạ xâm nhập.Cách bố trí ray thứ 3 Chi phí đầu tư cho hệ thống ray thứ 3 thấp hơn so với hệ thống tiếp điện trên cao. Có nhiều khả năng lắp đặt để phù hợp với không gian và giảm được kích thước các công trình (như là công trình hầm) do đó giảm được các chi phí liên quan. Do không yêu cầu phải có đường dây điện bên trên đoàn tàu nên không làm ảnh hưởng nhiều đến cảnh quan đô thị đặc biệt là các đoạn đi ngoài 21trời.Ray thứ 3 có thể chịu được lực tiếp xúc lớn hơn so với hệ thống tiếp xúc trên cao. Do được lắp đặt gần với đường ray chạy tàu nên thuận tiện cho việc thao tác bảo trì, bảo dưỡng. Do ray thứ 3 được đặt gần đường ray nên khả năng xâm phạm đến khu vực tiếp điện lớn hơn so với đường dây trên cao. Có thể gây nguy hiểm chết người do đó cần phải có các biện pháp bảo vệ cách ly hiệu quả. Đồng thời do được đặt gần đường ray chạy tàu nên dễ có khả năng xảy ra hiện tượng phóng điện gây nguy hiểm. Hệ thống đường ray thứ 3 sử dụng nguồn điện có điện áp thấp, lý do vì có thể xảy ra hiện tượng phóng điện từ ray dẫn điện sang đường ray chạy tàu. Đồng thời hệ thống sử dụng dòng điện có cường độ cao (đôi lúc lên đến 3000A) do đó tổn thất điện áp (trên một đơn vị chiều dài) là rất lớn. Điều đó có nghĩa là khoảng cách giữa các trạm cấp điện phụ phải được rút ngắn làm tăng chi phí vận hành. Tốc độ vận hành của đoàn tàu sử dụng hệ thống bị giới hạn. Đường ray tiếp xúc bị ngắt quãng tại các điểm giao cắt, do đó cần phải có nhiều đế tiếp điện được lắp đặt dọc theo đoàn tàu để đảm bảo lấy điện liên tục. Các vật thể lạ có thể rơi vào đường ray dẫn điện làm ảnh hưởng đến khả năng tiếp xúc của ray với đế tiếp điện. Cần phải có các tấm cách ly để hạn chế việc này hoặc sử dụng cách tiếp xúc bên dưới để giảm ảnh hưởng đến tiếp xúc. 3. So sánh hai phương án cấp điện cho đoàn tàu:Trong công văn số SDC-MLT00066-E ngày 30/07/08 của Công ty SYSTRA có đưa ra một loạt các ưu điểm của hệ thống ray thứ 3 và đề nghị sử dụng công nghệ này cho tuyến Metro Hà Nội. Đồng thời SYSTRA cũng đưa ra một bảng so sánh và đánh giá các ưu nhược điểm của hai hệ thống.Dựa trên bảng so sánh này, liên danh NJPT đã đưa ra những góp ý được trình bày trong công văn số LMAUR/NJPT/0808E-443 ngày 27/08/08. Các ý kiến của NJPT có phần nghiêng về phía hệ thống tiếp điện trên cao hơn.22So sánh hệ thống tiếp điện bằng đường ray thứ 3 và hệ thống tiếp điện trên cao:Tiêu chí Ray thứ 3 (Third rail) Trên cao (Overhead) Đánh giáThird rail OverheadKết cấu và sự ổn địnhSYSTRACấu trúc đơn giản, độ ổn định cao, có thể điều khiển được mà không bị ngắt điện.Có cấu trúc liên hợp phức tạp, hệ thống nằm trên cao,tiềm ẩn khả năng bị ngắt điện.4 3NJPTĐúng điều này chỉ đúng tại các khu giữa hai ga. Tuy nhiên hệ thống ray thứ 3 có những khó khăn nhất định ở các ga cuối và những bãi đỗ tàu đòi hỏi phải có ghi trong thiết kế và thi công. Điều quan trọng là phải thiết lập được một kết cấu an toàn hay điều kiện làm việc với hệ thống ray thứ 3 dùng điện cao áp trên mặt đất.Không. Kết cấu của hệ thống điện trên cao không quá phức tạp. Nó đơn giản hơn ray thứ 3 tại cái ga cuối và những bãi đỗ tàu. Về độ an toàn, hệ thống tiếp điện trên cao ưu việt hơn ray thứ 3.3 4Nhận xétNJPT đúng về thiết kế trong ga cuối và bãi đỗ tàu, nhưng xét về tổng thể thì kết cấu của hệ thống ray thứ 3 vẫn đơn giản hơn.Kết cấu của hệ thống tiếp điện trên cao phức tạp hơn ray thứ 3. Yếu tố an toàn chưa xét đến ở đây.4 3SYSTRA Không đề cập. Không đề cập. - -23NJPT Tối đa 80 km/h. Hơn 100 km/h. 2 4Nhận xétTốc độ tối đa của hệ thống ray thứ 3 thấp hơn tiếp điện trên cao. Nhưng xét trên các tuyến đường sắt đô thị với tốc độ vận hành tàu không cao thì yếu tố này không ảnh hưởng lớn. Tốc độ đoàn tàu của cả hai phương pháp hiện nay đã đươc cải thiện nhiều.Như cột bên trái.3 4Thi công và vận hànhSYSTRA Lắp ráp, thi công xây dựng và vận hành đơn giản.Lắp ráp , xây dựng và vận hành phức tạp.4 3NJPTKhông đơn giản. Cần có hệ thống và các thiết bị bảo vệ an toàn. Công tác điều chỉnh phải tiến hành đồng thời với công tác bảo dưỡng đường ray. Khó khăn trong việc đảm bảo an toàn công cộng tại những chổ giao nhau.Không phức tạp. Công tác điều chỉnh và bảo dưỡng khác có thể tiến hành độc lập với công tác bảo dưỡng đường ray. Có ít sự cố tại các điểm giao cắt.2 4Nhận xétThi công đơn giản hơn, trong thiết kế đã bao gồm các biện pháp an toàn. Phức tạp tạp tại các điểm giao nhau. Không rõ ý kiến của NJPT về việc điều chỉnh và bảo dưỡng (trình bày trong tiêu chí khác).Thi công phức tạp hơn. Nhưng tại các chổ giao nhau thì đơn giản và an toàn hơn.3 324Chiếm dụng không gianSYSTRALắp đặt gần đường ray, không chiếm không gian trên cao.Chiếm dụng không gian trên cao. Kích thước hầm tăng lên và tăng chi phi.4 2NJPTĐúng. Vì thế nhiều đoạn đường sắt ngầm sử dụng đường ray thứ 3.Sử dụng hệ thống treo cứng để tiết kiệm không gian trong đường hầm.Những tuyến đường sắt có chiều dài lớn thường dùng hệ thống tiếp điện trên cao để tăng vận tốc.4 4Nhận xétĐúng như hai bên trình bày hệ thống ray thứ 3 được sử dụng để tiết kiệm không gian, đặc biệt trong đường hầm.Đúng như NJPT trình bày, việc sử dụng hệ thống treo cứng giảm không gian trong đường hầm.4 3SYSTRATối ưu hóa đường kính hầm, vốn đầu tư thấp. Không có thay đổi về đầu máy toa xe.Kích thước đường hầm tăng, vốn đầu tư cao. Không có thay đổi về kích thước đầu máy toa xe.4 325

Tài liệu liên quan

Một số giải pháp phát triển vốn nhân lực của trung tâm điều độ hệ thống điện miền Bắc trong nền kinh tế thi trường.DOC
- 72
- 1
- 4
THAM LUẬN VỀ SUẤT ĐẦU TƯ ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ (METRO) CỦA MỘT SỐ NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI
- 14
- 879
- 9
Hệ thống điện sử dụng trong đường sắt đô thị (metro)
- 35
- 2
- 32
Báo cáo khoa học: "phân tích và đánh giá độ tin cậy của các phân hệ trên đầu máy diezel truyền động điện sử dụng trong ngành đường sắt" doc
- 9
- 513
- 3
Phần 27 KHÓA ĐÀO TẠO TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ ỨNG DỤNG TRÊN PHẦN MỀM PSSE CHO KỸ SƯ HỆ THỐNG ĐIỆN (Sử dụng Ngôn ngữ lập trình Python trong Phần mềm PSSE)
- 54
- 1
- 10
Phần 12 KHÓA ĐÀO TẠO TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ ỨNG DỤNG TRÊN PHẦN MỀM PSSE CHO KỸ SƯ HỆ THỐNG ĐIỆN (Ứng dụng Ổn định quá độ trên Phần mềm PSSE)
- 69
- 514
- 9
Sử dụng hệ thống chỉ số CAMEL trong giám sát và đánh giá mức độ an toàn của hệ thống ngân hàng thương mại Việt Nam tại Ủy ban Giám sát tài chính Quốc gia
- 102
- 1
- 3
thiết kế điều khiển hệ thống điện sử dụng năng lượng mặt trời hòa lưới điện quốc gia
- 88
- 1
- 13
Đánh giá ảnh hưởng của dự án xây dựng tuyến đường sắt đô thị số 1 Thành phố Hồ Chí Minh, tuyến Bến Thành Suối Tiên tới chất lượng môi trường nước ven dự án trong giai đoạn thi công
- 79
- 512
- 0
Phân tích hệ thống điện sử dụng matlab toolboxes
- 16
- 432
- 1