牵引变电所基础知识课件.ppt
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- 牵引 变电所 基础知识 课件
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1、目 录一、电气化铁路牵引供电系统概述一、电气化铁路牵引供电系统概述 二、电气化铁路牵引供电回路二、电气化铁路牵引供电回路三、电气化铁路牵引供电方式三、电气化铁路牵引供电方式 四、牵引变电所高压进线接线方式四、牵引变电所高压进线接线方式伍伍、牵引变电所一次设备模拟接线图牵引变电所一次设备模拟接线图六、牵引变电所主要一次设备结构及工作原理六、牵引变电所主要一次设备结构及工作原理七、牵引变电所二次设备及其接线图七、牵引变电所二次设备及其接线图八、牵引变电所工作票填写标准八、牵引变电所工作票填写标准九、牵引变电所值班业务基础知识九、牵引变电所值班业务基础知识十、牵引变电所常见故障及处理方法十、牵引变电
2、所常见故障及处理方法一、电气化铁路牵引供电系统概述一、电气化铁路牵引供电系统概述 中国电气化铁路是从中国电气化铁路是从19611961年建成宝鸡一风州段年建成宝鸡一风州段 (93(93)开始的开始的 ,它经历了从无到有、它经历了从无到有、从山区到平原、从单线到复线从山区到平原、从单线到复线 ,从一般干线到繁忙干线、客专线,从常速到准高速、高铁从一般干线到繁忙干线、客专线,从常速到准高速、高铁的发展历程。的发展历程。电气化铁路的牵引动力是电力机车,机车本身不带能源,所需能源由电力牵引供电系统电气化铁路的牵引动力是电力机车,机车本身不带能源,所需能源由电力牵引供电系统提供。提供。牵引供电系统是指铁
3、路从地方电站引入牵引供电系统是指铁路从地方电站引入110kv(220KV))电源,通过牵引变电所降)电源,通过牵引变电所降压至压至27.5kv送至电力机车的整个系统,它由送至电力机车的整个系统,它由地方变电站、地方变电站、110kv(220KV))输电线、牵引)输电线、牵引变电所、变电所、27.5kv馈电线、接触网、电力机车、轨回流线、地回流线馈电线、接触网、电力机车、轨回流线、地回流线组成。组成。其中牵引变电所其中牵引变电所是电气化铁路供电系统中的心脏是电气化铁路供电系统中的心脏,它它的主要任务是将的主要任务是将地方变电站地方变电站输送来的输送来的110kV(220KV)三三相交流电变换为相
4、交流电变换为27.5kV单相电,然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上,接触网沿铁单相电,然后以单相供电方式经馈电线送至接触网上,接触网沿铁路上空架设,电力机车升弓后便可从其取得电能,用以牵引列车。电压变化由牵引变压器路上空架设,电力机车升弓后便可从其取得电能,用以牵引列车。电压变化由牵引变压器完成,牵引变电所通常设置两台变压器,采用双电源供电,互为备用以提高供电的可靠性,完成,牵引变电所通常设置两台变压器,采用双电源供电,互为备用以提高供电的可靠性,还设置有串联和并联的电容补偿装置,用以改善供电系统的电能质量,减少牵引负荷对电还设置有串联和并联的电容补偿装置,用以改善供电系统的电能质量,减少
5、牵引负荷对电力系统和通信线路的影响。力系统和通信线路的影响。电力系统与电力牵引供电系统电力系统与电力牵引供电系统牵引供电系统由哪几部分组成铁路从地方引入铁路从地方引入110kv电源,通过牵引变电所降压电源,通过牵引变电所降压至至27。5kv送至电力机车的整个系统叫牵引供电系送至电力机车的整个系统叫牵引供电系统统牵引供电系统由以下几部分组成牵引供电系统由以下几部分组成:地方变电站、地方变电站、110kv输电线、牵引变电所、输电线、牵引变电所、27。5kv馈电线、接馈电线、接触网、电力机车、轨回流线、地回流线触网、电力机车、轨回流线、地回流线牵引变电所从地方引入牵引变电所从地方引入110kv高压,
6、通过牵引变压高压,通过牵引变压器降至适合电力机车运行的器降至适合电力机车运行的27。5kv电压,送至接电压,送至接触网,供给电力机车运行。其作用是接受、分配、触网,供给电力机车运行。其作用是接受、分配、输送电能。输送电能。牵引供电系统的组成部分与作用1)牵引变电所:把电力系统供应的电能变换成适合电力机车牵引要求的电能。2)馈电线:连接牵引变电所和接触网的导线。它将牵引变电所变换后的电能送到接触网。3)接触网:是一种悬挂在轨道上方,沿轨道敷设的、和铁路轨道保持一定距离的输电网。通过电动车组受电弓和接触网的滑动接触,牵引电能就由接触网进入电动车组,从而驱动牵引电动机使列车运行。4)轨道:在非电牵引
7、情形下只作为列车的导轨。在电力牵引时,轨道除仍具有导轨功能外,还需要完成导通回流的任务。因此,电力牵引的轨道,需要具有良好的导电性能。5)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的主变压器。牵引网:通常将接触网、馈电线、钢轨回路(包括大地)和回流线称为牵引网。牵引变电所和牵引网构成牵引变电所和牵引网构成牵引供电系统牵引供电系统。专用高压输电线路和牵引供电系统称为专用高压输电线路和牵引供电系统称为电气化铁路供电系电气化铁路供电系统统。外部供电电源的电压选择电气化铁路供电系统的外部电源来自公用电力系统电气化铁路供电系统的外部电源来自公用电力系统的电力网,应选
8、择一个合适的电压等级,一般根据的电力网,应选择一个合适的电压等级,一般根据输送功率和输电距离来选择。输送功率和输电距离来选择。对于高速铁路,由于牵引功率更大,应尽可能选用对于高速铁路,由于牵引功率更大,应尽可能选用更高的电压等级更高的电压等级-220kV。牵引变电所外部供电电源国外高速铁路外部供电电源的有关数据国外高速铁路外部供电电源的有关数据世界各国的高速电气化铁路,均采用高压供电。世界各国的高速电气化铁路,均采用高压供电。日本山阳新干线,牵引变电所的进线电压采用日本山阳新干线,牵引变电所的进线电压采用275kV。这。这与原来的与原来的70kV相比,电源电压变动和不和、平衡承受能力都相比,电
9、源电压变动和不和、平衡承受能力都有所提高,因而更能保证机车稳定、高速运行。有所提高,因而更能保证机车稳定、高速运行。法国大部分牵引变电所的进线电压为法国大部分牵引变电所的进线电压为225kV。德国牵引网电压采用德国牵引网电压采用15kV,牵引变电所进线电压采用,牵引变电所进线电压采用110kV。使用。使用12.5 频率给铁路专门供电。频率给铁路专门供电。世界主要高速铁路国家电压等级牵引供电系统原边的供电方式1.单侧供电单侧供电牵引变电所牵引变电所C1、C2、C3只能从右侧的发电厂只能从右侧的发电厂A1用两路用两路输电线供电。而发电厂输电线供电。而发电厂A1又通过地区变电所又通过地区变电所B1、
10、B2、B3与发电厂与发电厂A2、A3相连,构成一个可靠的供电网络相连,构成一个可靠的供电网络。牵引供电系统原边的供电方式2.双侧供电双侧供电C:牵引变电所;:牵引变电所;B:地区变电站;:地区变电站;A:发电厂:发电厂牵引供电系统原边的供电方式3.环形供电环形供电牵引供电系统原边的供电方式4.放射供电放射供电牵引变电所引入线的方式又称牵引变电所一次侧主接线方式。主要有以下又称牵引变电所一次侧主接线方式。主要有以下3种,。种,。三相电源三相电源三相电源三相电源三相电源三相电源牵引变电所引入线的方式 牵引变电所进线电源接线方式分为牵引变电所进线电源接线方式分为桥式接线桥式接线和和双双T T接线接线
11、,单母线分段式单母线分段式其中桥式接线又分为其中桥式接线又分为内桥接线内桥接线和和外桥接线外桥接线。双。双T T接线是目前采用比较普遍的一种接线方式,接线是目前采用比较普遍的一种接线方式,它比内桥和外桥接线形式都简单,双它比内桥和外桥接线形式都简单,双T T接线要求两回进线同时采用,一般都能作主供回接线要求两回进线同时采用,一般都能作主供回路,并能作为互为备用。各种接线如下图所示:路,并能作为互为备用。各种接线如下图所示:三相电源三相电源三相电源三相电源三相电源三相电源GKGKGKGKGKGKGKGKGKGKGKGKDLDLDLDLDLDLDLDLDLDLGKGKGKGKGK1#B1#B1#B
12、2#B2#B2#BGKGKGK牵引变电所引入线的方式牵引变电所一次接线主要是桥式接线和双牵引变电所一次接线主要是桥式接线和双T型接线两种。型接线两种。(1)桥式接线桥式接线:在通过式变电所中,有电力系统的穿过功率通过,桥断路器应经在通过式变电所中,有电力系统的穿过功率通过,桥断路器应经常处于闭合状态,这种接线称为桥式接线。桥式接线有外桥式和内桥式两种常处于闭合状态,这种接线称为桥式接线。桥式接线有外桥式和内桥式两种:a)外桥式接线外桥式接线:连接桥设在线路侧时,为外桥式接线。外桥式接线适用于线路连接桥设在线路侧时,为外桥式接线。外桥式接线适用于线路较短或变压器需要经常切换的情况。较短或变压器需
13、要经常切换的情况。b)内桥式接线内桥式接线:连接桥设在变压器侧时,为内桥式接线。内桥式接线适用于线连接桥设在变压器侧时,为内桥式接线。内桥式接线适用于线路较长或变压器不需要经常切换的情况。路较长或变压器不需要经常切换的情况。(2)双双T型接线型接线:也叫分支接线,它于外桥式接线相似,区别是用桥隔离开关代也叫分支接线,它于外桥式接线相似,区别是用桥隔离开关代替了原来的桥断路器。双替了原来的桥断路器。双T型接线设置了桥隔离开关目的是当某一因故障或检型接线设置了桥隔离开关目的是当某一因故障或检修退出运行时,另一输电线路可借助桥隔离开关向两台变压器同时供电。修退出运行时,另一输电线路可借助桥隔离开关向
14、两台变压器同时供电。母联隔离开关经常是闭合的,两组进线只有一组向变电所供电的是工作电源母联隔离开关经常是闭合的,两组进线只有一组向变电所供电的是工作电源(主电源主电源),另一组输电线则是备用电源,另一组输电线则是备用电源(副电源副电源),与桥式接线相比,省去一台,与桥式接线相比,省去一台断路器,隔离开关也减少了。因此屋外配电装置的结构简化,占地面积减小,断路器,隔离开关也减少了。因此屋外配电装置的结构简化,占地面积减小,相应的以桥断路器为作用的保护装置也随之取消,控制室内的二次接线大为减相应的以桥断路器为作用的保护装置也随之取消,控制室内的二次接线大为减化。化。牵引变电所引入线大多采用双牵引变
15、电所引入线大多采用双T型接线。型接线。牵引变电所外电源(2路)牵引变电所进线铁塔(双回单塔)牵引变电所进线电源相序标识(单回单塔)A相B相C相变电所内电气主接线变电所电气主接线由断路器、隔离开关、互感器、避雷器、主变压器、变电所电气主接线由断路器、隔离开关、互感器、避雷器、主变压器、母线和电缆等一次高压设备按一定顺序连接起来用于表示接受和分配电母线和电缆等一次高压设备按一定顺序连接起来用于表示接受和分配电能的电路能的电路反映变电所的基本结构和性能,在运行中表明电能的输送和分配关系、反映变电所的基本结构和性能,在运行中表明电能的输送和分配关系、一次设备的运行方式,成为实际运行操作依据一次设备的运
16、行方式,成为实际运行操作依据一次设备主要图形 变压器变压器主要接触类型:主要接触类型:按绕组数:双绕组(110/10KV、35/10KV)、三绕组(110/35/10KV)。按调压方式:有载调压、无励磁调压(无载调压)、无分接变压器(不调压)。图形及文字符号表示:图形及文字符号表示:双绕组变压器三绕组变压器有载调压变压器文字符号:TM(新)B(旧)。(注意本文图形均可见于各设计图纸,并不完全符合标准)一次设备主要图形:一次设备主要图形:断路器:(常称为:开关)断路器:(常称为:开关)用途:用途:在正常或故障状态下,接通或断开高压电路的专用电器。断路器的触头装有特殊的灭弧装置,能迅速的断开短路电
17、流,切断故障电路。图形及文字符号表示:图形及文字符号表示:文字符号:QF(新)DL(旧)新旧隔离开关(常称为:刀闸):隔离开关(常称为:刀闸):用途:用途:主要起隔离电压和切换电路的作用。无灭弧装置。注意应“先合后断”(先合刀闸再合断路器,先分断路器再断刀闸)。可手动操作,也可电动操作(电动操作主要应用于110KV及以上,需要遥控)图形及文字符号表示:图形及文字符号表示:文字符号:文字符号:QS(新)(新)G(旧)(旧)。新旧一次设备主要图形手车式断路器:(常称为:手车开关)手车式断路器:(常称为:手车开关)像手推车一样可以推拉出来的自带隔离开关的断路器,手车拉出后即将两侧隔离开关断开。图形及
18、文字符号表示:文字符号:DL电力电容器:电力电容器:用途:用途:并联连接于交流电力系统中,用于补偿感性无功功率,改善功率因数,改善电压质量,降低线路损耗,提高系统或变压器的有功输出。图形及文字符号表示图形及文字符号表示文字符号:C 一次设备主要图形电流互感器:(常称为:电流互感器:(常称为:CT)作用:作用:将一次回路的大电流变为二次回路标准的小电流,使测量仪表和保护装置标准化、小型化;使二次设备与高电压部分隔离,保证人身和设备的安全。图形及文字符号表示:图形及文字符号表示:文字符号:文字符号:TA(新)(新)LH(旧)(旧)或两表法三表法主接线图表示一次设备主要图形电压互感器:(常称为:电压
19、互感器:(常称为:PT)作用:作用:将一次回路的大电压变为二次回路标准的小电压,使测量仪表和保护装置标准化、小型化;使二次设备与高电压部分隔离,保证人身和设备的安全。图形及文字符号表示:图形及文字符号表示:文字符号:TV(新)YH(旧)主接线图表示饶桥变电所模拟图某变电所模拟盘牵引供电系统向接触网的供电方式、单线区段、单线区段 一边供电一边供电 两边供电两边供电、双线区段、双线区段 同相一边并联供电同相一边并联供电 同相一边分开供电同相一边分开供电 双边纽结供电双边纽结供电牵引变电所对接触网的供电有两种方式牵引变电所对接触网的供电有两种方式:单边供电和双边供电。单边供电和双边供电。接触网通常在
20、相邻两牵引变电所的中央断开,将两牵引变电所间两接触网通常在相邻两牵引变电所的中央断开,将两牵引变电所间两个供电臂的接触网分为两个供电分区。每以供电分区的接触网只能个供电臂的接触网分为两个供电分区。每以供电分区的接触网只能从一端的牵引变电所获得电能,称为单边供电。从一端的牵引变电所获得电能,称为单边供电。如果在中央断开处设开关设备时可将两供电分区连通,此处称为分如果在中央断开处设开关设备时可将两供电分区连通,此处称为分区亭。将分区亭的断路器闭合,则相邻牵引变电所间的两个接触网区亭。将分区亭的断路器闭合,则相邻牵引变电所间的两个接触网供电分区可同时从两变电所获得电能,此方式称为双边供电供电分区可同
21、时从两变电所获得电能,此方式称为双边供电接触网的供电方式(一)单线区段(一)单线区段1.单边供电:接触网的每个分段由牵引变电所从一边供应单边供电:接触网的每个分段由牵引变电所从一边供应电能,也即每个供电臂独立供电。如图电能,也即每个供电臂独立供电。如图1-6所示。所示。2.双边供电双边供电图中将分区所的断路器连接,接触网就从两个变电所同时图中将分区所的断路器连接,接触网就从两个变电所同时供电,这种供电方式称为双边供电供电,这种供电方式称为双边供电牵引变电所牵引变电所开关分相绝缘器接触网的供电方式(二)复线区段复线区段也有单边供电和双边供电两种方式。双边供电方式设备复杂,短路保护困难等,目前我国
22、只采用单边供电。1.单边末端并联供电2.单边全并联供电二、电气化铁路牵引供电回路二、电气化铁路牵引供电回路 牵引供电回路是由牵引供电回路是由牵引变电所、馈电线、接触网、电力机车、钢轨、地或回牵引变电所、馈电线、接触网、电力机车、钢轨、地或回流线流线构成。另外还有分区亭、开闭所、构成。另外还有分区亭、开闭所、ATAT所等。如下图所等。如下图:开闭所开闭所 牵引系统中的开闭所,实际上从严格意义上讲是牵引系统中的开闭所,实际上从严格意义上讲是“高压配电高压配电”站,仅仅起配站,仅仅起配电作用,实现环网供电、双路互投等功能。开闭所应尽量设置在枢纽地区的负电作用,实现环网供电、双路互投等功能。开闭所应尽
23、量设置在枢纽地区的负荷中心处,以减少馈线的长度和馈线与接触网的交叉干扰。荷中心处,以减少馈线的长度和馈线与接触网的交叉干扰。分区亭分区亭 为了增加供电的灵活性,提高运行的可靠性,为了增加供电的灵活性,提高运行的可靠性,在两个牵引变电所的供电区间常加设分区亭。分在两个牵引变电所的供电区间常加设分区亭。分区亭起到平时将两个供电臂或上下行接触网联络区亭起到平时将两个供电臂或上下行接触网联络起来的作用,这样,当事故发生时,可缩小停电起来的作用,这样,当事故发生时,可缩小停电范围和实现越区供电。范围和实现越区供电。AT所所 牵引网采用牵引网采用AT供电方式时,在铁路沿线每供电方式时,在铁路沿线每隔隔10
24、km左右设置一台自耦变压器左右设置一台自耦变压器AT,该设置,该设置处所称做处所称做AT所。所。电力机车馈电线牵引电网对机车的供电方式牵引电网对机车的供电方式1、直接供电方式、直接供电方式(DF)Direct feed2、吸流变压器供电方式、吸流变压器供电方式(BT供电方式供电方式)Booster-Transformer3、带回流线的直接供电方式、带回流线的直接供电方式(DN供电方式供电方式)4、自耦变压器供电方式、自耦变压器供电方式(AT供电方式供电方式)Auto-Transformer5、同轴电力电缆供电方式(、同轴电力电缆供电方式(CC)Coaxial cable直接供电方式(DF)这是
25、一种最简单的供电方式。这是一种最简单的供电方式。对通信干扰不加特殊防护措施,对通信干扰不加特殊防护措施,最早大都采用这种供电方式。最早大都采用这种供电方式。最简单、投资最省,最简单、投资最省,牵引网阻抗较小,能损也较低。牵引网阻抗较小,能损也较低。电流经钢轨流回牵引变电所,电流经钢轨流回牵引变电所,而钢轨与地并不是完全绝缘而钢轨与地并不是完全绝缘的,一部分回流由钢轨流入的,一部分回流由钢轨流入大地,这部分电流会对通信大地,这部分电流会对通信线路产生感应影响。线路产生感应影响。因此这种供电方式一般用在铁路沿线无架空通信线路因此这种供电方式一般用在铁路沿线无架空通信线路或通信线路已改用地下屏蔽电缆
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