牵引变电所1(牵引变电所的运行与维护)课件.ppt

1、学习子情境学习子情境1 1v牵引变压器的运行与维护牵引变压器的运行与维护主要内容主要内容一一.牵引供电系统组成牵引供电系统组成 二二.电力系统中性点运行方式电力系统中性点运行方式三三.变压器的基本知识变压器的基本知识四四.牵引变压器的基本结构牵引变压器的基本结构五五.牵引变压器的运行牵引变压器的运行六六.牵引变压器的巡视牵引变压器的巡视一、牵引变电系统组成一、牵引变电系统组成电气化铁道供电系统示意图电气化铁道供电系统示意图 如图所示为电气化铁道供电系统示意图。该系统由高压输电线、牵引变电高压输电线、牵引变电所、牵引网、分区亭、开闭所所、牵引网、分区亭、开闭所等组成。1、牵引变电所 牵引变电所是

2、交流工频单相电力牵引供电系统的主要环节，它完成变压、变相和向牵引网供电等功能，并实现三相交流一次供电系统与单相电力牵引系统的接口及系统交换。牵引变电所停电后，可由相邻变电所实现越区供电，但牵引网电压水平有所下降。分类分类：根据牵引主变压器类型的不同，牵引变电所可分为单相牵引变电所、三相牵引变电所和三相-两相牵引变电所三种类型。架空接触网是一种悬挂在电气化铁道钢轨上方，并和轨面保持一定距离的链型或单导线系统，专为电力机车或电动车组提供电力的特殊供电回路，机车通过受电弓与接触网滑动接触取得电能。正常供电时，由牵引变电所馈线到接触网末端的一段供电线路，称为供电分区或供电臂。由于牵引负荷常处于运动中，

3、对于接触网的要求除了提供数量足够并符合质量标准的电能外，还应保证牵引负荷受流的稳定性。2、接触网3、馈电线 馈电线是连接牵引变电所和接触网的导线，也称馈出线。馈电线一般采用钢芯铝绞线，将变电所的电能输送给接触网。4、回流线 回流线是牵引供电回路的一部分，是将轨道和牵引变电所主变压器接地相之间连接的导线，通过它将流经电力机车的负荷电流引入变电所中。5、轨道 轨道除了作为电力机车的导轨外，同时是牵引供电系统中回流电路的一部分，在供给机车的电流中有一部分是流入大地的，轨道的作用就是将大地中的回流导入变电所中。在早期的牵引变电所中设有专用线，专用线的钢轨与区间的钢轨接通，就不设回流线，直接用扁钢将专用

4、线钢轨与牵引变压器接地相接通，但在实践中因回流线引起了接地网腐蚀，故改设回流线。6、分区所在交流电气化铁道上，为了增加供电的灵活性，提高供电的可靠性，常在两个相邻供电分区的分界处用分相绝缘器断开。若是单线电气化区段，在分相绝缘器断开处设旁路隔离开关，以便实行一侧变电所事故时临时越区供电。若是复线电气化区段，则在断开处设置开关和相应的配电装置，组成分区所，如图所示。分区所分区所的作用：（1）可以使两相邻的供电区段实现并联工作或单独工作。当实现并联工作时，分区所的断路器闭合，否则打开。（2）当相邻牵引变电所发生故障而不能继续供电时，可以闭合分区所的断路器，由非故障牵引变电所实行越区供电。（3）双边

5、供电的供电区内发生牵引网短路事故时，可由分区所的断路器切除事故点所在处的一半供电区，非事故段可照常工作。7、开闭所 交流电力牵引系统开闭所实际上是起配电作用的开关站，是在牵引网有分支引出时，为不影响电力牵引安全，保证供电可靠而设置带保护断路器等设施的控制场所。在离牵引变电所较远的铁路枢纽地区，除线路区间外，还有许多负载如枢纽编组站、客车站、电力机务段等需要牵引供电，为了保证供电的可靠性和灵活性，缩短事故范围，一般将接触网横向分组和分区供电。一般在这些负载附近设立开闭所，由开闭所的多路馈线向接触网各分组和分区供电，如图所示。自耦变压器站简称AT所，是AT牵引网的重要组成部分，将自耦变压器（AT）

6、按一定间隔距离跨接在AT牵引网的接触网、正馈线和钢轨间。工频单相交流电气化铁道采用AT供电方式时，沿线10-15km设置一台自耦变压器，自耦变压器设于沿铁路的各站场上，同时将分区所和开闭所合并，以利于运行管理。8、自耦变压站 分相绝缘器又称电分相，串在接触网上。目的是将两相不同的供电区分开，并使机床光滑过渡，主要用在牵引变电所出口处和分区所处。分段绝缘器又称电分段，分为纵向电分段和横向电分段，前者用于线路接触网上，后者用于站场各条接触网之间。通过其上的隔离开关将有关接触网进行电气连通或断开，以保证供电的可靠性、灵活性和缩短停电范围等。9、分相绝缘器和分段绝缘器 二、电力系统中性点接地方式二、电

7、力系统中性点接地方式p中性点接地系统p中性点不接地系统p中性点经消弧线圈接地系统（1）对于6-10kV系统，由于设备绝缘水平按线电压考虑，对于设备造价影响不大，因此为了提高可靠性，一般均采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式。（2）对于110kV及以上的系统，主要考虑降低设备绝缘水平，简化继电保护装置，一般均采用中性点直接接地的方式，并采用送电线路全线架设避雷线和装设自动重合闸装置等措施，以提高供电可靠性。（3）20-60kV的系统，是一种中间情况，一般一相接地时的电容电流不是很大，网络不是很复杂，设备绝缘水平的提高或降低对于造价影响不是很显著，所以一般均采用中性点经消弧线圈接地的方式。目前我

8、国电力系统中性点的运行方式三、变压器的基本知识三、变压器的基本知识 变压器分类变压器分类3 1 定义：定义：变压器是利用电磁感应原理将某一电压、电流等级的电能转换为相同频率变压器是利用电磁感应原理将某一电压、电流等级的电能转换为相同频率另一电压、电流等级电能的静止电器，因其主要作用是变换电压，故称变压器。另一电压、电流等级电能的静止电器，因其主要作用是变换电压，故称变压器。变压器为了适应不同使用目的和工作条件，其类型很多，结构和使用原理也不尽相同，一般可按结构、电源相数、冷却方式、绕组形式、用途等不同进行分类。（1）按结构分类：变压器按铁芯类型可分为芯式和壳式（2）按电源相数分类：单相变压器、

9、三相变压器和多相变压器（3）按冷却方式分类：油浸自冷式变压器、油浸风冷、水冷式变压器、空气自冷式变压器、强迫油循环冷却变压器、充气式变压器（4）按绕组形式分类：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器（5）按用途分类：电力变压器和特种变压器变压器的主要技术参数变压器的主要技术参数3 2额定电流额定电压123额定容量额定状态下变压器输出的单相或三相总视在功率，单位为KVANSNU变压器长时间运行时，设计条件所规定的电压值（线电压，单位为kV）NI变压器在额定电压和额定环境温度下各部分温升不超过允许值的长期允许通过电流，单位为A。空载损耗4又称铁损，是指变压器一个绕组加上额定电压，其余

10、绕组开路时，在变压器中消耗的功率。变压器的空载电流很小，它所产生的铜损可忽略不计，所以空载损耗可认为是变压器的铁损。OP空载电流额定温升567负载损耗又称短路损耗或铜损，指变压器一侧加电压而另一侧短接，使电流为额定电流时，变压器从电源吸取的有功功率。变压器绕组或上层油面的温度与变压器外围空气的温度之差变压器一次侧施加额定电压，二次侧断开运行，一次绕组通过的电流称为空载电流或励磁电流，通常以额定电流的百分数表示。LPOI变压器的型号说明变压器的型号说明3 3 表示方法：基本型号+设计序号额定容量（kVA）/高压侧电压（kV）（1）绕组耦合方式：O自耦；F非自耦。（2）相数：S三相；D单相.（3）

11、绕组外绝缘介质：不标变压器油；G空气；Q气体；C成型固体浇注式；CR包绕式；R难燃液体.（4）冷却方式：不标自然循环冷却装置；F风冷却器；S水冷却器。（5）油循环方式：不标自然循环；F强迫循环；D强迫导向循环。（6）绕组数：不标双绕组；S三绕组；F双分裂绕组。（7）调压方式：不标无励磁调压；Z有载调压。（8）绕组导向材质：不标铜；B铜箔；L铝；LB铝箔。（9）铁芯材质：不标电工钢片；H非晶合金。（10）电力变压器后面的数字部分：斜线前数字额定容量（kVA）；斜线后数字额定电压（KV）右图为变压器纯单相接线图。单相变压器的高压侧（110KV或220KV）引出端为A、X，低压侧（27.5KV）引出

12、端为a、x。在实际应用中，单相牵引变压器的高压端子A、X分别接至三相系统的两个相线上，低压端子a接至牵引母线上，x接至接地网和钢轨上。牵引变压器的连接方式牵引变压器的连接方式3 3（1）纯单相接线纯单相接线图纯单相接线图优点优点：变压器容量得到充分利用，且变电所的主接线简单，设备少，占地面积小，投资少。缺点缺点：（1）单相负荷在三相系统中形成负序电流较大，虽经换相连接在总体上可减少对三相系统的影响，但在局部的影响是较大的，故只用于电力系统容量较大，地方电网较发达地区，铁路的负荷电流对它们来说所占比例可忽略不计。（2）不能实现双边供电，且牵引变电所中无变电所自用三相电源，所需电源只能从附近电网引

13、入或由劈相机、单相三相变压器等方式供给。纯单相接线优缺点：纯单相接线优缺点：（2）单相V/V接线 如右所示为变压器单相V/V接线图。两台单相变压器高压侧的首端A1、A2分别接在不同的两个相线U、V上，而末端X1、X2接于剩下的一个相线W上，成为公共端。低压侧两个末端x1、x2为公共端，接于接地网和钢轨及架空回流线，两个首端a1、a2分别接于两个牵引母线，向牵引变电所两侧牵引网供电。此时两个供电区段电压相位差60，相邻接触网相对电压为27.5KV，必须采用分相绝缘。单相单相V/VV/V接线接线优点优点:变压器容量利用率高，可以供给变电所三相电源，可对牵引网实现双边供电。与纯单相接线比较，负序电流

14、减小，对系统的影响较小。缺点缺点:当一台变压器故障时，备用变压器投入倒闸作业复杂。单相单相v/vv/v接线优缺点：接线优缺点：（3）三相V/V接线三相三相V/VV/V接线接线 右图所示为变压器三相V/V接线图。三相V/V接线是将两台V/V接线的单相变压器安装在同一个油箱内，相关部件进行了一些简单组合，其实质是两台单相V/V接线的变压器。两台单相变压器的高压侧端子分别为A1、A2、X1、X2，在变压器油箱内已将X1与A2连接在一起，这样引出油箱外只有3个端子。A1引出线标为A，X1与A2引出一个公共端子标为C，X2引出线标为B；低压侧四个端子a1、x1、a2、x2分别引出油箱，可根据需要连接。（

15、4）三相Yd接线三相牵引变压器接线三相牵引变压器接线 如右为三相牵引变压器接线图。三相牵引变电所中，一般采用双绕组油浸式变压器作为主变压器，变压器的连接绕组为YN，d11标准接线组。三相牵引变压器的高压侧接成YN接线方式，三相绕组端子A、B、C分别接110KV电网的U、V、W相，中性点N通过隔离开关QS接地。变压器的低压侧（牵引侧）绕组接成三角形，W相端子总是接接地网和钢轨或回流线，a端子和b端子总是分别接至牵引侧两相母线上，分别向牵引变电所两侧的牵引网供电。优点：变压器结构简单，原边采用YN接线，中性点引出接线方式与电力系统110KV高压电网相适应，原边绕组可采用半绝缘结构，造价降低，所内有

16、三相电源，还可以向地方负荷供电。缺点：变压器容量不能充分利用，与单相变电所相比，接线较复杂。三相牵引变电所在我国电气化区段应用最为广泛。三相三相YdYd接线优缺点：接线优缺点：（5）斯科特接线 如图为三相两相牵引变压器接线图。三相两相牵引变电所中，一般采用斯科特接线的变压器作为主变压器，。变压器高压侧绕组联成倒T形接入三相电力系统U、V、W中，低压侧绕组联成V形，公共端接接地网和钢轨或回流线，开口两端分别接入相邻的接触网区段，两侧电压相位差为90，额定电压为55KV，故相邻接触网区段须采用分相绝缘器。若两个低压侧绕组分别于两台自耦变压器并联后再接入接触网，自耦变压器绕组的中间抽头接钢轨，就构成

17、了AT变电所。三相三相两相牵引变压器接线两相牵引变压器接线 采用斯科特接线的三相两相牵引变电所优缺点如下：优点：将三相对称电压变换成两相对称电压，又将副边两个单相负载变成原边的三相对称负载，大大降低了牵引负荷对系统的负序影响，同时利用逆斯科特接线变压器可以使变电所获得三相对称自用电源。缺点：变压器制造难度大，绝缘要求全绝缘设计，成本高。斯科特接线优缺点：斯科特接线优缺点：四、牵引变压器的结构四、牵引变压器的结构变压器基本结构变压器基本结构变压器基本结构主要有变压器基本结构主要有：铁芯、绕组（线圈）、油箱和变压器油及其他部分（包括温度计、铭牌、吸湿器、油表、安全气道、气体继电器、高压套管、低压套

18、管、分接开关、放油阀、小车、接地螺栓）（一）铁芯磁路部分组成：铁芯柱（柱上套装绕组）、铁轭（连接铁芯以形成闭合磁路）材料：为了减小涡流和磁滞损耗，提高磁路的导磁性，铁芯采用0.35-0.5mm厚的硅钢片涂绝缘漆后交错叠成。为了充分利用空间，小型变压器铁芯截面为矩形或方形，大型变压器铁芯截面为阶梯形。（二）绕组电路部分材料：绕组一般采用外包绝缘纸的铜线或铝线绕成，要求具有足够的耐压强度、机械强度和良好的冷却条件。分类：按照高压绕组与低压绕组在铁芯柱上排列方式的不同，绕组可分为同芯式和交叠式两种。1.全绝缘：指各绕组的所有出线端都具有相同的对地工频耐受电压的绕组绝缘水平（绕组线端的绝缘水平与中性点

19、的绝缘水平相同）。中性点不接地系统安装的变压器必须是全绝缘的变压器。2.分级绝缘：指绕组接地端或绕组的中性点绝缘水平比出线端低的绕组绝缘水平（绕组中性点的绝缘水平低于线端的绝缘水平）。分级绝缘的变压器由于中性点的绝缘水平相对较低，因此只允许在110kV及以上中性点直接接地系统中使用。3.变压器常用的绝缘材料：有变压器油、气体绝缘材料（如空气、SF6气体等）、固有绝缘材料、电缆纸、胶纸制品、木材和木材制品、漆布、电瓷制品、环氧树脂。（三）变压器绝缘 根据变压器绕组线端与中性点的绝缘水平是否相同，变压器绝缘可分为全绝缘和分级绝缘两种绝缘结构。（四）变压器油作用：绝缘和散热，在有载调压油箱中还起灭弧

20、作用。（五）辅助设备变压器辅助设备有绝缘套管、油箱、储油柜、气体继电器、安全装置、吸湿器、净油器、温度计、冷却器、调压装置等。五、牵引变压器的运行五、牵引变压器的运行（一）变压器运行的基本条件（1）变压器本体、内部铁芯及绕组经过检查应正常，所有电气试验结果应符合要求。（2）冷却器、风扇、潜油泵旋转泵旋转方向应正确、无杂声，油流继电器动作灵活、指示正常。（3）调压装置、无励磁分接头开关位置符合调度规定挡位，且三相一致。运行挡经复测直流电阻合格；有载调压开关装置远方及就地操作可靠，指示位置正确。（4）套管无破损，油位指示正确，套管的电气、油化分析试验结果合格。（5）变压器各放气部位应放尽残留空气，

21、全部紧固件完好、齐全并紧固。（6）保护装置与测量仪表全部符合要求，储油柜油位指示正常，吸湿器装置正确，呼吸畅通。（7）新投运或大修后变压器的竣工（大修）资料应齐全。（8）变压器和电抗器送电前必须试验合格，各项检查项目合格，保护按整定配置要求投入，并经验收合格，方可投运。（二）变压器运行的相关规定1.有关温度的规定（1）变压器使用寿命与温度有密切关系，绝缘温度经常保持在95C时，使用年限为20年。（2）运行中设备温度与环境温度高出的数值称为温升。变压器绕组的温升规定不超过65C，变压器上层油温不宜经常超过85C2.有关电压、电流的规定（1）变压器的运行电压一般不应高于该运行分接额定电压的105%

22、，超过105%应有相关规定。（2）无励磁调压变压器在额定电压5%范围内改换分接头位置运行时，其额定容量不变。（3）新装、大修、事故检修或换油后的变压器，在施加电压前静止时间不应小于以下规定：110kV及以下24h，220kV及以下48h。（4）变压器三相负荷不平衡时，应监视最大一相的电流。3.中性点接地方式的规定（1）自耦变压器的中性点必须直接接地或经小电抗接地。（2）110kV及以上中性点有效地接地系统中投运或停运变压器的操作，中性点必须先接地。（3）变压器高压侧与系统断开时，由中压侧向低压侧（或相反方向）送电，变压器高压侧的中性点必须可靠接地。4.冷却器的运行规定定期切换冷却器电源及冷却器

23、的运行方式，运行电流达到规定值时，自动投入风扇；当油温降低至45C，且运行电流降到规定值时，风扇退出运行。5.变压器瓦斯保护的有关规定（1）在新装、吊芯、调换气体继电器、更换变压器的散热器或套管后，投运时必须将空气排尽，变压器送电时瓦斯保护只投信号，跳闸连接片必须断开，在带负荷运行24h无异常后投入。（2）运行中的变压器进行下述工作时，重瓦斯保护应由跳闸位置改为信号位置运行：1）带电进行注油和滤油时。2）进行吸湿器畅通工作或更换硅胶时。3）除采油样和气体继电器上部放气阀放气外，在其他所有地方打开放气、放油和走油阀门时。4）气体继电器二次回路上有工作。6.变压器过负荷的规定（1）正常过负荷一般允

24、许最高不超过额定容量的20%。（2）事故过负荷只考虑变压器的冷却方式和当时的环境温度。（3）事故过负荷允许过负荷倍数及持续时间参照规定数据执行。（三）变压器的并列运行 变压器的并列运行是指将两台或以上变压器的一次绕组并联在同一电压的母线上，二次绕组并联在另一电压的母线上运行。其意义是：当一台变压器发生故障时，并列运行的其他变压器仍可以继续运行，以保证重要用户的用电；或当变压器需要检修时，可以先并联上备用变压器，再将要检修的变压器停电检修，既能保证变压器的计划检修，又能保证不中断供电，提高供电质量。并列运行变压器必须满足以下条件：（1）电压比（变比）应相同。（2）阻抗电压（短路电压）应相等。（3

25、）联接组别应相同。除满足以上三个条件外，并列运行的变压器的容量比一般不超过3:1。六、牵引变压器的巡视六、牵引变压器的巡视（一）日常巡视（每天至少两侧）（1）变压器的运行声响均匀、正常，无异味。（2）变压器的油位、油色应正常，各部位无渗油、漏油现象；储油柜油位应与温度相对应，现场指示与远方记录（或监控系统显示）一致。（3）变压器温度计正常、温升正常。（4）变压器套管油位正常，套管外部应清洁、无破损裂纹、无严重油污、无放电痕迹及其他异常现象。（5）引线接头、电缆、母线应无发热迹象，接触应良好，各引线接头应无变色、过热、发红现象，接头接触处的示温蜡片应无融化现象。（6）吸湿器应完好、畅通，硅胶无变

26、色（变色不超过2/3），油封呼吸器的油位正常。（7）压力释放阀或安全气道及防爆膜应完好无损，无渗漏油现象。（8）散热片（管）、进出口油管法兰和阀门无渗漏油现象，冷却器循油阀门开启正确。（9）变压器铁芯接地线和外壳接地线接触良好，必要时用钳形电流表测量铁芯接地电流值应不大于0.5A。（10）气体继电器应充满油，无气体。（11）调压分接头位置指示应正确，各调压分接头位置应一致。（12）各控制箱和二次端子箱内各种电器装置应完好，位置和状态正确，箱壳密封良好，无受潮现象。（13）变压器外壳及各部件应保持清洁。（二）定期检查（1）外壳及箱沿应无异常发热。（2）各部位的接地应完好，必要时应测量铁芯和夹件的接地电流。（3）强油循环冷却的变压器应做冷却装置的自动切换试验。（4）有载调压装置的动作情况应正常。（5）各种标志应齐全明显。（6）各种保护装置应齐全、良好。（7）各种温度计应在检定周期内，超温信号应正确可靠。（8）消防设施应齐全完好。（三）特殊巡视（1）大风、雷雨、冰雹后的检查。（2）浓雾、毛毛雨、下雪时的检查。（3）气温骤变时的检查。（4）夜巡时，应注意引线接头处，线卡应无过热、发红及严重放电等。（5）过负荷运行时的检查。（6）变压器在系统发生短路故障后的检查。（7）无、气体保护及差动保护动作后应立即检查。（8）新投入或经大修的变压器投入运行后的检查。