(精品论文)电力牵引供变电系统分析与典型故障处理毕业设计

毕业设计说明书课题名称：电力牵引供变电系统分析与典型故障处理专业（系） 班 级 学生姓名 指导教师 完成日期 692011届毕业设计任务书一、课题名称：电力牵引供变电系统分析与典型故障处理二、指导老师：三、设计内容与要求（一）课题描述以长沙供电段管内电力牵引供变电系统为依据，对牵引变电所、接触网两大部分进行原理分析，分析各典型供电方式的结构特点。对典型故障案例进行系统分析、论证，提出完善的组织处理流程，安全、技术、施工处理措施等。（二）设计用内容及要求1分析典型的牵引变电所、接触网两大部分工作原理，对其结构特点进行系统分析，包括主电路、控制电路、计量回路。事故预告，报警回路；高低压电器等。2设计说明书主体内容应包括：电力牵引供变电系统供电方式的特点分析，对典型故障案例进行深入分析，提出解决方案，包括组织流程、安全、技术、施工处理措施，简要说明经费预算。（三）设计课题的特点与目的1学会收集资料，查阅手册，利用国家标准。综合运用理论知识和实践 技能。配合完成该课题的设计。2掌握电力牵引供电系统的供电方式，牵引负荷与供电设备的选择。3掌握电器设备的型号、规格、参数的选用和设计。4学习使用电器元件的图形符号、文字符号的国家标准，培养学生的绘图能力，文字表达能力。5掌握牵引变电所与接触网的安规与检规。简要了解变电所值班制度。熟悉牵引供变电系统的工作流程。四、设计参考书目：1电力牵引供变电技术2牵引供电规程与规则3电气制图及图形符号国家标准汇集；2高压供配电技术；4工厂常用电器设备手册；5变电检修6电力系统继电保护。五、设计说明书要求1封面2目录3内容摘要（200400字左右，中英文）4引言 5正文（各系统设计方案比较与特点，故障分析，论证，组织处理流程，安全、技术、施工处理措施等）6结束语7附录（参考文献、图纸、材料清单等）六、毕业设计进程安排1第1周：熟悉任务书，分析电力牵引供变电系统工作原理，确定方案。2第23周：资料收集与准备，编写故障分析与处理的方案。3第4-6周：图纸的绘制、设计说明书的撰写。4第7周：毕业设计说明书的修改、完善。4第8周：整理设计任务书，准备毕业设计答辩。七、毕业设计答辩与论文要求毕业设计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导老师审阅，由指导老师写出审阅意见。学生答辩对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。答辩小组质询课题的关键问题、质询与课题密切相关的基础理论、知识、设计与计算方法、实验方法、测试方法、鉴别学生独立工作能力、创新能力。2、毕业设计论文要求 文字要求：说明书要求打印（除图纸外），不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。图纸要求：按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图。程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。 摘 要本毕业设计说明书介绍了电气化铁道供变电技术，以交流电气化铁道为重点，加强了对牵引供电系统的认识。牵引供电系统又以牵引变电所为重点，介绍了供电系统一次设备和二次电气设备，对变电所一次电气设备的构成、类型、工作原理做了一定的介绍；对变电所的二次装置的构成、工作原理进行了比较详细的介绍。本设计主要以电力牵引供变电系统为主，对其结构特点进行系统分析，包括主电路、控制电路、计量回路。事故预告，报警回路；高低压电器等。同时对电力牵引供变电系统供电方式的特点进行分析，对典型故障案例进行深入分析，提出解决方案，包括组织流程、安全、技术、处理措施。本设计书还对接触网和牵引变电所倒闸部分进行了分析，更便于掌握牵引变电所的运行状态。关键词：交流电气化 设备 供电系统 供电方式 结构特点 ABSTRACTThe graduation design specification introduces electrified railway for substation technology, with ac electrified railway as the key point, to strengthen the understanding of the traction power supply system. Traction power supply system and focusing on traction substation, this paper introduces a power supply system and the secondary electrical equipment, equipment for substation once electrical equipment structure, type, principle of work done some introduction; The second device for substation structure, working principle are detailed introduced. This design is mainly for electric traction substation system is given priority to, on the structure characteristic of system analysis, including the main circuit and control circuit, measurement circuit. The accident forecast, alarm circuit, high and low voltage electric apparatus, etc. At the same time on the electric traction substation system for the power-supply modes, analyzes the characteristic of typical fault cases analysis, and proposes the solutions, including organizational processes, safety, technology, handling measures. This proponent of catenary and traction substation pour brake parts are analyzed, more facilitate master traction substation operation. Key words: Ac electrified equipment power supply system Power-supply modes Structure characteristics第1章 电力牵引供电系统概述1.1电力牵引特点 电力牵引是一种新型有轨运输牵引动力形式。在干线铁路、城市轨道交通运输和工矿运输中有着广泛的作用。电力牵引是利用电能作为牵引动力，将电能转换为机械能，驱动铁路列车、电动车组和城市轨道交通车辆等有轨运输工具运行的一种运输形式。电力牵引按其牵引网供电电流制式不同，分为工频单相交流制、低频单相交流制和直流制。我国电气化铁路采用工频单相交流制电力牵引，直流制电力牵引仅用于城市轨道交通运输系统和工矿运输系统。一、电力牵引特点电力牵引运输具有一系列有点：（1） 电力牵引机车本身不带燃料，可使用二次能源，为非自给式牵引动力，并由大容量电力系统供电，连接全国电网，能源有保证。（2） 机车或动车组总功率大，具有启动和加速快、过载能力强、运输能力大等特点，能满足各种现代交通运输对快速、大运输能力的需要。 （3） 不造成空气和环境（噪声）污染，改善劳动条件。（4） 电力牵引的总效率高，节约能源。我国的铁路机车牵引经历了蒸汽机车、内燃机车和电力机车的发展阶段。统计资料表明，电力牵引在全部或部分为水电供电的情况下，包括发电厂、输变电和供电系统以及机车、车辆效率在内，比使用内燃机车为动力的内燃机车和汽车运输等运输工具的总效率要高出几个甚至几十个百分点。因而采用电力牵引可有效节约能源，并降低运输成本。（5） 安全性高。随着信息技术、微电子技术的广泛应用，电力机车可实现实时检测故障、自动驾驶、遥测及遥控，电力牵引系统易于实现全面自动化和信息化，从而大力提高劳动生产效率和经济效益。（6）有利铁路沿线实现电气化，促进工农业发展。当然，电力牵引也存在某些缺点，主要是其一次投资费用较同类运输工具要高。从上可知，电力牵引的综合优势是明显的。自20世纪50年代以来，铁路牵引动力电气化已成为世界范围内铁路技术革命的方向、铁路现代化的标志。在当前，发展城市轨道交通电力牵引，已日益引起人们的广泛重视。1.2 电力系统简介 随着现代工业的发展，电力工业在现代化建设中扮演着越来越重要的角色。电能是绝大多数工矿企业现代化设备的动力能源，电能可以十分经济又方便地进行输送和分配，也可以易于被操作和控制，使得其自动化生产、输送和在各个领域中的普及应用易于得到实现。一、 电力系统组成电能的生产、输送、分配和使用组成了一个系统，称为电力系统，主要由发电厂、变电所、电力网、电能用户组成，它们分别完成电能的生产、电压变换、电能的传输、分配及使用。 1. 发电厂 发电厂是生产电能的工厂，它的生产原料是煤、水力、核能等能源，它的产品就是电能。按照发电厂所使用的一次能源不同，发电厂可分为火力发电厂、水力发电厂和核发电厂。 2. 变配电所 变配电所是变换电能电压和接受分配电能的场所，是联系发电厂和电能用户的中间枢纽。如果仅用于接受电能和分配电能，则称为配电所，而仅用以把交流电能变换直流电能，则称为变电所。变配电所有升压和降压之分。升压变电所一般和大型发电厂结合在一起，把电能电压升高，再进行长距离输送。降压变电所多设在用电区域，将高压适当降低后，对某地区或用户供电。 3. 电力网 输电线路和配电线路统称为电力网。电力网是输送电能和分配电能的通道，是联系发电厂、变配电所和电能用户的纽带。根据各种不同电压等级和不同结构类型可分为220kv（输电线路）、110kv（高压配电线路）、635kv（中压配电线路）380220v（低压配电线路）。 4. 电能用户 电能用户主要包括工矿企业和居民区等。按照用户的重要程度和对供电可靠性的要求，用电负荷可分为三类：一级负荷、二级负荷和三级负荷。二、 电能质量标准电力设备都是在一定频率的电压下工作的。电压的频率或电压偏差，都会影响用电设备的寿命和效率，甚至会直接损坏用电设备，供电部门应保证供电质量。电能的质量指标主要包括供电频率、电压偏差、电压的不对称性和波形的非正弦性和供电的可靠性。1.3 牵引供变电系统的组成电力牵引供变电系统是指从电力系统或一次供电系统接受电能，通过变压、变相或换流（将工频交流变换为低频交流或直流电压）后，向电力机车负荷提供所需电流制式（交流或直流）的电能，并完成牵引电能传输、配电等全部功能的完整系统。工频交流单相电力牵引供电系统主要由牵引变电所和牵引网组成。牵引网实行单相供电，由馈电线（简称馈线）、接触网、轨道电路及回流线等组成。为了使电能有效、可靠地供给电力机车，牵引网上还安装有分相绝缘器，分段绝缘器等设备，供电系统中设有分区所、开闭所等。我国规定牵引网额定电压为25kv，额定频率为50Hz。交流电气化牵引供电系统组成结构如图1-1所示，牵引供电构成的回路是：牵引变电所馈电线接触网电力机车钢轨和大地回流线牵引变电所。 图1-1电气化铁道供电系统示意图城市轨道交通的直流电力牵引供电系统则有主变电所、直流牵引变电所、牵引网等组成。交流电力牵引供电系统因牵引网对抑制通信干扰采取的技术措施不同而区分为直接供电方式、带回流导线的供电方式、带吸流变压器（BT）供电方式，以及225kv自耦变压器（AT）供电方式，不同供电方式的系统和装置结构有所不同。一、牵引变电所 牵引变电所是交流工频单相电力牵引供变电系统的重要环节，它完成变压、变相和牵引网供电等功能，并实现三相交流一次供电系统与单相电力牵引系统的借口与系统。牵引变电所停电后，可由相邻变电所实现越区供电，但牵引网电压水平将下降。 根据交流牵引网的不同供电方式和牵引变电所为抑制单相牵引负荷造成电力系统的不对称影响，可采用不同接线方式与结构的主变压器，区分为三相牵引变电所（一般为Y，d11接线主变压器）、单相牵引变电所（含VV形接线方式主变压器），三相二相牵引变电所（采用特种接线方式，用以变相的平衡变压器）。相对于牵引网不同供电方式而言，则区分为一般（直供、BT方式）供电方式牵引变电所和自耦变压器（AT）供电方式牵引变电所。二、 接触网按电力机车集电方式的不同，接触网可分为：架空单线式、架空复线式和接触轨（第三轨）三种方式。交流电气化铁道一般均采用架空单线式：城市无轨电车则采用架空复线式，第三轨方式则普遍应用于地下铁道。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。三、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。四、回流线回流线是牵引供电回路中的一部分，是将轨道和牵引变电所主变压器接地相之间连接的导线，通过其将流经电力机车的负荷电流引入变电所。 五、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行动中的回流导入变电所。1.4 牵引供电方式交流电力牵引供电系统因牵引网对抑制通信干扰采取的技术措施不同而采取不同的供电方式。牵引供电系统的供电方式主要包括直接供电方式、带回流导线的供电方式、带吸流变压器（BT）供电方式，以及225kv自耦变压器（AT）供电方式。牵引网的供电方式则包括单边供电、上下行并联供电和双边供电。一、牵引供电系统的供电方式1. 直接供电方式（TR供电方式） 直接供电方式是在牵引网中不断增加特殊防护措施的一种供电方式，是结构最简单的一种。电气化铁路最早大都采用这种供电方式，它的一根馈线接在接触网（T）上，另一根馈线接在钢轨（R）上，如图1-2所示。这种供电方式结构简单，投资最省，牵引网阻损较小，能耗也较低。供电距离单线一般为30km左右，复线一般为25km左右。电气化铁路是单相负荷，机车由接触网取得电流经钢轨流回牵引变电所。由于钢轨与大地是不绝缘的，一部分回流电流由钢轨流入大地，因此对通信线路产生较大电磁干扰。这是直接供电方式的缺点，它一般采用在铁路沿线通信线路已改用地下屏蔽电缆的区段。图1-2 直接供电方式原理图2. 吸流变压器供电方式（BT供电方式） BT供电方式是在牵引网中架设有吸流变压器回流线装置的一种供电方式。与直接供电方式相比，是在系统中增加了吸流变压器设备。此种方式目前在我国电气化铁路上采用较广。吸流变压器是变比为1：1的变压器，它的一次绕组串接在接触网（T）上，二次绕组串接在专为牵引电流流回牵引变电所而特设的回流线（NF）上，所以也称吸流变压器回流线供电方式，如图1-3所示。图1-3 BT供电方式原理图 吸流变压器供电方式的工作原理是，由于吸流变压器的变比为1：1，当吸流变压器的一次绕组流过牵引电流时，在其二次绕组中强制回流通过吸上线流入回流线。由于接触网与回流线中流过的电流大致相等，方向相反，因此对邻近的通信线路的电磁感应绝大部分被抵消，从而降低了对通信线路的干扰。这种供电方式由于在牵引网中串联了吸流变压器，牵引网的阻抗比直接供电方式约大50，能耗也比较大，供电距离也较短，单线一般为25km左右，复线一般为20km左右，投资也比直接供电方式大。3. 带回流线的直接供电方式（DN供电方式） DN供电方式是在接触网支柱上架有一条与钢轨并联的回流线，如图1-4所示。这种供电方式取消了吸流变压器，保留了回流线。利用接触网与回流线之间的互感作用，使钢轨中的回流尽可能地由回流线回牵引变电所。因而能部分抵消接触网对邻近通信线路的干扰，但其防干扰效果不让BT供电方式。这种供电方式可在对通信线路防干扰要求不高的区段采用。由于取消了吸流变压器，只保留了回流线，因此牵引网阻抗比直接供电方式低一些，供电性能好一些，造价也比BT供电方式低。目前，这种供电方式在我国电气化铁路上得到了广泛应用。图1-4 DN供电方式原理图4. 自耦变压器供电方式（AT供电方式） AT供电方式是20世纪70年代才发展起来的一种供电方式。它既能有效地减轻牵引网对通信线的干扰，又能适应高速、大功率电力机车运行，故近年来在我国得到了迅速发展。这种供电方式是每隔10km左右在接触网与正馈线之间并联接入一台自耦变压器，绕组与钢轨相接。自耦变压器将牵引网的供电电压提高一倍，而供给电力机车的电压仍是25kv，其工作原理如图1-5所示。电力机车由接触网（T）受电后，牵引电流一般由钢轨（R）流回，由于自耦变压器的作用，钢轨流回的电流经自耦变压器绕组和正馈线（F）流回变电所。当自耦变压器的一个绕组流过牵引电力时，其另一个绕组感应出电流供给电力机车，因此实际上当机车负荷电力为I时，由于自耦变压器的作用，流经接触网（T）和正馈线（F）的电流为I2。图1-5 AT供电方式原理图 自耦变压器供电方式牵引网阻抗很小，约为直接供电方式的14，因此电压损失小，电能损耗低，供电能力大，供电距离长，可达4050km。由于牵引变电所间的距离加大，减少了牵引变电所数量，也减少了电力系统对电气化铁路供电的工程和投资。但由于牵引变电所和牵引网比较复杂，加大了电气化铁路自身的投资，这种供电方式一般在重载铁路、高速铁路等负荷大的电气化铁路上使用。由于牵引负荷电流在接触网（T）和正馈线（F）中方向相反，因而对邻近的通信线路干扰很小，其防干扰效果与BT供电方式相当。5. 同轴电力电缆供电方式（CC供电方式） CC供电方式是一种新型的供电方式。同轴电力电缆沿铁路线路敷设，其内部芯线昨晚馈电线与接触网连接，外部导体作为回流线与钢轨相接。每隔510km作为一个分段，如图1-6所示。由于馈电线与回流线在同一电缆中，间隔很小，而同轴布置，使互感系数增大，所以同轴电力电缆的阻抗比接触网和钢轨的阻抗小得多，牵引电流和回流几乎全部经由同轴电力电缆中流过。因此电缆芯线与外部导体电流相等，方向相反，二者形成的磁场相互抵消，对邻近的通信线路几乎无干扰。由于阻抗小，因而供电距离长。但由于同轴电力电缆造价高，投资大，现仅在一些特别困难的区段采用。图1-6 CC 供电方式原理图二、 牵引网的供电方式1. 单边供电 我国单线电气化铁路全部采用单边供电，如图1-7所示。在复线区段当馈电线较短时也可以采用单边供电。单边供电与其他区段无联系，继电保护设置简单。2. 上下行并联供电 在复线电气化区段的供电臂末端设有分区所，将上下行接触网通过断路器实行并联供电，如图1-8所示。这种供电方式的优点是，它能均衡上下行供电臂的电流，降低接触网损耗，提高电压水平，在有轻重车方向和线路有较大坡道情况下，效果更为显著。我国复线电气化铁路大多采用这种供电方式。SS1SS2ACCBACCBSP图1-8 上下行并联供电方式原理图3. 双边供电 双边供电是由相邻两个牵引变电所同时向其间的接触网供电，在供电臂的末端由分区所连接起来，如图1-9所示。其优点是由两个牵引变电所供电，均衡了负荷，降低了接触网损耗，提高了电压水平。目前我国交流电气化铁路还未采用这种供电方式，双边供电方式多用在城市轨道交通的直流牵引供电系统中。1.5接触网1. 接触网的组成) ( gM7 M R+ h _- 中国地铁生活门户论坛,涉及地铁规划、建设及地铁周边生活相关的讨论。接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。 2 B( v; _0 i( d- 中国地铁生活门户论坛,涉及地铁规划、建设及地铁周边生活相关的讨论。接触悬挂包括接触线、吊弦、承力索以及连接零件。接触悬挂通过支持装置架设在支柱上，其功用是将从牵引变电所获得的电能输送给电力机车。 ( f k( BJ9 Q- l# ; y9 地铁族支持装置用以支持接触悬挂，并将其负荷传给支柱或其它建筑物。根据接触网所在区间、站场和大型建筑物而有所不同。支持装置包括腕臂、水平拉杆、悬式绝缘子串，棒式绝缘子及其它建筑物的特殊支持设备。w 定位装置包括定位管和定位器，其功用是固定接触线的位置，使接触线在受电弓滑板运行轨迹范围内，保证接触线与受电弓不脱离，并将接触线的水平负荷传给支柱。 支柱与基础用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷，并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上。我国接触网中采用预应力钢筋混凝土支柱和钢柱，基础是对钢支柱而言的，即钢支柱固定在下面的钢筋混凝土制成的基础上，由基础承受支柱传给的全部负荷，并保证支柱的稳定性。预应力钢筋混凝土支柱与基础制成一个整体，下端直接埋入地下。+ M) % R! M4 L5 S8 i2接触网的电压等级地铁,地铁族,地铁论坛,上海地铁,轨道交通,北京地铁,天接触网的电压等级：工频单相交流制：25KV; W8 PG; , , e! Y: 3接触悬挂的类型地铁族K+ t4 F+ N! ?* h 接触网的分类大多以接触悬挂的类型来区分。我们所讲的接触悬挂的分类是对接触网的每个锚段而言的。接触悬挂的种类较多，一般根据其结构的不同分成简单接触悬挂和链形接触悬挂两大类。 $ J0 3 U! G, D( S; O) w, 4 8 n- 中国地铁生活门户论坛,涉及地铁规划、建设及地铁周边生活相关的讨论。简单接触悬挂（以下简称简单悬挂）系由一根接触线直接固定在支柱支持装置上的悬挂形式。国内外对简单悬挂做了不少研究和改进。我国现采用的带补偿装置的弹性简单悬挂系在接触线下锚处装设了张力补偿装置，以调节张力和弛度的变化。在悬挂点上加装816m长的弹性吊索，通过弹性吊索悬挂接触线，这就减少了悬挂点处产生的硬点，改善了取流条件。另外跨距适当缩小，增大接触线的张力去改善弛度对取流的影响。 / I- u/ J1 F$ G- 中国地铁生活门户论坛,涉及地铁规划、建设及地铁周边生活相关的讨论。链形悬挂的接触线是通过吊弦悬挂在承力索上。承力索悬挂于支柱的支持装置上，使接触线在不增加支柱的情况下增加了悬挂点，利用调整吊弦长度，使接触线在整个跨距内对轨面的距离保持一致。链形悬挂减小了接触线在跨距中间的弛度，改善了弹性，增加了悬挂重量，提高了稳定性，可以满足电力机车高速运行取流的要求。 ( H: r: R+ a; F地铁族链形悬挂比简单悬挂得到了较好的性能，但也带来了结构复杂、造价高、施工和维修任务量大等许多问题。 : G; q* R0 W) e8 J, z2 - 中国地铁生活门户论坛,涉及地铁规划、建设及地铁周边生活相关的讨论。链形悬挂分类方法较多，按悬挂链数的多少可分为单链形，双链形和多链形（又称三链形）。目前我国采用单链形悬挂。 ) v0 O7 h0 P8 d链形悬挂根据线索的锚定方式（即线索两端下锚的方式），可分为下列几种方式未补偿链形悬挂、半补偿链形悬挂、全补偿链形悬挂。地铁族8 f, m d: J; 4接触网供电方式地铁,1)接触网供电方式有单边、双边供电和越区供电。 2)4 r, G$ X$ ( O$ 6 B! 做最好的地铁生活门户论坛单边和双边供电为正常的供电方式。 ) - p( k; o3 u9 o% E1 # b- 中国地铁生活门户论坛,涉及地铁规划、建设及地铁周边生活相关的讨论。单边供电：供电臂只从一端的变电所取得电流的供电方式。 & q. H0 k) A- w# C- 中国地铁生活门户论坛,涉及地铁规划、建设及地铁周边生活相关的讨论。双边供电：供电臂从两端相邻的变电所取得电流的供电方式。 3)4 E5 S! F; U8 m8 9 t6 K2 N地铁族越区供电是一种非正常供电方式（也称事故供电方式）。做最好的地铁生活门户论坛8 P% 4 l: I Z( Y1 M 越区供电是当某一牵引变电所因故障不能正常供电时，故障变电所担负的供电臂，经开关设备成分区亭同相邻的供电臂接通，由相邻牵引变电所进行临时供电。复线区段的供电情况与上述类同，但牵引变电所馈出线有四条，分别向两侧上、下行接触网供电。牵引变电所同一侧上、下行实现并联供电，提高供电臂末端电压。越区供电时，通过分区亭内的开关设备去实现。5# o4 5 J3 Z# p3 I- 中国地铁生活门户论坛,涉及地铁规划、建设及地铁周边生活相关的讨论。接触网的特点及要求接触网担负着把从牵引变电所获得的电能直接输送给电力机车使用的重要任务。因此接触网的质量和工作状态将直接影响着电气化铁道的运输能力。1 q5 f: r) V3 R S3 Y由于接触网是露天设置，没有备用，线路上的负荷又是随着电力机车的运行而沿接触线移动和变化的，对接触网提出以下要求：地铁族1 b, A1 b+ T2 k. 3 1)在高速运行和恶劣的气候条件下，能保证电力机车正常取流，要求接触网在机械结构上具有稳定性和足够的弹性。2)接触网设备及零件要有互换性，应具有足够的耐磨性和抗腐蚀能力并尽量廷长设备的使用年限。 3)要求接触网对地绝缘好，安全可靠。 ?( q1 g# k; |; b6 _* g/ P- 中国地铁生活门户论坛,涉及地铁规划、建设及地铁周边生活相关的讨论。4)设备结构尽量简单，便于施工，有利于运营及维修。在事故情况下，便于抢修和迅速恢复送电。 c3 Q8 # r: T& v% a8 Q地铁,地铁族,地铁论坛,上海地铁,轨道交通,北京地铁,天津地铁,南京地铁,广州地铁,深圳地铁,香港地铁,重庆轻轨,武汉轻轨,长春轻轨,大连轻轨,台北捷运,高雄捷运5)尽可能地降低成本，特别要注意节约有色金属及钢材。地铁族( U8 N8 ? 5 Q; i0 b. H$ p总的来说，要求接触网无论在任何条件下，都能保证良好地供给电力机车电能，保证电力机车在线路上安全，高速运行，并在符合上述要求的情况下，尽可能地节省投资、结构合理、维修简便、便于新技术的应用。支柱及基础 2 5 M! T. z* o, Z! # U支柱是接触网中最基本、应用最广泛的支撑设备，用来承受接触悬挂与支持设备的负荷。接触网支柱，按其使用材质分为预应力钢筋混凝土支柱和钢支柱两大类。 4 E* Gh8 k3 u, YN2 预应力钢筋混凝土支柱，简称为钢筋混凝土支柱采用高强度的钢筋，在制造时预先使钢筋产生拉力，它比普通钢筋混凝土支柱在同等容量情况下节省钢材、强度大、支柱轻等优点。钢筋混凝土支柱本身是一个整体结构，不需另制基础 & . I) X7 Z( u& x3 ?地铁,地铁族,地铁论坛,上海地铁,轨道交通,北京地铁,天津地铁,南京地铁,广州地铁,深圳地铁,香港地铁,重庆轻轨,武汉轻轨,长春轻轨,大连轻轨,台北捷运,高雄捷运钢柱以角钢焊成架结构，具有支柱较轻、强度高、抗碰撞、安装运输方便等优点。根据安装使用地点不同，钢柱的型号规格及外形结构也不同。- 中国地铁 支柱按其在接触网中的作用可分为中间支柱、转换支柱、中心支柱、锚柱、定位支柱道岔支柱、软横跨支柱、硬横跨支柱及桥梁支柱等几种。62 u9 z: w # Y 1 E. N做最好的地铁生活门户论坛接触网支柱的侧面限界地铁,地铁族,地铁论坛,上海地铁,轨道交通,北京地铁,天津 接触网支柱的侧面限界是指支柱靠线路一侧至线路中心线的距离。它是为了确保行车的安全。/ W$ _! 1 T+ Q! Y3 i! B 支柱侧面限界任何时候不得小于2440mm；机车走行线可降为2000mm；曲线区段适当加宽；直线中间支柱一般取为2500mm；软横跨支柱一般取为3000mm；软横跨支柱位于站台时，为便于旅客行走，一般取为3000mm。7 a3 p# B: o. l做最好的地铁生活门户论坛接触网支柱及定位装置 / H0 3 X, f4 f4 H: g) : 9 g地铁族支柱装置用以支持接触悬挂，并将其负荷传给支柱或其它建筑物。支持装置包括腕臂、水平拉杆、悬式绝缘子串，棒式绝缘子及其它建筑物的特殊支持设备 $ E% d i$ d- $ 定位装置包括定位管和定位器。其功用是固定接触线的位置，使接触线在受电弓滑板运行轨迹范围内，保证接触线与受电弓不脱离，并将接触线的水平负荷传给支柱，定位器有直管定位器、弯管定位器。提速后采用带减振阻尼装置的多功能定位器，改善了受电弓的取流特性。做最好的地铁生活门户论坛. N7 r7 i- H$ Q4 t8接触网承力索地铁族6 B- 1 e+ f8 W! B/ V1 E. D 接触网承力索的作用是通过吊弦将接触线悬挂起来。承力索还可承载一定电流来减小牵引网阻抗，降低电压损耗和能耗。 : Y2 X e8 |9 E C6 a0 DK地铁,地铁族,地铁论坛,上海地铁,轨道交通,北京地铁,天津地铁,南京地铁,广州地铁,深圳地铁,香港地铁,重庆轻轨,武汉轻轨,长春轻轨,大连轻轨,台北捷运,高雄捷运承力索根据材质可分为铜承力索、钢承力索、铝包钢承力索。 ( B |, S- c* # ef0 a5 G b做最好的地铁生活门户论坛钢承力索需采取防腐措施。 第2章 牵引变电所电气主接线2.1 电气主接线概述 牵引变电所（包括开闭所、分区所）的电气主接线是指由隔离开关、互感器、避雷器、断路器、主变压器、母线、电缆等高压一次电气设备，按一定顺序连接的用于表示接受和分配电能的电路。它反映牵引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，成为实际运行操作的依据。 表明一次电气设备相互连接关系和工作原理的电气接线图，称为主接线图。主接线图用国标图形文字符号（见图表）画出。主接线一般采用单线图表示。单线图是表示三相交流电气装置中一相连接顺序的图。局部图由于三相不完全相同，则用三线图表示。学习电气主接线的目的：了解牵引变电所的结构。熟悉牵引变电所倒闸作业的内容、倒闸作业的原则、倒闸作业的安全操作步骤。了解电气主接线对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护装置的设置、整定及主变压器可靠、经济、安全运行有密切关系。掌握主接线的运行方式，主变压器、馈线断路器的备用方式。电气主接线一般应满足下列要求：1. 保证对牵引负荷和地区负荷的可靠性，并要求经济性。牵引负荷是国家电力系统的一级负荷，它应有独立的双回路电源供电。独立的双回路电源是指互相不影响的两110kv线路，其含义是：两回路110kv电源线路来自不同的电源点，来自同一电源点的不同分段母线上，以保证每一回路的独立性。主接线的一次投资主要决定于母线的套数、断路器、隔离开关台数和配电装置的结构形式，设计主接线时，应力求主接线的基本投资和年运行费最少。2. 主接线应力求简单、清晰、操作方便。由于接触网事故较多，检修频繁，牵引变电所的停送电操作、倒闸作业多，主接线设计的简单清晰，可减少操作程序，避免误操作。3. 主接线应运行灵活，检修、维修、维护安全方便。主接线中的任一元件检修、试验时，应很容易退出运行，并且不影响其他元件的正常工作，同时应按牵引变电所安全工作规程留下安全距离，以保证检修、试验时工作人员的安全。4. 主接线应具有将来发展的可能性。设计主接线时应考虑远景规划中增加设备的可能性，使主接线稍加改造或不改造即能适应将来的需要。 总之，电气主接线应在电路转换、设备检修和事故处理等情况下，保证像牵引负荷经济、安全、可靠的供电。2.2 牵引变电所110kv侧的电气主接线 牵引变电所按其在电网中的位置、重要程度和电力系统向牵引变电所供电方式的不同可分为：中心变电所，有4路以上进线并有系统功率穿越；通过式变电所，有两路进线并由系统功率穿越；分接式变电所，有两路进线，无系统功率穿越，如图3-2所示。1SS为中心变电所，2SS为分接式牵引变电所，3SS通过式牵引变电所。不同类型的牵引变电所采取不同形式的电气主接线。一、桥式接线 通过式牵引变电所110kv侧一般采用桥式接线。如图3-3所示。 （a）内桥接线 （b）外桥接线图3-3 桥式接线1.内桥式接线如图3-3（a）所示，连接桥设置在靠变压器侧，则构成内桥接线。为了提高内桥接线供电的可靠性和运行的灵活性，一般在进线断路器外侧再设置一条带隔离开关的横向母线（称为外跨条）。主接线正常运行时，如主变压器T1运行，T2备用，跨条隔离开关9QS、10QS断开，8QS断开，其他开关均闭合，以使系统功率从桥断路器通过，并向T1供电。当一路电源供电，一路电源备用，任一断路器（如1QF）需要退出检修时，闭合跨条隔离开关9QS、10QS；断开1QF；断开1QS、3QS即可，这样既不造成主变压器停电，又不影响系统功率的穿越，断路器检修完毕后，恢复主接线原来的运行状态。 内桥接线中的外跨条的主要作用是：在检修110kV断路器和倒换主变压器的操作中，不影响系统功率的穿过，不中断牵引负荷的供电，提高了主接线运行的灵活性、供电的可靠性，跨条上设两组隔离开关可便于隔离开关的轮换抢修。由于内桥带外跨条式主接线在两路电源进线回路上均设有断路器，任一电源线路故障不影响向牵引变电所的供电（另一电源线路可自投）。故这种接线适用于线路较长，线路故障和检修的停电机会较多，牵引变电器不需要经常切换的变电所。2.外桥式接线如图3-3（b）所示，连接桥若设置在线路侧（即进线断路器外侧），则构成外桥接线。外桥接线的特点是：每一主变压器回路均设有断路器，使得投、退主变压器的操作简单、方便。正常运行时（1WL主供，2WL备用，变压器T1投入运行，T2备用），除2QF断开外，其余开关均闭合。当主变压器T1故障时，反映该故障的继电保护装置动作，断路器1QF将自动分闸，切除主变压器T1。断路器2QF 将自动合闸（2QF上装有备用电源自投装置可自动合闸）将主变压器T2投入运行。值班人员只需断开3QS，即可对主变压器T1、断路器1QF进行检修。若属正常情况下的倒换主变压器的操作，值班人员只需闭合2QF（两台主变压器暂时并联运行），断开1QF、3QS即可。既不影响系统功率穿越，又不中断牵引负荷的供电。由于外桥式主接线两路电源进线上未设断路器，故这种接线适用于电源线路较短，故障检修停电机会少、主变压器需经常切换的变电所。二、线路分支接线（双T接线） 分接式牵引变电所采用线路分支线。两回路110kV电源线路经断压器分别接入两台牵引变压器T1、T2。两回路110kV线路间在牵引变电所内用带隔离开关的横向母线连接起来，即构成线路分支线，如图3-4所示。 线路分支接线同外桥接线，不同之处是，线路分支接线的横向母线上装隔离开关，外桥接线的横向母线上装断路器。1. 线路分支线路的运行方式 目前，根据电力系统向牵引变电所提供电源的状况，线路分支接线的牵引变电所绝大多数采用一回路110kV电源线路主供，另一回110kV电源线路备用。两台主变压器中一台投入运行，另一台备用的运行方式。由此，可得出线路分支接线有如下4种运行方式：（1）1WL1QS1QFT1； （2）1WL1QS3QS4 QS2QFT2；（3）2WL2QS2QFT2； （4）2WL2QS4 QS3QS1QFT1。上述每一种运行方式都可以转换成其他三种运行方式。 图3-4 线路分支接线2. 线路分支接线的特点：（1）线路分支接线运行方式比较灵活，其运行方式可概括为：线路故障退故障，主变故障退主变。（2）由于装有备用电源自投装置，牵引变电所无复杂的倒闸作业。（3）在线路分支接线中，两回电源、两台牵引变压器只需两套断路器，主接线结构简单。由于无系统功率穿越，不需要设置继电保护装置，二次接线装置相对简单，可节省投资。（4）线路分支接线可靠性日益提高，而且当需检修断路器或主变压器时，5QS或6QS才断开，以保证检修的安全。三、单母线接线 在中心牵引变电所里，110kV电源引入线回路数较多，变电所中主变压器一般为两台。为了提高供电是可靠性和经济性，如果将电源回路和用电回路都通过隔离开关、断路器接在同一套母线上，则构成了单母线接线，如图3-5所示。这种接线的特点是：（1）断路器套数等于母线上所接的回路数；（2）结构简单、清晰，配电装置费用低，没有复杂的倒闸作业，经济性能好并能满足一定的供电可靠；（3）任一断路器回路检修时不影响其他回路的正常运行，任一用电回路可从任一电源回路获得电能。但其母线和任一母线隔离开关需检修时，将造成全变电所停电，供电可靠性不强以及断路器无备用。为克服其缺点，通常采用用断路器货隔离开关将母线分段或是增设旁路母线和相应设备的方法提高供电可靠性和运行的灵活性。图3-5 不分段单母线接线 图3-6 用断路器分段的单母线接线1、单母线分段的电气主接线图3-6为用断路器分段的单母线接线。这种接线的特点是用分段断路器QFB将母线分成负荷大致相等的23段，电源回路和同一负荷的双回路馈电线应交错连接在不同的分段母线上。正常运行时，分段断路器QFB闭合，使系统功率穿过，这样当母线和母线连接的隔离开关检修时，停电范围可缩小一半，不会造成全变电所停电。这种接线，分段母线可轮流检修，提高了供电的可靠性，但断路器无备用，分段母线检修时将造成该母线上所有回路停电，因此这种接线只适用于功率不大的335kV地区负荷和110kV电源回路较少的变电所中。2、简化的单母线分段带旁路母线电气主接线 如图3-7所示，这种接线考虑到配出断路器5QF、6QF及其隔离开关可随主变压器一起检修，所以配出回路不设旁路母线；工作母线用隔离开关QSB分为两段，一段（1W）经隔离开关7QSW、分段断路器QFB和旁路母线相连，另一段（2W）经隔离开关8QSW和旁路母线相连。 这种接线正常运行时，QSB和所有旁路隔离开关断开，其他开关均闭合，旁路母线带电，组成单母线分段式主接线，QFB起分段断路器的作用。当两段工作母线中的任一段（如1W）检修时，断开1QF、2QF、5QF和QFB，通过已断开的QSB把检修母线1W隔离，另一段母线2W及其所连接的线路和主变压器T2正常运行，不造成全变电所停电，不影响系统功率穿越。图3-7 简化的单母线分段带旁路母线接线2.3 27.5kV或55kV侧电气主接线 27.5kV侧（55kV侧）电气主接线是指变电所、开闭所、分区所、自耦变压器所内27.5kV（或55kV）电路的接线。27.5kV侧（或55kV侧）主接线型式一般采用单母线接线、隔离开关分段的单母线接线和隔离开关分段带旁路母线的单母线接线。 牵引侧电气主接线无复杂的倒闸作业，通常是馈线的停、送电操作。 一、 牵引变电所27.5kV或55kV侧主接线1. 主变压器27.5kV或55kV侧主接线 （1）三相YN，d11接线变压器副边三角形绕组，有一端（c端子）经过电流互感器接至地和钢轨，另两角（变压器a、b端子）分别经电流互感器、断路器引至牵引母线，如图3-8所示。（2）单相VV接线变压器，每台单相变压器的副边有一端（a端子）经断路器引接至牵引母线，另一端（x端子）经电流互感器引接至地和钢轨。两条牵引母线对地电压相位，设两组隔离开关将其断开。为方便于移动各变压器引入，设有移动变压器专用断路器，如图3-9所示。（3）三相二相斯科特接线变压器，其M座变压器副边的两个端子和T座变压器副边的两个端子分别引接至反斯科特接线的自用变压器、避雷器，并经电流互感器和电动隔离开关引接至牵引母线，如图3-10所示。由于27.5kV馈线断路器的跳闸次数较多，为提高供电的可靠性，按馈线断路器备用方式不同，牵引变电所27.5kV（55kV）侧馈线方式一般有下列三种： （1）馈线断路器100备用的接线 如图3-11所示，这种接线在工作断路器需检修时由备用断路器代替。断路器的转换操作简单，供电可靠性强，但一次投资较大，适合于单线电气化区段牵引母线不同相的场合。图3-11 馈线断路器100备用的接线（2）馈线断路器50备用的接线 如图3-12所示，这种接线适用于单线区段牵引母线同相的场