铁路电力系统主要设备课件.ppt

铁路电力系统主要设备 制作 蒋克荣 架空线路 用绝缘子将输电导线固定在直立于地面的杆塔上 以传输电能的输电线路 架空线路主要由导线 架空地线 绝缘子 金具 杆塔 基础 接地装置等组成 导线承担传导电流的功能 必须具有足够的截面以保证架空输电线路的电流通过能力 优点 与电缆线路相比较 架空线路建设成本低 施工周期短 易于检修维护 缺点 架空线路暴露在大气环境中 会直接受到气象条件的作用 必须有一定的机械强度以适应当地气温变化 强风暴侵袭 结冰荷载以及跨越江河时可能遇到的洪水等影响 同时 雷闪袭击 雨淋 湿雾以及自然和工业污秽等也都会破坏或降低架空线路的绝缘强度甚至造成停电事故 导线 其功能主要是输送电能 线路导线应具有良好的导电性能 足够的机械强度 耐振动疲劳和抵抗空气中化学杂质腐蚀的能力 线路导线目前常采用钢芯铝绞线或钢芯铝合金绞线 架空地线 主要作用是防雷 由于架空地线对导线的屏蔽 及导线 架空地线间的藕合作用 从而可以减少雷电直接击于导线的机会 架空线路常用的导线型号及符号的含义常用的裸导线有以下几种 1裸铜导线 TJ 2裸铝导线 LJ 3钢芯铝导线 LGJ LGJQ 4铝合金导线 HLJ 5钢导线 GJ 导线型号中的拼音字母的含义T 铜导线J 绞线L 铝导线G 钢芯Q 轻型H 合金型号中一字线后的数字表示导线的截面积平方毫米 绝缘子 是将导线绝缘地固定和悬吊在杆塔上的物件 金具 按其主要性能和用途可分为 线夹类 连接金具类 接续金具类 防护金具类 拉线金具类 杆塔 杆塔是支承架空线路导线和架空地线 并使导线与导线之间 导线和架空地线之间 导线与杆塔之间 以及导线对大地和交叉跨越物之间有足够的安全距离 基础 基础的作用主要是稳定杆塔 能承受杆塔 导线 架空地线的各种荷载所产生的上拔力 下压力和倾覆力矩 电杆及拉线宜采用预制装配式基础 接地装置 主要由连接架空地线的接地引下线及埋入杆塔地里的接地体 极 所组成 接地装置的主要作用是 能迅速将雷电流在大地中扩散泄导 以保持线路有一定的耐雷水平 电缆线路 电力电缆一般由导线 绝缘层和保护层组成有单芯 双芯和三芯电缆 电缆线路多用于架空线路架设困难的地区 如城市或特殊跨越地段的输配电 电缆线路特点 1 供电可靠 2 不占地面和空间 3 不使用电杆 节约木材 钢材 水泥 4 运行维护简单 节省线路维修费用 5 电缆价格贵 线路分支难 电缆接头施工工艺较复杂 故障点较难发现 不便及时处理事故 电力变压器 变压器的构造 电力变压器由铁芯 线圈 绝缘油及附属配件组成 附属配件包括 油箱 散热器 油枕 套管 分接开关 瓦斯继电器 安全阀 温度计 电力变压器 工作原理就是电磁感应原理 变压器的一次绕组接通交流电源 在绕组内流过交变电流产生磁势 在磁势的作用下 铁芯产生交变磁通 由于电磁感应作用 分别在原 副线圈绕组上产生感应电动势 变压器原 副绕组的匝数不同 产生的感应电势也不同 这就是变压器变换交流电压 电流的原理 U1 U2 N1 N2 KI1 I2 N2 N1 1 K 电力变压器 铭牌变压器铭牌是制造厂家为用户提供的规定基本参数 铭牌上标有型号 产品代号 标准代号 厂名 制造日期等 电力变压器 型号的含义 变压器的型号通常由表示相数 冷却方式 调压方式 绕组线芯等材料的符号 以及变压器容量 额定电压 绕组连接方式组成 如 S9 315 10三相 S 铜芯10KV变压器 容量315KVA 设计序号9scr9 500 10S 三相C 浇注成型 干式变压器 r缠绕型9 设计序号500 容量 KVA 10 额定电压 KV 电流互感器 电流互感器原理电流互感器的结构较为简单 由相互绝缘的一次绕组 二次绕组 铁心以及构架 壳体 接线端子等组成 其工作原理与变压器基本相同 一次绕组的匝数 N1 较少 直接串联于电源线路中 一次负荷电流 I1 通过一次绕组时 产生的交变磁通感应产生按比例减小的二次电流 I2 二次绕组的匝数 N2 较多 与仪表 继电器 变送器等电流线圈的二次负荷 Z 串联形成闭合回路 电流互感器 由于一次绕组与二次绕组有相等的安培匝数 I1N1 I2N2 电流互感器额定电流比 I1 I2 N2 N1 电流互感器实际运行中负荷阻抗很小 二次绕组接近于短路状态 相当于一个短路运行的变压器 电流互感器型号 第一位字母 L 电流互感器第二位字母 M 母线式 穿心式 Q 线圈式 Y 低压式 D 单匝式 F 多匝式 A 穿墙式 R 装入式 C 瓷箱式 第三位字母 K 塑料外壳式 Z 浇注式 W 户外式 G 改进型 C 瓷绝缘 P 中频 第四位字母 B 过流保护 D 差动保护 J 接地保护或加大容量 S 速饱和 Q 加强型 字母后面的数字一般表示使用电压等级 如 LA 10型 表示使用于额定电压10kV电路的穿墙式电流互感器LZZBJ9 10A3GL电流互感器 Z支柱式 Z浇注式 B带保护级 J加强型 9设计序号 10额定电压 kV A3G结构代号 电流互感器的接线方式 一 一相式接线方式它用来测量单相负载电流或三相系统中平衡负载下的某一相电流 二 三台电流互感器组成星形接线用来测量负载平衡或不平衡的三相电力系统中的三相电流 电流互感器的接线方式 三 两台电流互感器组成不完全星形接线这种接线方式也称两相V形接线 它可用于测量负载不论平衡与否的三相三线制线路 四 三台电流互感器组成星形接线这种三相完全星形接线方式组成的继电保护电路 能保证对各种故障 三相 两相短路 单相接地短路 零序电流保护 具有相同的灵敏度 因此可靠性较高 电压互感器 其工作原理与变压器相同 基本结构也是铁心和原 副绕组 特点是容量很小且比较恒定 正常运行时接近于空载状态 电压互感器本身的阻抗很小 一旦副边发生短路 电流将急剧增长而烧毁线圈 为此 电压互感器的原边接有熔断器 副边可靠接地 以免原 副边绝缘损毁时 副边出现对地高电位而造成人身和设备事故 电压互感器型号 第1位 J PT压互第2位 D 单相 S 三相 C 串级 第3位 G 干式 J 油浸 C 瓷绝缘 Z 浇注绝缘 R 电容式 第4位 W 五铁芯柱 B 带补偿角差绕组 连字符号后面 GH 高海拔 TH 湿热区 JDZ X 10 3 6 10J电压互感器D单相Z浇注式X带剩余电压绕组10设计序号3 6 10电压等级 kV 互感器的作用 作用是 将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压和小电流 使测量仪表和继电器标准化 小型化 电压为100V 100 3V 电流为5A或1A 使二次系统设备与高压侧隔离 且互感器二次侧均接地 从而保证了设备和人身的安全 电压互感器常用接线方式 一 VV接线方式两台单相电压互感器接成不完全三角形 即V形 的接线 用在只需线电压而不需相电压的场合 二 Y0 y0 d 开口三角形 的接线方式互感器一次绕组接成Y0形中性点直接接地 基本二次绕组也接成yo形 用来供给线电压 相电压及连接绝缘检查电压表 辅助二次绕组接成开口三角形 用来供电给绝缘监察的电压继电器 当中性点不接地电网发生一相接地时 可使电压继电器动作发出单相接地信号 高压开关柜的作用 高压开关柜的作用是在电力系统进行发电 输电 配电和电能转换的过程中 进行开合 控制和保护 正常工作状态 起接收和分配电能的作用系统故障时 起保护 切断电源 迅速恢复正常运行的作用 高压开关柜的分类 高压开关柜按元件的固定特点分为固定式和手车式两种 高压开关柜按柜体的结构特点分为开启式和封闭式两种 高压开关柜的典型产品有GG 1A F 型固定式高压开关柜和JYN210型手车式高压开关柜现在常用的还有KYN28 12型高压开关柜 高压柜的五防 五防的内容 1 防止误入带电间隔2 防止带接地线合闸3 防止误分 误合断路器4 防止带电挂接地线5 防止带负荷分 合隔离开关 高压柜符号 文字符号如 KYN28 12型铠装移开式交流金属封闭开关设备K 铠装Y 移开式N 户内28 设计序号12 额定电压XGN2 12 Z 箱型固定式金属封闭开关柜X 箱式G 固定式N 户内Z 配真空断路器 高压隔离开关 高压隔离开关的作用保证了高压电器及装置在检修工作时的安全 起隔离电压的作用 不能用与切断 投入负荷电流和开断短路电流 仅可用于不产生强大电弧的某些切换操作 即是说它不具有灭弧功能 按安装地点不同分为 户内式和户外式 高压隔离开关的分类 按安装地点 户内式 户外式按极数 单极 双极 三极按支柱 单柱式 双柱式 三柱式按动作方式 闸刀式 旋转式 插入式按操作机构 手动 电动 液压 气动 高压隔离开关型号 如 GN24 12D2 1250 40为用于10kV系统额定电流为1250A额定短时耐受电流为40kA的户内高压隔离开关 带接地开关且位于静触头侧 高压熔断器 熔断器是最简单的保护电器 它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害 按安装条件及用途选择不同类型高压熔断器如户外跌落式 户内式 高压熔断器工作原理 其结构一般包括熔丝管 接触导电部分 支持绝缘子和底座等部分 熔丝管中填充用于灭弧的石英砂细粒 熔件是利用熔点较低的金属材料制成的金属丝或金属片 串联在被保护电路中 当电路或电路中的设备过载或发生故障时 熔件发热而熔化 从而切断电路 达到保护电路或设备的目的 高压断路器 作用 高压断路器 或称高压开关 它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流 而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用 切断过负荷电流和短路电流 它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力 承担控制和保护的双重作用 2019 12 20 29 可编辑 断路器的结构 主要零部件 开关本体的底架 底座功能 整台产品的基础 开断元件 主要零部件 主灭弧室主触头系统主导电回路辅助灭弧室辅助触头系统并联电阻功能 开断及关合电力线路 安全隔离电源 支持绝缘件 主要零部件 瓷柱瓷套管绝缘管等构成的支柱本体拉紧绝缘子等功能 保证开断元件有可靠的对地绝缘 承受开断元件的操作力及各种外力 传动元件 主要零部件 各种连杆齿轮拐臂液压管道压缩空气管道等功能 将操作命令及操作功传递给开断元件的触头和其它部件 操作机构 主要零部件 弹簧 液压 电磁 气动及手动机构的本体及其配件功能 为开断元件分合闸操作提供能量 并实现各种规定的操作 SF6气体的击穿场强大约是空气的三倍 利用其良好的绝缘性能 灭弧性能和可恢复性来保证中压系统的绝缘要求 真空灭弧开断能力强 电寿命长 可靠性高 无污染 满容量开断次数在30次以上 机械寿命可达20000次 特别适用频繁操作的场合 结合了气体绝缘技术和真空开断技术的优点 GIS气体绝缘柜真空断路器 避雷器 作用能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量 保护电工设备免受瞬时过电压危害 又能截断续流 不致引起系统接地短路的电器装置 避雷器通常接于带电导线与地之间 与被保护设备并联 当过电压值达到规定的动作电压时 避雷器立即动作 流过电荷 限制过电压幅值 保护设备绝缘 电压值正常后 避雷器又迅速恢复原状 以保证系统正常供电 避雷器工作原理 以氧化锌为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻 当加在电阻两端的电压小于压敏电压时 压敏电阻呈高阻状态 如果并联在电路上 该阀片呈断路状态 当加在压敏电阻两端的电压大于压敏电压时 压敏电阻就会击穿 呈现低阻值 甚至接近短路状态 压敏电阻这种被击穿状态是可以恢复的 当高于压敏电压的电压被撤销以后 它又恢复高阻状态 当电力线被雷击时 雷电波的高电压使压敏电阻击穿 雷电流通过压敏电阻流入大地 使电力线上的过电压被钳制在安全范围内 远动智能箱变 远动箱变 即箱式变电站又称户外成套变电站 是将变压器 铠装母线 高低压开关设备以及微机保护装置 STU FTU等集中安装在一个箱体内的设备 由于它具有远动和通信功能 又称远动智能箱变 铁路系统中按用途来分有 车站智能箱变 信号电源智能箱变 普通智能箱变 远动智能箱变示意图 主要特点 智能箱变主要由多回路高压开关系统 铠装母线 微机保护 远动 计量 电容补偿及直流电源等电气组合而成 安装在一个防潮 防锈 防尘 防鼠 防火 防盗 隔热 全封闭 可移动的钢结构箱体内 机电一体化 全封闭运行 1 技术先进安全可靠箱体内一次设备采用全封闭高压开关柜 干式变压器 干式互感器 真空断路器 弹簧操作机构 旋转隔离开关 为全封闭 全绝缘结构 零触电 无油化运行 二次采用微机保护 STU FTU等智能化装置 无人值守 2 自动化程度高各种智能装置可以同时选用 单独运行 能够完成遥测 遥信 遥控 遥调 以及故障检测 信号电源监控和微机保护功能 还可以完成箱体内湿度 温度等的检测和报警 智能箱变的监控智能箱变实际上是一个电力一次设备与二次设备的结合体 车站信号电源智能箱变由10kV自闭与贯通进线开关 自闭 贯通信号变压器 PT柜以及STU FTU组成 铁路电力自动化系统结构和主要内容 系统结构铁路自动化系统的监控对象主要包括 变配电所 自闭 贯通电力线路 信号电源和电气集中以及各种高低压开关等 按照功能和内容来分 铁路电路自动化主要包括 调度自动化主站 变配电所综合自动化 信号电源监控以及自闭 贯通线路自动化系统 铁路电力自动化系统结构示意图 RTU 远方终端单元 STU 铁路信号电源监控装置 FTU 馈线终端单元 电力远动系统 遥信 即远程信号 习惯记作YX 是将被控站的设备状态信息 如开关位置信号 报警信号等 远距离传送给调度主站 遥测 即远程测量 习惯记作YC 是将被控站的运行参数 如电度量 电流 电压 有功功率 无功功率 温度 故障点参数等模拟信号传送给调度主站 遥控 即远程控制 习惯记作YK 是从调度主站发出命令 以实现远方操作和切换 通常只取两种状态指令 如开关的 合 分 指令 遥调 即远程调节 习惯记作YT 是调度主站直接对被控站某些设备的工作状态和参数的调整 如变压器分接头位置 遥调功能实现有一个前提 就是相应设备本身有调整机构 遥视 变配电所视频监控 变配电所综合自动化系统的主要功能 1 继电保护功能 保护的类型有线路保护 出线保护 自闭 贯通线路保护 电容器保护 变压器保护 备自投等 常用的保护内容有 速断保护 过电流保护 过电压保护 重合闸 备用电源自动投切 同期检查 零序保护 低频减载等 2 变配电所实时监视和控制功能 SCADA 包括遥测 遥信 遥控和遥调 以及故障报警 SoE 顺序事件记录 数据统计和计算 图形 生产报表 曲线等 3 管理功能 变配电所运行管理功能 包括运行状态 信息 变量 事件的监视 记录 存档 打印等功能 保护管理功能 包括保护方式字和运行参数的读取 修改 存储 下载等 操作管理功能 包括操作闭锁 操作记录 操作记录 操作票管理 五防 功能 设备管理功能 包括变配电所一 二次设备台帐管理 涉笔运行状态监视和统计及维修记录等 变配电所综合自动化系统的主要功能 4 运行控制功能 如所内电压无功控制调节 无功补偿控制 5 通信功能 所内通信 向段调度中心转发变电所和附近车站自动化的实时数据 实现遥测 遥信 遥控 遥调 事项或故障上报等 与车站开关监控配合完成线路自动化功能 如故障定位 故障隔离 快速恢复供电等 6 所内电量抄表计费 负荷管理及用户电能采集计费等功能 7 站内电源管理功能 远程诊断和维护等 视频监控系统是变配电所自动监控和管理的必要补充 变配电所自动化系统的模式 分布式保护监控装置通常有两种安装方式 一种是在主控室集中组屏安装 这种方式便于设备的统一维护和管理 缺点是需要连接大量的二次电缆 另一种是直接在配电间隔或开关柜上分散布置 这种方式可以节省连接电缆 缺点是维护和管理比较麻烦 分布式系统中的当地监控系统又称当地功能 如用于有人值班变配电所作为当地功能 可以适当加强人机界面功能 配备打印机 并负责向上级调度主站转发数据 如用于无人值班变配电所 则可以将当地监控系统更换为自动化通信处理机 分布式变配电所自动化系统结构示意 变配电所自动化当地监控系统 铁路行车信号电