牵引变电所基础知识.ppt

牵引变电所培训教材 饶桥变电所 目录 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伍 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 一 电气化铁路牵引供电系统概述 中国电气化铁路是从1961年建成宝鸡一风州段 93 开始的 它经历了从无到有 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提供 牵引供电系统是指铁路从地方电站引入110kv 220KV 电源 通过牵引变电所降压至27 5kv送至电力机车的整个系统 它由地方变电站 110kv 220KV 输电线 牵引变电所 27 5kv馈电线 接触网 电力机车 轨回流线 地回流线组成 其中牵引变电所是电气化铁路供电系统中的心脏 它的主要任务是将地方变电站输送来的110kV 220KV 三相交流电变换为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 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 减少牵引负荷对电力系统和通信线路的影响 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110kv电源 通过牵引变电所降压至27 5kv送至电力机车的整个系统叫牵引供电系统牵引供电系统由以下几部分组成 地方变电站 110kv输电线 牵引变电所 27 5kv馈电线 接触网 电力机车 轨回流线 地回流线牵引变电所从地方引入110kv高压 通过牵引变压器降至适合电力机车运行的27 5kv电压 送至接触网 供给电力机车运行 其作用是接受 分配 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供电系统 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 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 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275kV 这与原来的70kV相比 电源电压变动和不和 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 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15kV 牵引变电所进线电压采用110kV 使用12 5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 单侧供电牵引变电所C1 C2 C3只能从右侧的发电厂A1用两路输电线供电 而发电厂A1又通过地区变电所B1 B2 B3与发电厂A2 A3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C 牵引变电所 B 地区变电站 A 发电厂 牵引供电系统原边的供电方式 3 环形供电 牵引供电系统原边的供电方式 4 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3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桥式接线和双T接线 单母线分段式其中桥式接线又分为内桥接线和外桥接线 双T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T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 三相电源 三相电源 三相电源 三相电源 三相电源 三相电源 GK GK GK GK GK GK GK GK GK GK GK GK DL DL DL DL DL DL DL DL DL DL GK GK GK GK GK 1 B 1 B 1 B 2 B 2 B 2 B GK GK GK 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T型接线两种 1 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 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 b 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路较长或变压器不需要经常切换的情况 2 双T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 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 另一组输电线则是备用电源 副电源 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 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 牵引变电所引入线大多采用双T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 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 一次设备主要图形 变压器主要接触类型 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 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 断路器 常称为 开关 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流 切断故障电路 图形及文字符号表示 文字符号 QF 新 DL 旧 隔离开关 常称为 刀闸 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 文字符号 QS 新 G 旧 一次设备主要图形 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 图形及文字符号表示 文字符号 DL 电力电容器 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文字符号 C 一次设备主要图形 电流互感器 常称为 CT 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 文字符号 TA 新 LH 旧 一次设备主要图形 电压互感器 常称为 PT 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 文字符号 TV 新 YH 旧 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 一边供电 两边供电 双线区段 同相一边并联供电 同相一边分开供电 双边纽结供电 牵引变电所对接触网的供电有两种方式 单边供电和双边供电 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 接触网的供电方式 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电能 也即每个供电臂独立供电 如图1 6所示 2 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 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 地或回流线构成 另外还有分区亭 开闭所 AT所等 如下图 开闭所牵引系统中的开闭所 实际上从严格意义上讲是 高压配电 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 可缩小停电范围和实现越区供电 AT所牵引网采用AT供电方式时 在铁路沿线每隔10km左右设置一台自耦变压器AT 该设置处所称做AT所 电力机车 馈电线 牵引电网对机车的供电方式 1 直接供电方式 DF Directfeed2 吸流变压器供电方式 BT供电方式 Booster Transformer3 带回流线的直接供电方式 DN供电方式 4 自耦变压器供电方式 AT供电方式 Auto Transformer5 同轴电力电缆供电方式 CC Coaxialcable 直接供电方式 DF 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 最早大都采用这种供电方式 最简单 投资最省 牵引网阻抗较小 能损也较低 电流经钢轨流回牵引变电所 而钢轨与地并不是完全绝缘的 一部分回流由钢轨流入大地 这部分电流会对通信线路产生感应影响 因此这种供电方式一般用在铁路沿线无架空通信线路或通信线路已改用地下屏蔽电缆的区段 直接供电方式对通信线路的影响 静电感应影响牵引网是一个单相高压交流电网 接触网带电时 在其周围空间将产生一个工频高压电场 从而使通信线上的各点产生相应的静电感应电压 同接触网电压性质一样 静电感应电压也是一个工频交流电压 电磁感应影响牵引网由接触网 钢轨网构成 由于钢轨 地之间存在过渡电阻 一部分负荷电流经大地返回变电所 因此 牵引网是一个不平衡的单相回路 接触网和钢轨网电流所产生的感应电势在通信上不能抵消 所以在通信线上将产生电磁感应电势 传导电流影响由于一部分牵引电流经大地返回牵引变电所 使大地在不同地点出现不同的电位 如果在铁路附近有以地为回路的单导线通信电路 则将由于通信线路两个接地点之间的电位差而出现干扰电流 3 吸流变压器供电方式 BT 在牵引供电系统中加装吸流变压器 回流线装置的供电方式 称为吸流变压器供电方式 简称BT BoosterTransformer 供电方式 它是在牵引网中 每相距1 5 4km 设一台变比为1 1的吸流变压器 吸流变压器采用变比为1 1的特殊变压器 原边串接在接触网上 次边串接在回流线中 间隔约1 5 4km设置一台吸流变压器 在两个吸流变压器中间 把轨道和回流线连接起来 这个连接成为吸上线 它是机车电流返回回流线的通路 回流线中流回的电流与接触网内流过的牵引电流大小基本相等 方向相反 它们形成的电磁场相互抵消 这样就显著的消弱了接触网和回流线周围空间的交变磁场 使牵引电流在邻近的通信线路中的电磁感应影响大大的减小 但BT方式牵引网结构复杂 造价较高 由于吸流变压器串入接触网 使得牵引网阻抗变大 供电臂长度将减小 因存在BT分段 火花间隙 不利于高速 重载等大电流运行 回流线 接触网 吸上线 钢轨 电力机车 吸流变压器供电方式 BT 牵引网阻抗大 变电所间距小 电分相数量多 不适合高速电力牵引 1 使牵引网阻抗显著增大 增加约50 60 接触网 回流线回路比通常牵引网阻抗要高 应用这种装置的牵引网 其阻抗等于接触网 回流线回路阻抗与吸流变压器短路阻抗之和 由于牵引网阻抗增高 使供电臂的电压损失相应增加 在重载和高速运行的情况下尤为严重 有时可能需要缩短牵引变电所间的距离 或增设串联电容补偿 来保证牵引网电压水平 2 由于BT的串入 使供电臂上每隔一个BT间距就出现一个电分段 这些电分段不论在电气上还是在机械上都是薄弱环节 所以BT制式不适合和重载和高速铁路 2 带回流线的直接供电方式 DN 带回流线的直接供电方式是在接触网支架上架设一条与钢轨并联的回流线 如下图示 电流一部分改由架空回流线流回牵引变电所 其方向与接触网中馈线电流方向相反 架空回流线与接触网距离较近 利用接触网与回流线之间的互感作用 因此相当于对邻近通信线路增加了屏蔽效果 另外 钢轨电位大为降低 对通信线的干扰得到较好抑制 牵引变电所 接触网 回流线 钢轨 电力机车 带回流线的直接供电方式DN 在BT供电方式的基础上 取消吸流变压器 但是仍然保留回流线 便形成了带回流线的直接供电方式 利用接触网与回流线之间的互感作用 使钢轨中的回流尽量由回流线流回牵引变电所 可部分抵消接触网对邻近通信线路的干扰 此种供电方式是高速电气化铁路可选择的供电方式 由于AT方式设备复杂 一次投资高 运营费用高 维护困难 特别在多隧道区段应用更为困难 BT方式由于其半段效应 接触网分段及牵引网阻抗大等弱点 对高速和重载行车的适应能力差 因此 采用直接供电加回流线 负馈线 DN供电方式 由接触网 钢轨 沿全线架设的负馈线NF 每隔几公里用P金属线和钢轨相连 组成 由于NF和钢轨并联连接 使得正常运行时钢轨中负荷电流的一部分分流到NF中去 因此 可以减少流入大地的电流 减轻对通讯的干扰危害 降低钢轨电位 减小馈电回路的阻抗 DN方式与AT BT相比 其馈电回路和设备简单 投资省 运营维护方便 自耦变压器供电方式 AT AT供电方式又称为自耦变压器供电方式 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 其中性点与钢轨相连 电力机车由接触网受电后 牵引电流一般由钢轨流回 由于自耦变压器的作用 经钢轨流回的电流经自耦变压器绕组和正馈线流回变电所 因电流在接触网和正馈线中的方向相反 因而对邻近的通信线路干扰很小 如下图所示 接触网 正馈线 架空回流线 钢轨 电力机车 自耦变压器供电方式 AT 日本铁路为防止通讯干扰 在实行交流电气化的前期 在牵引网中普遍应用了BT供电方式 但当高速 大功率机车在这种电路中通过吸流变压器分段时 在受电弓上会产生强烈电弧 为了克服此缺点 后来发展了一种新的牵引网供电方式 自耦变压器供电方式 AT间隔为10km左右 自耦变压器供电方式 AT 原边和副边共用一部分绕组的变压器称为自耦变压器 可设想为从一台普通双绕组变压器演变而来 1 电压 电流关系其原次边的电压 电流关系与双绕组变压器一样 2 容量关系对于双绕组变压器 原绕组容量就是变压器的输入容量 副绕组容量就是变压器输出容量 都等于变压器的容量 对于自耦变压器 变压器容量与绕组容量不相等 自耦变压器供电方式 AT 自耦变压器容量为 串联绕组Aa的绕组容量为 公共绕组ax的绕组容量为 自耦变压器供电方式 AT 取ka 2 则 对于牵引供电系统 电压为27 5kV 即 设机车电流为I 即 自耦变压器供电方式 AT 输入电压是输出电压的2倍 输入电流为输出电流的一半 AT供电方式无需提高牵引网的绝缘水平即可将牵引回路的供电电压提高一倍 可以大大增加牵引变电所的间距 一般可达100km左右 减少牵引变电所的数目 自耦变压器是并联在接触悬挂和正馈线之间的 提高了供电可靠性 AT 自耦变压器 供电方式 I 2 I 2 自耦变压器 自耦变压器 自耦变压器 25kV I 2 I 2 自耦变压器供电方式 AT AT供电方式有效地减弱对通信线的感应影响 大部分回流沿正馈线流回牵引变电所 减小了地中电流 同时 接触网中的电流与正馈线的电流大小相同 方向相反 两者的交变磁场可以相互抵消 因此 AT供电的防干扰性能十分理想 CC供电方式 CC供电是一种新型的供电方式 它的同轴电力电缆 CC 沿铁路线路埋设 内部芯线作为供电线与接触网1连接 外部导体作为回流线与钢轨2相接 每隔5 10km做一个分段 CC供电方式优点 1 馈电线与回流线在同一电缆中 间隔很小 而且同轴布置 使得互感系统数增大 2 同轴电缆的阻抗比接触网和钢轨的阻抗小得多 因此牵引电流和回流几乎全部从同轴电缆中流过 3 电缆芯线与外层导体电流相等 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 阻抗小 供电距离长 但投资很大 是几种供电方式中最高的 因此无法在实际系统中大量正式采用 仅在一些特别困难的区段采用 由于某种原因 有时牵引变电所的上 下行方向需采用直接供电 AT供电的混合供电方式 这种供电方式就是上 下行的某一方向使用直接供电方式 而另一方向使用AT供电方式 这种情况常常是由于牵引变电所的位置选择不宜 地形复杂造成的 有时 考虑沿线对通信线路干扰要求的不同 也会采用不同的供电方式 牵引网供电方式的比较 牵引网供电方式有 1 直接供电方式 含带回流线 加强线 2 BT供电方式3 AT供电方式4 CC 同轴电力电缆 供电方式对于高速电气化工程 BT和CC供电方式均存在致命的弱点 是不能予以考虑的供电方式 1 AT供电方式特点 2 25kV系统 供电电压比直供方式高一倍 而牵引网单位阻抗仅为直供方式的57 左右 电能损失小 显示了良好的供电特性 牵引变电所的间距大 易选址 减少了外部电源的工程数量和投资 牵引网回路是平衡回路 屏蔽系数为直供方式的1 20左右 防干扰效果 可改善电磁环境 并减少防干扰费用 减少了电分相数量 有利于列车的高速运行 牵引网系统需设正馈线 较一般直供方式复杂 但在重负荷区段不必设加强导线 可与直供方式相当 变电系统较直供方式减少了牵引变电所的数量 但需设AT所 开关设备需用双极 适用于高速和重载的重负荷铁路及运输繁忙双线区段 牵引网结构复杂 导线数量多 造价高 2 直接供电方式 1 25kV系统 变电设施较为简单 接触网在一般情况下 重负荷除外 也比较简单 但在接触网使用加强导线的情况下 牵引网结构已与AT供电方式相当 牵引变电所的间距较小 这大大增加了电分相数量 不利于列车的高速运行 外部电源的工程数量和投资较大 在牵引网的电压损失和电能损失方面较AT供电方式为大 牵引网回路是不平衡回路 防干扰性能差 加设回流线后的防干扰效果一般 并需增加防干扰费用 适用于防干扰问题不突出和外部电源投资相对较小的区段及运输繁忙干线 重载和高速线 供电回路结构简单 运行可靠 造价低 要对绝缘子闪络采取保护措施 3 供电方式选择 在AT和直接两种供电方式中 高速铁路供电系统电源取自公共电网的国家 牵引网均采用AT供电方式 电压较直供方式提高一倍 供电臂长度增加一倍 同时满足大功率负荷的需求 牵引网采用直接供电方式只有德国采用 因为德国采用独立自用电源系统 全线接触网可实现纵向并联方式运行 没有电分相 不存在通过电分相对列车速度的影响问题 根据我国国情 应首先选用AT供电方式 世界主要高速铁路国家电铁供电方式 工频单相电气化铁道的牵引供电方式 牵引引负荷的特点 牵引负荷的特点 单相的 移动的 时刻变化的 对电力系统的运行会产生不良的影响 1 在三相电力系统中产生随机波动的负序电流 2 牵引负荷的功率因数低 3 整流型电力机车产生的谐波电流会进入电力系统 4 对通信线路会产生干扰影响 采用的方法 换相联接 特殊的变压器结线方式 采用的方法 并联电容补偿 采用的方法 滤波装置 采用的方法 BT DN AT供电方式 并联综合补偿 六 牵引变电所主要一次设备结构及工作原理 牵引变电所内根据需求 一般设有两台主变压器 牵引变压器 和2台所用变压器 主变压器主要供电力机车牵引负荷用电 所用变压器 又称自用电变压器 是给本所的二次设备 检修设备以及日常生活 照明负荷供电 本章简单介绍主变压器 牵引变压器 牵引变压器的作用是将电压从高压变为低压 把发电厂输送的110KV 220KV 高压通过降压圈变为适合电力机车运行的27 5KV电压 它主要组由 铁芯 线圈 油箱 套管 防爆管 压力释放器 净油器 散热器 呼吸器 温度计 WSJ等部件组成 其外观结构图如右 牵引变电所内的变压器结构 油箱 1 牵引变压器工作原理 变压器是根据电磁感应原理工作的 主要部件是铁芯和绕组 如下图 在一次绕组施加交流电压U1 则一次线圈中流过电流I1 在铁芯中产生磁通 m 磁通穿过二次绕组在铁芯中闭合 在二次感应一个电动势E2 当变压器二次绕组接上负载后 在电势E2的作用下将有电路I2通过 这样在负载两端会有一个电压降U2 根据公式U1 U2 N1 N2 所以一二次绕组电压高低取决于一二次绕组匝数 并与其成正比 变压器的变比K U1 U2 N1 N2 变压器的内损耗相对于变压器的传递功率来说较小可忽略不计 U1 I1 U2 I2即 I2 I1 U2 U1 1 K 表明 一二次侧电流的大小跟绕组匝数成反比 牵引变压器一般为三相变压器 其低压侧一相接地并与钢轨及回流线 直供加回流方式 相连 根据接线方式 牵引变压器一般采用三相V v接线及三相YN d11接线 下页将分别简单介绍这两种变压器工作原理 牵引变压器接线 应用于 带回流线 直接供电方式的主要有 单相接线 Vv接线 YNd11接线 三相 两相平衡接线 Scott接线 Wood Bridge 阻抗匹配平衡接线接线等 应用于AT供电方式的主要有 单相接线 Vx接线 三相 两相平衡接线 Scott接线 Wood Bridge接线等 牵引变压器接线 目前 国外高速铁路牵引变压器多采用三相 两相平衡变压器 单相变压器 意大利 新西兰采用单相接线牵引变压器法国TGV采用单相和Vv接线变压器日本东海道新干线采用Scott接线山阳新干线采用Modified Woodbridge接线变压器台湾高速铁路采用的是LeBlanc接线变压器 2 三相V v接线变压器 电力机车是单相交流负荷 现在普遍采用三相V v接线牵引变压器 这种变电所内装设两台三相V v接线牵引变压器 一台运行 一台固定备用 三相V v接线牵引变压器的内部接线类似两台纯单相接线变压器 有两台独立的铁心和对应的绕组通过电磁感应进行变换和传递 两台容量可以相等 也可以不等 容量利用率可达100 其接线原理示意图如下 共箱式Vv牵引变电所 3 三相YN d11接线变压器 目前在有些牵引变电所中采用的是110kV油浸风冷式变压器 该牵引变压器的接线采用标准联结组 即YN d11 备用方式大多采用固定备用 该变压器原边采用YN接线 中性点引出接地方式与高压电网相适应 变压器结构相对简单 又因中性点接地 绕组可采用分级绝缘 因此变压器造价较低 运用技术成熟 供电安全可靠性好 但容量不能充分利用 输出容量只能达到其额定容量的75 6 引入温度系数后也只能达到84 其原理电路图及展开图如下 斯科特 Scott 接线 Scott接线变压器底 M 座绕组原边接入电力系统AB相 线电压 高 T 座绕组原边一端接底绕组的中点D 另一端接入C相 三相对称 三相电气相量大小相等 相位互差120 两相对称 两相电气相量大小相等 相位互差90 平衡变压器通常是指那种具有变压和换相功能的三相 两相变压器 目的是消除或削弱负序 数学上是三相对称系统与两相对称系统之间的变换 三相对称 三相电气相量大小相等 相位互差120 两相对称 两相电气相量大小相等 相位互差90 3 三相 两相平衡变压器 分箱式 分油枕 V X接线牵引变压器 4 变压器的技术参数 额定电压 变压器长时间运行所能承受的工作电压 三相变压器的额定电压指线电压 额定容量 在额定使用条件下所能输出的视在功率 额定电流 变压器在额定容量下允许长期通过的电流 三相变压器的额定电流指线电流 变压器并联运行的条件 接线组别相同 电压比相同 短路电压相同 变压器运行中的巡视检查项目 声响是否正常 油位是否正常 油温是否正常 引线有无过松 过紧现象 接头接触是否良好 绝缘套管是否清洁无裂纹 有无打火放电现象 防爆筒玻璃应无破裂 密封良好 呼吸器内无油 干燥剂颜色应正常 瓦斯继电器内无气体 冷却装置 风扇电机应齐全 运行正常 有载调压开关装置位置指示 动作记数器显示正确 低压侧母线电压在调压范围内 5 牵引变压器各种保护 牵引变压器的主要保护有差动保护 110KV 27 5KV低压过流保护 接地保护 瓦斯保护 过负荷保护 过热保护 其中差动保护和瓦斯保护为变压器主保护 瓦斯保护范围是变压器内部故障 主要反应内部多相短路 匝间与铁芯或外皮短路 铁芯发热 漏油 油面下降等 差动保护范围是变压器两侧差动LH之间的一次设备 主要反应的故障是变压器内部绕组相间短路 严重匝间短路 以及引出线和绝缘套管相间短路 瓦斯保护又分为轻瓦斯与重瓦斯 轻瓦斯保护是按气体容积进行整定的 重瓦斯保护是按油气流速进行整定的 轻瓦斯动作于信号 重瓦斯动作于跳闸 110KV 27 5KV低压过流保护为主变的后备保护 它必须同时满足低电压 过电流两个条件 它主要动作于母线短路 主变低压侧DL的LH外侧到馈线DL的LH内侧间 或变压器内部故障时 其主保护 WS和CD保护 拒动 JCW线路故障时 KX保护拒动等 过热保护为变压器上层油温在70 时发出过热信号 变压器允许在额定的条件下长期运行 但是应严格地监视油温 上层油温最高不得超过95 但一般不宜经常超过85 其设有主变通风电机 通风电机一般为60 启动 50 停运 过负荷保护规定为当牵引变压器事故过负荷30 可持续运行120分钟 过负荷60 时 可持续运行45分钟 过负荷75 时 可持续运行20分钟 过负荷100 时 可持续10分钟 过负荷140 时 可持续运行5分钟 过负荷200 时 可持续运行2分钟 互感器 互感器分电压互感器与电流互感器 简称压互 流互 用字母表示为YH PT LH CT 其主要作用是将大电压变换成小电压 将大电流变换成小电流 以供给测量与保护用 这样既缩小了仪表与继电器的体积 又扩大了量程 它们的工作原理与变压器基本相似 电压互感器的一次线圈匝数N1很多 并接于被测高压电网上 二次线圈匝数N2较少 二次负荷比较恒定 接于高阻抗的测量仪表和继电器电压线圈 正常运行时 电压互感器接近于空载状态 电流互感器一次绕组匝数少且粗 串接在一次电路中 而二次绕组匝数很多 导体较细 与仪表 继电器电流线圈串联 形成闭合回路 工作时电流互感器二次回路接近短路状态 为使测量仪表和继电器标准化 小型化 互感器二次电压 电流一般都作统一电压为100V 57 7V 电流为5A 它们的联接方式如下图所示 1 以三个单相电压互感器接成星形接线方式为例如下图所示 i 一次绕组接成星形 互感器接于相 地之间 因此 测量的是相对地电压 而并非各相与中性点之间电压 一次绕组接地属于工作接地 电压互感器的一次绕组阻抗极高 即使是在中性点直接接地或经消弧线圈接地的系统中 虽然电压互感器一次绕组中性点接地 但并不表示该系统中性点接地 2 互感器运行中的注意事项 电压互感器在工作时 其一 二次侧不得短路 一次侧短路时会造成供电线路短路 二次回路中 由于阻抗较大近于开路状态 发生短路时 将在副绕组中流过一个很大的短路电流 会造成保险熔断引起保护误动 若保险容量选择不当 可能造成电压互感器烧损 电压互感器二次侧必须接地 目的是为了防止一 二次绕组的绝缘击穿时 一次侧的高压窜入二次回路中 危及设备及人身安全 电流互感器工作时 二次不得开路 因为电流互感器二次开路时 阻抗无限增大 二次电流等于0 一次完全变成激磁电流 在二次线圈产生很高的电势 威胁人身安全 或造成仪表 保护装置 互感器二次绝缘损坏 另一方面 原绕组磁化力使铁芯磁通密度过度增大 可能造成铁芯强烈过热而损坏 电流互感器二次开路时 产生的电势大小与一次电流大小有关 在处理时要将负荷减小或负荷为0 然后带上绝缘工具进行处理 在电压互感器二次回路作业要防止发生短路或接地 作业时作业人员要戴手套 并使用绝缘工具 必要时作业前撤出有关继电保护 连接的临时负荷在互感器与负荷设备之间必须有专用刀闸和熔断器 电流互感器二次回路作业时严禁将其二次开路 短路其二次侧绕组时 必须使用短路连片或短封线 并要连接牢固接触良好 严禁用缠绕的方式进行短接 牵引变电所内的高压断路器和隔离开关 高压断路器按种类大体可分为多油断路器 目前已基本不采用 少油断路器 SF6断路器及真空断路器 断路器的作用是它不仅可以切断与闭合高压电路的空载电流和负载电流 而且当系统发生故障时 它和保护装置 自动装置相配合 迅速切断故障电流 以减少停电范围 防止事故扩大 保证系统的安全运行 断路器的主要结构大体分为 导电部分 灭弧部分 绝缘部分 操作机构部分 其工作原理可参见各断路器说明书 隔离开关按极数可分为单极 双极和三极隔开 其主要作用是隔离电源 将需要检修的电气设备与带电的电网可靠地隔离 以保证检修工作人员的安全 2 倒闸作业 倒母线操作 在双 母线制的电路中 用GK将电气设备或供电线路从一组母线切换到另一组母线上去 3 用以连通或切断小电流电路 日常可用隔开进行分 合YH和BL及系统无接 地的消弧线圈 拉 合母线及直接接在母线上的设备的电容电流 拉 合变压器中性点的接地线 拉 合闭合开关的旁路电流 隔开操作注意事项 GK没有专门的灭弧装置 所以绝不允许带负荷电流分闸 否则断口间产生的电弧将烧毁触头形成三相弧光短路 危及人身及设备安全 SF6断路器 隔离开关 分闸状态 触头 操作机构连杆 机构箱 牵引变电所避雷装置 接地装置及并补装置 1 牵引变电所避雷装置的作用是防止电气设备遭受雷击 造成过电压而损坏电气设备与威胁人身安全 牵引变电的内的避雷装置有避雷针 避雷器 避雷线 进线侧 抗雷圈 馈出线处 避雷针 避雷线可防止直击雷 避雷器 抗雷圈可防止从线路侵入的雷电波或过电压对设备的损害 2 牵引变电所内各种接地刀闸扁钢 接地线 地网等统称为接地装置 按用途可分为工作接地和保护接地 其作用是当设备或其外壳发生接地故障时 故障电流通过接地装置泄至大地 确保人身安全 3 牵引变电所并补装置由并补电容器和电抗器组成 其作用如下 1 减少线路能量损耗 2 改善线路电压质量 3 提高系统功率因素 4 滤去谐 油式电抗器 抗雷圈 避雷器 接地线 接地扁钢 接地刀闸 穿墙套管 高压套管 低压套管 油位指示 油温表 七 牵引变电所二次设备及其接线图 牵引变电所二次设备由监视用仪表 测量用仪表 控制开关 自动装置 继电器 信号器具 控制电缆等组成 ZKH 2A型成套保护由电流元件 两个阻抗元件 重合闸元件 控制回路和故障探测仪的起动回路等部分组成 其接线图简称二次接线图 二次接线图按其用途可分为归总原理接线图 展开式原理图 安装接线图 牵引变电所值班人员必须熟悉展开式原理图 简称展开图 这样当变电所内发生故障时 才能做到迅速 正确地判断和处理故障 使之尽快恢复正常运行 1 展开接线图的二次回路主要由控制回路 保护回路 信号回路 测量回路 监察回路等组成 展开图的特点是 直流与交流回路分开 在交流回路中又把电流和电压回路分开 交流电流线圈接入电流回路 交流电压线圈接入电压回路 在直流回路中把 继电器的接点和线圈分开 按要求分别接入各对应的之路 为了看图时产生混淆 属于同一个元件的线圈和接点标有相同的文字符号 2 展开图二次回路的标号原则是采用 等电位编号原则 即回路中连于同电位点的所有分支导线均应编相同的标号 二次回路标号一般由1 3位数组成 特殊情况下允许用4位数 当需要标明回路的相别或某些主要特征时 可以在数字标号前面 或后面增设文字标号 直流电回路的正电位点用奇数标号 负电位点用偶数标号 交流回路应该在数字标号前注明相别 标号采用阿拉伯数字 文字标号采用规定的字母 与数字标号并列的文字符号用大写字母 角注用小写字母 直流回路的编号一般从正极回路线段起按规定的的奇数号依次编制 每经过一个非阻抗元件 标号按奇数号递增 当经过阻抗元件时 应改变标号极性 即从负极侧按规定的偶数标号根据上述的编号方法依次进行编制 直至与正极标号段相接应为止 当从正 钠极两侧依次编号至中间出现不能确定极性时 如串联阻抗 元件之间的连接导线 可以任意选标该回路的奇数或偶数递增接续号 直流回路中的合闸 分闸 信号等特殊支路 应标注规定的专用标号 具体见下表1 交流回路的编号按电流或电压回路分 数字标号一般由3位数组成 电路性质标号 电流回路 4 电压回路 6 在数字标号前应注明相别 如A411表示电流回路中1号电流互感器二次电路的第1段连接线 具体见下表2 直流回路数字标号组 表1 交流回路数字标号组 表2 3 展开图的识图方法 识读展开图时 应首先根据展开图或右侧的文字说明了解各回路的性质 然后从上到下逐个回路看通 有时性质不同的支路是交错画在一起的 识图时要抓住要矛盾 找到相关的部分 同时查找与该部分相关联的其它支路 进行电路分析 因为展开图是按电路作用分类表示的 所以某些元件的各部分可能分布在不同的图纸上 一个完整内容的电路起始至终也可能在不同的图中 给识图带来很多困难 因此 在识读二次展开图时 先应大概了解本电路的功能及与之相关的电路 这样才便于看图时相互联系 分析每一个具体回路时 要先找到继电器线圈的起动回路 再找该继电器的接点回路 一个继电器往往有若干对接点 分析时要全部理清 依次对每个回路进行分析 直到弄懂为止 如下2图所示 图1 图2 如上两图所示 图1为211馈线二次回路接线图的部分图纸 如图所示 手动合闸回路 KM 5DK1 2 空气开关 2SK3 4 远方当地开关 2WK1 2 C39 装置接点 TBJ2 常闭接点 HBSJ1 常闭接点 HBJ 线圈 C41 装置接点 DL 断路器辅开常闭接点 HQ 合圈 5DK3 4 KM 其中HBJ 合闸保持继电器 线圈受电 HBJ常开接点闭合 实现自保持 接通合闸回路 防止WK1 2接点抖动 振动 造成HQ无法受电 KM 5DK1 2 C22 HBJ 常开接点 TBJ2 常闭接点 HBSJ1 常闭接点 HBJ 线圈 C41 装置接点 DL 辅开常闭接点 HQ 合圈 5DK3 4 KM HQ受电 使断路器合闸 断路器合后 其辅开常闭接点断开 切断手动合闸回路 所以即使WK接点仍接通 HQ也不会受电 从而避免HQ长时间受电 造成烧损 影响断路器合闸 手动分闸回路 KM 5DK1 2 2SK3 4 2WK3 4 C18 STCJ 手动跳闸保持继电器线圈 C44 5DK3 4 KM STCJ 手动跳闸保持继电器线圈 受电后 其常开接点STCJ1闭合 接通 KM 5DK1 2 C22 STCJ1 常开接点 TBSJ1 常闭接点 TCJ 跳闸保持线圈 C19 DL 断路器辅开常开接点 TQ 跳圈 5DK3 4 KM 与手动合闸回路一样 TCJ线圈受电 TCJ1常开接点闭合 实现自保持 接通分闸回路 KM 5DK1 2 C22 TCJ1 TCJ 跳闸保持线圈 C19 DL 断路器辅开常开接点 TQ 跳圈 5DK3 4 KM TQ受电 断路器分闸 同时其辅开常开接点切断手动分闸回路 断路器位置信号 红灯表示合位 监视跳闸回路 绿灯表示分位 监视合闸回路 断路器在合位 KM 5DK1 2 C22 1HWJ 线圈 2HWJ 线圈 3HWJ 线圈 C19 DL 断路器辅开常开接点 TQ 跳圈 5DK3 4 KM 此时因1 2 3HWJ阻抗 大 TQ无法受电 2HWJ线圈受电 2HWJ1常开接点闭合 接通 KM 5DK1 2 2WKHLR1 3 红灯 C05 2HWJ1 常开接点 C01 5DK3 4 KM 红灯亮 断路器合位 断路器分位位置信号 KM 5DK1 2 C22 1TWJ 线圈 2TWJ 线圈 3TWJ 线圈 C40 DL 辅开常闭接点 HQ 合圈 5DK3 4 KM 此时因1 2 3TWJ阻抗大 HQ也无法受电 2TWJ线圈受电 2TWJ1常开接点闭合 接通 KM 5DK1 2 2WKHLR1 2 绿灯 C04 2TWJ1 常开接点 C01 5DK3 4 KM 绿灯亮 断路器分位 重合闸 重合闸装置充满电后 一般需15 25秒 HJ受电 本图纸未体现 HJI常开接点闭合 接通 KM 5DK1 2 C22 HJ1 常开接点 C38 6LP C37 TBJ2 常闭接点 HBSJ1 常闭接点 HBJ 线圈 C41 装置接点 DL 断路器辅开常闭接点 HQ 合圈 5DK3 4 KM 使HQ受电 断路器合闸 同时重合闸装置释放电 必须经过重新充电 才能动作 所以保证断路器跳闸后只重合一次 避免长久性故障时造成事故扩大 加在设备损伤 图2为主变高压侧101二次回路接线图的部分图纸 如图所示 手动分闸回路 断路器位置信号回路与馈线接线图回路动作原理基本一致 只是手动合闸回路多了一个SHJ 手动合闸继电器线圈 作为启动合闸回路 KM 2DK1 2 1SK3 4 1WK1 2 102DL 另一台主变高压侧断路器辅助开关常闭接点 B12 SHJ 线圈 B36 2DK3 4 KM SHJ线圈受电 接通其常开接点SHJ1回路 KM 2DK1 2 B01 SHJ1 常开 TBJ3 HBJ 线圈 B17 DL 辅开常闭接点 HQ 合圈 2DK3 4 KM HBJ线圈受电 使其自保持 实现断路器合闸 其原理与上述馈线相同 在此不多介绍 注 主变没有重合闸 但为减少停电时间往往设有主变互投 即当一台主变跳闸后 另一台主变在满足一定条件的基础上自动合闸 从而大大缩短接触网停电时间 4 安装接线图是根据展开式原理图而绘制的配电屏布置及接线的实际安装连接图 一般分为 屏面布置图 端子排图和屏背面接线图 在安装接线图中 各种仪表 继电 成套装置 开关 电阻等二次设备以及连接导线和端子排 都是按照它们的实际图形 安装位置和连接关系绘制的 它反映了二次电路的实际接线情况 为了便于接线和运行中检查 所有设备的端子和连接导线都加上走向标志 本章主要介绍一下端子排图 接线端子按用途可分为以下几种类型 见右下图 一般端子 B1 1 用于屏内外导线的一般连接 试验端子 B1 2 用于需要接入试验仪表的电流回路中 可以在不切断二次回路的情况下检校测量表计和继电器 一般交流电流回路应设置试验端子 连接型试验端子 B1 3 用于在端子上需要彼此连接的电流回路中 连接端子 B1 4 用于同一线路编号的多根分支线连接 此端子的绝缘隔板在正中螺钉处开置一个缺口 以便通过连接片将相邻的端子连接起来 终端端子 B1 5 用于固定端子或分隔不同安装单位的端子排 标准端子 B1 6 直接连接屏内外导线用 特殊端子 B1 7 用于需要很方便断开的回路中 不同类型端子的导电片图 端子排图的表示方法 端子排在图中一般采用三格表示法 如右下图所示 端子排图的中格标明端子顺序号及端子类型 与电缆相连侧标明所接屏外设备的二次回路标号和所接屏顶设备的名称符号 与屏内设备相连侧应标明所接设备的编号或回路标号 注意 端子排两侧的标记在安装接线中是标在连接导线所套的胶木头或塑料套管上的 端子排接线表示方法 安装接线图中各设备间的接线采用 相对标号法 和 等电位标号法 二种 相对标号法就是在每个接线端子处标明它所联接对象的编号 以表明二者间相互连接关系 相对标号法具有表示简单 清晰 查线方便等优点 牵引变电所内的端子排 屏背面接线图均采用相对标号法 等电位标号法是指在接线端子处只注明它所连接对象在二次电路中的回路编号 不具体指明所连接的设备 因为二次回路编号是按等电位原则编制的 所以称为等电位标号法 在端子排图中 除电缆相连一侧采用等电位标号法外 其作均采用相对标号法 相对标号法接线如下图 端子排 1 2 2 3 2 5 1 1 1 4 2 6 2 4 相对标号法接线 八 牵引变电所工作票填写标准 工作票是在牵引变电所内进行作业的书面依据 是各项作业安全的可靠保证 变电所内的一切检修工作的安全措施都应按工作票内容进行 工作票填写1式2份 1份交工作领导人 1份交牵引变电所值班员 值班员据此办理准许作业手续 填写要字迹清楚 正确 不得用铅笔书写 需改动时 由改动人盖章 根据作业性质的不同 工作票分三种 第一种工作票 用于高压设备停电作业 第二种工作票 用于高压设备带电作业 第三种工作票 用于远离带电部分的作业 低压设备中作业 以及在二次回路上进行的不需要高压设备停电的作业 第一种工作票的有效时间 以批准的检修期为限 若在规定的工作时间内作业不能完成 应在规定的结束时间前 根据工作领导人的请求 由值班员向供电调度办理延续手续 第二种 第三种工作票有效时间最长为一个工作日 至零点为限 不得延长 1 第一种工作票填写标准 样式如下页图 1 1工作票票号以 01 方式按月编写 第1个 填写当月份数字 2位数 第2个 填写从01开始递增的工作票序号 序号不得跳号 1 2作业地点及内容 1 2 1作业地点 按室外 室内 控制室 远动室 高压室 电容器室 4 B室 进行填写 穿墙套管维护纳入高压室或电容器室 作业地点可填写多个地点 如室外及高压室 1 2 2作业内容 按作业中涉及的设备运行编号填写 无运行编号的设备写明地点及设备名称 牵引变电所作业称为维护 或检查 检修班组作业称为检修 或试验 1 3工作时间 按实际工作量来申请时间 1 4工作领导人与作业组成员 工作领导人应提前将作业组成员的姓名 安全等级通知发票人 以保证工作正常开展 其它特种工种与变电所作业一起进行的作业 如吊车 电焊等及农民工 人员要填入工作票作业组成员姓名栏 安全等级栏填写其职名 填写 司机 焊工 民工 等 共计栏填写作业组成员总数 包括工作领导人 作业组成员以及其它特种工种人员 1 5必须采取的安全措施1 5 1断开的断路器和隔离开关 本项分步填写应断开的断路器和隔离