铁路电力系统主要设备参考资料

1、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,

2、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

3、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

4、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

5、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,U,1,U,2,N,1,N,2,K,I,1,I,2,N,2,N,1,1/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,31

6、5KVA,设计序号,9,scr9-500/10,S,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

7、数,I,1,N,1,I,2,N,2,电流互感器额,定电流比,I,1,I,2,N,2,N,1,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

8、电压,10kV,电路的穿墙式电流互,感器,LZZBJ9-10A3G,L,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

9、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,

10、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)10-3,6,10,J,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

11、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

12、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,

13、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,产品

14、名称,N,户内式,W,户外式,安装场所,设计序号,额定短时耐受电流,kA,额定电流,A,结构标志,G,高压隔离开关,额定电压,kV,T,统一设计,G,改进型,C,穿墙型,D,带接地开关,W,防污型,其他标志,G,高原型,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

15、，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,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

16、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

17、,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

18、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

19、、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

20、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

21、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

22、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

23、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