牵引变电所串讲学习

牵引变电所复习提纲1、电力系统中的用户，按其对供电连续性的要求不同，一般分为三级。一级负荷：重要负荷，这类负荷的供电中断将给国计民生造成重大损失。故一级负荷要求有独立的双回路电源供电。二级负荷：一般负荷，这类负荷的供电中断将给国计民生造成较大损失。这类负荷是否设备用电源，视具体条件而定。一般情况下应保证供电。三级负荷：次要负荷，不属于一、二级负荷的用户。如附属性质的企业、车间；非生产性用户等，一般只设一回电源供电。电力牵引负荷是电力系统中的一级负荷，牵引变电所都设独立的双回路电源供电或环形供电，以保证供电的可靠性。第一页，共六十八页。电力系统的中性点2、电力系统的中性点一般是指变压器、旋转电机星形绕组的中性点。中性点运行方式一般是指中性点是否接地、怎样接地。电力系统中性点运行方式：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点直接接地（所以在110kV以上系统，为节约绝缘材料，一般都采用中性点直接接地的运行方式。那么电气化铁路牵引变电所呢？）第二页，共六十八页。消弧线圈三种补偿状态(1)全补偿(2)欠补偿(3)过补偿（过补偿状态可以消除因系统参数改变而产生的谐振过电压，因而得到广泛的采用。一般消弧线圈留有25％的裕度容量来实现过补偿。）第三页，共六十八页。电气化铁道供电系统组成一、高压架空输电线路二、牵引变电所(SS)三、接触网四、馈电线五、轨道六、回流线七、分区亭(SP)八、开闭所(SSP)九、自耦变压器站(ATP)第四页，共六十八页。牵引供电回路、牵引网

从上图可以看出，牵引供电回路是：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。习惯上将馈电线、接触网、钢轨、回流线统称为牵引网。第五页，共六十八页。电弧当用开关电器断开电路的瞬时，只要电路中有不小于80～100mA的电流，开关触头间电压大于10～20V时，断口间将产生强烈的白光，即产生电弧。从现象上看，电弧是一束明亮的光柱。从本质上讲，电弧是一种游离态气体的自持放电现象，是自由电子、带电离子定向移动的通道。第六页，共六十八页。电弧的特点(1)起弧电压、电流数值很低。(2)电弧能量集中，温度很高。(3)电弧是一束质量很轻的游离态气体，在外力作用下，很易弯曲、变形。(4)电弧有良好的导电性能、具有很高的电导。弧柱电流密度可达10kA/cm2。电弧存在时，尽管开关触头断开，电路中仍有电流流通。只有当电弧熄灭后，电路中才无电流通过而真正断开。(5)电弧有阴极区(包括阴极斑点)、弧柱区(包括弧柱、弧焰)、阳极区(包括阳极斑点)三部分组成。第七页，共六十八页。断路器灭弧的理论依据只要电流过零后，弧隙介电强度值始终大于弧隙恢复电压值，弧隙不被击穿，交流电弧熄灭。否则，电弧将重燃。电弧靠碰撞游离产生，靠热游离来维持第八页，共六十八页。断路器的作用在高压电路中，断路器可用来通断负荷电流；与继电保护装置配合迅速切断短路电流。它是一种具有开关和保护双重作用、有很强的熄弧能力、性能较完善的高压开关。断路器两种分闸方式：1、操动机构接受（变电所中央控制室）或（遥控调度站）的命令信息，使断路器进行分、合闸操作。

2、接受继电器保护的命令信息，使断路器进行（保护性）分闸以切除故障。

第九页，共六十八页。断路器的分类根据断路器采用灭弧介质的不同，断路器可分为：1.油断路器2.六氟化硫(SF6)气体断路器3.真空断路器4.压缩空气断路器5.磁吹断路器6.固体自产气断路器。第十页，共六十八页。高压断路器的组成高压断路器由开断元件、支持绝缘件、传动元件、基座、操动机构五大部分组成，其中开断元件是核心，开关设备的控制、保护及安全隔离等方面的任务都需它来完成。其他组成部分都是配合开断元件为完成上述任务而设置的。第十一页，共六十八页。断路器分合闸时间分闸时间t0在额定操作电压或压力下，从断路器分闸线圈带电开始至三相电弧完全熄灭为止，这段时间称为分闸时间。分闸时间包括固有分闸时间tf0和燃弧时间tb。14合闸时间tc在额定操作电压或压力下，从断路器合闸线圈通电开始至主触头刚接触为止，这段时间称为合闸时间。一般不宜超出0.2～0.3s。思考一下：tc一定大于t0吗？第十二页，共六十八页。断路器的行程、超行程、总行程断路器的行程是指动、静触头由分闸位置到动、静触头刚接触瞬间动触头运动的距离；超行程是指动、静触头刚接触瞬间直到完全合闸动触头所运动的距离(即动触头插入静触头的长度)；行程与超行程之和即为断路器的总行程。第十三页，共六十八页。SW3-110型断路器已淘汰16、SW3-110型断路器，由于其绝缘性能好，熄弧能力强，结构原理简单，易于安装、调试、检修，因而在牵引变电所得到广泛应用。×17、SF6气体具有优良的灭弧和绝缘性能，因此，在电流过零时，弧隙介电强度恢复极快，大约是空气的100倍。√第十四页，共六十八页。隔离开关的特点及用途18、隔离开关是一种没有专门灭弧装置的开关设备。在分闸状态有明显可见的断口，在合闸状态时能可靠地通过正常工作电流和额定范围内的短路、故障电流。19、隔离开关的主要用途：(1)隔离电源(2)隔离开关与断路器配合进行倒闸操作(3)通断小电流电路第十五页，共六十八页。隔离开关的操作原则20、隔离开关的操作原则：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或形成三相弧光短路，造成供电中断。因此，当隔离开关与断路器串联于电路中时，隔离开关必须遵守先合后分的原则；在并联时，必须遵守先分后合的原则。第十六页，共六十八页。隔离开关的本体组成隔离开关的本体结构由四部分组成：本体底座；支持绝缘；开断元件(如触头、闸刀)；传动装置。第十七页，共六十八页。高压熔断器RN1型主要用于电力线路和变压器的过载和短路保护。RN2型主要用于保护电压互感器。第十八页，共六十八页。自动空气开关空气开关中的脱扣器一般有：过流脱扣器(负荷电流超过整定值时开关分闸)；失压脱扣器(电网电压低于规定值时开关分闸)；热脱扣器(双金属片结构，负荷电流大于额定电流时开关分闸)；分闸脱扣器(用其他电源来远距离控制开关分闸)。第十九页，共六十八页。操动机构操动机构是用来驱使高压开关进行分合闸，并使高压开关合闸后维持在合闸状态的电气设备，简称机构。常用的断路器操动机构有:CD2型直流电磁操动机构、CY3型液压操动机构、CT型弹簧(储能)操动机构（应用最广泛）第二十页，共六十八页。断路器的操动机构断路器的操动机构一般有下列几部分组成：1.能量转换装置2.传动机构3.保持与脱扣机构4.控制系统5.缓冲装置6.联锁装置第二十一页，共六十八页。自由脱扣自由脱扣的含义是：断路器合闸过程中如操动机构又接到（分闸）命令，则操动机构不应该继续执行合闸命令而应立即（分闸）。第二十二页，共六十八页。断路器跳跃当断路器关、合有永久性短路故障电路时，不论操动机构有无自动脱扣，断路器都应自动分闸。此时若合闸命令还没有解除（如转换开关的手柄或继电器还末复位），则断路器分闸后又将再次短路合闸，紧接着又会短路分闸。这样有可能使断路器连续多次分、合短路电流，这一现象称为（“跳跃”）。

第二十三页，共六十八页。互感器在电力系统中的作用27、互感器在电力系统中的作用是：(1)将二次电气设备(如仪表、继电器等)与高电压、强电流的一次电路隔离，以解决其测量中的绝缘问题，保证人身和设备的安全。(2)准确的变换电压、电流。将一次电路中的高电压、大电流变为二次回路的低电压(一般为100V)和小电流(一般为5A)向测量仪表和继电器的电压线圈和电流线圈供电，即做二次设备的交流电源。(3)使二次电气设备标准化、系列化、小型化，接线灵活、方便，不受主电路的限制，便于实现远距离集中控制、测量、保护。第二十四页，共六十八页。电流互感器电流互感器正常工作时，其副边工作在近似短路状态，相当于变压器副边短路运行。电流互感器在运行中绝对不允许副绕组开路，电流互感器副绕组一端必须接地;互感器二次侧不允许加装熔断器。第二十五页，共六十八页。电流互感器误差电流误差(比值差)电流误差是以电流互感器副边测出的一次电流近似值KiI2和一次电流实际值I1之差对一次电流实际值的百分比表示。即30、角误差(相角差)角误差为旋转180°的二次电流相量与一次电流相量之间的夹角δ。并规定I2旋转后超前时，δ值为正；反之，δ值为负。第二十六页，共六十八页。减极性电流互感器的减极性接线：如图所示，当认为I1是从L1流入，L2流出时，I2是从K1流出，由K2流入，则电流互感器为减极性，即L1和K1是同名端。第二十七页，共六十八页。电压互感器电压互感器在正常运行中，其副绕组所接测量仪表和继电器的电压线圈阻抗很大，二次电流很小，电压互感器副边工作在近似开路状态，相当于变压器副边空载运行。电压互感器的二次电压接近于二次电势并决定于一次电压值。同电力变压器一样，一旦电压互感器副边短路，将在副绕组中流过一个很大的短路电流烧损电压互感器。为此，电压互感器副边必须加装熔断器、副绕组一端必须可靠接地。第二十八页，共六十八页。主接线牵引变电所(包括开闭所、分区亭)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。第二十九页，共六十八页。电气元件标准图形和符号第三十页，共六十八页。倒闸作业、系统功率穿越牵引变电所内倒闸作业的主要内容是：①倒换电源；②倒换主变压器；③断路器的退出、投入。系统功率穿越是指该变电所的汇流母线上有其他变电所的负荷电流通过。固定全备用方式：即牵引变电所中设两台主变压器，其中任何一台即可承担全部负荷，另一台处于完好的备用状态，随时可投入运行。第三十一页，共六十八页。倒闸作业的安全操作步骤牵引变电所内倒闸作业的安全操作步骤：①明确主接线正常运行时两回电源的供电状况及主接线中各开关的通断状况；②停电时，先停负荷，后停电源；送电时，先送电源，后送负荷；③隔离开关与断路器串联时，隔离开关应先合后分；④隔离开关与断路器并联时，隔离开关应先分后合；⑤隔离开关带接地闸刀时，送电时应先断接地闸刀，后合主闸刀。停电时应先断主闸刀，后合接地刀。第三十二页，共六十八页。线路分支（双T）接线4种运行方式线路分支（双T）接线有如下4种运行方式：1.1WL→1QS→1QF→T-1；2.1WL→1QS→3QS→4QS→2QF→T-2；3.2WL→2QS→2QF→T-2；4.2WL→2QS→4QS→3QS→1QF→T-1。第三十三页，共六十八页。线路分支（双T）接线倒闸（自投设计原则线路分支（双T）接线倒闸（自投设计原则）：线路故障退线路，主变故障退主变。第三十四页，共六十八页。牵引侧接线27.5kV侧(或55kV侧)也称牵引侧接线，其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。第三十五页，共六十八页。A值A值：空中不同相的带电部分之间或带电部分与接地部分之间在最高工作电压或内、外过电压时不被击穿的最小安全净距，在国家标准中规定为A值第三十六页，共六十八页。接地电气设备、杆塔或过电压保护装置用接地线与接地体(网)连接称为接地。埋入地中并与大地直接接触的金属体或金属体网称为接地体或接地体网。连接于接地体(或接地体网)与电气设备必须接地部分间的金属导线称为接地线。接地体(或接地体网)和接地线总称为接地装置。第三十七页，共六十八页。跨步电压

在接地电流扩散区域内，地面上水平距离为0.8m的两点间的电位差，称为跨步电势。人体两脚接触该两点时所承受的电压称为跨步电压第三十八页，共六十八页。安全电压根据环境条件的不同，我国规定安全电压为：在没有高度危险的建筑物(干燥、有采暖、无导电粉末者)中为65V。在高度危险的建筑物(潮湿、炎热、有导电粉末者)中为36V。在特别危险的建筑物(特别潮湿、有腐蚀性蒸汽、煤气者)中为12V。第三十九页，共六十八页。保护接地为防止绝缘损坏而遭受触电的危险，将与电气设备带电部分相绝缘的金属外壳或构架同接地体间作良好的电气连接，称为保护接地。如牵引变电所中的变压器及电气设备的底座和外壳、配电盘的金属框架、电缆金属支架接地等。第四十页，共六十八页。工作接地46、电气设备正常运行需要的接地称为工作接地。如某些变压器的中性点接地，牵引变压器二次绕组的一端接地等。工作接地可直接接地，也可经消弧线圈，击穿保险器等特殊装置接地。第四十一页，共六十八页。接地装置的接地电阻值原则上讲，接地装置的接地电阻值越小越好。在1kV以上大接地短路电流(IE＞500A)系统中，接地装置的接地电阻值应符合IE——计算用的流经接地装置的人地短路电流(A)。当IE＞4kA时，可取RE≤0.5Ω。第四十二页，共六十八页。二次设备及其分类在供变电系统中，对一次设备进行控制、保护、监察和测量的系列低压、弱电设备通常称为二次设备49、二次接线按电流制分为：直流回路和交流回路。按工作性质分为：控制回路、保护回路、信号回路、测量回路、自动和远动化等几个部分。第四十三页，共六十八页。各回路作用1.监视、测量回路。主要有测量元件及显示仪表组成，其作用是监视、测量一次设备的工作状态，为运行管理，事故分析提供参数。2.控制回路、合闸回路。主要有控制开关、相应的控制继电器组成，其作用是对高压开关进行合、分闸操作。

第四十四页，共六十八页。各回路作用3.信号回路。牵引变电所信号回路主要有开关设备的位置信号、继电保护和自动装置的动作信号和中央信号三部分组成。其主要作用是反映一次设备和二次设备的工作状态。4.保护回路。主要有继电保护、自动装置和相应的辅助元件组成，其作用是自动判别一次设备的工作状态，在事故和不正常运行状态时，继电保护装置能够自动切除故障和消除不良状态并发出报警信号。5.自动、远动装置电路第四十五页，共六十八页。二次接线图二次接线图一般分为归总式原理接线图、展开式原理接线图和安装接线图。第四十六页，共六十八页。三个二次回路常识二次接线图应采用国家标准的图形及文字符号，按设备的正常状态画出。所谓设备的正常状态是指电器元件的受电量或非电气元件的受力均未达到动作值时的原始状态。因此，常开接点是指设备在正常状态时断开着的接点，也称为动合接点或正接点；而常闭接点即指设备在正常状态时闭合着的接点，也称为动断接点或反接点。（画出继电器常开、常闭接点，延时常开常闭接点）第四十七页，共六十八页。等电位编号原则二次回路的标号采用“等电位编号原则”。即回路中连于同一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不同范围内的1～3位数字组成，特殊情况允许用4位数字。当需要表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。直流回路的正电位点用奇数标号(如1、3、5…。)；负电位点用偶数标号(如2、4、6…。)；交流回路应该在数字标号前注明相别(如A411、B411、C411、…)。回路中由线圈、接点、开关、按钮、电阻、连接片等元件间隔的不同线段，用不同的数字标号组表示。第四十八页，共六十八页。直流回路标号方法

(1)直流回路标号方法直流回路的编号一般从正极回路线段起按规定的奇数号依次编制，每经过一个非阻抗元件(如按钮、开关、接点、连片等)，标号按奇数号递增(除特殊用途的标号外)。当经过阻抗元件时(如电压线圈、电阻等)，应改变标号极性。第四十九页，共六十八页。展开图的基本识图方法识读展开图时，①根据展开图右侧的文字说明，了解各回路的性质，然后从上到下逐个回路看通。②先交流、后直线；交流看电源，直流找线圈，抓住接点不放松，一个一个全查清。③先查起动元件，后查起动元件的接点通断的电路。④先上后下、先左后右，屏外设备一个也不漏。即某一完整功能的实现，要通过若干“行”完成，各“行”可能在不同的图纸上，应找全与该功能相关的所有图纸。第五十页，共六十八页。安装接线图分类安装接线图是制造厂或施工单位根据展开式原理图而绘制的配电盘布置及接线的实际安装图。一般分为：盘面布置图、端子排图和盘背面接线图。第五十一页，共六十八页。跳跃当断路器关、合有永久性短路故障电路时，不论操动机构有无自动脱扣，断路器都应自动分闸。此时若合闸命令还没有解除（如转换开关的手柄或继电器还末复位），则断路器分闸后又将再次短路合闸，紧接着又会短路分闸。这样有可能使断路器连续多次分、合短路电流，这一现象称为（“跳跃”）。

第五十二页，共六十八页。牵引变电所三种运行状态牵引变电所运行状态1、正常运行状态外，2、事故状态和3、不正常运行状态。事故状态是指主电路发生短路故障，并导致断路器自动跳闸而中断供电的情况。当电气设备和线路发生短路故障，断路器自动跳闸时，中央信号装置的事故信号部分应发出事故音响信号和说明事故性质的光字牌信号。此外，已跳闸断路器的绿色信号灯闪光，表示出故障发生的对象。第五十三页，共六十八页。不正常运行状态不正常运行状态是指主电路、二次电路发生故障，但未引起断路器自动跳闸的运行状况，通常又称为故障状态。如主变压器油温过高、过负荷、直流系统接地等，这时应发出的音响是预告音响一电铃音响信号，同时相应的光字牌有灯光显示，表明故障的性质和不正常运行设备的所在。第五十四页，共六十八页。信号牵引变电所中的信号装置按其用途不同，一般有下列三种：1.位置信号2.继电保护和自动装置动作信号3.中央信号第五十五页，共六十八页。事故信号和预告信号装置按发出信号的性质分为事故信号和预告信号。事故状态时中央信号装置发出的相应信号称为事故信号。事故信号分为事故音响信号(蜂鸣器)、事故灯光信号及光字牌信号。运行状态不正常时中央信号装置发出的相应信号称为预告信号。预告信号一般由电铃音响信号、掉牌信号和光字牌信号组成。判断题:当1号主变发生重瓦斯保护动作时，牵引变电所会发出电铃预告信号、掉牌信号和光字牌信号第五十六页，共六十八页。重复动作的中央信号装置重复动作主要是对音响信号而言，能重复动作是指当第一个故障出现时的音响信号解除之后，灯光信号(光字牌)未复归之前，也就是第一个故障未排除前，如果又出现不正常工作状态，中央信号装置仍能按要求发出音响及灯光信号。判断题：某牵引变电所采用重复动作中央信号装置，当该所101断路器发出控制回路断线预告信号而值班员未及时复归，此时，若1号主变发出通风故障，将不会发出音响及灯光信号。第五十七页，共六十八页。安装单位安装单位是指安装配电盘时，根据主电路按有可能独立运行的主设备划分的安装单元第五十八页，共六十八页。端子排端子排是二次电路中各设备间接线的过渡连接设备，由单个接线端子组成。表示各接线端子的组合及其与盘内外设备连接情况的图称为端子排图。它反映了配电盘上需要装设的接线端子数目、型号、导线去向，详细表明了各端子的接线情况，是变电所配电盘的生产、安装以及运行维护必不可缺少的图纸。第五十九页，共六十八页。端子排的接线原则

端子排的接线原则(1)盘外引入线接端子排外侧；(2)盘内引出线接端子排内侧；(3)盘内设备与盘顶设备间的连接需经端子排；(4)盘内设备与盘外设备间的连接需经端子排；(5)同一盘内不同安装单位设备间的连接需经端子排。第六十页，共六十八页。相对标号法安装接线图中各设备间的接线采用“相对标号法，相对标号法就是在每个接线端子处标明它所连接对象的编号，以表明二者间相互连接关系的一种方法。如甲、乙两端子需相