牽引變電所基礎(chǔ)知識

1、牽引變電所培訓(xùn)教材,饒橋變電所,目 錄,一、電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)概述 二、電氣化鐵路牽引供電回路三、電氣化鐵路牽引供電方式 四、牽引變電所高壓進線接線方式伍、牽引變電所一次設(shè)備模擬接線圖六、牽引變電所主要一次設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理七、牽引變電所二次設(shè)備及其接線圖八、牽引變電所工作票填寫標準九、牽引變電所值班業(yè)務(wù)基礎(chǔ)知識十、牽引變電所常見故障及處理方法,一、電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)概述,中國電氣化鐵路是從1961年建成寶

2、雞一風(fēng)州段 (93ｋｍ)開始的 ,它經(jīng)歷了從無到有、從山區(qū)到平原、從單線到復(fù)線 ,從一般干線到繁忙干線、客專線，從常速到準高速、高鐵的發(fā)展歷程。 電氣化鐵路的牽引動力是電力機車，機車本身不帶能源，所需能源由電力牽引供電系統(tǒng)提供。牽引供電系統(tǒng)是指鐵路從地方電站引入110kv（220KV)）電源，通過牽引變電所降壓至27.5kv送至電力機車的整個系統(tǒng)，它由地方變電站、110kv（220KV)）輸電線、牽引變電所、27.5kv饋電線、接

3、觸網(wǎng)、電力機車、軌回流線、地回流線組成。其中牽引變電所是電氣化鐵路供電系統(tǒng)中的心臟,它的主要任務(wù)是將地方變電站輸送來的110kV（220KV)三相交流電變換為27.5kV單相電，然后以單相供電方式經(jīng)饋電線送至接觸網(wǎng)上，接觸網(wǎng)沿鐵路上空架設(shè)，電力機車升弓后便可從其取得電能，用以牽引列車。電壓變化由牽引變壓器完成，牽引變電所通常設(shè)置兩臺變壓器，采用雙電源供電，互為備用以提高供電的可靠性，還設(shè)置有串聯(lián)和并聯(lián)的電容補償裝置，用以改善供電系統(tǒng)的電

4、能質(zhì)量，減少牽引負荷對電力系統(tǒng)和通信線路的影響。,電力系統(tǒng)與電力牽引供電系統(tǒng),牽引供電系統(tǒng)由哪幾部分組成,鐵路從地方引入110kv電源，通過牽引變電所降壓至27。5kv送至電力機車的整個系統(tǒng)叫牽引供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)由以下幾部分組成:地方變電站、110kv輸電線、牽引變電所、27。5kv饋電線、接觸網(wǎng)、電力機車、軌回流線、地回流線牽引變電所從地方引入110kv高壓，通過牽引變壓器降至適合電力機車運行的27。5kv電壓，送至接觸網(wǎng)，供

5、給電力機車運行。其作用是接受、分配、輸送電能。,牽引供電系統(tǒng)的組成部分與作用,1）牽引變電所:把電力系統(tǒng)供應(yīng)的電能變換成適合電力機車牽引要求的電能。 2）饋電線:連接牽引變電所和接觸網(wǎng)的導(dǎo)線。它將牽引變電所變換后的電能送到接觸網(wǎng)。 3）接觸網(wǎng):是一種懸掛在軌道上方，沿軌道敷設(shè)的、和鐵路軌道保持一定距離的輸電網(wǎng)。通過電動車組受電弓和接觸網(wǎng)的滑動接觸，牽引電能就由接觸網(wǎng)進入電動車組，從而驅(qū)動牽引電動機使列車運行。 4）軌道:在非電牽引

6、情形下只作為列車的導(dǎo)軌。在電力牽引時，軌道除仍具有導(dǎo)軌功能外，還需要完成導(dǎo)通回流的任務(wù)。因此，電力牽引的軌道，需要具有良好的導(dǎo)電性能。5）回流線: 是連接軌道和牽引變電所的導(dǎo)線。通過回流線把軌道中的回路電流導(dǎo)入牽引變電所的主變壓器。牽引網(wǎng): 通常將接觸網(wǎng)、饋電線、鋼軌回路(包括大地)和回流線稱為牽引網(wǎng)。 牽引變電所和牽引網(wǎng)構(gòu)成牽引供電系統(tǒng) 。專用高壓輸電線路和牽引供電系統(tǒng)稱為電氣化鐵路供電系統(tǒng) 。,外部供電電源的電

7、壓選擇,電氣化鐵路供電系統(tǒng)的外部電源來自公用電力系統(tǒng)的電力網(wǎng)，應(yīng)選擇一個合適的電壓等級，一般根據(jù)輸送功率和輸電距離來選擇。對于高速鐵路，由于牽引功率更大，應(yīng)盡可能選用更高的電壓等級---220kV。,牽引變電所外部供電電源,國外高速鐵路外部供電電源的有關(guān)數(shù)據(jù)世界各國的高速電氣化鐵路，均采用高壓供電。 日本山陽新干線，牽引變電所的進線電壓采用275kV。這與原來的70kV相比，電源電壓變動和不和、平衡承受能

8、力都有所提高，因而更能保證機車穩(wěn)定、高速運行。 法國大部分牽引變電所的進線電壓為225kV。 德國牽引網(wǎng)電壓采用15kV，牽引變電所進線電壓采用110kV。使用12.5 頻率給鐵路專門供電。,世界主要高速鐵路國家電壓等級,牽引供電系統(tǒng)原邊的供電方式,1.單側(cè)供電牽引變電所C1、C2、C3只能從右側(cè)的發(fā)電廠A1用兩路輸電線供電。而發(fā)電廠A1又通過地區(qū)變電所B1、B2、B3與發(fā)電廠A2、A3相連

9、，構(gòu)成一個可靠的供電網(wǎng)絡(luò)。,牽引供電系統(tǒng)原邊的供電方式,2.雙側(cè)供電C：牽引變電所；B：地區(qū)變電站；A：發(fā)電廠,牽引供電系統(tǒng)原邊的供電方式,3.環(huán)形供電,牽引供電系統(tǒng)原邊的供電方式,4.放射供電,牽引變電所引入線的方式,又稱牽引變電所一次側(cè)主接線方式。主要有以下3種，。,,三相電源,三相電源,三相電源,三相電源,三相電源,三相電源,牽引變電所引入線的方式,牽引變電所進線電源接線方式分為橋式接線和雙T接線，單

10、母線分段式其中橋式接線又分為內(nèi)橋接線和外橋接線。雙T接線是目前采用比較普遍的一種接線方式，它比內(nèi)橋和外橋接線形式都簡單，雙T接線要求兩回進線同時采用，一般都能作主供回路，并能作為互為備用。各種接線如下圖所示：,三相電源,三相電源,三相電源,三相電源,三相電源,三相電源,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

11、,1#B,1#B,2#B,2#B,2#B,GK,GK,GK,牽引變電所引入線的方式,牽引變電所一次接線主要是橋式接線和雙T型接線兩種?！　?1)橋式接線:在通過式變電所中，有電力系統(tǒng)的穿過功率通過，橋斷路器應(yīng)經(jīng)常處于閉合狀態(tài)，這種接線稱為橋式接線。橋式接線有外橋式和內(nèi)橋式兩種:　　a) 外橋式接線:連接橋設(shè)在線路側(cè)時，為外橋式接線。外橋式接線適用于線路較短或變壓器需要經(jīng)常切換的情況?！　)  內(nèi)橋式

12、接線:連接橋設(shè)在變壓器側(cè)時，為內(nèi)橋式接線。內(nèi)橋式接線適用于線路較長或變壓器不需要經(jīng)常切換的情況?！　?2)雙T型接線:也叫分支接線，它于外橋式接線相似，區(qū)別是用橋隔離開關(guān)代替了原來的橋斷路器。雙T型接線設(shè)置了橋隔離開關(guān)目的是當(dāng)某一因故障或檢修退出運行時，另一輸電線路可借助橋隔離開關(guān)向兩臺變壓器同時供電?！　∧嘎?lián)隔離開關(guān)經(jīng)常是閉合的，兩組進線只有一組向變電所供電的是工作電源(主電源)，另一組輸電線則是備用電源(副電源)，與橋式接線相比

13、，省去一臺斷路器，隔離開關(guān)也減少了。因此屋外配電裝置的結(jié)構(gòu)簡化，占地面積減小，相應(yīng)的以橋斷路器為作用的保護裝置也隨之取消，控制室內(nèi)的二次接線大為減化?！　恳冸娝刖€大多采用雙T型接線。,牽引變電所外電源(2路),牽引變電所進線鐵塔(雙回單塔),牽引變電所進線電源相序標識(單回單塔),A相,B相,C相,變電所內(nèi)電氣主接線,變電所電氣主接線由斷路器、隔離開關(guān)、互感器、避雷器、主變壓器、母線和電纜等一次高壓設(shè)備按一定順序連接起來用于表

14、示接受和分配電能的電路反映變電所的基本結(jié)構(gòu)和性能，在運行中表明電能的輸送和分配關(guān)系、一次設(shè)備的運行方式，成為實際運行操作依據(jù),一次設(shè)備主要圖形,變壓器主要接觸類型：按繞組數(shù)：雙繞組（110/10KV、35/10KV）、三繞組（110/35/10KV）。按調(diào)壓方式：有載調(diào)壓、無勵磁調(diào)壓（無載調(diào)壓）、無分接變壓器（不調(diào)壓）。圖形及文字符號表示：,,文字符號：TM（新） B（舊）。（注意本文圖形均可見于各設(shè)計圖紙，并不完全符合標

15、準）,一次設(shè)備主要圖形：,斷路器：（常稱為：開關(guān)）用途：在正?；蚬收蠣顟B(tài)下，接通或斷開高壓電路的專用電器。斷路器的觸頭裝有特殊的滅弧裝置，能迅速的斷開短路電流，切斷故障電路。圖形及文字符號表示：文字符號：QF（新） DL（舊）,,隔離開關(guān)（常稱為：刀閘）：用途：主要起隔離電壓和切換電路的作用。無滅弧裝置。注意應(yīng)“先合后斷”（先合刀閘再合斷路器，先分斷路器再斷刀閘）?？墒謩硬僮?，也可電動操作（電動操作主要應(yīng)用于110KV及以

16、上，需要遙控）圖形及文字符號表示：文字符號：QS（新） G（舊）。,,一次設(shè)備主要圖形,手車式斷路器：（常稱為：手車開關(guān)）像手推車一樣可以推拉出來的自帶隔離開關(guān)的斷路器，手車拉出后即將兩側(cè)隔離開關(guān)斷開。圖形及文字符號表示： 文字符號：DL,,電力電容器：用途：并聯(lián)連接于交流電力系統(tǒng)中，用于補償感性無功功率，改善功率因數(shù)，改善電壓質(zhì)量，降低線路損耗，提高系統(tǒng)或變壓器的有功輸出。圖形及文字符號表示文字符號：C,,一次設(shè)備主

17、要圖形,電流互感器：（常稱為：CT）作用：將一次回路的大電流變?yōu)槎位芈窐藴实男‰娏鳎箿y量儀表和保護裝置標準化、小型化；使二次設(shè)備與高電壓部分隔離，保證人身和設(shè)備的安全。圖形及文字符號表示：文字符號：TA（新） LH（舊）,,一次設(shè)備主要圖形,電壓互感器：（常稱為：PT）作用：將一次回路的大電壓變?yōu)槎位芈窐藴实男‰妷海箿y量儀表和保護裝置標準化、小型化；使二次設(shè)備與高電壓部分隔離，保證人身和設(shè)備的安全。圖形及文字符號

18、表示：文字符號：TV（新） YH（舊）,,饒橋變電所模擬圖,某變電所模擬盤,牽引供電系統(tǒng)向接觸網(wǎng)的供電方式,Ⅰ、單線區(qū)段 ①一邊供電 ②兩邊供電,Ⅱ、雙線區(qū)段 ①同相一邊并聯(lián)供電 ②同相一邊分開供電 ③雙邊紐結(jié)供電,牽引變電所對接觸網(wǎng)的供電有兩種方式:單邊供電和雙邊供電?！　〗佑|網(wǎng)通常在相鄰兩牽引變電所的中央斷開，將兩牽引變電所間兩個供電臂的接觸網(wǎng)分為兩個供電分區(qū)。每以供電分區(qū)的接觸網(wǎng)只能從一

19、端的牽引變電所獲得電能，稱為單邊供電?！　∪绻谥醒霐嚅_處設(shè)開關(guān)設(shè)備時可將兩供電分區(qū)連通，此處稱為分區(qū)亭。將分區(qū)亭的斷路器閉合，則相鄰牽引變電所間的兩個接觸網(wǎng)供電分區(qū)可同時從兩變電所獲得電能，此方式稱為雙邊供電,接觸網(wǎng)的供電方式,（一）單線區(qū)段1.單邊供電：接觸網(wǎng)的每個分段由牽引變電所從一邊供應(yīng)電能，也即每個供電臂獨立供電。如圖1-6所示。,2.雙邊供電圖中將分區(qū)所的斷路器連接，接觸網(wǎng)就從兩個變電所同時供電，這種供電方式稱為雙邊供

20、電,牽引變電所,牽引變電所,,開關(guān),分相絕緣器,接觸網(wǎng)的供電方式,（二）復(fù)線區(qū)段復(fù)線區(qū)段也有單邊供電和雙邊供電兩種方式。雙邊供電方式設(shè)備復(fù)雜，短路保護困難等，目前我國只采用單邊供電。1.單邊末端并聯(lián)供電2．單邊全并聯(lián)供電,二、電氣化鐵路牽引供電回路,牽引供電回路是由牽引變電所、饋電線、接觸網(wǎng)、電力機車、鋼軌、地或回流線構(gòu)成。另外還有分區(qū)亭、開閉所、AT所等。如下圖:㈠開閉所 牽引系統(tǒng)中的開閉所，實際上從嚴格意義上講

21、是“高壓配電”站，僅僅起配電作用，實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)供電、雙路互投等功能。開閉所應(yīng)盡量設(shè)置在樞紐地區(qū)的負荷中心處，以減少饋線的長度和饋線與接觸網(wǎng)的交叉干擾。㈡分區(qū)亭 為了增加供電的靈活性，提高運行的可靠性，在兩個牽引變電所的供電區(qū)間常加設(shè)分區(qū)亭。分區(qū)亭起到平時將兩個供電臂或上下行接觸網(wǎng)聯(lián)絡(luò)起來的作用，這樣，當(dāng)事故發(fā)生時，可縮小停電范圍和實現(xiàn)越區(qū)供電。㈢AT所 牽引網(wǎng)采用AT供電方式時，在鐵路沿線每隔10km左右

22、設(shè)置一臺自耦變壓器AT，該設(shè)置處所稱做AT所。,,電力機車,饋電線,牽引電網(wǎng)對機車的供電方式,1、直接供電方式(DF) Direct feed2、吸流變壓器供電方式(BT供電方式) Booster-Transformer3、帶回流線的直接供電方式(DN供電方式) 4、自耦變壓器供電方式(AT供電方式) Auto-Transformer5、同軸電力電纜供電方式（CC） Coaxial cable,直接供電

23、方式(DF),這是一種最簡單的供電方式。,對通信干擾不加特殊防護措施，最早大都采用這種供電方式。最簡單、投資最省，牽引網(wǎng)阻抗較小，能損也較低。,電流經(jīng)鋼軌流回牽引變電所，而鋼軌與地并不是完全絕緣的，一部分回流由鋼軌流入大地，這部分電流會對通信線路產(chǎn)生感應(yīng)影響。,因此這種供電方式一般用在鐵路沿線無架空通信線路或通信線路已改用地下屏蔽電纜的區(qū)段,直接供電方式對通信線路的影響,靜電感應(yīng)影響 牽引網(wǎng)是一個單相高壓交流

24、電網(wǎng)，接觸網(wǎng)帶電時，在其周圍空間將產(chǎn)生一個工頻高壓電場，從而使通信線上的各點產(chǎn)生相應(yīng)的靜電感應(yīng)電壓。同接觸網(wǎng)電壓性質(zhì)一樣，靜電感應(yīng)電壓也是一個工頻交流電壓。電磁感應(yīng)影響 牽引網(wǎng)由接觸網(wǎng)、鋼軌網(wǎng)構(gòu)成，由于鋼軌-地之間存在過渡電阻，一部分負荷電流經(jīng)大地返回變電所，因此，牽引網(wǎng)是一個不平衡的單相回路，接觸網(wǎng)和鋼軌網(wǎng)電流所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢在通信上不能抵消，所以在通信線上將產(chǎn)生電磁感應(yīng)電勢。傳導(dǎo)電流影響 由于一部分牽引電流經(jīng)大地

25、返回牽引變電所，使大地在不同地點出現(xiàn)不同的電位。如果在鐵路附近有以地為回路的單導(dǎo)線通信電路，則將由于通信線路兩個接地點之間的電位差而出現(xiàn)干擾電流,3、吸流變壓器供電方式 (BT),在牽引供電系統(tǒng)中加裝吸流變壓器-回流線裝置的供電方式，稱為吸流變壓器供電方式，簡稱BT（Booster Transformer）供電方式。它是在牽引網(wǎng)中，每相距1.5-4km，設(shè)一臺變比為1：1的吸流變壓器，吸流變壓器采用變比為1：1的特殊變壓器，原邊串接

26、在接觸網(wǎng)上，次邊串接在回流線中。間隔約1.5-4km 設(shè)置一臺吸流變壓器，在兩個吸流變壓器中間，把軌道和回流線連接起來，這個連接成為吸上線。它是機車電流返回回流線的通路?；亓骶€中流回的電流與接觸網(wǎng)內(nèi)流過的牽引電流大小基本相等，方向相反，它們形成的電磁場相互抵消，這樣就顯著的消弱了接觸網(wǎng)和回流線周圍空間的交變磁場，使牽引電流在鄰近的通信線路中的電磁感應(yīng)影響大大的減小。但BT方式牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價較高，由于吸流變壓器串入接

27、觸網(wǎng)，使得牽引網(wǎng)阻抗變大，供電臂長度將減??；因存在BT分段（火花間隙），不利于高速、重載等大電流運行.,回流線,接觸網(wǎng),吸上線,鋼軌,電力機車,吸流變壓器供電方式 (BT),牽引網(wǎng)阻抗大，變電所間距小，電分相數(shù)量多，不適合高速電力牽引。 1.使牽引網(wǎng)阻抗顯著增大，增加約50%-60%。接觸網(wǎng)—回流線回路比通常牽引網(wǎng)阻抗要高。應(yīng)用這種裝置的牽引網(wǎng)，其阻抗等于接觸網(wǎng)—回流線回路阻抗與吸流變壓器短路阻抗之和。由于牽引網(wǎng)阻抗增高，使供電臂

28、的電壓損失相應(yīng)增加，在重載和高速運行的情況下尤為嚴重，有時可能需要縮短牽引變電所間的距離，或增設(shè)串聯(lián)電容補償，來保證牽引網(wǎng)電壓水平。2.由于BT的串入，使供電臂上每隔一個BT間距就出現(xiàn)一個電分段，這些電分段不論在電氣上還是在機械上都是薄弱環(huán)節(jié)。所以BT制式不適合和重載和高速鐵路。,2、帶回流線的直接供電方式(DN),帶回流線的直接供電方式是在接觸網(wǎng)支架上架設(shè)一條與鋼軌并聯(lián)的回流線，如下圖示，電流一部分改由架空回流線流回牽引變電所，其方

29、向與接觸網(wǎng)中饋線電流方向相反，架空回流線與接觸網(wǎng)距離較近，利用接觸網(wǎng)與回流線之間的互感作用，因此相當(dāng)于對鄰近通信線路增加了屏蔽效果,另外，鋼軌電位大為降低，對通信線的干擾得到較好抑制。,牽引變電所,接觸網(wǎng),回流線,鋼軌,電力機車,帶回流線的直接供電方式 DN,在BT供電方式的基礎(chǔ)上，取消吸流變壓器，但是仍然保留回流線，便形成了帶回流線的直接供電方式。利用接觸網(wǎng)與回流線之間的互感作用，使鋼軌中的回流盡量由回流線流回牽引變電所，可部分抵消

30、接觸網(wǎng)對鄰近通信線路的干擾。此種供電方式是高速電氣化鐵路可選擇的供電方式。 由于AT方式設(shè)備復(fù)雜，一次投資高、運營費用高、維護困難，特別在多隧道區(qū)段應(yīng)用更為困難。BT方式由于其半段效應(yīng)、接觸網(wǎng)分段及牽引網(wǎng)阻抗大等弱點，對高速和重載行車的適應(yīng)能力差。因此，采用直接供電加回流線(負饋線)。 DN供電方式：由接觸網(wǎng)、鋼軌、沿全線架設(shè)的負饋線NF(每隔幾公里用P金屬線和鋼軌相連)組成。由于NF和鋼軌并聯(lián)連接，使得正常

31、運行時鋼軌中負荷電流的一部分分流到NF中去，因此，可以減少流入大地的電流，減輕對通訊的干擾危害，降低鋼軌電位，減小饋電回路的阻抗。DN方式與AT、BT相比，其饋電回路和設(shè)備簡單、投資省、運營維護方便。,自耦變壓器供電方式 (AT),AT供電方式又稱為自耦變壓器供電方式,是每隔10km左右在接觸網(wǎng)與正饋線之間并聯(lián)接入一臺自耦變壓器，其中性點與鋼軌相連。電力機車由接觸網(wǎng)受電后，牽引電流一般由鋼軌流回，由于自耦變壓器的作用，經(jīng)鋼軌流回的電流經(jīng)

32、自耦變壓器繞組和正饋線流回變電所，因電流在接觸網(wǎng)和正饋線中的方向相反，因而對鄰近的通信線路干擾很小。如下圖所示。,接觸網(wǎng),正饋線(架空回流線),鋼軌,電力機車,自耦變壓器供電方式 (AT),日本鐵路為防止通訊干擾，在實行交流電氣化的前期，在牽引網(wǎng)中普遍應(yīng)用了BT供電方式。但當(dāng)高速、大功率機車在這種電路中通過吸流變壓器分段時，在受電弓上會產(chǎn)生強烈電弧，為了克服此缺點，后來發(fā)展了一種新的牽引網(wǎng)供電方式—自耦變壓器供電方式，AT間隔為10k

33、m左右。,自耦變壓器供電方式 (AT),原邊和副邊共用一部分繞組的變壓器稱為自耦變壓器?？稍O(shè)想為從一臺普通雙繞組變壓器演變而來。1.電壓、電流關(guān)系 其原次邊的電壓、電流關(guān)系與雙繞組變壓器一樣。2.容量關(guān)系 對于雙繞組變壓器，原繞組容量就是變壓器的輸入容量，副繞組容量就是變壓器輸出容量，都等于變壓器的容量。 對于自耦變壓器，變壓器容量與繞組容量不相等,自耦變壓器供電方式 (AT),自耦變壓器容

34、量為：串聯(lián)繞組Aa的繞組容量為：公共繞組ax的繞組容量為：,自耦變壓器供電方式 (AT),,取ka=2，則,對于牽引供電系統(tǒng)，電壓為27.5kV,即,設(shè)機車電流為I，即,自耦變壓器供電方式 (AT),輸入電壓是輸出電壓的2倍，輸入電流為輸出電流的一半。AT供電方式無需提高牽引網(wǎng)的絕緣水平即可將牽引回路的供電電壓提高一倍?？梢源蟠笤黾訝恳冸娝拈g距，一般可達100km左右，減少牽引變電所的數(shù)目。自耦變壓器是并聯(lián)在

35、接觸懸掛和正饋線之間的，提高了供電可靠性。,AT(自耦變壓器)供電方式,I/2,I/2,自耦變壓器,自耦變壓器,自耦變壓器,25kV,,,I/2,I/2,自耦變壓器供電方式 (AT),AT供電方式有效地減弱對通信線的感應(yīng)影響。大部分回流沿正饋線流回牽引變電所，減小了地中電流。同時，接觸網(wǎng)中的電流與正饋線的電流大小相同，方向相反，兩者的交變磁場可以相互抵消。因此，AT供電的防干擾性能十分理想,,CC供電方式,,CC供電是一種新型的供電方

36、式。它的同軸電力電纜(CC)沿鐵路線路埋設(shè)，內(nèi)部芯線作為供電線與接觸網(wǎng)1連接，外部導(dǎo)體作為回流線與鋼軌2相接，每隔5-10km做一個分段。,CC供電方式優(yōu)點,1、饋電線與回流線在同一電纜中，間隔很小，而且同軸布置，使得互感系統(tǒng)數(shù)增大；2、同軸電纜的阻抗比接觸網(wǎng)和鋼軌的阻抗小得多，因此牽引電流和回流幾乎全部從同軸電纜中流過；3、電纜芯線與外層導(dǎo)體電流相等，方向相反，二者形成的磁場相互抵消，對鄰近的通信線路幾乎無干擾；阻抗小，供電距離

37、長。但投資很大，是幾種供電方式中最高的，因此無法在實際系統(tǒng)中大量正式采用，僅在一些特別困難的區(qū)段采用。由于某種原因，有時牽引變電所的上、下行方向需采用直接供電+AT供電的混合供電方式。這種供電方式就是上、下行的某一方向使用直接供電方式，而另一方向使用AT供電方式。這種情況常常是由于牽引變電所的位置選擇不宜、地形復(fù)雜造成的。有時，考慮沿線對通信線路干擾要求的不同，也會采用不同的供電方式。,牽引網(wǎng)供電方式的比較,牽引網(wǎng)供電方式有： 1

38、）直接供電方式（含帶回流線、加強線） 2）BT供電方式 3）AT供電方式 4）CC（同軸電力電纜）供電方式 對于高速電氣化工程，BT和CC供電方式均存在致命的弱點，是不能予以考慮的供電方式,1) AT供電方式特點,①2×25kV系統(tǒng)，供電電壓比直供方式高一倍，而牽引網(wǎng)單位阻抗僅為直供方式的57％左右，電能損失小，顯示了良好的供電特性；②牽引變電所的間距大，易選址，減少了外部電源的工程數(shù)量和投資；③牽引網(wǎng)回路是平

39、衡回路，屏蔽系數(shù)為直供方式的1/20左右，防干擾效果，可改善電磁環(huán)境，并減少防干擾費用；④減少了電分相數(shù)量，有利于列車的高速運行⑤ 牽引網(wǎng)系統(tǒng)需設(shè)正饋線，較一般直供方式復(fù)雜，但在重負荷區(qū)段不必設(shè)加強導(dǎo)線，可與直供方式相當(dāng)；變電系統(tǒng)較直供方式減少了牽引變電所的數(shù)量，但需設(shè)AT所，開關(guān)設(shè)備需用雙極；⑥ 適用于高速和重載的重負荷鐵路及運輸繁忙雙線區(qū)段。⑦ 牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)線數(shù)量多，造價高。,2)直接供電方式,①1×25kV

40、系統(tǒng)，變電設(shè)施較為簡單，接觸網(wǎng)在一般情況下（重負荷除外）也比較簡單，但在接觸網(wǎng)使用加強導(dǎo)線的情況下，牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)已與AT供電方式相當(dāng)；②牽引變電所的間距較小，這大大增加了電分相數(shù)量，不利于列車的高速運行，外部電源的工程數(shù)量和投資較大；③在牽引網(wǎng)的電壓損失和電能損失方面較AT供電方式為大；④牽引網(wǎng)回路是不平衡回路，防干擾性能差，加設(shè)回流線后的防干擾效果一般，并需增加防干擾費用；⑤適用于防干擾問題不突出和外部電源投資相對較小的區(qū)段及運

41、輸繁忙干線、重載和高速線。⑥供電回路結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，造價低。⑦要對絕緣子閃絡(luò)采取保護措施。,3)供電方式選擇,在AT和直接兩種供電方式中，高速鐵路供電系統(tǒng)電源取自公共電網(wǎng)的國家，牽引網(wǎng)均采用AT供電方式，電壓較直供方式提高一倍，供電臂長度增加一倍，同時滿足大功率負荷的需求。牽引網(wǎng)采用直接供電方式只有德國采用，因為德國采用獨立自用電源系統(tǒng)，全線接觸網(wǎng)可實現(xiàn)縱向并聯(lián)方式運行，沒有電分相，不存在通過電分相對列車速度的影響問題。

42、 根據(jù)我國國情，應(yīng)首先選用AT供電方式。,世界主要高速鐵路國家電鐵供電方式,工頻單相電氣化鐵道的牽引供電方式,,牽引引負荷的特點,牽引負荷的特點：單相的、移動的、時刻變化的。對電力系統(tǒng)的運行會產(chǎn)生不良的影響： 1.在三相電力系統(tǒng)中產(chǎn)生隨機波動的負序電流； 2.牽引負荷的功率因數(shù)低； 3.整流型電力機車產(chǎn)生的諧波電流會進入電力系統(tǒng)。 4.對通信線路會產(chǎn)生干擾影響,采用的方法：

43、換相聯(lián)接、特殊的變壓器結(jié)線方式,采用的方法：并聯(lián)電容補償,采用的方法：濾波裝置,采用的方法：BT、DN、AT供電方式,,并聯(lián)綜合補償,六、牽引變電所主要一次設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理,牽引變電所內(nèi)根據(jù)需求，一般設(shè)有兩臺主變壓器(牽引變壓器)和2臺所用變壓器。主變壓器主要供電力機車牽引負荷用電，所用變壓器(又稱自用電變壓器)是給本所的二次設(shè)備、檢修設(shè)備以及日常生活、照明負荷供電。本章簡單介紹主變壓器（牽引變壓器）。 牽引變壓器的

44、作用是將電壓從高壓變?yōu)榈蛪?，把發(fā)電廠輸送的110KV（220KV）高壓通過降壓圈變?yōu)檫m合電力機車運行的27.5KV電壓。它主要組由：鐵芯、線圈、油箱、套管、防爆管（壓力釋放器）、凈油器、散熱器、呼吸器、溫度計、WSJ等部件組成。其外觀結(jié)構(gòu)圖如右：,㈠.牽引變電所內(nèi)的變壓器結(jié)構(gòu):,油箱,,1、牽引變壓器工作原理,變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的。主要部件是鐵芯和繞組。如下圖，在一次繞組施加交流電壓U1，則一次線圈中流過電流I

45、1,在鐵芯中產(chǎn)生磁通Øm，磁通穿過二次繞組在鐵芯中閉合，在二次感應(yīng)一個電動勢E2，當(dāng)變壓器二次繞組接上負載后，在電勢E2的作用下將有電路I2通過，這樣在負載兩端會有一個電壓降U2，根據(jù)公式U1 / U2= N1/ N2 ，所以一二次繞組電壓高低取決于一二次繞組匝數(shù)，并與其成正比。變壓器的變比 K= U1/ U2= N1/ N2。變壓器的內(nèi)損耗相對于變壓器的傳遞功率來說較小可忽略不計，U1*I1=U2*I2 即：

46、I2/ I1= U2/ U1=1/ K，表明：一二次側(cè)電流的大小跟繞組匝數(shù)成反比。 牽引變壓器一般為三相變壓器，其低壓側(cè)一相接地并與鋼軌及回流線（直供加回流方式）相連。根據(jù)接線方式，牽引變壓器一般采用三相V/v接線及三相YN,d11接線 ，下頁將分別簡單介紹這兩種變壓器工作原理。,牽引變壓器接線,應(yīng)用于（帶回流線）直接供電方式的主要有：單相接線、Vv接線、 YNd11接線、三相/兩相平衡接線(Scott接線、W

47、ood-Bridge、阻抗匹配平衡接線接線等)應(yīng)用于AT供電方式的主要有：單相接線、 Vx接線 、三相/兩相平衡接線(Scott接線、Wood-Bridge接線等),牽引變壓器接線,目前，國外高速鐵路牽引變壓器多采用三相-兩相平衡變壓器、單相變壓器。意大利、新西蘭采用單相接線牽引變壓器法國TGV采用單相和Vv接線變壓器日本東海道新干線采用Scott接線山陽新干線采用Modified-Woodbridge接線變壓器臺灣高速

48、鐵路采用的是Le Blanc接線變壓器,2、三相V/v接線變壓器,電力機車是單相交流負荷，現(xiàn)在普遍采用三相V/v接線牽引變壓器。這種變電所內(nèi)裝設(shè)兩臺三相V,v接線牽引變壓器。一臺運行，一臺固定備用。三相V/v接線牽引變壓器的內(nèi)部接線類似兩臺純單相接線變壓器，有兩臺獨立的鐵心和對應(yīng)的繞組通過電磁感應(yīng)進行變換和傳遞，兩臺容量可以相等，也可以不等，容量利用率可達100% 。其接線原理示意圖如下：,共箱式Vv牽引變電所,3、三相YN,d1

49、1接線變壓器,目前在有些牽引變電所中采用的是110kV油浸風(fēng)冷式變壓器，該牽引變壓器的接線采用標準聯(lián)結(jié)組，即YN,d11，備用方式大多采用固定備用。該變壓器原邊采用YN接線，中性點引出接地方式與高壓電網(wǎng)相適應(yīng)。變壓器結(jié)構(gòu)相對簡單，又因中性點接地，繞組可采用分級絕緣，因此變壓器造價較低，運用技術(shù)成熟，供電安全可靠性好，但容量不能充分利用，輸出容量只能達到其額定容量的75.6%，引入溫度系數(shù)后也只能達到84%。其原理電路圖及展開圖

50、如下：,斯科特（Scott）接線,Scott接線變壓器底（M）座繞組原邊接入電力系統(tǒng)AB相（線電壓），高（T）座繞組原邊一端接底繞組的中點D，另一端接入C相。,三相對稱：三相電氣相量大小相等，相位互差120ο兩相對稱：兩相電氣相量大小相等，相位互差90ο,平衡變壓器通常是指那種具有變壓和換相功能的三相——兩相變壓器，目的是消除或削弱負序。數(shù)學(xué)上是三相對稱系統(tǒng)與兩相對稱系統(tǒng)之間的變換。,三相對稱：三相電氣相量大小相等，相位互差120ο

51、兩相對稱：兩相電氣相量大小相等，相位互差90ο,3、 三相-兩相平衡變壓器,分箱式（分油枕）V/X接線牽引變壓器,,,4、變壓器的技術(shù)參數(shù)： ⑴、額定電壓：變壓器長時間運行所能承受的工作電壓。三相變壓器的額定電壓指線電壓 ⑵、額定容量：在額定使用條件下所能輸出的視在功率。 ⑶、額定電流：變壓器在額定容量下允許長期通過的電流。三相變壓器的額定電流指線電流 ⑷ 變壓器并聯(lián)運行的條件：接線組別相同、電壓比相

52、同、短路電壓相同 ⑸變壓器運行中的巡視檢查項目： ①、聲響是否正常 ； ②、油位是否正常 ； ③、油溫是否正常 ； ④、引線有無過松、過緊現(xiàn)象，接頭接觸是否良好； ⑤、絕緣套管是否清潔無裂紋，有無打火放電現(xiàn)象； ⑥、防爆筒玻璃應(yīng)無破裂，密封良好。 ⑦、呼吸器內(nèi)無油，干燥劑顏色應(yīng)正常。 ⑧、瓦斯繼電器內(nèi)無氣體。 ⑨、冷卻裝置、風(fēng)扇電機應(yīng)齊全，運行正常。 ⑩、有載調(diào)壓開關(guān)裝置

53、位置指示，動作記數(shù)器顯示正確，低壓側(cè)母線電壓在調(diào)壓范圍內(nèi)。,5、牽引變壓器各種保護,牽引變壓器的主要保護有差動保護、110KV、27.5KV低壓過流保護、接地保護、瓦斯保護、過負荷保護、過熱保護。其中差動保護和瓦斯保護為變壓器主保護，瓦斯保護范圍是變壓器內(nèi)部故障，主要反應(yīng)內(nèi)部多相短路，匝間與鐵芯或外皮短路，鐵芯發(fā)熱，漏油、油面下降等；差動保護范圍是變壓器兩側(cè)差動LH之間的一次設(shè)備，主要反應(yīng)的故障是變壓器內(nèi)部繞組相間短路，嚴重匝

54、間短路，以及引出線和絕緣套管相間短路。 瓦斯保護又分為輕瓦斯與重瓦斯，輕瓦斯保護是按氣體容積進行整定的，重瓦斯保護是按油氣流速進行整定的，輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳閘。 110KV、27.5KV低壓過流保護為主變的后備保護，它必須同時滿足低電壓、過電流兩個條件，它主要動作于母線短路（主變低壓側(cè)DL的LH外側(cè)到饋線DL的LH內(nèi)側(cè)間）或變壓器內(nèi)部故障時，其主保護（WS和CD保護）拒動，JCW線路故障時，KX保護拒動等。

55、 過熱保護為變壓器上層油溫在70℃時發(fā)出過熱信號 ， 變壓器允許在額定的條件下長期運行，但是應(yīng)嚴格地監(jiān)視油溫，上層油溫最高不得超過95℃，但一般不宜經(jīng)常超過85℃。其設(shè)有主變通風(fēng)電機，通風(fēng)電機一般為60 ℃啟動，50 ℃停運。 過負荷保護規(guī)定為當(dāng)牽引變壓器事故過負荷30%，可持續(xù)運行120分鐘，過負荷60%時，可持續(xù)運行45分鐘，過負荷75%時，可持續(xù)運行20分鐘，過負荷100%時，可持續(xù)10分鐘，過負荷140%時，

56、可持續(xù)運行5分鐘，過負荷200%時，可持續(xù)運行2分鐘。,㈡互感器,互感器分電壓互感器與電流互感器,簡稱壓互、流互，用字母表示為YH(PT)、LH(CT),其主要作用是將大電壓變換成小電壓，將大電流變換成小電流，以供給測量與保護用，這樣既縮小了儀表與繼電器的體積，又擴大了量程。 。它們的工作原理與變壓器基本相似。電壓互感器的一次線圈匝數(shù)N1很多，并接于被測高壓電網(wǎng)上，二次線圈匝數(shù)N2較少，二次負荷比較恒定，接于高阻抗的測量儀表和繼

57、電器電壓線圈，正常運行時，電壓互感器接近于空載狀態(tài) 。電流互感器一次繞組匝數(shù)少且粗，串接在一次電路中，而二次繞組匝數(shù)很多，導(dǎo)體較細，與儀表、繼電器電流線圈串聯(lián)，形成閉合回路，工作時電流互感器二次回路接近短路狀態(tài) 。為使測量儀表和繼電器標準化、小型化，互感器二次電壓、電流一般都作統(tǒng)一電壓為100V、57.7V，電流為5A。它們的聯(lián)接方式如下圖所示：,1、以三個單相電壓互感器接成星形接線方式為例如下圖所示：,i,,,,一次繞組接成星

58、形,互感器接于相－地之間,因此,測量的是相對地電壓,而并非各相與中性點之間電壓，一次繞組接地屬于工作接地。 電壓互感器的一次繞組阻抗極高，即使是在中性點直接接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，雖然電壓互感器一次繞組中性點接地，但并不表示該系統(tǒng)中性點接地。,2、互感器運行中的注意事項,電壓互感器在工作時，其一、二次側(cè)不得短路。一次側(cè)短路時會造成供電線路短路；二次回路中，由于阻抗較大近于開路狀態(tài)，發(fā)生短路時，將在副繞組中流過一個很大

59、的短路電流，會造成保險熔斷引起保護誤動，若保險容量選擇不當(dāng)，可能造成電壓互感器燒損。電壓互感器二次側(cè)必須接地，目的是為了防止一、二次繞組的絕緣擊穿時，一次側(cè)的高壓竄入二次回路中，危及設(shè)備及人身安全。 電流互感器工作時，二次不得開路，因為電流互感器二次開路時，阻抗無限增大，二次電流等于0，一次完全變成激磁電流，在二次線圈產(chǎn)生很高的電勢，威脅人身安全，或造成儀表、保護裝置、互感器二次絕緣損壞。另一方面，原繞組磁化

60、力使鐵芯磁通密度過度增大，可能造成鐵芯強烈過熱而損壞。電流互感器二次開路時，產(chǎn)生的電勢大小與一次電流大小有關(guān)，在處理時要將負荷減小或負荷為0，然后帶上絕緣工具進行處理。 在電壓互感器二次回路作業(yè)要防止發(fā)生短路或接地，作業(yè)時作業(yè)人員要戴手套，并使用絕緣工具，必要時作業(yè)前撤出有關(guān)繼電保護，連接的臨時負荷在互感器與負荷設(shè)備之間必須有專用刀閘和熔斷器。電流互感器二次回路作業(yè)時嚴禁將其二次開路，短路其二次側(cè)繞組時，必須使用短路

61、連片或短封線，并要連接牢固接觸良好，嚴禁用纏繞的方式進行短接。,㈢牽引變電所內(nèi)的高壓斷路器和隔離開關(guān),高壓斷路器按種類大體可分為多油斷路器（目前已基本不采用）、少油斷路器、SF6斷路器及真空斷路器。斷路器的作用是它不僅可以切斷與閉合高壓電路的空載電流和負載電流，而且當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，它和保護裝置、自動裝置相配合，迅速切斷故障電流，以減少停電范圍，防止事故擴大，保證系統(tǒng)的安全運行。斷路器的主要結(jié)構(gòu)大體分為：導(dǎo)電部分、滅弧部分、絕緣

62、部分、操作機構(gòu)部分。其工作原理可參見各斷路器說明書。 隔離開關(guān)按極數(shù)可分為單極、雙極和三極隔開，其主要作用是隔離電源，將需要檢修的電氣設(shè)備與帶電的電網(wǎng)可靠地隔離，以保證檢修工作人員的安全。（2）倒閘作業(yè)（倒母線操作），在雙、母線制的電路中，用GK將電氣設(shè)備或供電線路從一組母線切換到另一組母線上去。 （3）用以連通或切斷小電流電路。日常可用隔開進行分、合YH和BL及系統(tǒng)無接、地的消弧線圈，拉、合母線及直接接在母線

63、上的設(shè)備的電容電流，拉、合變壓器中性點的接地線，拉、合閉合開關(guān)的旁路電流。 　　隔開操作注意事項：GK沒有專門的滅弧裝置，所以絕不允許帶負荷電流分閘，否則斷口間產(chǎn)生的電弧將燒毀觸頭形成三相弧光短路，危及人身及設(shè)備安全。,,SF6斷路器,隔離開關(guān)（分閘狀態(tài)）,觸頭,操作機構(gòu)連桿,機構(gòu)箱,㈣牽引變電所避雷裝置、接地裝置及并補裝置,1、牽引變電所避雷裝置的作用是防止電氣設(shè)備遭受雷擊，造成過電壓而損壞電氣設(shè)備與威脅人身安全。 牽

64、引變電的內(nèi)的避雷裝置有避雷針、避雷器、避雷線（進線側(cè)）抗雷圈（饋出線處），避雷針、避雷線可防止直擊雷，避雷器、抗雷圈可防止從線路侵入的雷電波或過電壓對設(shè)備的損害。 2、牽引變電所內(nèi)各種接地刀閘扁鋼、接地線、地網(wǎng)等統(tǒng)稱為接地裝置，按用途可分為工作接地和保護接地，其作用是當(dāng)設(shè)備或其外殼發(fā)生接地故障時，故障電流通過接地裝置泄至大地，確保人身安全。 3、牽引變電所并補裝置由并補電容器和電抗器組成，其作用如下：（

65、1）減少線路能量損耗。（2）改善線路電壓質(zhì)量。（3）提高系統(tǒng)功率因素。（4）濾去諧,油式電抗器,抗雷圈,避雷器,接地線,接地扁鋼,接地刀閘,穿墻套管,高壓套管,低壓套管,油位指示,油溫表,七、牽引變電所二次設(shè)備及其接線圖,牽引變電所二次設(shè)備由監(jiān)視用儀表、測量用儀表、控制開關(guān)、自動裝置、繼電器、信號器具、控制電纜等組成。ZKH-2A型成套保護由電流元件、兩個阻抗元件、重合閘元件、控制回路和故障探測儀的起動回路等部分

66、組成。其接線圖簡稱二次接線圖，二次接線圖按其用途可分為歸總原理接線圖、展開式原理圖、安裝接線圖。牽引變電所值班人員必須熟悉展開式原理圖（簡稱展開圖），這樣當(dāng)變電所內(nèi)發(fā)生故障時,才能做到迅速、正確地判斷和處理故障，使之盡快恢復(fù)正常運行。 1、展開接線圖的二次回路主要由控制回路、保護回路、信號回路、測量回路、監(jiān)察回路等組成。展開圖的特點是：直流與交流回路分開，在交流回路中又把電流和電壓回路分開。交流電流線圈接入電流回路

67、，交流電壓線圈接入電壓回路。在直流回路中把、繼電器的接點和線圈分開，按要求分別接入各對應(yīng)的之路。為了看圖時產(chǎn)生混淆，屬于同一個元件的線圈和接點標有相同的文字符號。 2、展開圖二次回路的標號原則是采用“等電位編號原則”。即回路中連于同電位點的所有分支導(dǎo)線均應(yīng)編相同的標號。二次回路標號一般由1～3位數(shù)組成，特殊情況下允許用4位數(shù)。當(dāng)需要標明回路的相別或某些主要特征時，可以在數(shù)字標號前面（或后面增設(shè)文字標號。直流電回路

68、的正電位點用奇數(shù)標號，負電位點用偶數(shù)標號，交流回路應(yīng)該在數(shù)字標號前注明相別。標號采用阿拉伯?dāng)?shù)字，文字標號采用規(guī)定的字母。與數(shù)字標號并列的文字符號用大寫字母，角注用小寫字母。直流回路的編號一般從正極回路線段起按規(guī)定的的奇數(shù)號依次編制，每經(jīng)過一個非阻抗元件，標號按奇數(shù)號遞增。當(dāng)經(jīng)過阻抗元件時，應(yīng)改變標號極性，即從負極側(cè)按規(guī)定的偶數(shù)標號根據(jù)上述的編號方法依次進行編制，直至與正極標號段相接應(yīng)為止。當(dāng)從正、鈉極兩側(cè)依次編號至中間出現(xiàn)不能