城市軌道交通供變電技術(shù) 教學(xué)課件 ppt 作者 徐亞輝 第四章城市軌道交通供電變電所的電氣主接線

1、第四章 城市軌道交通供電變電所的電氣主接線,一、主接線與主接線圖 1.主接線 主接線是指由電力變壓器、各種開關(guān)電器及配電線路，按一定順序連接而成的表示電能輸送和分配路線的電路，亦稱主電路。主接線是城軌供電系統(tǒng)變電所方案設(shè)計(jì)的核心部分，也是構(gòu)成整個(gè)供電系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)。 2.主接線圖 主接線常用主接線圖（主電路圖）表示，是用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電氣設(shè)備圖形符號(hào)并按電流通過(guò)順序排列，表示供電系統(tǒng)、電氣設(shè)備或成套裝置的基

2、本組成和連接關(guān)系的功能性簡(jiǎn)圖。由于交流供電系統(tǒng)通常是三相對(duì)稱的，故一次接線圖一般繪制成單線圖，當(dāng)三相不完全相同時(shí)，則用多線圖表示。 主接線圖中的電氣設(shè)備狀態(tài)按正常狀態(tài)畫出。所謂正常狀態(tài)是指電路中無(wú)電壓和外力作用下開關(guān)的狀態(tài)，即斷開狀態(tài) 。 主接線圖常用的圖形符號(hào)如表4-1所示。,第一節(jié) 電氣主接線的基本知識(shí),第一節(jié) 電氣主接線的基本知識(shí),表4-1 常用的電氣設(shè)備圖形符號(hào)和文字符號(hào),第一節(jié) 電氣主接線的基本知識(shí),

3、表4-1 常用的電氣設(shè)備圖形符號(hào)和文字符號(hào),3.電氣主接線主要作用電氣主接線主要作用如下：1）電氣主接線圖是電氣運(yùn)行人員進(jìn)行各種操作和事故處理的重要依據(jù)，因此電氣運(yùn)行人員必須熟悉本所電氣主接線圖，了解電路中各種電氣設(shè)備的用途、性能及維護(hù)、檢查項(xiàng)目和運(yùn)行操作的步驟等。2）電氣主接線表明了變壓器、斷路器和線路等電氣設(shè)備的數(shù)量、規(guī)格、連接方式及可能的運(yùn)行方式。電氣主接線直接關(guān)系著變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的

4、確定，是變電所電氣部分投資大小的決定性因素。3）電能生產(chǎn)的特點(diǎn)是發(fā)電、變電、輸電和供、用電是在同一時(shí)刻完成的，所以電氣主接線直接關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。,第一節(jié) 電氣主接線的基本知識(shí),4.主接線的分類 母線又稱匯流排，是接受和分配電能的裝置，在原理上它是電路中的一個(gè)電氣節(jié)點(diǎn)。若母線發(fā)生故障，將使用戶供電全部中斷，所以在主接線的設(shè)計(jì)中，選擇什么樣的母線就顯得特別重要。因此，電氣主接線可按是否有母線分為有母線型

5、電氣主接線和無(wú)母線型電氣主接線。 有母線型電氣主接線包括單母線型電氣主接線和雙母線型電氣主接線。單母線 又可分為單母線無(wú)分段、單母線有分段的、單母線帶旁路母線等形式；雙母線又分為普通雙母線、雙母線分段、3/2斷路器、雙母線及帶旁路母線的雙母線等多種形式。無(wú)母線的主接線形式主要有單元接線、橋形接線和角形接線等。,第一節(jié) 電氣主接線的基本知識(shí),二、對(duì)電氣主接線的基本要求 電氣主接線應(yīng)滿足以下基本要求： 1）保證必要的供電可

6、靠性和保證電能質(zhì)量。 2）具有一定的靈活性 。 3）操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、方便 。 4）盡量減少一次投資和降低年運(yùn)行費(fèi)用。 5）應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性。,第一節(jié) 電氣主接線的基本知識(shí),一、高壓側(cè)電氣主接線 主變電所高壓側(cè)主接線有線路-變壓器組接線、內(nèi)橋形接線、外橋形接線三種形式。,第二節(jié) 主變電所的電氣主接線,圖4-1 線路-變壓器組接線及橋形接線,1.線路-變壓器組接線 主變電所兩路高壓電源進(jìn)線（如110Kv)

7、，可以都是專線，也可以是一路專線、另一路“T”接。高壓側(cè)主接線采用線路-變壓器組、兩斷路器的形式，如圖4-1（a）所示。這種接線的優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)潔、高壓設(shè)備少、占地少、投資省、繼電保護(hù)簡(jiǎn)單。這種接線方式的適用范圍：主變電所不設(shè)高壓配電裝置，一臺(tái)主變壓器退出時(shí)，其他主變壓器能承擔(dān) 工三變電所供電范圍內(nèi)的全部一、二級(jí)負(fù)荷。線路-變壓器組接線形式被廣泛應(yīng)用于城市軌道,第二節(jié) 主變電所的電氣主接線,2.內(nèi)橋形接線主變電所兩路高壓電源進(jìn)線

8、，可以都是專線，也可以是一路專線、另一 路“T”接。高壓側(cè)主線采用內(nèi)橋形接線形式，如圖4-1（b）所示。這種接線方式的優(yōu)點(diǎn)是有3臺(tái)斷路器，需要的斷路器較少，而且線路故障操作簡(jiǎn)單方便，在正常運(yùn)行方式下，橋聯(lián)斷路器打開，類似于線路-變壓器織接線，兩路線路各帶一臺(tái)主變壓器。因內(nèi)橋形接線線路側(cè)裝有斷路器，線路的投入和切除十分方便。 內(nèi)橋形接線適用于電源線路較長(zhǎng)、故障率較高的場(chǎng)合，也被廣泛應(yīng)用與城市軌道交通中。,第二節(jié) 主變電所的電氣主接

9、線,3.外橋形接線 主變電所兩路高壓電源進(jìn)線可以都是專線，也可以是一路專線、另一 路“T接。高壓側(cè)主接線采用外橋形接線形式，如圖4-1（C）所示。這種接線的優(yōu)點(diǎn)是有3臺(tái)斷路器，需要的斷路器較少。在正常運(yùn)行方式下，外橋聯(lián)斷路器打開，兩路線路各帶 一臺(tái)主變壓器。當(dāng)一路進(jìn)線電源失電后，外橋聯(lián)斷路器合閘，由另一路進(jìn)線電源向分掛在兩段母線上的兩臺(tái)主變壓器供電，承擔(dān)本主變電所范圍內(nèi)的全部一、二級(jí)用電負(fù)荷，根據(jù)供電系統(tǒng)負(fù)荷變動(dòng)情況，確定三級(jí)負(fù)荷的

10、切除與保留。這種接線方式中線路的投入和切除不太方便，需操作兩臺(tái)斷路器，并有一臺(tái)主變壓器哲時(shí)停運(yùn)。橋聯(lián)斷路器檢修時(shí)，兩個(gè)回路均需解列運(yùn)行；主變壓器側(cè)斷路器檢修時(shí)，主變壓器需較長(zhǎng)時(shí)期停運(yùn)。外橋形接線適用于電源線路較短，故障率較少。目前國(guó)內(nèi)城市軌道交通主變電所基本不采用這種接線方式。,第二節(jié) 主變電所的電氣主接線,二、中壓側(cè)主接線形式目前，城市軌道交通主變電所中壓側(cè)一般采用單母線分段形式，并設(shè)置母線分段開關(guān)。,第二節(jié) 主變電所的

11、電氣主接線,圖4-2 主變電所中壓側(cè)單母線分段接線,三、主變電所主接線舉例,第二節(jié) 主變電所的電氣主接線,圖4-3 主變電所主接線示意圖,城軌牽引變電所的功能是將城市電網(wǎng)區(qū)域變電所或地鐵主變電所送來(lái)的35Kv電能經(jīng) 過(guò)降壓和整流變成牽引所用的直流電能，其主接線包括高壓(35Kv)受、配電系統(tǒng)和直流（750v或1500v）受、饋電系統(tǒng)兩部分，整流機(jī)組（整流變壓器一整流器組）則是作為交、直流系統(tǒng)變換的重要環(huán)節(jié)設(shè)置的。牽引變電所的容量

12、和設(shè)置的距離是根據(jù)牽引供電計(jì)箅的結(jié)果,并作經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后確定的，一般設(shè)置在沿線若干車站及車輛段附近，變電所間隔一般 為2～４Km，牽引變電所按其所需總?cè)萘吭O(shè)置兩組整流機(jī)組并列運(yùn)行，沿線任一牽引變電所發(fā)生故障，由兩側(cè)相鄰的牽引變電所承擔(dān)其供電任務(wù)。,第三節(jié) 牽引變電所的電氣主接線,下面以集中式供電系統(tǒng)為例介紹牽引變電所的主接線。前面已經(jīng)介紹過(guò)集中式供電系統(tǒng)的中壓供電網(wǎng)絡(luò)分為兩種：獨(dú)立的牽引網(wǎng)絡(luò)與獨(dú)立的動(dòng)力照明網(wǎng)絡(luò)；牽引動(dòng)力照明混合網(wǎng)絡(luò)

13、。一、中壓網(wǎng)絡(luò)的接線形式1.獨(dú)立的牽引網(wǎng)絡(luò)與獨(dú)立的動(dòng)力照明網(wǎng)絡(luò)接線方式（1）獨(dú)立牽引網(wǎng)絡(luò)的接線方式 當(dāng)中壓網(wǎng)絡(luò)為兩個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，牽引網(wǎng)絡(luò)的常用接線方式有A、B、C、D四種類型。如圖4-4所示。,第三節(jié) 牽引變電所的電氣主接線,圖4-4 獨(dú)立的牽引網(wǎng)絡(luò),（2）動(dòng)力照明網(wǎng)絡(luò)的接線方式 動(dòng)力照明網(wǎng)絡(luò)的基本接線方式，如圖4-5所示。,第三節(jié) 牽引變電所的電氣主接線,圖4-5 獨(dú)立的動(dòng)力照明網(wǎng)絡(luò),2.牽引動(dòng)力照明混合網(wǎng)絡(luò)

14、當(dāng)牽引網(wǎng)絡(luò)與動(dòng)力照明網(wǎng)絡(luò)采用同一個(gè)電壓等級(jí)時(shí)，就可以采用牽引動(dòng)力照明混合網(wǎng)絡(luò)，其基本接線方式如圖4-6所示。,第三節(jié) 牽引變電所的電氣主接線,圖4-6 牽引動(dòng)力照明混合網(wǎng)絡(luò),二、整流機(jī)組接線形式1. 兩套牽引整流機(jī)組分別接至兩段母線在牽引變電所兩段母線電壓平衡或差別甚微情況下，兩套牽引整流機(jī)組分別接至兩段母線，單套牽引整流機(jī)組為12脈波整流。如圖4-7所示。,第三節(jié) 牽引變電所的電氣主接線,圖4-7兩套牽引整流機(jī)組分接兩段母

15、線,2.兩套牽引整流機(jī)組同接一段母線為了平衡兩套牽引整流機(jī)組的輸出負(fù)荷，將兩套牽引整流機(jī)組接在同一段中壓母線上， 構(gòu)成等效24脈波整流，利于諧波治理。當(dāng)一套牽引整流機(jī)組故障退出后，另一套牽引整流 機(jī)組在過(guò)負(fù)荷允許的情況下，可以繼續(xù)維持運(yùn)行。3. 單母線接線牽引變電所中壓側(cè)單母線不分段。母線引入兩個(gè)電源，并根據(jù)工程實(shí)際條件和需要組建中壓網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方案，如圖4-8所示。,第三節(jié) 牽引變電所的電氣主接線,圖4-8單母線接線,4.分段單

16、母線接線牽引變電所中壓側(cè)采用分段單母線接線方式，設(shè)分段開關(guān)。如圖4-9所示。 5.三段母線接線設(shè)兩段進(jìn)線電源母線和一段牽引整流機(jī)組工作母線。如圖4-10所示。,第三節(jié) 牽引變電所的電氣主接線,圖4-9 分段單母線接線 圖4-10 三段母線接線,三、直流主接線直流側(cè)主接線按照母線形式有單母線、雙母線系統(tǒng)兩種主要接線形式，因設(shè)備配置及運(yùn)行方式的差異，可以演變出多種形式。A型單母線系統(tǒng)，進(jìn)線為

17、直流斷路器，設(shè)置縱向電動(dòng)隔離開關(guān)；B型單母線系統(tǒng)，進(jìn)線為電動(dòng)隔離開關(guān)，設(shè)置縱向電動(dòng)隔離開關(guān)；C型雙母線系統(tǒng)，進(jìn)線為直流斷路器，不設(shè)置縱向電動(dòng)隔離開關(guān)；D型雙母線系統(tǒng)，進(jìn)線為直流斷路器，設(shè)置縱向電動(dòng)隔離開關(guān)。,第三節(jié) 牽引變電所的電氣主接線,A型單母線系統(tǒng)B型單母線系統(tǒng),第三節(jié) 牽引變電所的電氣主接線,圖4-11 A型單母線接線 圖4-12 B型單母線接線,3.C型雙母線系統(tǒng)4. D型

18、雙母線系統(tǒng),第三節(jié) 牽引變電所的電氣主接線,圖4-13 C型雙母線系統(tǒng)示意圖 圖4-14 D型雙母線系統(tǒng)示意圖,四、牽引變電所主接線舉例,第三節(jié) 牽引變電所的電氣主接線,圖4-15 牽引變電所電氣主接線舉例,五、牽引降壓混合所的電氣主接線舉例,第三節(jié) 牽引變電所的電氣主接線,圖4-16 牽引降壓混合所主接線舉例,城軌交通降壓變電所是為車站與線路區(qū)間的動(dòng)力、照明負(fù)荷和通信信號(hào)電源供電而設(shè)置的，

19、可與直流牽引變電所合并，形成前述的牽引、降壓混合變電所。多數(shù)是單設(shè)置的。全部負(fù)荷都由同一專用的環(huán)形供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)所屬的直流牽引變電所、降壓變電所（動(dòng)力用電）和牽引、降壓混合變電所供電，各變電所之間設(shè)有互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，如圖4-17所示。,第四節(jié) 降壓變電所的電氣主接線,圖4-17 地鐵專用供電系統(tǒng)連接方式a)牽引降壓混合變電所 b)降壓變電所 c)牽引變電所 d)牽引降壓混合所,一、降壓變電所主接線特點(diǎn)及功能降壓變電所對(duì)供電

20、電源的要求，應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷考慮，由環(huán)行電網(wǎng)或二路電源供電，進(jìn)線電壓側(cè)采用整流單母線分段系統(tǒng)，一般設(shè)有兩臺(tái)動(dòng)力、照明變壓器，每臺(tái)變壓器應(yīng)滿足一、二級(jí)負(fù)荷所需的容量。正常情況下，由兩臺(tái)變壓器分別供電。動(dòng)力、照明負(fù)荷配電系統(tǒng)采用380V/220 V電壓，中性點(diǎn)直接接地的三相四線制。配電母線為單母線自動(dòng)開關(guān)分段，動(dòng)力變壓器低壓側(cè)通過(guò)自動(dòng)幵關(guān)與每段母線連接，動(dòng)力與照 明的一、二級(jí)負(fù)荷應(yīng)有兩路低壓電源供電，且前者應(yīng)為專用電纜。此外，設(shè)有聯(lián)絡(luò)電纜與相

21、 鄰變電所的低壓電源連接，作為事故備用電源，也可采用設(shè)備用發(fā)電機(jī)組、蓄電池組電源作為事故備用電源。其中事故電源母線的設(shè)計(jì)，應(yīng)保證在本降壓變電所全部停電時(shí)，由相鄰變電所的電源或自備發(fā)電機(jī)等自動(dòng)投人，為車站和區(qū)間的事故照明供電。圖4-17為低壓配電系統(tǒng)示意圖。,第四節(jié) 降壓變電所的電氣主接線,第四節(jié) 降壓變電所的電氣主接線,圖4-17 降壓變電所低壓配電系統(tǒng)示意圖,二、降壓變電所的主接線形式1.分段單母線接線（設(shè)母線分段開關(guān)）