牵引变电分类、结构和要求
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牵引变电所(traction substation)向电气化铁道或城市轨道交通电力牵引等提供电能和变换、分配电能的电气装置与设施。
其功能是将电力系统的三相交流电经降压、整流或变频后,供电力机车和...牵引变电所(traction substation)向电气化铁道或城市轨道交通电力牵引等提供电能和变换、分配电能的电气装置与设施。
其功能是将电力系统的三相交流电经降压、整流或变频后,供电力机车和动车组使用。
类型与主要设施根据电力牵引采用电流制的不同,牵引变电所区分为直流、低频交流及工频交流三种类型。
直流牵引变电所具有降压和整流两种功能,主要设备有降压变压器及整流装置。
用于直流制电气化铁路、矿山与城市轨道交通电力牵引系统。
低频交流牵引变电所具有降压和变频两种功能,主要设备有降压变压器、变频设备和升压变压器。
电力系统的三相工频交流电,经降压并将工频变换成低频162/3Hz,供具有单相整流子牵引电机的机车使用。
这种牵引变电所在西欧一些国家(德国、瑞士、瑞典等)得到采用。
工频交流牵引变电所的主要功能是降压,主要设备是降压变压器,以及无功、谐波综合补偿装置等,随着工频交流电力牵引制的发展,这类牵引变电所在中国、欧洲等不少国家得到广泛应用。
所有类型牵引变电所,都设有由断路器或快速开关、母线、测量用电流、电压互感器和避雷器等电气设备构成的屋外和屋内式配电装置,用以汇集和分配电能;各种电力变压器和换流设备,用以变换电压(降压和升压)、变换电流(整流)与频率(变频);设于控制室内的控制、测量、信号、继电保护和自动、运动装置,它们是保证电气设备安全、经济运行的监控和保护设施;还设有供变电所运行、维护和控制、保护等需用的交、直流自用电电源与低压配电装置等。
各种牵引变电所功能与主要设施的示意框图见下图。
主要特点电气化铁路和城市轨道交通牵引变电所为一级电力负荷,要求电力系统必须采用双回进线或由两个电源点的环网进线,对其可靠供电。
牵引供电系统简介:将电能从电力系统传送给电力机车的电力装置的总称叫电气化铁路的供电系统,又称牵引供电系统,主要由牵引变电所和接触网两大部分组成。
牵引变电所将电力系统输电线路电压从110kV(或220kV)降到27.5kV,经馈电线将电能送至接触网;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。
牵引变电所所在地的接触网设有分相绝缘装置,两相邻牵引变电所之间设有分区亭,接触网在此也相应设有分相绝缘装置。
牵引变电所至分区亭之间的接触网(含馈电线)称供电臂。
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——回流联接——(牵引变电所)接地网组成的闭合回路,其中流通的电流称牵引电流,闭合或断开牵引供电回路会产生强烈的电弧,处理不当会造成严重的后果。
通常将接触网、钢轨回路(包括大地)、馈电线和回流线统称为牵引网。
牵引供电设备的检修运行由供电段负责,牵引供电系统的运行调度则由供电调度负责。
供电调度通常设在铁路局调度所。
牵引供电系统供电示意图如下所示:二、牵引变电所、分区所、开闭所牵引变电所:牵引变电所的任务是将电力系统三相电压降低,同时以单相方式馈出。
降低电压是由牵引变压器来实现的,将三相变为单相是通过变电所的电气接线来达到的。
牵引变压器(主变)是一种特殊电压等级的电力变压器,应满足牵引负荷变化剧烈、外部短路频繁的要求,是牵引变电所的“心脏”。
我国牵引变压器采用三相、三相——二相和单相三种类型,因而牵引变电所也分为三相、三相——二相和单相三类。
随着技术水平的提高,我国干线电气化铁路已推广使用集中监视及控制的远动系统,牵引变电所将逐步实现无人值班,直接由供电调度实行遥控运行。
分区所:分区所设置在两个变电所中间,作用有三:提高供电质量、供电分段、越区供电。
•开闭所:一般设置在大型站场附近,进线由变电所或接触网引入,由开关馈出多个供电线路向多个供电设备供电。
作用是增强供电的灵活性,便于供电设备的运行及检修,便于行车组织,缩小供电事故及故障范围。
牵引变电所工频单相交流电力机车是功率很大的单相负荷,必然会影响到三相电力系统的对称性。
因此牵引变电所的重要任务不仅是将电力系统送来的高压电变为电力机车所需的电压.而且还通过采用不同形式的变压器及其结线,使电力机车的单相负荷对电力系统的不良影响降低到最小。
根据所采用的变压器的类型不同,牵引变电所通常又分为:单相牵引变电所(包括纯单相变电所,单相V,V结和三相V,V结变电所);三相变电所;牵引变压器原边额定电压为110 VV A-220 kV,副边额定电压为55 kV或27.5 kV,比牵引网额定电压高10%。
为了提高牵引供电的可靠性,牵引变电所一般都安装两台变压器,即所谓冗余配置。
每台变压器就能承担全部负荷。
正常运行时,一台工作,另一台作为检修或故障时的备用。
第一节单相牵引变电所采用单相变压器的牵引变电所称为单相牵引变电所。
电力机车是单相交流负荷,显然,牵引变电所采用单相变压器最为直观简单,如图2—1所示。
单相变压器的高压绕组AX接三相电源的某两相,例如图中A、C相,电压为110 kV或220 kV 。
低压绕组ax的首端a接到牵引母线上,末端x与钢轨连接。
低压绕组输出电压为27.5 kV。
应该说明,单相牵引变压器和一般单相变压器的绝缘结构不同。
一般单相变压器,或是单独使用,或是组成三相组式变压器,都是一端接高压,另一端接地或接中性点,故可采用分级绝缘,接地端的绝缘水平较低。
而单相牵引变压器的高压绕组两端都接高压,故对地的绝缘要求相同,即所谓全绝缘。
1、三相V,V结线三相V,V结线是将两台V,V结线的单相变压器安装在同一油箱内,所以可视为单相变压器结线。
如图2—6所示。
一台单相变压器的高压绕组为A1-X1,低绕组为al-xl,另一台为A2—X2与a2—x2。
高压绕组引出3个端子A,B,C接三相电源,所以通常又称为三相V,V结线变压器。
第二节馈线电流馈线电流是指牵引变电所牵引侧母线经由馈电线送到牵引网中的电流。
目录第1章牵引变电所设计基础 (1)1.1 概述 (1)1.2 电气主接线设计的基本要求 (1)1.3 电气主接线的设计依据 (2)1.4 主变压器型式、台数及容量的选择 (3)第2章 F所牵引变电所电气主接线图设计说明 (3)第3章短路计算 (4)第4章高压电气设备选择及校验 (5)4.1 高压电气设备选择的原则 (5)4.2 高压电气设备的选择方法及校验 (7)4.2.1 高压断路器和隔离开关的选择 (11)4.2.2 高压熔断器的选择和校验 (13)4.2.3 电流互感器的选择和校验 (14)4.2.4 电压互感器 (14)4.2.5 支柱绝缘子及穿墙套管的选择和校验 (15)4.2.6 母线的选择和校验 (16)4.2.7 限流电抗器选择 (16)4.2.8 避雷器的选择 (17)后记 (19)参考资料 (20)附图 (21)第1章牵引变电所设计原则及要求1.1概述变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质,选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。
变电所的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分,它表明变电所内的变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备以最优化的接线方式与电力系统连接,同时也表明在变电所内各种电气设备之间的连接方式。
一个变电所的电气主接线包括高压侧、中压侧、低压侧以及变压器的接线。
因各侧所接的系统情况不同,进出线回路数不同,其接线方式也不同。
电气主结线的基本结线形式有但母线结线,双母线结线,桥形结线和简单分支结线。
牵引负荷侧电气结线特点主要有:1.每路馈线设有备用断路器的单母线结线;2.具有公共备用断路器的结线;3.但母线分段带旁路母线结线。
1.2 电气主接线基本要求电气主接线应满足可靠性、经济性和灵活性三项基本要求:1、灵活性主接线的灵活性主要表现在正常运行或故障情况下都能迅速改变接线方式,具体情况如下:①满足调度正常操作灵活的要求,调度员根据系统正常运行的需要,能方便、灵活地切除或投入线路、变压器或无功补偿装置,使电力系统处于最经济、最安全的运行状态。