牵引变电所基本情况介绍ppt课件.ppt
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1、牵引变电所牵引变电所电气化铁路基本组成结构的介绍目 录v电气化铁路中有五种供电方式电气化铁路中有五种供电方式 v牵引变电所主变压器牵引变电所主变压器v牵引变电所牵引变电所v开闭所开闭所v分区亭分区亭vAT所所v电力机车的种类电力机车的种类电气化铁路的五种供电方式电气化铁路的五种供电方式1直接供电方式直接供电方式2带吸流变压器的供电方式带吸流变压器的供电方式3带回流线的直接供电方式带回流线的直接供电方式4自耦变压器供电自耦变压器供电5同轴电力电缆供电。同轴电力电缆供电。在高速电气化铁路中一般不再采用吸流变压器在高速电气化铁路中一般不再采用吸流变压器供电方式和同轴电力电缆供电方式,前者是因供电方式
2、和同轴电力电缆供电方式,前者是因为接触线在吸流变压器处存在断开点,受电弓为接触线在吸流变压器处存在断开点,受电弓高速通过断开点时产生电弧,后者是因为造价高速通过断开点时产生电弧,后者是因为造价昂贵,施工复杂。昂贵,施工复杂。 直接供电方式直接供电方式 直接供电方式是牵引电网中不加特殊防护措施的直接供电方式是牵引电网中不加特殊防护措施的一种供电方式。它以一根馈线接在接触网上,另一种供电方式。它以一根馈线接在接触网上,另一根馈线接在钢轨上,下图所示。一根馈线接在钢轨上,下图所示。 这种供电方式最简单,投资最省,牵引网阻抗小,能耗也较低。供电这种供电方式最简单,投资最省,牵引网阻抗小,能耗也较低。供
3、电距离单线一般为距离单线一般为30公里左右,双线一般为公里左右,双线一般为25公里左右。公里左右。电气化铁路是单相负荷,机车由接触网取得电流,经钢轨流回牵引变电气化铁路是单相负荷,机车由接触网取得电流,经钢轨流回牵引变电所。由于钢轨与大地是不绝缘的,一部分回流由钢轨流入大地,因电所。由于钢轨与大地是不绝缘的,一部分回流由钢轨流入大地,因此对沿线通信线路产生感应影响。这是直接供电方式的缺点。此对沿线通信线路产生感应影响。这是直接供电方式的缺点。带回流线的直接供电方式带回流线的直接供电方式 带回流线的直接供电方式是在接触网支架上架设一带回流线的直接供电方式是在接触网支架上架设一条与钢轨并联的回流线
4、,如下图示,利用接触网与条与钢轨并联的回流线,如下图示,利用接触网与回流线之间的互感作用,使钢轨中的电流尽可能地回流线之间的互感作用,使钢轨中的电流尽可能地由回流线流回牵引变电所,因而能部分抵消接触网由回流线流回牵引变电所,因而能部分抵消接触网对邻近通信线路的干扰。对邻近通信线路的干扰。自耦变压器供电方式自耦变压器供电方式 自耦变压器供电方式(简称自耦变压器供电方式(简称AT供电方式),是每供电方式),是每隔隔10km左右在接触网与正馈线之间并联接入一台左右在接触网与正馈线之间并联接入一台自耦变压器,其中性点与钢轨相连。自耦变压器自耦变压器,其中性点与钢轨相连。自耦变压器将牵引网的供电电压提高
5、一倍,而供给电力机车将牵引网的供电电压提高一倍,而供给电力机车的电压仍为的电压仍为25kV,如下图所示。,如下图所示。 电力机车由接触网受电后,牵引电流一般由钢轨流电力机车由接触网受电后,牵引电流一般由钢轨流回,由于自耦变压器的作用,经钢轨流回的电流经回,由于自耦变压器的作用,经钢轨流回的电流经自耦变压器绕组和正馈线流回变电所。当自耦变压自耦变压器绕组和正馈线流回变电所。当自耦变压器的一个绕组流回机车电流时,其另一个绕组感应器的一个绕组流回机车电流时,其另一个绕组感应出电流供给电力机车,因此,当机车负荷电流为?出电流供给电力机车,因此,当机车负荷电流为?时,由接触网和正馈线供给的电流为时,由接
6、触网和正馈线供给的电流为0。5,另外的,另外的负荷电流由自耦变压器感应电流供给。负荷电流由自耦变压器感应电流供给。这种供电方式的牵引网阻抗很小,电压损失小,电这种供电方式的牵引网阻抗很小,电压损失小,电能损耗低,供电能力大,供电距离长,可达能损耗低,供电能力大,供电距离长,可达4050公里。由于牵引负荷电流在接触网和正馈线中的公里。由于牵引负荷电流在接触网和正馈线中的方向相反,因而对邻近的通信线路干扰很小。方向相反,因而对邻近的通信线路干扰很小。我国第一条电气化铁路始建于宝成线宝鸡我国第一条电气化铁路始建于宝成线宝鸡凤州段,凤州段,全长全长91km ,于,于1961年年8月正式通车,至今已月正
7、式通车,至今已40余年,截止余年,截止2002年底全国电气化铁路营业里程已年底全国电气化铁路营业里程已达达18336km 牵引变电所主变压器牵引变电所主变压器根据用途不同,分为主变压器根据用途不同,分为主变压器(牵引变压器牵引变压器)、动力、动力变压器、自耦变压器变压器、自耦变压器(AT)、所用变压器几种。、所用变压器几种。1.牵引变电所内的变压器分类牵引变电所内的变压器分类:牵引变压器根据接线方式不同,又有单相变压器、牵引变压器根据接线方式不同,又有单相变压器、三相变压器、三相三相变压器、三相-二相变压器等二相变压器等(1)主变压器()主变压器(牵引变压器牵引变压器)适合电力机车使用的适合电
8、力机车使用的27.5KV的单相电。由于牵引的单相电。由于牵引负荷具有极度不稳定、短路故障多、谐波含量大等负荷具有极度不稳定、短路故障多、谐波含量大等特点,运行环境比一般电力负荷恶劣的多,特点,运行环境比一般电力负荷恶劣的多, 因此因此要求牵引变压器过负荷和抗短路冲击的能力要强,要求牵引变压器过负荷和抗短路冲击的能力要强,这也是牵引变压器区别于一般电力变压器的特点。这也是牵引变压器区别于一般电力变压器的特点。(2)动力变压器动力变压器动力变压器一般是给本所以外的非牵引负荷供电,动力变压器一般是给本所以外的非牵引负荷供电,电压等级一般为电压等级一般为27.5/10KV,容量从几百至几千,容量从几百
9、至几千KVA不等。不等。(3)自耦变压器)自耦变压器自耦变压器自耦变压器(AT)是是AT供电的专用变压器,自身阻供电的专用变压器,自身阻抗很小,一般沿牵引网每抗很小,一般沿牵引网每1020km设一台,用以设一台,用以降低线路阻抗,提高网压水平及减少通信干扰。降低线路阻抗,提高网压水平及减少通信干扰。 (4)所有变压器)所有变压器所用变压器所用变压器(又称自用电变压器又称自用电变压器)是给本所的二次设是给本所的二次设备、检修设备以及日常生活、照明负荷供电的设备、检修设备以及日常生活、照明负荷供电的设备,电压一般为备,电压一般为27.5/0.4KV或或27.5/0.23KV,容量,容量从几十至几百
10、从几十至几百KVA不等。不等。2. 斯科特变压器(斯科特变压器(三相变两相平衡变压器)三相变两相平衡变压器)的原理的原理斯科特(斯科特(Scott)变压器,是一种特种变压器。它能将)变压器,是一种特种变压器。它能将供电电源的三相电变成两相电(两个相位差供电电源的三相电变成两相电(两个相位差90的单的单相),提供两相电源,保证供电的三相电源平衡相),提供两相电源,保证供电的三相电源平衡 该变压器原边有两个绕组,接成倒T形,它的底部绕组(称为底绕组)接入高压系统的两相间电压(如A,C相间),另一绕组(称为高绕组)则连接于底绕组中心点和高压三个电压中的另一相(如B相),底绕组和高绕组的匝数比为1:3
11、/2;次边匝数相同的两个单相绕组,在空间结构上分别与倒T形原边绕组相对应、构成互成2相位差的两相次边电压U,U,分别向两侧不同的接触网分段供电。当两馈电分段电流为I,I时,通过电流变比和相位转换,可得原边三相电流IAIBIC且相位是对称的,使原边三相负荷实现了平衡,是其优点。 Scott结线牵引变压器由两结线牵引变压器由两台单相变压器连接而成。台单相变压器连接而成。一台单相变压器的原边绕一台单相变压器的原边绕组两端引出,分别接到三组两端引出,分别接到三相电力系统的两相,称为相电力系统的两相,称为座变压器;另一台单相变座变压器;另一台单相变压器的原边绕组一端引出,压器的原边绕组一端引出,接到三相
12、电力系统的另一接到三相电力系统的另一相,另一端接到相,另一端接到座变压器座变压器原边绕组的中点原边绕组的中点O,称为,称为座变压器。这种结线形式座变压器。这种结线形式把对称三相电压变换成对把对称三相电压变换成对称两相电压,用其一相供称两相电压,用其一相供应一边供电臂,另一相供应一边供电臂,另一相供应另一边供电臂应另一边供电臂 。牵引变电所牵引变电所1。牵引供电系统。牵引供电系统 将电能从电力系统传送给电力机车的电力装置的总称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。
13、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牵引变电所将电力系统输电线路电压从110kV(或(或220kV)降到)降到27.5kV,经馈电线将电能送至接触网;,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。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
14、)称供牵引变电所至分区亭之间的接触网(含馈电线)称供电臂电臂。 2。牵引供电回路。牵引供电回路是由是由牵引变电所牵引变电所馈电馈电线线接触网接触网电力机车电力机车钢轨钢轨回流回流联接联接(牵引变电所牵引变电所)接地网组成的闭合回)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。(包括大地)、馈电线和回流线统称为牵引网。我国电气化铁路采用工频单相交流电
15、力牵引制,额定电压我国电气化铁路采用工频单相交流电力牵引制,额定电压25kV。牵引动力为电能,牵引供电设备将国家电力系统。牵引动力为电能,牵引供电设备将国家电力系统输送的电能变换为适合电力机车使用的形式,电力机车则输送的电能变换为适合电力机车使用的形式,电力机车则完成牵引任务,因此牵引供电设备和电力机车是电气化铁完成牵引任务,因此牵引供电设备和电力机车是电气化铁路的两大主要装备,铁路其他装备和基础设施应与之相适路的两大主要装备,铁路其他装备和基础设施应与之相适应。应。3。牵引变电所主接线。牵引变电所主接线 (1)牵引变电所外部电源)牵引变电所外部电源 牵引供电系统一般又由铁路以外的容量较大的电
16、牵引供电系统一般又由铁路以外的容量较大的电力系统供电。电力系统有许多种电等级网络和设备,力系统供电。电力系统有许多种电等级网络和设备,其中其中110KV及以上电压等级的输电线路,用区域变电及以上电压等级的输电线路,用区域变电所中的变压器联系起来,主要用于输送强大电力,利所中的变压器联系起来,主要用于输送强大电力,利用它们向电气化铁路的牵引变电所输送电力,供电牵用它们向电气化铁路的牵引变电所输送电力,供电牵引用力。为了保证供电的可靠性,由电力系统送到牵引用力。为了保证供电的可靠性,由电力系统送到牵引变电所高压输电线路无一例外地为双回线。两条双引变电所高压输电线路无一例外地为双回线。两条双回线互为
17、备用,平时均处于带电状态,一旦一条回路回线互为备用,平时均处于带电状态,一旦一条回路发生供电故障,另一条回自动投入,从而保证不间断发生供电故障,另一条回自动投入,从而保证不间断供电供电 (2)牵引变电所的主接线由电源侧、主变压器、牵)牵引变电所的主接线由电源侧、主变压器、牵引侧三部分组成。引侧三部分组成。电源侧主接线电源侧主接线牵引变电所属用户变电所,没有穿越功率,属于牵引变电所属用户变电所,没有穿越功率,属于终端型变电所,电源侧主接线较简单,多采用线终端型变电所,电源侧主接线较简单,多采用线路变压器组接线方式,两回进线间没有跨条,每路变压器组接线方式,两回进线间没有跨条,每回进线与一台变压器
18、组成一组,这种接线方式适回进线与一台变压器组成一组,这种接线方式适用于主变压器固定备用方式,要求两回电源均为用于主变压器固定备用方式,要求两回电源均为主供回路,随时可以切换。主供回路,随时可以切换。牵引侧主接线牵引侧主接线电力系统的三相高压电源经过牵引变压器变压后,电力系统的三相高压电源经过牵引变压器变压后,要用要用27。5kV或者或者55kV的单相电源向接触网供电,的单相电源向接触网供电,所以负荷以牵引负荷为主,因此称为牵引侧主接线。所以负荷以牵引负荷为主,因此称为牵引侧主接线。高速电气化铁路多为双线,在牵引变电所内一般设高速电气化铁路多为双线,在牵引变电所内一般设有四回馈电线,上下行方向各
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