牽引變電所解讀課件

1、牽引變電所解讀課件牽引變電所解讀課件小結(jié)發(fā)電機、變壓器和輸電線路的參數(shù)根據(jù)短路容量確定系統(tǒng)阻抗的方法牽引側(cè)母線空載電壓電力機車和接觸網(wǎng)的額定電壓以及允許變化范圍小結(jié)發(fā)電機、變壓器和輸電線路的參數(shù)1.2 牽引變電所1.2 牽引變電所1.2 牽引變電所1.2.1 牽引變電所的一次側(cè)主接線方式1.2.2 牽引變電所的分類1.2.3 單相牽引變電所1.2.4 三相 V,v聯(lián)接牽引變壓器結(jié)線1.2.5 三相YN,d11聯(lián)接牽引變電所1.2.6 斯科特（scott）聯(lián)接牽引變電所1.2 牽引變電所1.2.1 牽引變電所的一次側(cè)主 1.2.1 牽引變電所一次側(cè)主接線方式1.橋形接線 當(dāng)電力系統(tǒng)的功率需要穿越

2、牽引變電所時，采用此種引入線方式。2.雙T接線 外部負(fù)荷不進入牽引變電所。 1.2.1 牽引變電所一次側(cè)主接線方式3.單母線分段方式 通常用在110kV側(cè)兩路電源引入線外，還有其它出線的牽引變電所。3.單母線分段方式1.2.2 牽引變電所的分類1.集中供電方式 每個變電所單獨承擔(dān)所轄供電臂的供電任務(wù)2.分散供電方式 每個變電所除了正常情況下承擔(dān)所轄供電臂的供電任務(wù)，還能在故障或檢修的情況下承擔(dān)相鄰變電所供電臂的供電任務(wù)。按承擔(dān)供電臂的供電任務(wù)分類1.2.2 牽引變電所的分類1.集中供電方式2.分散 T接線（又稱分支接線）；橋接線（內(nèi)橋和外橋接線） 按牽引變壓器的結(jié)線形式分類純單相結(jié)線；單相V,

3、v結(jié)線; 三相V,v結(jié)線； 三相YN,D11結(jié)線；斯柯特結(jié)線；阻抗匹配平衡結(jié)線；非阻抗匹配平衡結(jié)線按高壓輸電線的引入方式分類 T接線（又稱分支接線）；按牽引變壓器的結(jié)線形式分類純單1.2.3 單相牽引變電所、純單相牽引變電所、單相V,v結(jié)線牽引變電所1、純單相結(jié)線牽引變壓器結(jié)線 （1）結(jié)線 1.2.3 單相牽引變電所、純單相牽引變電所、單相1、純單相結(jié)線牽引變壓器結(jié)線 （2）原理與特點 原邊（高壓側(cè)）：接電網(wǎng)的AB（BC、CA） 次邊（牽引側(cè)）：一端接鋼軌，另一端接供電臂 優(yōu)點： 主接線結(jié)構(gòu)簡單 ; 設(shè)備少 ;占地面積小，投資較少; 容量利用率（額定輸出容量與變壓器的額定容量之比）為100%；

4、 缺點： 不能實現(xiàn)對接觸網(wǎng)的雙邊供電, 副邊不能提供三相電源; 對電力系統(tǒng)的不對稱性（負(fù)序）影響 最嚴(yán)重（不對稱系數(shù)為1）;1、純單相結(jié)線牽引變壓器結(jié)線1、純單相結(jié)線牽引變壓器結(jié)線 （3）應(yīng)用 純單相結(jié)線主要適合于電力系統(tǒng)容量較大，地方電力網(wǎng)發(fā)達(dá)的地區(qū)。我國的哈-大線 （哈爾濱-大連）全部采用純單相結(jié)線，牽引變電所接入容量較大的220kV電力網(wǎng)。 1、純單相結(jié)線牽引變壓器結(jié)線小結(jié)牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)成牽引網(wǎng)的構(gòu)成電氣化鐵道的供電電源對電氣化鐵道供電系統(tǒng)的基本要求牽引變電所一次側(cè)的供電方式（電源側(cè)）的供電方式牽引供電系統(tǒng)的負(fù)荷等級小結(jié)牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)成小結(jié)發(fā)電機、變壓器和輸電線路的參數(shù)根據(jù)短路容量確

5、定系統(tǒng)阻抗的方法牽引側(cè)母線空載電壓電力機車和接觸網(wǎng)的額定電壓以及允許變化范圍純單相結(jié)線牽引變壓器結(jié)線小結(jié)發(fā)電機、變壓器和輸電線路的參數(shù)2、開口三角形(單相V/V結(jié)線)牽引變壓器結(jié)線（1）結(jié)線 牽引變電所裝設(shè)兩臺單相結(jié)線牽引變壓器，作V,v接線。 V,v接線牽引變壓器原邊接入電力系統(tǒng)的兩個線電壓。 次邊各有一端分別接到牽引側(cè)的兩相母線上，各有另一端與軌道及接地網(wǎng)連接。2、開口三角形(單相V/V結(jié)線)牽引變壓器結(jié)線 牽引2、開口三角形(單相V/V結(jié)線)牽引變壓器結(jié)線（2）原理與特點 單相變電所的一種變形； 原邊：以開口三角形的形式實現(xiàn)獲取兩相電能（A、BC）兩高壓繞組有公用端子；故構(gòu)成了原邊的V接

6、。 次邊：各取一端連接于牽引母線a相和b相，各自的另一端聯(lián)結(jié)成公共端接至鋼軌構(gòu)成了副邊的V接；2、開口三角形(單相V/V結(jié)線)牽引變壓器結(jié)線2、開口三角形(單相V/V結(jié)線)牽引變壓器結(jié)線不對稱性分析結(jié)論：雖然其變壓器的三端都是聯(lián)向三相電力系統(tǒng)，即使在兩牽引供電臂電流相等的情況下，三相系統(tǒng)的電流也不是對稱的，仍然會影響三相電力系統(tǒng)的對稱運行。2、開口三角形(單相V/V結(jié)線)牽引變壓器結(jié)線（1）原、次邊電流關(guān)系（1）原、次邊電流關(guān)系(2) 額定利用率當(dāng)Iab=Ibc=Ie時，額定輸出容量： S=IabUe+IbcUe=2UeIe額定容量：S=2UeIe所以，K=100%(3) 跨相供電 當(dāng)一臺變壓

7、器因故停電時，另一臺變壓器必須跨相供電，即兼供左右兩邊供電分區(qū)的牽引網(wǎng)。(2) 額定利用率1.2.4 三相 V,v牽引變壓器結(jié)線（1）結(jié)線（2）原理與特點 高壓繞組引出3個端子A，B，C接三相電源，同單相V/V結(jié)線一樣，第一個高壓繞組的尾端X1與第二個繞組的首端A2構(gòu)成原邊的V接，頂點為C。1.2.4 三相 V,v牽引變壓器結(jié)線副邊繞組的四個端子a1,x1,a2,x2全部引出在油箱的外部，根據(jù)牽引供電的要求，可以接成正V（V，V-12）即a2與x1連接成為c即正的頂點，a1，x2分別為a相和b相。副邊繞組的四個端子a1,x1,a2,x2全部引出在油箱的外部也可以接成反V（V，V-）即a與x連接

8、成為c即反的頂點，x1，a2分別為a相和b相。也可以接成反V（V，V-）即a與x連接成為c即反的頂優(yōu)缺點： 三相V/V結(jié)線的牽引變電所不但保持了單相V/V結(jié)線牽引變電所的所有優(yōu)點，而且完全克服了單相V/V結(jié)線牽引變電所的缺點。最可取的是解決了單相V/V結(jié)線牽引變電所不便于采用固定備用及自動投入的問題。同時2臺變壓器的容量可以相等也可以不等；副邊電壓可以相等也可以不等，這樣大大提高了供電的靈活性。優(yōu)缺點：1.2.5 三相YN,d11接線牽引變電所 目前在三相牽引變電所中大多采用的是110kV油浸風(fēng)冷式變壓器，該牽引變壓器的接線采用YN,d11標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組。1.原理電路圖及展開圖a. 原理電路圖（）

9、內(nèi)符號表示端子號，大寫為原邊，小寫為次邊其中繞組(ax)，(by)為負(fù)荷相繞組；繞組(cz)為自由相繞組1.2.5 三相YN,d11接線牽引變電所（）內(nèi)符號b. 展開圖 為分析的直觀與方便，更常見使用YN,d11接線牽引變壓器的展開圖。畫展開圖有如下約定： (1)為施工和運行安全起見，統(tǒng)一規(guī)定次邊繞組的(c)端子接鋼軌和地； (2)原、次邊對應(yīng)繞組相互平行； (3)原、次邊每相繞組的同名端放在同一側(cè)；由此，先畫次邊，后畫原邊，可作出展開圖。 (4)畫成“ ， ”形式b. 展開圖如約定次邊繞組的(a)端子放在圖左邊，(b)端子放在圖右邊，則得展開圖(圖1),反之則得展開圖(圖2)圖1圖2如約定次

10、邊繞組的(a)端子放在圖左邊，(b)端子放在圖右邊，簡單講就是： 對于原邊：電壓U首端為正，尾端為負(fù)；電流I首端流入，尾端流出。 對于次邊：電壓U首端為正，尾端為負(fù)；電流I首端流出，尾端流入。2.電壓、電流相量的規(guī)格化定向 在牽引供電系統(tǒng)分析中，對所有牽引變壓器均采用規(guī)格化定向。規(guī)格化定向的具體含義：(1)原邊繞組電壓、電流采用電動機慣例定向，即牽引變壓器從電力系統(tǒng)吸收電能。(2)次邊繞組電壓、電流采用發(fā)電機慣例定向，即牽引變壓器是次邊負(fù)荷的電源。(3)負(fù)荷吸收正功率。簡單講就是：2.電壓、電流相量的規(guī)格化定向規(guī)格化定向的具體含 就某一YN,d11接線牽引變電所而言，規(guī)格化定向還應(yīng)注意以下兩條

11、：(1)原邊繞組電壓與實際進線電壓相別一致；(2)次邊繞組按同名端與原邊繞組電壓一致； 通常，完成電壓定向后(先原邊，后次邊)，先標(biāo)次邊電流，再標(biāo)原邊電流。 這種方法不僅方便于單個變電所的電氣分析，也方便多個變電所的相量圖和相量分析。下標(biāo)確定原則：(1)電流、電壓相量的下標(biāo)表示其實際相別，與繞組端子號無關(guān)。(2)臂負(fù)荷的電壓相別與其對應(yīng)的工作繞組相別一致。 就某一YN,d11接線牽引變電所而言，規(guī)格化定向+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-*UC*ABCUa+-+-+-+-+-+-*UC*ABCUa（1）當(dāng)只有Ib流通時，bc繞組中的電流為 ，而ca與ab繞

12、組電流為 （2）當(dāng)只有Ia流通時，ca繞組中的電流為 ，而ca與ab繞組電流為 、供電臂電流與繞組電流關(guān)系（1）當(dāng)只有Ib流通時，bc繞組中的電流為 （3）同時流通時，各繞組電流應(yīng)疊加處理。（3）同時流通時，各繞組電流應(yīng)疊加處理。從而得出三相電力系統(tǒng)的原邊電流不對稱。從而得出三相電力系統(tǒng)36.960次邊電壓、電流相量圖：(以 為參考相量)在兩供電臂功率因數(shù)相等時，由圖知Ib滯后Ia角度為60度。36.960次邊電壓、電流相量圖：(以 為4、供電臂電流與原邊電流關(guān)系4、供電臂電流與原邊電流關(guān)系現(xiàn)假設(shè): Ia=Ib=I（供電臂電流大?。?、供電臂電流與次邊繞組的電流關(guān)系現(xiàn)假設(shè): Ia=Ib=I（

13、供電臂電流大?。?、供電臂電流與6、幾個結(jié)論： 在兩負(fù)荷端口電流大小及功率因數(shù)角相等的條件下（即 ）有:(1)兩負(fù)荷相繞組電流相等，等于供電臂上負(fù)荷電流的2.65/3；(2)自由相繞組電流是兩負(fù)荷相繞組電流的1/2.65，即0.378倍，等于供電臂負(fù)荷電流的1/3。(3)兩負(fù)荷相繞組稱為重負(fù)荷相繞組(又稱臂繞組或接地相繞組)，自由相繞組稱為輕負(fù)荷相繞組(又稱非接地相繞組)。6、幾個結(jié)論：7、YN,d11變壓器額定利用率（1）變壓器額定利用率K定義： K=(額定輸出容量/額定容量) * 100%（2）YN,d11變壓器額定利用率 K=75.6%7、YN,d11變壓器額定利用率8、三相牽引變電所

14、優(yōu)缺點(1)優(yōu)點：（）變壓器原邊采用接線，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，繞組可采取分級絕緣，因此變壓器造價較低（）變電所有三相電源，不但所內(nèi)自用電可靠，而且必要時可以向地方負(fù)荷供電(2)缺點：（）變壓器的容量不能充分利用，輸出容量只能達(dá)到其額定容量的75.6%.（）和單相結(jié)線牽引變電所相比，主接線比較復(fù)雜，設(shè)備多，占地面積大，工程投資大，而且維護檢修的工作量和費用都相應(yīng)增加8、三相牽引變電所優(yōu)缺點(1)優(yōu)點：小結(jié)開口三角形牽引變電所接線三相Vv牽引變電所接線三相牽引變電所展開圖約定和規(guī)格化定向原則三相變電所繞組與供電臂電流關(guān)系自由繞組和負(fù)荷繞組額定利

15、用率小結(jié)開口三角形牽引變電所接線四、三相-兩相牽引變電所1. 概述 這種牽引變電所中變壓器為三相兩相平衡變壓器。 在電力系統(tǒng)中對稱和平衡是有區(qū)別的： 平衡 “0序”，即無“0序分量”稱為平衡，否則為不平衡 對稱 “負(fù)序”，即無“負(fù)序分量”稱為對稱，否則為不對稱 在電氣化鐵道牽引負(fù)荷通過特定接線的牽引變壓器不會在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生“0序分量”，但通常都會造成負(fù)序分量。因此，從三相系統(tǒng)看，牽引負(fù)荷是平衡而不對稱的。 也正因為這個特點，電氣化鐵道正常運行時不考慮“0序”，只考慮負(fù)序，又把對稱變壓器稱為平衡變壓器，目的都是消除或削弱負(fù)序。四、三相-兩相牽引變電所由兩臺單相變壓器構(gòu)成。變壓器的原邊繞組聯(lián)成倒

16、T形接入三相電力系統(tǒng)，副邊繞組聯(lián)成相位差為90的V形，公共端接地和鋼軌，兩個開口端分別接入接觸網(wǎng)相鄰的兩區(qū)段，相鄰兩接觸網(wǎng)對地電壓相位不同，故相鄰兩接觸網(wǎng)區(qū)段必須用分相絕緣器斷開。2. Scott變壓器結(jié)線牽引變電所由兩臺單相變壓器構(gòu)成。2. Scott變壓器結(jié)線牽引變電(1)原、次邊電壓關(guān)系及變比關(guān)系(M)座變壓器的繞組原邊接入電力系統(tǒng)AB相(線電壓)；(T)座變壓器繞組原邊一端接(M)座繞組的中點D，另一端接入C相。(1)原、次邊電壓關(guān)系及變比關(guān)系(M)座變壓器的繞組原邊接入分析： 以原邊相電壓 為參考相量，則：(T)座原邊電壓 為：分析：(T)座原邊繞組匝數(shù)是(M)座的 ，而副邊匝數(shù)相等

17、( )(M)座變壓器變比 (T)座變壓器變比: 由于(M)與(T)兩變壓器原邊電壓的關(guān)系對應(yīng)于等邊三角形底邊和高的關(guān)系，故通常稱M座為底變壓器，T座為高變壓器。(T)座原邊繞組匝數(shù)是(M)座的 ，而副邊匝數(shù)DABCScott接線電壓相量圖原邊電壓0D次邊電壓圖1.14 scott接線電壓相量圖DABCScott接線電壓相量圖原邊電壓0D次邊電壓圖1.1(2)原、次邊電流關(guān)系列寫電流和磁勢平衡關(guān)系式：原邊電流：若副邊兩相牽引負(fù)荷電流相等時，且M、T兩供電臂功率因數(shù)相等時， 以 為參考相量： 列磁勢平衡方程：(2)原、次邊電流關(guān)系將 代入得：將 結(jié)論： 在M、T兩供電臂負(fù)荷電流大小相等、功率因數(shù)相

18、等的條件下，Scott牽引變壓器原邊三相電流大小相等，相位互差120，即原邊三相電流對稱。(3) Scott變壓器容量利用率 達(dá)到額定輸出時，即 ，此時 變壓器額定輸出容量： 變壓器設(shè)計額定容量： 結(jié)論：(4)Scott結(jié)線變壓器的優(yōu)缺點:優(yōu)點:當(dāng)M座和T座兩供電臂電流相等,且功率因數(shù)相同時,原邊三相電流對稱;變壓器容量基本能夠全部利用;可利用逆Scott結(jié)線變壓器產(chǎn)生三相對稱電壓供牽引變電所的自用電;(4)Scott結(jié)線變壓器的優(yōu)缺點:Scott結(jié)線變壓器的優(yōu)缺點:缺點:Scott結(jié)線變壓器制造難度大,繞組需按全絕緣設(shè)計,變壓器造價較高;變電所主接線復(fù)雜,設(shè)備較多,工程投資較大,日常的維護、

19、檢修工作量及費用都相應(yīng)增加；Scott結(jié)線兩饋線之間的電壓為38.9KV,即分相絕緣器兩端的電壓較高,故應(yīng)適當(dāng)加強其絕緣;Scott結(jié)線變壓器的中性點難以引出,且無三角形繞組回路,電壓波形較差;Scott結(jié)線變壓器的優(yōu)缺點:小結(jié)平衡與對稱Scott接線變比關(guān)系電流變換關(guān)系Scott變壓器容量利用率小結(jié)平衡與對稱3.阻抗匹配平衡變壓器所謂平衡變壓器必須滿足：(1)無論二相側(cè)(負(fù)荷側(cè))負(fù)荷狀況如何，三相側(cè)(系統(tǒng)側(cè))均無零序電流。即三相側(cè)電流為“平衡系”； (2)當(dāng)二相側(cè)兩臂負(fù)荷相等時，三相側(cè)負(fù)序電流為零。即三相側(cè)電流為“對稱系”。這里介紹的阻抗匹配平衡變壓器就是在普通YN,d11接線變壓器的自由相上增加兩個繞組。這種結(jié)構(gòu)是目前現(xiàn)有平衡牽引變壓器中最簡單的。使副邊內(nèi)各繞組阻抗?jié)M足阻抗匹配原則，從而使原邊平衡，即三個繞組阻抗?jié)M足: Zab=Zbc=Zac3.阻抗匹配平衡變