鐵路電力系統(tǒng)演示文稿

鐵路電力系統(tǒng)演示文稿第一頁，共五十五頁。鐵路電力系統(tǒng)第二頁，共五十五頁。電力系統(tǒng)1電力系統(tǒng)概述1.1電力系統(tǒng)的構成1）一個完整的電力系統(tǒng)由分布各地的各種類型的發(fā)電廠、升壓和降壓變電所、輸電線路及電力用戶組成，它們分別完成電能的生產、電壓變換、電能的輸配及使用。第三頁，共五十五頁。電力系統(tǒng)2）電力網絡或電網指電力系統(tǒng)中除發(fā)電機和用電設備之外的部分,即電力系統(tǒng)中各級電壓的電力線路及其聯(lián)系的變配電所。3）動力系統(tǒng)指電力系統(tǒng)加上發(fā)電廠的“動力部分”?！皠恿Σ糠帧报D―包括水力發(fā)電廠的水庫、水輪機，熱力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機、熱力網和用電設備，以及核電廠的反應堆等等?？偨Y：電力網絡是電力系統(tǒng)的一個組成部分，而電力系統(tǒng)又是動力系統(tǒng)的一個組成部分，這三者的關系也示于圖1-1。第四頁，共五十五頁。電力系統(tǒng)

圖1-1動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、電力網絡示意圖第五頁，共五十五頁。電力系統(tǒng)組成舉例第六頁，共五十五頁。電壓等級與輸送容量和輸送距離之間的關系額定電壓(KV)輸送功率(MW)輸送距離(Km)100.2~26~20352~1020~5011010~5050~150220100~500100~300330200~1000200~600500750~1800400~1000第七頁，共五十五頁。鐵路電力系統(tǒng)鐵路電力系統(tǒng)其特殊性方面：1、負荷沿鐵路線狹長分布，主要用電對象包括鐵路沿線信號燈和其他自動裝置，以及其他單位的生產、生活電源，負荷較小。2、供電可靠性要求極高。鐵路變配電所一般采用雙電源供電方式，沿線每一個供電區(qū)間雙端供電，供電區(qū)間一般采用自閉線、貫通線雙回路供電，自閉線只負責為信號供電，貫通線還包括其它生產、生活用電，雙路供電至低壓雙電源切換裝置，兩路電源互為備用，失壓自動切換。3、供電區(qū)間線路長，一般40~60公里，有的甚至上百公里，而且地形、氣象條件復雜，故障多發(fā)，而故障查找和維修由于受自然條件等因素影響比較困難。第八頁，共五十五頁。鐵路電力負荷鐵路電力負荷分為三級：一級負荷：中斷供電將引起人身傷亡、主要設備損壞、大量減產,造成鐵路運輸秩序混亂。屬于此類負荷有：調度集中、大站電氣集中聯(lián)鎖,自動閉塞,駝峰電氣集中聯(lián)鎖,駝峰道岔自動集中,機械化駝峰的空壓機及駝峰區(qū)照明,局通信樞紐及以上的電源室,中心醫(yī)院的外科和婦科的手術室,特等站和國境站的旅客站房,站臺、天橋、地道及設有國際換裝設備的用電設備,內燃機車電動上油機械（無其它上油設備時）,局電子計算中心站。

一級負荷的供電原則：兩路可靠電源供電,確保在故障情況下也能夠不間斷供電,對兩路電源的轉換時間有要求。

一級負荷的認定原則：首先確定用電設備在鐵路運輸生產中不允許間斷工作,并提供相應的依據；所有用電設備均具備不間斷工作的條件；經上級有關領導確定后審批。第九頁，共五十五頁。鐵路電力負荷鐵路電力負荷分為三級：二級負荷：中斷供電將引起產品報廢,生產過程被打亂,影響鐵路運輸。屬于此類負荷有：機車、車輛檢修和整備設備、給水所、非自動閉塞區(qū)段的小站電氣集中聯(lián)鎖和色燈電聯(lián)鎖器聯(lián)鎖,分局通信樞紐及以下電源室,調度通信機械室,編組站,區(qū)段站,洗罐站,大、中型客（貨）運站,隧道通風設備,加冰所,醫(yī)院,紅外線軸溫測試裝置,道口信號。二級負荷的供電原則：兩路電源或一路可靠電源,確保除故障情況外的不間斷供電。二級負荷的認定原則：由各鐵路局自行審批。三級負荷：其余不屬于一、二級負荷者。

第十頁，共五十五頁。鐵路供電電源對電源的要求：1、具有一級負荷的變、配電所，應具有兩路獨立電源受電，且為專盤專線。2、無一級負荷的變，配電所，應有一路可靠電源，有條件時，宜有兩路電源受電。3、具有兩路電源的變、配電所，每路電源應保證全部負荷的供電。當一路電源停電時，另一路電源應保證一級和二級負荷的供電第十一頁，共五十五頁。鐵路供電電源獨立電源應具備的條件:1、兩路電源之間無聯(lián)系。2、兩路電源有聯(lián)系，但發(fā)生任何一種故障時，兩路電源的任何部分應不致同時受到損壞。第十二頁，共五十五頁。鐵路供電電源供電電壓質量：(1)35KV及其以上高壓供電的,電壓正、負偏差的絕對值之和不超過額定值的10%；(2)10KV及以下三相供電的,為額定值的±7%；(3)220V單相供電的,為額定值的+7%~-10%；(4)自動閉塞信號變壓器二次端子,為額定值的±10%。第十三頁，共五十五頁。鐵路電力系統(tǒng)供電方式：1、兩路電源同時受電，母聯(lián)分段運行，從不同母線段引出兩路供電（采用母聯(lián)備自投方式運行）2、從兩個具有獨立電源的變、配電所各引一路電源供電。兩路電源為一主一備，母聯(lián)分段，平時閉合運行。（采用電源備自投方式運行）第十四頁，共五十五頁。供電方式一、樹干式配電網絡：優(yōu)點:簡單、經濟。缺點：故障時影響范圍較大。第十五頁，共五十五頁。供電方式二、放射式配電網絡：優(yōu)點:適合向一級負荷或功率較大的負荷供電。故障時，相互影響不大，控制方便。缺點：投資高，線路通道占地多。第十六頁，共五十五頁。供電方式三、混合式配電網絡：混合式配電網絡即樹干式與放射式同時使用的配電網絡第十七頁，共五十五頁。供電方式四、環(huán)形式配電網絡：在樹干式配電網絡的基礎上發(fā)展起來的，它是從地區(qū)變、配電所引出兩個以上的樹干式網絡，每兩個樹干式網絡終端相連接起來組成一個環(huán)狀網絡。可以開口運行，也可以閉環(huán)運行。優(yōu)點：提高供電可靠性，縮短故障停時。第十八頁，共五十五頁。供電方式五、兩端供電式配電網絡：鐵路自閉、貫通線采用兩端供電式方式，即鐵路兩相鄰配電所向信號變壓器供電，兩相鄰配電所的電源可互為備用，并裝設自動重合閘及備自投裝置。

第十九頁，共五十五頁。鐵路電力系統(tǒng)鐵路電力系統(tǒng)示意圖鐵路供配電系統(tǒng)由外部電源、變配電所、沿線兩回高壓自閉貫通線路、站場電力線路構成。第二十頁，共五十五頁。供電區(qū)間供電方式第二十一頁，共五十五頁。以甲所供電自閉線（貫通線）為例，自閉（貫通）高壓饋出運行方式有下列四種：1、本所主送方式①、備投-重合乙所處于備用送電狀態(tài)。當甲所線路失電后，乙所出線開關瞬時投入送電（備投）；若備投不成功，甲所出線開關經重合閘時間重合一次；若不成功，則線路永久失電。②、重合-備投乙所處于備用送電狀態(tài)。當甲所線路失電后，甲所出線開關經重合閘時間重合一次；若不成功，乙所出線開關投入送電（備投）；若備投不成功，則線路永久失電。③、單備投乙所處于備用送電狀態(tài)。當甲所線路失電后，乙所出線開關瞬時投入送電（備投）；若不成功，則線路永久失電。④、單重合乙所處于備用送電狀態(tài)。當甲所線路失電后，甲所出線開關經重合閘時間重合一次；若不成功，則線路永久失電。第二十二頁，共五十五頁。2、本所備用送電方式①、備投-重合乙所處于主送狀態(tài)。當乙所線路失電時，甲所出線開關瞬時投入送電（備投）；若備投不成功，乙所出線開關經重合閘時間重合一次；若不成功，則線路永久失電。②、重合-備投乙所處于主送電狀態(tài)。當乙所線路失電后，乙所出線開關經重合閘時間重合一次；若不成功，甲所出線開關投入送電（備投）；若備投不成功，則線路永久失電。③、單備投乙所處于主送電狀態(tài)。當乙所線路失電后，甲所出線開關瞬時投入送電（備投）；若不成功，則線路永久失電。第二十三頁，共五十五頁。3、本所自送、自備方式當供電區(qū)間開口作業(yè)或乙所檢修而不能備用送電時，甲所處于自送、自備方式。當線路失電時，甲所瞬間重合送電。4、跨所送電方式當相鄰兩所的電源同時停電，或本所自送自備方式本所電源停電時，采用跨所供電方式。第二十四頁，共五十五頁。鐵路配電所主接線方式變、配電所主接線方式母線是匯集和分配電流的主要環(huán)節(jié)。在變、配電所中，母線制是指變壓器或電源進線與各饋出線之間的連接方式。常用母線制主要有三種：單母線制、單母線分段制和雙母線制，中小型工廠供、配電系統(tǒng)中一般不采用雙母線制。第二十五頁，共五十五頁。配電所主接線方式單母線制用于只有一回進線的場合。單母線制的可靠性和靈活性較低，母線或主干線上的設備如變壓器T、斷路器QF、隔離開關QS發(fā)生故障或檢修時，都會影響母線全部負荷的用電。第二十六頁，共五十五頁。配電所主接線方式單母線分段制兩回電源進線時，通常采用單母線分段制，當母線分段開關需要帶負荷操作或繼電保護和互為備用自動投入裝置時，應采用斷路器.單母線分段制系統(tǒng)的可靠性和靈活性比單母線制好，基本上可滿足一、二級負荷用戶的要求。當雙回路電源同時供電時，母線分段聯(lián)絡開關通常是打開的，當某一回路故障（或一段母線故障）不影響另一段母線的正常供電，采用分段檢修可避免全部負荷供電中斷。單母線分段制中，母線“合”運行可以增大供電電源容量，減少系統(tǒng)電源阻抗，有利于電弧爐等沖擊性負載運行。在供、配電系統(tǒng)中，一般用戶采用“分”的運行方式第二十七頁，共五十五頁。配電所主接線方式單母線分段方式接線示意圖

單母線分段接線具有與單母線接線相間的簡單、方便和占地少的憂點，而且提高了供電的可靠性。除了發(fā)生分段斷路器故障外，其他設備發(fā)生故障時都不會使整個配電裝置停電。第二十八頁，共五十五頁。圖中配電所采用單母線分段，兩路電源同時運行，通過母聯(lián)開關連接（母線開關常開），互為備用。當一路電源故障時，母聯(lián)開關閉合，由另一路電源供電，防止自閉線、貫通線或者其他重要負荷失電。裝設高壓調壓變壓器，可以保證安裝在各信號點的自動閉塞信號變壓器或貫通線信號變壓器二次電壓波動不超過額定電壓的±10%，并起到隔離變壓器的作用，阻止電力貫通（自動閉塞）線路接地故障影響公共電網。第二十九頁，共五十五頁。鐵路電力系統(tǒng)中性點接地方式

電力系統(tǒng)中性點接地方式涉及到電網本身的安全可靠性、過電壓絕緣水平的選擇，而且對通訊干擾、人身安全有重要影響。

在我國，電力系統(tǒng)中性點的接地方式主要有以下三種：1、中性點不接地系統(tǒng)——適于3~60kV系統(tǒng)中使用；2、中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)——適于3~60kV系統(tǒng)，可避免電弧過電壓的產生；3、中性點直接接地系統(tǒng)——適于110kV以上，380V以下低壓系統(tǒng)。第三十頁，共五十五頁。電力系統(tǒng)中性點的運行方式中性點的運行方式主要有兩大種：1.中性點直接接地系統(tǒng);又稱大電流系統(tǒng)；主要用在110KV及以上的供電系統(tǒng)和380V系統(tǒng)。直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地是會使保護馬上動做切除電源與故障點。2.中性點不接地或經消弧線圈接地；中性點不接地和經消弧線圈接地，主要用在35KV及以下的供電系統(tǒng)。不接地系統(tǒng)如果發(fā)生單相接地，系統(tǒng)可以正常運行兩小時以內，必須找出故障點進行處理，否則會擴大故障。第三十一頁，共五十五頁。中性點直接接地系統(tǒng)

1、對于高壓系統(tǒng)，如110KV以上的供電系統(tǒng)，電壓高，設備絕緣考慮成本不會作得很大，如果中性點不接地，當單相接地時，未接地的二相就要能夠承受√3倍的過電壓，瓷絕緣子體積就要增大近一倍，不但制造起來不容易，安裝也是問題，會使設備投資大大增加；另外110KV以上系統(tǒng)由于電壓高，桿塔的高度也高，不容易出現單相接地的情況，因而就是出現了接地就跳閘也不會影響多少供電可靠性，因而從投資的經濟性考慮，在110KV以上供電系統(tǒng)，我們多采用中性點直接接地系統(tǒng)。2、在低壓380/220V系統(tǒng)中，有許多單相用電設備，如果中性點不接地運行，則發(fā)生單相接地后，有可能未接地相電壓升高，會因過電壓燒毀家用電器，從安全性考慮，我們必須采用中性點直接接地系統(tǒng)，將中性點的電位牢牢接地。1kv以下的供電系統(tǒng)（380/220伏），除某些特殊情況下（井下、游泳池），絕大部分是中性點接地系統(tǒng)，主要是為了防止絕緣損壞而遭受觸電的危險。第三十二頁，共五十五頁。中性點直接接地系統(tǒng)優(yōu)缺點優(yōu)點：發(fā)生單相接地時，其它兩完好相對地電壓不升高，因此可降低絕緣費用。保證安全。缺點：發(fā)生單相接地短路時，短路電流大，要迅速切除故障部分，從而使供電可靠性差。第三十三頁，共五十五頁。中性點不接地系統(tǒng)

如果三相電源電壓是對稱的，則電源中性點的電位為零，但是由于架空線排列不對稱而換位又不完全等原因，使各相對地導納不相等，則中性點將會產生位移電壓。一般情況位移電壓不超過電源電壓的5%，對運行的影響不大。當中性點不接地配電網發(fā)生單相接地故障時，非故障的二相對地電壓將升高，由于線電壓仍保持不變，對用戶繼續(xù)工作影響不大。第三十四頁，共五十五頁。中性點不接地系統(tǒng)優(yōu)缺點優(yōu)點：這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，三相用電設備能正常工作，允許暫時繼續(xù)運行兩小時之內，因此可靠性高。缺點：

這種系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，其它兩條完好相對地電壓升到線電壓，是正常時的√3倍，因此絕緣要求高，增加絕緣費用。第三十五頁，共五十五頁。中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)該方式就是在中性點和大地之間接入一個電感消弧線圈，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，利用消弧線圈的電感電流補償線路接地的電容電流，使流過接地點的電流減小到能自行熄滅的范圍，它的特點是在線路發(fā)生單相接地故障時，可按規(guī)程規(guī)定滿足電網帶單相接地故障運行2h。對于中壓電網，因接地電流得到補償，單相接地故障不會發(fā)展成相間短路故障，因而中性點經消弧線圈接地方式大大提高了供電可靠性，這一點優(yōu)越于中性點經小電阻接地方式。第三十六頁，共五十五頁。中性點經電阻接地這種方式就是在中性點與大地之間接入一定阻值的電阻。該電阻與系統(tǒng)對地電容構成并聯(lián)回路，由于電阻是耗能元件、也是電容電荷釋放元件和諧振的阻壓元件，對防止諧振過電壓和間歇性電弧過電壓保護有一定優(yōu)越性。在中性點經電阻接地方式中，一般選擇電阻的阻值很小，在系統(tǒng)單相接地時，控制流過接地點的電流在500A左右，也有控制在1000A左右的，通過流過接地點的電流來啟動零序保護動作、切除故障線路。該接地方式適用于以電纜線路為主，不容易發(fā)生瞬時性單相接地故障。第三十七頁，共五十五頁。中性點電阻器接地的優(yōu)缺點優(yōu)點：1、內部過電壓（含弧光過電壓、諧振過電壓等）水平低，提高網絡和設備的可靠性。2、大接地電流（100～1000A），故障定位容易，可以正確迅速切除接地故障線路。缺點：1、因接地故障入地電流If=100～1000A，地電位升高比中性點不接地、消弧線圈接地、高值電阻器接地系統(tǒng)等的高。2、接地故障線路迅速切除，間斷供電。第三十八頁，共五十五頁。高速鐵路電力系統(tǒng)

高速鐵路電力系統(tǒng)擔負鐵路運輸生產調度系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、旅客服務等系統(tǒng)供電，是確保鐵路安全、穩(wěn)定、高效運營的基礎設施之一。

高速鐵路供配電系統(tǒng)主要由外部電源、變配電所、沿線兩回高壓電力貫通線、站場電力線路構成。

應用先進的計算機和通訊技術，將高速鐵路電力設備納入電力SCADA系統(tǒng)（數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)）進行遠程監(jiān)控。第三十九頁，共五十五頁。高速鐵路電力系統(tǒng)的構成1、外部電源高速鐵路供電電源應優(yōu)先采用公共電網中可靠的外部電源。當技術經濟合理時，可與牽引所公用電源，外部電源應保證高速鐵路電力供電的安全性、可靠性、可用性和可維護性。2、電力變配電所

高速鐵路電力變配電所采用免維護、少維修設備，按無人值班設計，通過SCADA系統(tǒng)遠動操作、監(jiān)視。兩路電源供電的10kV變配電所應采用單母線分段接線，向區(qū)間10kV貫通線路供電的變配電所應設有載調壓器及專用母線段。3、10kV電力貫通線

高速鐵路設置兩回10kV電力貫通線，一條稱為一級負荷貫通線，另一條稱為綜合負荷貫通線，分別沿鐵路兩側預制電纜槽敷設。第四十頁，共五十五頁。高速鐵路電力設計主要特點1、采用線路入地、設備進屋、全程監(jiān)控的設計理念。2、采用大量新技術、新設備、新工藝。（1）采用免維護或少維修設備，提供電力供電系統(tǒng)運行安全可靠性。（2）采用YJV62型交聯(lián)單芯電纜。制造長度增加，減少接頭，減少故障點。（3）采用遠動智能箱變。減少現場安裝、調試工作量，延長檢修周期。第四十一頁，共五十五頁。高速鐵路電力SCADA系統(tǒng)1、SCADA基本概念：即數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)，以計算機技術為基礎的生產過程控制與調度自動化系統(tǒng)。2、SCADA的基本功能：具有“五遙”功能；遙控、遙測、遙信、遙調、遙視。第四十二頁，共五十五頁。高速鐵路電力SCADA系統(tǒng)構成

由調度段（主站）、通信通道、被控端（被控端）三個部分構成。第四十三頁，共五十五頁。第四十四頁，共五十五頁。通訊信道第四十五頁，共五十五頁。被控端第四十六頁，共五十五頁。遠動箱變的主要電氣設備

鐵路電力遠動智能箱變主要由高壓室、變壓器室、低壓室構成，并且“目”字型排列，共有以下八部分組成：1、一級負荷貫通高壓環(huán)網柜

2、綜合負荷貫通高壓環(huán)網柜3、一級負荷貫通信號變壓器4、綜合負荷貫通信號變壓器5、一級負荷貫通低壓配電柜6、綜合負荷貫通低壓配電柜7、R