模塊4.高速鐵路變配電系統(tǒng)《高速鐵路牽引供電》教學(xué)課件

《高速鐵路牽引供電》高速鐵路變配電系統(tǒng)第四章目錄4.14.2目錄供電系統(tǒng)概述變（配）電所的一次設(shè)備變（配）電所的二次設(shè)備4.3變（配）電所綜合自動化系統(tǒng)4.44.5變配電系統(tǒng)運營變配電系統(tǒng)檢修4.6第一節(jié)供電系統(tǒng)概述高速鐵路供電系統(tǒng)組成牽引供電系統(tǒng)組成及牽引供電方式高速鐵路變配電系統(tǒng)組成及供電方式4.1.1

高速鐵路供電系統(tǒng)組成牽引供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)向電力機(jī)車（動車組）提供電源，其負(fù)荷稱為牽引負(fù)荷，也是一級負(fù)荷。右圖是電力機(jī)車（動車組）受電示意圖，牽引變電所相當(dāng)于牽引供電系統(tǒng)的電源，但它本身須通過高壓輸電線取電于區(qū)域變電所或發(fā)電廠。鐵路變配電系統(tǒng)它向牽引負(fù)荷以外所有的鐵路負(fù)荷提供電源，包括信號系統(tǒng)、生產(chǎn)、車站、供水系統(tǒng)以及生活等鐵路用電負(fù)荷。1.

牽引供電系統(tǒng)工作原理下圖是牽引供電系統(tǒng)工作原理示意圖，可見，與一般電路相比，牽引供電系統(tǒng)電路中最獨特的部分是“回流設(shè)備”。4.1.2

牽引供電系統(tǒng)組成及牽引供電方式4.1.2

牽引供電系統(tǒng)組成及牽引供電方式1—區(qū)域變電所或發(fā)電廠；2—高壓輸電線；3—牽引變電所；4—饋電線（或供電線）；5—接觸網(wǎng)；6—鋼軌；7—回流線；8—分區(qū)所；9—電力機(jī)車；10—開閉所牽引供電系統(tǒng)組成下圖是牽引供電系統(tǒng)組成的示意圖，下面對它的主要組成部分做簡單介紹。高壓輸電線路牽引負(fù)荷要求電力系統(tǒng)送至高鐵牽引變電所的高壓輸電線，采用電壓等級為220

kV及以上的獨立的雙回路線路，并互為熱備用。牽引變電所其功能是將電力系統(tǒng)送來的高壓電變換成27.5 kV的電壓，然后再向鐵路沿線的牽引網(wǎng)供電。4.1.2

牽引供電系統(tǒng)組成及牽引供電方式2.

牽引供電系統(tǒng)組成3）牽引網(wǎng)牽引網(wǎng)包括饋電線、接觸網(wǎng)、鋼軌、大地和回流線。(1）饋電線（供電線）饋電線是連接牽引變電所和接觸網(wǎng)的導(dǎo)線或電纜，把牽引變電所主變壓器二次側(cè)27.5 kV的電能輸送到接觸網(wǎng)。(2）接觸網(wǎng)接觸網(wǎng)是牽引網(wǎng)的主體，額定電壓為25

kV，和一般的配電線路在結(jié)構(gòu)和材料上有很大區(qū)別，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運行環(huán)境惡劣，日常維修工作量大，短路故障也較多。受電弓與接觸網(wǎng)的關(guān)系稱為“弓網(wǎng)關(guān)系”，與“輪軌關(guān)系”“列控系統(tǒng)”共同構(gòu)成高速鐵路的三大核心技術(shù)。4.1.2

牽引供電系統(tǒng)組成及牽引供電方式牽引供電系統(tǒng)組成牽引網(wǎng)(3）鋼軌、大地和回流線在牽引供電系統(tǒng)中，鋼軌和大地將牽引電流引回牽引變電所，但鋼軌和大地不能將全部電流引回，一般設(shè)架空回流線，和接觸網(wǎng)支柱同桿架設(shè)，既有利于牽引電流的回流，通過和其他設(shè)備的配合，還能大大降低牽引負(fù)荷電流對通信的干擾作用。分區(qū)所在復(fù)線單邊供電方式中，均在供電分區(qū)的末端設(shè)置分區(qū)所，其作用如右上圖所示。復(fù)線分區(qū)所不但可以提高供電臂末端的電壓水平，當(dāng)接觸網(wǎng)發(fā)生故障時，還可通過饋線斷路器和分區(qū)所斷路器的配合動作，切除事故區(qū)段，縮小事故范圍。4.1.2

牽引供電系統(tǒng)組成及牽引供電方式牽引供電系統(tǒng)組成開閉所開閉所的主要作用是增加牽引變電所的饋電線數(shù)目，將長供電臂分段，降低牽引變電所的復(fù)雜程度。電力機(jī)車我國高速鐵路主要采用CRH（China

Railway

High-speed）動車組系列機(jī)車。這種“交-直-交”變頻電力機(jī)車，具有功率大、速度高、功率因數(shù)高的特點，并能降低牽引負(fù)荷對通信信號的干擾，是中國高速鐵路走向世界的代名詞。4.1.2

牽引供電系統(tǒng)組成及牽引供電方式3.

牽引供電方式1）帶回流線的直接供電方式（DN供電方式）為了減小直接供電方式牽引電流不能完全回流至牽引變電所的負(fù)面影響，加設(shè)架空回流線，每隔一定距離用吸上線將鋼軌中的回流引入架空回流線上。這種供電方式稱為“帶回流線的直接供電方式”，簡稱“DN供電方式”，左下圖為其接觸懸掛結(jié)構(gòu)示意圖，右下圖為其電路示意圖。DN供電方式結(jié)構(gòu)示意圖DN供電方式電路示意圖4.1.2

牽引供電系統(tǒng)組成及牽引供電方式牽引供電方式帶回流線的直接供電方式（DN供電方式）DN供電方式，具有牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單、單位阻抗小、接觸線硬點少、利于機(jī)車的高速行駛等優(yōu)點，雖然對相鄰?fù)ㄐ啪€路有較高要求，但隨著通信技術(shù)的發(fā)展，這個缺點已不再限制其被廣泛應(yīng)用，因而具有較強的生命力。AT供電方式(1）工作原理圖示為AT供電方式電路示意圖。4.1.2

牽引供電系統(tǒng)組成及牽引供電方式3.

牽引供電方式2）AT供電方式(2）AT供電方式牽引網(wǎng)的構(gòu)成右上圖為AT供電方式接觸懸掛結(jié)構(gòu)示意圖。圖(a)、(b)為單線AT牽引網(wǎng)構(gòu)成示意圖，圖(c)、(d)為復(fù)線AT牽引網(wǎng)構(gòu)成示意圖。ATP—自耦變壓器所；SP—分區(qū)所；SFSP—輔助開閉所；T—接觸線；R—鋼軌；F—正饋線；PW—保護(hù)線；SS—變電所；CPW—鋼軌和保護(hù)線間的輔助連接；SF—單饋電線(a)(b)(c)(d)4.1.2

牽引供電系統(tǒng)組成及牽引供電方式3.

牽引供電方式2）AT供電方式(3）AT供電方式下的開閉所AT牽引網(wǎng)供電臂一般較長，可達(dá)50～60km，一般為了滿足重要的區(qū)段站、編組站或電力機(jī)務(wù)段供電需要，在所在站、段設(shè)置開閉所進(jìn)行分段，可減小牽引網(wǎng)故障時的停電范圍。(4）AT供電方式下的分區(qū)所復(fù)線區(qū)段分區(qū)所的作用主要是使上、下行牽引網(wǎng)實現(xiàn)并聯(lián)供電，以改善牽引供電條件。此外，無論是單線區(qū)段還是復(fù)線區(qū)段，當(dāng)相鄰牽引變電所因故全障所停電時，可通過分區(qū)所的聯(lián)絡(luò)開關(guān)實現(xiàn)越區(qū)供電。4.1.2

牽引供電系統(tǒng)組成及牽引供電方式3.

牽引供電方式2）AT供電方式(5）AT供電方式的優(yōu)缺點AT供電方式無需提高牽引網(wǎng)的絕緣水平即可將供電電壓提高一倍。在相同的牽引負(fù)荷條件下，接觸懸掛和正饋線中的電流大致可減少一半。牽引網(wǎng)單位阻抗（歸算至27.5

kV側(cè)）約為BT供電方式牽引網(wǎng)單位阻抗的1/4。大大減小了牽引網(wǎng)的電壓損失和電能損失。變電所需要數(shù)量可以減少，而且相應(yīng)的外部高壓輸電線數(shù)量也可以減少。AT供電方式對鄰近通信線的綜合防護(hù)效果要優(yōu)于BT供電方式。AT供電方式的缺點主要是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，工程投資大于DN供電方式，相應(yīng)的施工、維修和運行也比較復(fù)雜。4.1.3

高速鐵路變配電系統(tǒng)組成及供電方式高速鐵路變配電系統(tǒng)與普速鐵路變配電系統(tǒng)的區(qū)別高速鐵路變（配）電所安全可靠性顯著提高高速鐵路變（配）電所采用免維護(hù)或少維修設(shè)備，戶內(nèi)高壓開關(guān)采用氣體絕緣開關(guān)柜或組合電器,具有小型化、可靠性高、安全性好、壽命長及維修工作量少等優(yōu)點。高速鐵路沿線電力線路回路的名稱和功能特點普速鐵路，沿線電力線路一般稱為自動閉塞電力線路和電力貫通線路。電力貫通線路作為沿線與行車有關(guān)的用電負(fù)荷（除自動閉塞信號設(shè)備外）的主供電源，兼做自動閉塞信號設(shè)備的備用電源。自動閉塞電力線路作為自動閉塞信號設(shè)備的主供電源及沿線其他一級用電負(fù)荷的備用電源。4.1.3

高速鐵路變配電系統(tǒng)組成及供電方式高速鐵路變配電系統(tǒng)與普速鐵路變配電系統(tǒng)的區(qū)別高速鐵路沿線電力線路回路的名稱和功能特點高速鐵路采用一級貫通和綜合貫通兩回線路供電，兩路貫通線的電源取自各變（配）電所設(shè)置的調(diào)壓器饋出的專用母線段，沿線與行車有關(guān)的通信、信號、綜調(diào)系統(tǒng)等由一級貫通線主供，綜合電力貫通線備供。高速鐵路沿線電力線路回路的路徑及敷設(shè)方式普速鐵路中電力線路均為架空線路，線路路徑基本在鐵路限界以外。高速鐵路電力線路采用單芯電纜沿鐵路兩側(cè)預(yù)制的電纜槽敷設(shè)，沿線區(qū)間、車站等負(fù)荷均從線上各接取一回電源。電纜蛇形敷設(shè)于沿線路兩側(cè)路肩電纜槽內(nèi)，且同信號、通信電纜之間設(shè)置了實體隔斷。4.1.3

高速鐵路變配電系統(tǒng)組成及供電方式1.

高速鐵路變配電系統(tǒng)與普速鐵路變配電系統(tǒng)的區(qū)別4）高速鐵路變配電系統(tǒng)多采用低電阻接地形式我國普速鐵路10

kV電力貫通線絕大多數(shù)采用架空線路，線路電容電流不大，10

kV供電系統(tǒng)一般采用中性點不接地系統(tǒng)。高速鐵路10

kV電力貫通線絕大多數(shù)采用電纜線路，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，故障相的電容電流較大，電網(wǎng)安全運行受到威脅，采用中性點不接地系統(tǒng)不現(xiàn)實。關(guān)于配電網(wǎng)絡(luò)中性點接地方式，目前國內(nèi)外中壓配電網(wǎng)絡(luò)普遍以消弧線圈接地和低電阻接地為主。以電纜線路為主的10

kV供電系統(tǒng)，由于發(fā)生瞬間故障的概率較低等原因，宜采用中性點經(jīng)低電阻接地運行方式。4.1.3

高速鐵路變配電系統(tǒng)組成及供電方式2.

高速鐵路變配電系統(tǒng)的構(gòu)成及負(fù)荷特點1）系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)主要由從地方電網(wǎng)接引的110kV及10 kV高壓電源線路、110/10kV變電所、10 kV配電所、沿線兩路10

kV電力貫通線路、站場及區(qū)間高、低壓電力線路、車站10/0.4

kV變電所、10/0.4

kV箱式變、室外動力照明、電氣設(shè)備防雷接地等構(gòu)成。右圖為鐵路變配電系統(tǒng)組成示意圖。4.1.3

高速鐵路變配電系統(tǒng)組成及供電方式2.

高速鐵路變配電系統(tǒng)的構(gòu)成及負(fù)荷特點2）負(fù)荷分布站、段（所）負(fù)荷主要包括：車站設(shè)備、通信、信號、信息系統(tǒng)、給排水等。區(qū)間負(fù)荷主要包括：信號中繼站、通信基站、光纖直放站、電力牽引各所用電等。3）用電負(fù)荷等級及供電原則(1）用電負(fù)荷等級一級負(fù)荷主要包括：與行車密切相關(guān)的通信、信號及信息系統(tǒng)的主要設(shè)備；電力牽引各所用電等。二級負(fù)荷主要包括：為通信、信號主要設(shè)備配置的專用空調(diào)和人員密集場所的車站候車室及貴賓候車空調(diào)等。其余負(fù)荷原則上為三級負(fù)荷。4.1.3

高速鐵路變配電系統(tǒng)組成及供電方式2.

高速鐵路變配電系統(tǒng)的構(gòu)成及負(fù)荷特點3）用電負(fù)荷等級及供電原則(2）用電負(fù)荷供電原則一級負(fù)荷供電：兩路相對獨立電源分別供電至用電設(shè)備或低壓雙電源切換裝置處，當(dāng)兩個電源中一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞。其中與行車密切相關(guān)的通信、信號、運營調(diào)度系統(tǒng)等一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷采用兩路10

kV貫通線供電。二級負(fù)荷供電：有條件時提供兩路高壓電源供電，當(dāng)兩路電源供電確有困難時可為一路高壓電源供電。三級負(fù)荷供電：一般采用單回路供電，當(dāng)供電系統(tǒng)為非正常運行方式時，允許將其切除。2.

高速鐵路變配電系統(tǒng)的構(gòu)成及負(fù)荷特點4）電壓等級和質(zhì)量鐵路變配電系統(tǒng)采用110

kV、35

kV、10

kV或380/220V電壓供電。電壓波動幅度應(yīng)不超過額定電壓的百分?jǐn)?shù)規(guī)定：①

35

kV及以上，電壓偏差為額定值的±10%。②

10

kV及以下，電壓偏差為額定值的±7%。③

220

V，電壓偏差為額定值的－10%～+7%。④

行車信號、通信變壓器二次端子，電壓偏差為額定值的±10%。4.1.3

高速鐵路變配電系統(tǒng)組成及供電方式第二節(jié)變（配）電所的一次設(shè)備高速鐵路變（配）電所的外部電源牽引變（配）電所的主接線高壓電氣設(shè)備的組成及作用4.2.1

高速鐵路變（配）電所的外部電源牽引供電系統(tǒng)電力牽引為一級負(fù)荷，牽引變電所應(yīng)由兩路互為獨立的電源供電，當(dāng)任一路故障時，另一路應(yīng)能正常供電。高速鐵路牽引變電所外部電源的電壓等級一般要求為220

kV及以上，以滿足高速鐵路負(fù)荷大的特點。鐵路變配電系統(tǒng)高速鐵路變配電系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先從地方電網(wǎng)引入外部電源，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時，可與牽引變電所共用220（110）kV，也可與地方電網(wǎng)協(xié)商單獨接引相互獨立的兩路220（110）kV外部電源。對特大型客站，應(yīng)設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源。4.2.2

變（配）電所的主接線1.

變（配）電所的主接線的作用及畫法將變（配）電所的一次設(shè)備按照一定的關(guān)系連接起來，組成一次接線，即變（配）電所的主接線。簡單地說，根據(jù)用戶負(fù)荷的供電要求，電源怎樣進(jìn)入變（配）電所、又如何向下一級負(fù)荷供電，就構(gòu)成了變（配）電所的主接線，通常用單線圖表示，即用一條線代表三相，但有的元件（如互感器）不一定三相全部裝設(shè)，故其局部電路圖用三線圖表示。下表是變（配）電所高壓設(shè)備的文字符號、主要特點與作用。分類名

稱舊文字符號國標(biāo)文字符號主要作用變換電器牽引變壓器BT變換電力系統(tǒng)的電壓，使之便于傳輸和應(yīng)用電力變壓器電流互感器LHTA變換電路中的電流和電壓，使之便于用于測量、保護(hù)和控制電壓互感器YHTV4.2.2

變（配）電所的主接線續(xù)表1.

變（配）電所的主接線的作用及畫法下表是變（配）電所高壓設(shè)備的文字符號、主要特點與作用。分類名

稱舊文字符號國標(biāo)文字符號主要作用開關(guān)電器斷路器DLQF關(guān)合和開斷正常和故障電路，具有良好的滅弧能力隔離開關(guān)GQS關(guān)合和開斷無負(fù)荷的電路，具有明顯的分?jǐn)帱c，沒有滅弧功能負(fù)荷隔離開關(guān)FQL關(guān)合和開斷正常運行的電路，具有明顯的分?jǐn)帱c，具有一定的滅弧能力保護(hù)電器熔斷器RDFU避免電氣設(shè)備因短路故障或過負(fù)荷遭受損壞的電氣設(shè)備電抗器、濾波器DKLC限制電氣設(shè)備承受的短路電流；過濾高次諧波避雷器、放電器BLF限制電氣設(shè)備承受的過電壓，保護(hù)用電設(shè)備補償電器電容器DRC補償變配電系統(tǒng)中的無功功率，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)GIS組合電器、GIS開關(guān)柜將斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器等按一定的接線裝配成一個整體4.2.2

變（配）電所的主接線1.

變（配）電所的主接線的作用及畫法圖示為變（配）電所高壓設(shè)備的圖形符號。4.2.2

變（配）電所的主接線2.

牽引變電所、AT所、分區(qū)所的主接線1）牽引變電所主接線(1）高壓側(cè)接線方式在兩路電源均非?？煽康臈l件下，牽引變電所高壓側(cè)通常采用線路變壓器組接線。此外，電源側(cè)亦可采用分支接線（如圖示武廣高鐵某牽引變電所（高壓側(cè)）），在兩回進(jìn)線之間設(shè)置兩臺隔離開關(guān)的跨條，實現(xiàn)電源進(jìn)線與變壓器直列或交叉供電的運行方式，提高運行方式的靈活性。4.2.2

變（配）電所的主接線2.

牽引變電所、AT所、分區(qū)所的主接線1）牽引變電所主接線(2）27.5kV側(cè)接線方式左下圖為常用的單母線隔離開關(guān)分段接線形式，這種接線方式適用于有一個工作電源和一個備用電源的變（配）電所。右下圖為武廣高鐵某牽引變電所27.5

kV側(cè)主接線圖。4.2.2

變（配）電所的主接線2.

牽引變電所、AT所、分區(qū)所的主接線2）AT所主接線AT所中的主要設(shè)備是自耦變壓器及其開關(guān)設(shè)備等，AT中點經(jīng)中性線（N）與接觸網(wǎng)保護(hù)線（PW）相連后接至鋼軌，兩個引線端子分別接至接觸網(wǎng)和正饋線。右圖為武廣高鐵某AT所主接線圖。4.2.2

變（配）電所的主接線2.

牽引變電所、AT所、分區(qū)所的主接線3）AT分區(qū)所主接線（與AT所共建）右圖為武廣高鐵某分區(qū)所主接線圖，其工作情況如下：（

1

）

在每個供電臂上、下行接觸網(wǎng)之間用兩組斷路器相連。正常運行時，斷路器均閉合，實現(xiàn)上下行并聯(lián)，兩個供電臂之間設(shè)置帶有隔離開關(guān)的跨條以實現(xiàn)越區(qū)供電。4.2.2

變（配）電所的主接線2.

牽引變電所、AT所、分區(qū)所的主接線3）AT分區(qū)所主接線（與AT所共建）其工作情況如下：在兩臺斷路器內(nèi)側(cè)設(shè)有兩臺自耦變壓器，每臺自耦變壓器通過雙極斷路器和電動隔離開關(guān)接于進(jìn)線上，兩臺自耦變壓器互為備用。每回27.5 kV饋線上均設(shè)有氧化鋅避雷器，用于過電壓保護(hù)；設(shè)有電壓互感器，用于測量保護(hù)。（4）27.5

kV母線上設(shè)一臺單相所用電變壓器；另外從10

kV電力貫通線上引一回電源入所，并設(shè)置一臺10/0.4

kV三相所用電變壓器（圖中未畫出），二者之間互為備用。4.2.2

變（配）電所的主接線3.

變（配）電所主接線1）10

kV變（配）電所主接線如圖所示，高鐵10

kV變（配）電所采用雙電源單母線斷路器分段運行方式，兩路電源來自地方電源，正常時，母聯(lián)斷路器打開，兩路電源同時運行，互為備用；當(dāng)一路檢修或發(fā)生故障時，母聯(lián)自動閉合，由另一路電源供電。一級貫通和綜合貫通線分別經(jīng)調(diào)壓器調(diào)壓后供電。調(diào)壓器中性點經(jīng)小電阻裝置接地。4.2.2

變（配）電所的主接線3.

變（配）電所主接線2）10

kV箱式變電站主接線沿線與行車有關(guān)的通信、信號、綜合調(diào)度系統(tǒng)采用箱式變電站供電，如圖所示。電源由一級貫通線主供，綜合電力貫通線備供。箱式變電站內(nèi)設(shè)備配置：高壓開關(guān)柜選用SF6氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜。變壓器采用干式變壓器，低壓柜采用模數(shù)化組合式開關(guān)柜，低壓空氣開關(guān)選用遠(yuǎn)程可操作式。4.2.3

高壓電氣設(shè)備的組成及作用1.

高壓電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)形式我國高速鐵路牽引變電所高壓側(cè)配電設(shè)備多數(shù)采用單體設(shè)備，室外分散布置設(shè)計；在用地困難的情況下，進(jìn)線電源側(cè)采用GIS組合電器，可戶內(nèi)或戶外集中布置，如圖所示。牽引變電所高壓側(cè)采用單體設(shè)備室外設(shè)備布置實景圖牽引變電所進(jìn)線電源側(cè)GIS組合電器實景圖4.2.3

高壓電氣設(shè)備的組成及作用1.

高壓電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)形式下表為我國高速鐵路牽引變電所高壓電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)形式。序號220

kV側(cè)27.5

kV側(cè)1采用單體設(shè)備，戶外分散布置GIS開關(guān)柜，戶內(nèi)布置2饋線柱式SF6斷路器，戶外布置3采用GIS組合電器，戶外集中布置GIS開關(guān)柜，戶內(nèi)布置4采用GIS組合電器，戶內(nèi)集中布置牽引變電所、分區(qū)所、AT所、開閉所27.5 kV側(cè)開關(guān)設(shè)備采用GIS開關(guān)柜，速度200～250

km/h的客專27.5

kV側(cè)采用戶外單體設(shè)備布置方式或空氣開關(guān)柜方式，如圖所示。4.2.3

高壓電氣設(shè)備的組成及作用2.

變壓器變壓器主要功能是變換電壓和傳輸電能。高鐵牽引變電所通常采用220（110）/27.5

kV的油浸自冷式變壓器作為牽引變壓器。其接線形式，應(yīng)根據(jù)各地電網(wǎng)具體情況和牽引變壓器的容量綜合確定。主要接線形式有：V/V、V/X和純單相，具體接線方式如圖所示。V/V接線V/X接線圖純單相接線4.2.3

高壓電氣設(shè)備的組成及作用3.

高壓斷路器與高壓隔離開關(guān)高壓斷路器具有專門的滅弧裝置、有很強的滅弧能力，是一種具有開關(guān)和保護(hù)雙重作用、性能完善的高壓開關(guān)。高壓隔離開關(guān)是沒有滅弧裝置的開關(guān)電器，在分閘時有明顯的斷口，合閘情況下能可靠地通過線路的額定電流和短路電流。一般與高壓斷路器配合使用。隔離開關(guān)主要有手動和電動兩種。電動的可實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作、自動控制，易于實現(xiàn)開關(guān)間的電氣閉鎖。隔離開關(guān)也可分為帶接地刀閘和不帶接地刀閘兩種。接地刀閘相當(dāng)于臨時掛接的地線，高壓隔離開關(guān)及其接地刀閘，一般設(shè)機(jī)械閉鎖，在實際使用中一般采用手動操作的方式。4.2.3

高壓電氣設(shè)備的組成及作用高壓熔斷器與高壓負(fù)荷開關(guān)高壓熔斷器是一種保護(hù)電器，在過載和短路情況下通過熔體熔斷而切斷電路。主要由金屬熔體、支持熔體的觸頭裝置和外殼組成，必須和其他電器配合使用。高壓負(fù)荷開關(guān)能切斷負(fù)荷電流，不允許切斷短路電流。在鐵路變配電系統(tǒng)中常與熔斷器一起使用，負(fù)荷開關(guān)起控制作用，熔斷器則起短路保護(hù)作用。GIS組合電器與開關(guān)柜GIS組合電器與開關(guān)柜是成套電器裝置，是將斷路器、三位置開關(guān)（隔離開關(guān)、接地開關(guān)）、電流互感器、電壓互感器等主要電氣元件，按照一次主接線要求，依次組成一個整體，高壓帶電部分均封閉于接地的金屬體內(nèi)，并充以一定壓力的SF6氣體作為絕緣介質(zhì)。4.2.3

高壓電氣設(shè)備的組成及作用5.

GIS組合電器與開關(guān)柜其中，110 kV及以上稱為GIS組合電器，封裝了兩路斷路器及其他設(shè)備；27.5 kV及10kV稱為GIS開關(guān)柜，一般由單個斷路器（單極或多極）及其他設(shè)備組合而成，如圖所示。4.2.3

高壓電氣設(shè)備的組成及作用GIS組合電器與開關(guān)柜GIS的特點GIS具有小型化、可靠性高、安全性好、安裝周期短、維護(hù)方便、檢修周期長的特點。GIS的主要設(shè)備品種及其組合元件我國高鐵線路采用的GIS柜主要有西門子、ABB公司等合資產(chǎn)品，設(shè)計原理相似，在SF6氣室結(jié)構(gòu)上及工藝方面存在差異，如圖所示。西門子NXPLUS

C型GIS柜ABB

ZX0型GIS柜4.2.3

高壓電氣設(shè)備的組成及作用5.

GIS組合電器與開關(guān)柜2）GIS的主要設(shè)備品種及其組合元件(1）GIS柜氣室工藝西門子NXPLUSC開關(guān)柜在對外部接口處理上采用激光完全焊接技術(shù)密封，如圖所示。在SF6氣體壓力監(jiān)視設(shè)計是非接觸性的，依靠磁耦合元件相互作用于氣室內(nèi)外壓力元件和指示裝置，反映氣室內(nèi)SF6氣體壓力變化情況，工作原理如圖所示。1—準(zhǔn)備就緒指示；2—壓力元件；3—紅色指示：未就緒；4—綠色指示：就緒；5—磁耦合采用磁耦合元件的西門子SF6氣體壓力監(jiān)視裝置原理示意圖西門子NXPLUSC型GIS柜套管采用激光焊接4.2.3

高壓電氣設(shè)備的組成及作用5.

GIS組合電器與開關(guān)柜2）GIS的主要設(shè)備品種及其組合元件(1）GIS柜氣室工藝ABB

ZX0型GIS柜氣室主要也是通過激光焊接密封，但對外接口是通過絕緣墊刷膠螺釘固定處理的，且留有氣室充氣裝置，通過充氣裝置利用移動氣體壓力檢測表進(jìn)行日常檢查氣體壓力變化，ABB

ZX0型GIS柜上沒有單獨的壓力監(jiān)測裝置。(2）斷路器斷路器是GIS組合電器和開關(guān)柜的核心設(shè)備，可采用性能優(yōu)良的SF6氣體斷路器，在電壓等級較低的場合，通常采用真空斷路器。西門子、ABB在35

kV及以下均采用真空斷路器。4.2.3

高壓電氣設(shè)備的組成及作用5.

GIS組合電器與開關(guān)柜2）GIS的主要設(shè)備品種及其組合元件(2）斷路器下圖為西門子、ABB真空斷路器滅弧室剖面圖，圖中靜觸頭直接與外殼相連，動觸頭與連接螺栓連接，與真空滅弧室內(nèi)的金屬波紋管形成通向氣體室的真空密封連接。西門子3AH55型真空斷路器ABB

VD4X0型真空斷路器4.2.3

高壓電氣設(shè)備的組成及作用5.

GIS組合電器與開關(guān)柜2）GIS的主要設(shè)備品種及其組合元件(3）斷路器操作機(jī)構(gòu)斷路器操作機(jī)構(gòu)功能原理基本一樣，只是結(jié)構(gòu)形式有所差別，均屬于彈簧儲能、機(jī)械防跳類型和具有手動、電動功能。(4）三工位開關(guān)三工位開關(guān)將隔離開關(guān)和接地開關(guān)融為一體，是配合GIS開關(guān)柜而設(shè)計的，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作可靠、性能高、調(diào)試簡單、重量輕等優(yōu)點。西門子、ABB的GIS柜中的三工位開關(guān)原理、結(jié)構(gòu)基本一樣。4.2.3

高壓電氣設(shè)備的組成及作用5.

GIS組合電器與開關(guān)柜2）GIS的主要設(shè)備品種及其組合元件(4）三工位開關(guān)圖示為NXPLUS

C開關(guān)柜三工位開關(guān)四種工作狀態(tài)。三工位隔開關(guān)合閘-斷路器合閘三工位隔離開關(guān)分閘-斷路器分閘三工位隔離開關(guān)接地-斷路器合閘三工位隔離開關(guān)準(zhǔn)備接地-斷路器分閘4.2.3

高壓電氣設(shè)備的組成及作用5.

GIS組合電器與開關(guān)柜2）GIS的主要設(shè)備品種及其組合元件(5）電壓互感器與電流互感器電壓互感器、電流互感器根據(jù)需求可選為母線型和線路型，結(jié)構(gòu)特點如下。電壓互感器環(huán)氧樹脂絕緣分為電容式和電磁式兩種一般沒有隔離開關(guān)控制插入式布置在開關(guān)柜氣箱的外面電流互感器環(huán)氧樹脂部件穿芯式布置在開關(guān)柜氣箱的外面4.2.3

高壓電氣設(shè)備的組成及作用GIS組合電器與開關(guān)柜2）GIS的主要設(shè)備品種及其組合元件(6）高壓HRC熔斷器組件高壓HRC熔斷器一般和三工位負(fù)荷開關(guān)組合使用，作為變壓器或電機(jī)之前的短路保護(hù)。其結(jié)構(gòu)如右上圖所示，其具有以下特點：高壓HRC熔斷器符合DIN

43625（主要尺寸），“中等”型號配有撞針60282-1。單極絕緣。高壓HRC熔斷器和三工位負(fù)荷開關(guān)配套，符合標(biāo)準(zhǔn)IEC

62271。使用相應(yīng)的高壓HRC熔斷器（例如西門子、3GD1型）時，熱撞針脫等。4.2.3

高壓電氣設(shè)備的組成及作用5.

GIS組合電器與開關(guān)柜2）GIS的主要設(shè)備品種及其組合元件(7）避雷器避雷器一般采用金屬氧化物避雷器。該避雷器體積小、保護(hù)性能優(yōu)良，很適合GIS。(8）母線母線的布置形式主要有三相共筒式和分相式兩種。(9）充氣套管與電纜密封終端組合電器的進(jìn)出線與架空線路連接采用充氣（

SF6

）套管，進(jìn)出線與電纜的連接則采用電纜密封終端。4.2.3

高壓電氣設(shè)備的組成及作用5.

GIS組合電器與開關(guān)柜3）GIS運行注意事項(1）密封不良的危害設(shè)備密封不良有毒氣體分解物會從設(shè)備中逸出，可能使工作人員窒息。(2）操作過電壓的危害在GIS中開關(guān)操作時，會產(chǎn)生快速暫態(tài)過電壓，可能導(dǎo)致GIS和鄰近設(shè)備的絕緣事故。(3）水分雜質(zhì)的危害水分是SF6氣體中危害最大的雜質(zhì)。SF6氣體含水量過高，會導(dǎo)致滅弧室材料腐蝕，導(dǎo)致機(jī)械操作失靈。4.2.3

高壓電氣設(shè)備的組成及作用6.

高壓互感器220

kV電壓互感器采用電容式互感器，如左圖所示。220

kV電流互感器采用干式或者油浸式電流互感器，220

kV干式電流互感器實景圖如右圖所示。4.2.3

高壓電氣設(shè)備的組成及作用7.

配電系統(tǒng)電容補償裝置高速鐵路牽引供電系統(tǒng)因采用交-直-交型電傳動，基本不存在功率因數(shù)低的問題，牽引變電所不設(shè)置電容補償裝置，但預(yù)留了濾波裝置的安裝位置。部分高速鐵路變配電系統(tǒng)，在10kV或者0.4

kV母線上設(shè)置電容補償裝置，如圖所示。4.2.3

高壓電氣設(shè)備的組成及作用防雷設(shè)備避雷器避雷器是一種保護(hù)電器，用來防止雷擊產(chǎn)生的過電壓波沿線路侵入變（配）電所或其他建筑物內(nèi)，破壞設(shè)備的絕緣。與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)，用來限制電氣設(shè)備絕緣上承受的過電壓。功能上可以稱之為過電壓限制器。接閃器接閃器是專門用來接受直接雷擊的金屬物體。接閃器的金屬桿稱為避雷針，接閃器金屬線稱為避雷線，或稱架空地線。接閃器金屬帶稱為避雷帶。接閃金屬網(wǎng)稱為避雷網(wǎng)。變（配）電所二次設(shè)備的基本原理變（配）電所二次接線圖及其閱讀方法變（配）電所的二次設(shè)備第三節(jié)4.3.1

變（配）電所二次設(shè)備的基本原理1.

變（配）電所二次設(shè)備的主要功能二次設(shè)備的主要功能如下表所示。設(shè)備名稱功

能控制系統(tǒng)對一次系統(tǒng)的開關(guān)設(shè)備進(jìn)行就地或遠(yuǎn)方分、合閘操作，有“遠(yuǎn)方”“屏控”“當(dāng)?shù)亍比N控制形式，同一時間只能選擇其中之一作為控制方式當(dāng)?shù)兀涸陂_關(guān)設(shè)備的實際安裝地點進(jìn)行控制操作屏控：在主控制室內(nèi)，通過控制開關(guān)（或計算機(jī)）發(fā)出命令，對幾百米內(nèi)可電動的開關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制。遠(yuǎn)方：在遠(yuǎn)方調(diào)度中心，通過調(diào)度端、信道及出口執(zhí)行端對可電動的開關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制信號系統(tǒng)能反映事故狀態(tài)和不正常運行狀態(tài)，提醒運行人員注意當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生事故時，系統(tǒng)發(fā)出的信號即為事故信號當(dāng)供電系統(tǒng)處于不正常運行狀態(tài)時，系統(tǒng)發(fā)出的信號即為預(yù)告信號4.3.1

變（配）電所二次設(shè)備的基本原理1.

變（配）電所二次設(shè)備的主要功能二次設(shè)備的主要功能如下表所示。設(shè)備名稱功

能繼電保護(hù)及自動裝置系統(tǒng)能自動、快速、有選擇性地切除故障設(shè)備，減小設(shè)備損壞程度，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加供電的可靠性即時反映一次系統(tǒng)的不正常工作狀態(tài)，提示運行人員關(guān)注和處理饋出線設(shè)一次重合閘裝置；雙電源設(shè)備用電源自動投入裝置斷路器將一次系統(tǒng)分隔為各種獨立的電氣單元（也稱為元件），如變壓器、線路等。相應(yīng)的就有了各種電氣單元的繼電保護(hù)裝置，如變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、線路保護(hù)等對重要的一次設(shè)備設(shè)置主保護(hù)和后備保護(hù)測量及監(jiān)察系統(tǒng)指示或記錄一次系統(tǒng)的運行參數(shù)，作為一次系統(tǒng)運行情況、故障處理機(jī)經(jīng)濟(jì)核算的依據(jù)。由各種電氣測量儀表、監(jiān)測裝置等設(shè)備構(gòu)成，常見的有電流、電壓、頻率、功率、電能等電氣量的測量和交直流絕緣監(jiān)察操作電源系統(tǒng)向二次系統(tǒng)提供工作電源，斷路器的跳、合閘操作電源，其他設(shè)備的事故電源等操作電源均采用110

V（或220

V）直流電源，一般由蓄電池及浮充電系統(tǒng)構(gòu)成續(xù)表2.

繼電保護(hù)的基本工作原理及要求4.3.1

變（配）電所二次設(shè)備的基本原理1）繼電保護(hù)的基本工作原理(1）電流保護(hù)原理1—斷路器；2—電流互感器；3—電流繼電器；4—脫扣器；5—斷路器跳閘線圈；6—斷路器輔助常開觸點傳統(tǒng)的電流保護(hù)通過電磁型電流繼電器實現(xiàn)，電磁型電流繼電器主要由電磁鐵、線圈和接點三部分構(gòu)成，它通過線圈電流的變化控制電磁鐵的電磁力，當(dāng)電流達(dá)到整定值時，電磁鐵的電磁力使斷路器脫口跳閘?，F(xiàn)以圖示電流保護(hù)為例說明繼電保護(hù)的基本原理。當(dāng)線路正常運行時，線路只有負(fù)荷電流，電流互感器二次側(cè)電流較小，不足以啟動繼電器，繼電器接點不吸合，保護(hù)裝置不動作。當(dāng)線路上的某一點如

k

點發(fā)生短路故障時，Ik

增大，足以使繼電器啟動，其常開接點閉合，并經(jīng)斷路器的輔助常開接點

6

接通斷路器的跳閘線圈5，斷路器迅速跳閘，繼電保護(hù)裝置切除故障線路。2.

繼電保護(hù)的基本工作原理及要求4.3.1

變（配）電所二次設(shè)備的基本原理1）繼電保護(hù)的基本工作原理(1）電流保護(hù)原理—流過被保護(hù)對象的電流；I1ISD

—裝置的整定電流；tSD

—裝置的整定時間隨著微機(jī)保護(hù)的發(fā)展，傳統(tǒng)電流保護(hù)裝置被微機(jī)保護(hù)所代替，上圖為過電流原理框圖，當(dāng)流過被保護(hù)對象的電流大于整定值時，保護(hù)裝置啟動，經(jīng)過延時元件的延時，保護(hù)裝置使斷路器跳閘，并給出信號。(2）縱聯(lián)差動保護(hù)原理差動保護(hù)是變壓器內(nèi)部套管及引出線上發(fā)生短路故障時的主保護(hù)，不需與其他保護(hù)配合，可無延時地切斷內(nèi)部短路，使變壓器高低壓兩側(cè)斷路器跳閘。其在原理構(gòu)成上利用了變壓器原次邊的電流差，是電流保護(hù)的一種形式。4.3.1

變（配）電所二次設(shè)備的基本原理2.

繼電保護(hù)的基本工作原理及要求1）繼電保護(hù)的基本工作原理(2）縱聯(lián)差動保護(hù)原理保護(hù)單相原理圖如右圖所示。下圖為差動保護(hù)的原理框圖，當(dāng)被保護(hù)范圍發(fā)生短路故障時，變壓器兩側(cè)差動電流的電流大于整定值，保護(hù)裝置啟動，使斷路器跳閘，并發(fā)出信號。4.3.1

變（配）電所二次設(shè)備的基本原理2.

繼電保護(hù)的基本工作原理及要求1）繼電保護(hù)的基本工作原理(3）距離保護(hù)距離保護(hù)（阻抗保護(hù)）是反應(yīng)短路點至保護(hù)安裝處的距離（阻抗）的一種保護(hù)裝置，能同時反應(yīng)系統(tǒng)中的電流增大和母線電壓降低，靈敏度高。其保護(hù)原理如上圖所示。阻抗保護(hù)通常采用多邊形特性，如圖所示。牽引網(wǎng)保護(hù)原理框圖，如圖所示。距離保護(hù)多邊形特性牽引網(wǎng)保護(hù)原理框圖4.3.1

變（配）電所二次設(shè)備的基本原理2.

繼電保護(hù)的基本工作原理及要求2）對繼電保護(hù)裝置的基本要求(1）選擇性①

當(dāng)電力系統(tǒng)某一元件發(fā)生故障時，要求保護(hù)裝置有選擇性地只切除故障元件，將電力系統(tǒng)故障范圍縮小到最小。② 由于某種原因，距離短路點最近的保護(hù)裝置或斷路器拒絕動作時，相鄰元件的保護(hù)裝置應(yīng)起后備作用。右圖為繼電保護(hù)選擇性要求示意圖。4.3.1

變（配）電所二次設(shè)備的基本原理2.

繼電保護(hù)的基本工作原理及要求2）對繼電保護(hù)裝置的基本要求(2）速動性速動性即要求繼電保護(hù)裝置能以最短的時間將故障元件從電網(wǎng)上切除。(3）靈敏性靈敏性，是指在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障和不正常狀態(tài)時，保護(hù)裝置的反應(yīng)靈敏程度。(4）可靠性可靠性，是指被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時，保護(hù)裝置的可靠程度。包含兩種含義：不拘動和不誤動。4.3.1

變（配）電所二次設(shè)備的基本原理變（配）電所自動裝置工作原理及要求自動重合閘裝置采用自動重合閘裝置使斷路器重新合閘，迅速恢復(fù)供電，可大大提高供電可靠性，避免因停電而給鐵路運輸帶來巨大損失。自動重合閘裝置的重合成功率隨著重合次數(shù)的增加而顯著降低，因此鐵路供電系統(tǒng)中在饋線采用一次重合閘。備用電源自動投入裝置在具有兩個獨立電源的變電所，若其中一個電源不論何種原因而斷開，另一個電源能自動投入恢復(fù)供電，該裝置就叫備用電源自動投入裝置。備投裝置可以大大地縮減用電負(fù)荷的停電時間，降低值班人員的工作量和減少誤操作的可能性。4.3.1

變（配）電所二次設(shè)備的基本原理3.

變（配）電所自動裝置工作原理及要求2）備用電源自動投入裝置對備用電源自動投入裝置有以下基本要求：①

工作電源不管什么原因（故障或誤操作）失壓時，應(yīng)可靠地動作。②

備用電源必須在工作電源已經(jīng)斷開，且備用電源有足夠高電壓時，才允許投入。③

備用電源自動投入裝置的動作應(yīng)盡量快，以縮短停電時間和利于牽引電機(jī)的自啟動。④

只允許備用電源自動投入裝置動作一次，以避免將備用電源投入永久性故障上去。4.3.2

變（配）電所二次接線圖及其閱讀方法變（配）電所二次接線圖的類型變（配）電所二次接線圖的類型主要有三種：二次回路歸總式原理接線圖、二次回路展開式原理接線圖和二次回路（屏面、屏后）安裝圖。變（配）電所二次接線圖的讀圖方法先熟悉一次設(shè)備和二次設(shè)備工作原理，然后按電氣設(shè)備單元，逐個看二次回路接線圖。二次回路展開式原理接線圖的特點有：（1）交流電流、電壓回路和直流回路分開表示。（2）整個圖中同一元件的線圈和接點，用相同符號表示；接點除符號外，另標(biāo)注下標(biāo)區(qū)分同一元件的多個接點。（3）回路按動作順序由左到右、從上到下排列，并在回路右邊列表說明回路用途。4.3.2

變（配）電所二次接線圖及其閱讀方法2.

變（配）電所二次接線圖的讀圖方法1）交流電流回路交流電流回路的電源是電流互感器的二次電流，交流電流回路是按A、B、C、N從上到下依次排列，如圖所示，當(dāng)1B出現(xiàn)短路故障時（

如主變套管發(fā)生短路），保護(hù)裝置WBH-892Z（1X）啟動。4.3.2

變（配）電所二次接線圖及其閱讀方法2.

變（配）電所二次接線圖的讀圖方法2）直流回路直流回路的電源是變電所的直流操作電源“±KM（±WC）”，當(dāng)“+KM（+WC）”…→“-KM（-WC）”回路導(dǎo)通時，繼電器線圈得電，繼電器動作。如圖所示，當(dāng)1T出現(xiàn)短路故障時（如主變套管發(fā)生短路），保護(hù)裝置WBH-829Z（1X）啟動。4.3.2

變（配）電所二次接線圖及其閱讀方法2.

變（配）電所二次接線圖的讀圖方法2）直流回路如圖所示，直流回路中的接點BCJ1

閉合，

啟動101斷路器的跳閘回路，101斷路器跳閘。4.3.2

變（配）電所二次接線圖及其閱讀方法3.

二次回路安裝圖安裝圖供二次回路安裝時使用，通常包括屏面布置圖和屏后接線圖兩種。屏面布置圖是加工制造屏柜和安裝屏柜上設(shè)備的依據(jù)，按一定比例繪制，標(biāo)注有具體尺寸和各元件間相互距離，列有設(shè)備表，所裝設(shè)備的型號、技術(shù)參數(shù)和安裝數(shù)量。屏后接線圖詳細(xì)地表示了各元件的連接方式，是安裝配線的依據(jù)，以展開圖為依據(jù)采用“對應(yīng)標(biāo)號法”繪制而成，圖中各元件的編號和展開圖完全相同。SK3D2121WK-1343X-5d21WKSK-2123D10343D75678C+R-G-SKYS1

23

4F1WK

H123D7F1WK

H

1D3 102DL1053D81353D10圖示分別是屏后接線圖(左)和二次原理展開圖局部示意圖(右)。第四節(jié)變（配）電所綜合自動化系統(tǒng)高鐵變（配）電所二次設(shè)備的構(gòu)成變電所綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式牽引變電所安全監(jiān)控及綜合自動化系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)中的微機(jī)保護(hù)單元交直流系統(tǒng)4.4.1

高鐵變（配）電所二次設(shè)備的構(gòu)成下圖虛框內(nèi)是高鐵牽引變電所控制室的二次設(shè)備構(gòu)成示意圖綜合自動化系統(tǒng)屏對變（配）電所的主要設(shè)備進(jìn)行自動監(jiān)視、測量、控制和保護(hù)，并具備與調(diào)度通信等綜合性的自動化功能。交直流屏向變（配）電所提供交流自用電和直流操作電源，并對交直流系統(tǒng)進(jìn)行控制、保護(hù)和測量監(jiān)視。4.4.1

高鐵變（配）電所二次設(shè)備的構(gòu)成網(wǎng)上隔離開關(guān)控制屏對接觸網(wǎng)網(wǎng)上隔離開關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)方控制，并采集網(wǎng)上隔離開關(guān)的狀態(tài)信號。環(huán)境監(jiān)控屏實時監(jiān)測變（配）電所工作環(huán)境，如溫度、動物誤入電纜溝、人員非法進(jìn)入等，異常時可及時顯示、報警，并可通過通信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳，可實現(xiàn)無人值守、遠(yuǎn)程集中監(jiān)控的目的。故障標(biāo)定裝置及電纜頭絕緣在線監(jiān)測可實現(xiàn)對接觸網(wǎng)的故障點進(jìn)行準(zhǔn)確定位。電纜頭絕緣在線監(jiān)測可通過溫感原理實現(xiàn)對電纜頭絕緣情況的實時監(jiān)測。4.4.2

變電所綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式不管是什么結(jié)構(gòu)形式的綜自系統(tǒng)，變電所的一、二次設(shè)備可大致分為3層結(jié)構(gòu)。站級管理層協(xié)調(diào)間隔層設(shè)備完成所內(nèi)自動化控制功能，并實現(xiàn)與遠(yuǎn)程控制中心的“四遙功能”。網(wǎng)絡(luò)通信層所內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)采用現(xiàn)場總線或以太網(wǎng)方式，通過組網(wǎng)完成所內(nèi)數(shù)字化信息傳輸。間隔設(shè)備層通過與一次開關(guān)設(shè)備、CT/PT設(shè)備接口，完成對所內(nèi)供電設(shè)備的控制、監(jiān)視、測量及保護(hù)功能。4.4.3

牽引變電所安全監(jiān)控及綜合自動化系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)TA-21型牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示，它由保護(hù)測控單元、當(dāng)?shù)乇O(jiān)控單元、現(xiàn)場總線、視頻監(jiān)控單元和通信單元等組成。間隔層設(shè)備，保護(hù)測控單元由主變保護(hù)測控單元、饋線保護(hù)測控單元、并聯(lián)補償保護(hù)測控單元、動力變保護(hù)測控單元和通用測控單元等主要部分構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)通信層，通信單元它在以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線之間實現(xiàn)規(guī)約轉(zhuǎn)換，同時為全所提供時間基準(zhǔn)（GPS）。4.4.3

牽引變電所安全監(jiān)控及綜合自動化系統(tǒng)1.

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3）站級管理層，監(jiān)控單元包括當(dāng)?shù)乇O(jiān)控單元和視頻監(jiān)控單元。當(dāng)?shù)乇O(jiān)控單元可就地完成調(diào)度中心的操作，不考慮雙機(jī)備用。視頻監(jiān)控單元與自動滅火系統(tǒng)組成變電所安全監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)”遙視”功能。4.4.3

牽引變電所安全監(jiān)控及綜合自動化系統(tǒng)2.

保護(hù)測控單元1）主變保護(hù)測控單元(1）功能其功能如右表所示。裝置名稱保護(hù)功能測量功能控制功能遙信功能WBH-892主變主保護(hù)測控裝置差動速斷保護(hù)二次諧波閉鎖的三段式比率差動保護(hù)失壓保護(hù)高壓側(cè)線電壓高壓側(cè)三相電流低壓側(cè)兩相電流高/低壓側(cè)差電流高壓側(cè)斷路器分/合閘低壓側(cè)斷路器分/合閘進(jìn)線電動隔離開關(guān)分/合閘跨條電動隔離開關(guān)分/合閘變壓器中性點電動隔離開關(guān)分/合閘裝置信號復(fù)歸保護(hù)軟壓板投/退“當(dāng)?shù)?遙控”方式開關(guān)位置信號控制回路斷線斷路器位置信號隔離開關(guān)位置信號低壓側(cè)斷路器手車位置電動隔離開關(guān)控制回路斷線機(jī)構(gòu)故障信號裝置不良告警保護(hù)動作信號WBH-892H主變后備保護(hù)測控裝置低電壓啟動的高壓側(cè)三相過流保護(hù)低電壓啟動的低壓側(cè)單相過流保護(hù)低壓側(cè)過電壓保護(hù)零序過電流保護(hù)零序過電壓保護(hù)反時限過負(fù)荷保護(hù)低壓側(cè)PT斷線檢測重瓦斯保護(hù)輕瓦斯保護(hù)溫度（Ⅰ、Ⅱ段）保護(hù)壓力保護(hù)油位保護(hù)高壓側(cè)三相電壓高壓側(cè)三相電流高壓側(cè)有功功率高壓側(cè)無功功率高壓側(cè)功率因數(shù)低壓側(cè)母線電壓低壓側(cè)各相電流低壓側(cè)有功功率低壓側(cè)無功功率系統(tǒng)頻率負(fù)荷錄波故障錄波斷路器分/合閘統(tǒng)計WBH-892C

主變測控裝置高壓側(cè)三相電壓高壓側(cè)三相電流低壓側(cè)單相電壓低壓側(cè)單相電流地回流軌回流變壓器繞組溫度、油溫系統(tǒng)頻率備用電源/主變自投功能高、低壓側(cè)斷路器和電動隔離開關(guān)控制功能相關(guān)斷路器、隔離開關(guān)位置信號監(jiān)視斷路器、主變工作狀態(tài)的信號自投動作信號裝置工作狀態(tài)信號4.4.3

牽引變電所安全監(jiān)控及綜合自動化系統(tǒng)2.

保護(hù)測控單元1）主變保護(hù)測控單元(2）備用電源自動投入裝置的動作情況說明下圖為武廣高鐵某牽引變電所（高壓側(cè)）主接線圖，采用帶跨條的分支接線，兩路進(jìn)線電源互為備用，備用電源自動投入功能模塊設(shè)置在主變測控單元中，各種運行方式的自投動作說明如右表所示。運行方式故障類型邏輯控制字結(jié)果1號進(jìn)線+1B進(jìn)線失壓進(jìn)線失壓備投倒直列2號進(jìn)線+2B進(jìn)線失壓備投倒交叉2號進(jìn)線+1B主變故障主變故障備投倒直列2號進(jìn)線+2B主變故障備投倒交叉1號進(jìn)線+2B2號進(jìn)線+2B進(jìn)線失壓進(jìn)線失壓備投倒直列1號進(jìn)線+1B進(jìn)線失壓備投倒交叉1號進(jìn)線+2B主變故障主變故障備投倒直列1號進(jìn)線+1B主變故障備投倒交叉2號進(jìn)線+1B4.4.3

牽引變電所安全監(jiān)控及綜合自動化系統(tǒng)運行方式故障類型邏輯控制字結(jié)果1號進(jìn)線+2B進(jìn)線失壓注12號進(jìn)線+2B主變故障注11號進(jìn)線+1B2號進(jìn)線+1B進(jìn)線失壓注11號進(jìn)線+1B主變故障注12號進(jìn)線+2B1號進(jìn)線+1B（熱備用方式）進(jìn)線失壓進(jìn)線失壓備投倒直列2號進(jìn)線+2B進(jìn)線失壓備投倒交叉2號進(jìn)線+1B主變故障注12號進(jìn)線+2B（熱備用）2號進(jìn)線+2B（熱備用方式）進(jìn)線失壓進(jìn)線失壓備投倒直列1號進(jìn)線+1B進(jìn)線失壓備投倒交叉1號進(jìn)線+2B主變故障注11號進(jìn)線+1B（熱備用）續(xù)表2.

保護(hù)測控單元1）主變保護(hù)測控單元(2）備用電源自動投入裝置的動作情況說明各種運行方式的自投動作說明如下表所示。4.4.3

牽引變電所安全監(jiān)控及綜合自動化系統(tǒng)2.

保護(hù)測控單元2）饋線保護(hù)測控單元饋線保護(hù)測控單元的功能配置如下表所示，饋線保護(hù)采用阻抗保護(hù)和電流速斷保護(hù)作為主保護(hù)，電流增量保護(hù)、過電流保護(hù)、反時限過負(fù)荷保護(hù)/接觸網(wǎng)發(fā)熱保護(hù)作為后備保護(hù)。設(shè)備名稱保護(hù)功能測量功能控制功能遙信功能WKH-892饋線保護(hù)測量裝置三段距離保護(hù)電流速斷保護(hù)電流增量保護(hù)過電流保護(hù)反時限過負(fù)荷保護(hù)/接觸網(wǎng)發(fā)熱保護(hù)自動重合閘27.5

kV母線電壓饋線電流斷路器分/合閘電動隔離刀閘分/合閘裝置信號復(fù)歸保護(hù)軟壓板投/退重合閘軟壓板投/退斷路器、隔離開關(guān)位置信號斷路器、電動隔離開關(guān)控制回路斷線信號各種保護(hù)動作信號裝置工作狀態(tài)信號裝置不良警告4.4.3

牽引變電所安全監(jiān)控及綜合自動化系統(tǒng)2.

保護(hù)測控單元2）饋線保護(hù)測控單元(1）電流增量保護(hù)—當(dāng)前和一周前饋線電流之差—二次諧波閉鎖整定值—電流增量保護(hù)的動作延時

I

IZD

—電流增量保護(hù)整定值K

tZD當(dāng)牽引網(wǎng)發(fā)生高阻接地故障時，故障電流可能小于最大負(fù)荷電流，阻抗保護(hù)和電流速斷、過電流保護(hù)不能動作。此時應(yīng)設(shè)置電流增量保護(hù)，其原理框圖如上圖所示。(2）反時限過負(fù)荷保護(hù)當(dāng)接觸網(wǎng)因長期大電流發(fā)熱達(dá)到一定程度時，跳開饋線斷路器，以保證行車安全。(3）其他保護(hù)測控裝置的功能詳見下列表。4.4.3

牽引變電所安全監(jiān)控及綜合自動化系統(tǒng)設(shè)備名稱保護(hù)功能測量功能控制功能遙信功能WBB-892并補保護(hù)測控裝置電流速斷保護(hù)過電流保護(hù)過電壓保護(hù)低電壓保護(hù)差電流保護(hù)差電壓保護(hù)諧波過電流保護(hù)諧波阻抗保護(hù)母線電壓并聯(lián)電容補償支路總電流斷路器分/合閘電動隔離刀閘分/合閘裝置信號復(fù)歸保護(hù)軟壓板投/退斷路器、隔離開關(guān)位置信號斷路器控制回路斷線信號各種保護(hù)動作信號裝置工作狀態(tài)信號2.

保護(hù)測控單元2）饋線保護(hù)測控單元(3）其他保護(hù)測控裝置的功能補償裝置保護(hù)測控裝置功能4.4.3

牽引變電所安全監(jiān)控及綜合自動化系統(tǒng)設(shè)備名稱保護(hù)功能測量功能控制功能遙信功能WDB-892動力變保護(hù)測控裝置電流速斷保護(hù)過電流保護(hù)失電壓保護(hù)反時限過電流保護(hù)瓦斯保護(hù)溫度保護(hù)母線電壓變壓器進(jìn)行電流斷路器分/合閘電動隔離刀閘分/合閘裝置信號復(fù)歸保護(hù)軟壓板投/退1.斷路器位置信號2..斷路器控制回路斷線信號各種保護(hù)動作信號裝置工作狀態(tài)信號2.

保護(hù)測控單元2）饋線保護(hù)測控單元(3）其他保護(hù)測控裝置的功能動力變保護(hù)測控裝置功能4.4.3

牽引變電所安全監(jiān)控及綜合自動化系統(tǒng)設(shè)備名稱測量功能控制功能遙信功能WCK-892通用測控裝置氣溫溫度風(fēng)速變電所有功電度變電所無功電度動力變有功電度電動隔離開關(guān)控制斷路器控制交、直流盤工作狀態(tài)信號自動裝置動作信號變電所事故信號變電所預(yù)告信號隔離開關(guān)位置信號斷路器位置信號2.

保護(hù)測控單元2）饋線保護(hù)測控單元(3）其他保護(hù)測控裝置的功能通用測控裝置功能4.4.3

牽引變電所安全監(jiān)控及綜合自動化系統(tǒng)監(jiān)控單元當(dāng)?shù)乇O(jiān)控單元當(dāng)?shù)乇O(jiān)控及通信處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集與顯示所內(nèi)測控、保護(hù)單元的各種測量、保護(hù)信息，實現(xiàn)對所內(nèi)各種開關(guān)的分/合控制、信號復(fù)歸、保護(hù)裝置的復(fù)歸與定值整定，并實現(xiàn)相應(yīng)的報表處理、曲線顯示、流水打印等信息處理功能。視頻監(jiān)控單元遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)由一個監(jiān)控中心、所轄的多個執(zhí)行端（前端設(shè)備）以及通信信道組成。與自動消防系統(tǒng)配合，即構(gòu)成變電所視頻監(jiān)控及自動消防系統(tǒng)。監(jiān)測信號主要包括攝像機(jī)輸出的視頻信號，各種煙感、溫度、門禁、光電傳感器的報警信號，控制信號包括對攝像機(jī)的控制以及對自動消防系統(tǒng)的控制等。4.4.4

綜合自動化系統(tǒng)中的微機(jī)保護(hù)單元具有故障記錄功能具有與統(tǒng)一時鐘對時功能存儲多種保護(hù)整定值當(dāng)?shù)仫@示與多處觀察和授權(quán)修改保護(hù)整定值通信功能故障自診斷、自閉鎖和自恢復(fù)功能1.

微機(jī)保護(hù)的功能微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中的各保護(hù)單元，除了具有獨立、完整的保護(hù)功能外，還必須滿足以下要求：滿足保護(hù)裝置速動性、選擇性、靈敏性和可靠性的要求4.4.4

綜合自動化系統(tǒng)中的微機(jī)保護(hù)單元2.

微機(jī)保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu)目前微機(jī)保護(hù)裝置一般采用多CPU結(jié)構(gòu)，硬件結(jié)構(gòu)如下圖所示。1）數(shù)據(jù)采集單元又稱為模擬量輸入單元，主要包括電壓形成、模擬量濾波、采樣保持（S/H）、多路轉(zhuǎn)換（MPX）以及模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）等功能塊，完成模擬輸入量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為微型機(jī)能夠識別的數(shù)字量。4.4.4

綜合自動化系統(tǒng)中的微機(jī)保護(hù)單元2.

微機(jī)保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu)2）保護(hù)CPU單元保護(hù)CPU單元執(zhí)行編制好的程序，對由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，完成繼電保護(hù)的測量、邏輯和控制功能。原理框圖如圖所示。程序存儲器(FLASH)定值存儲器(FLASH)數(shù)據(jù)存儲器(RAM)保護(hù)CPU可編程邏輯器件(CPLD)數(shù)據(jù)采集單元人機(jī)接口單元開關(guān)量輸入輸出單元4.4.4

綜合自動化系統(tǒng)中的微機(jī)保護(hù)單元2.

微機(jī)保護(hù)裝置的硬件結(jié)構(gòu)3）開關(guān)量輸入/輸出單元開關(guān)量輸入/輸出單元由保護(hù)CPU的并行接口、光電隔離器件以及有觸點的中間繼電器等組成，完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號、外部觸點輸入等功能。主要完成人機(jī)會話功能以及網(wǎng)絡(luò)通信功能，其原理框圖如右圖所示。4）人機(jī)接口與通信CPU單元程序存儲器(FLASH)數(shù)據(jù)存儲器(RAM)液晶顯示接口人機(jī)接口CPU可編程邏輯器件(CPLD)網(wǎng)絡(luò)通信接口保護(hù)CPU單元鍵盤輸入4.4.4

綜合自動化系統(tǒng)中的微機(jī)保護(hù)單元3.

對微機(jī)保護(hù)硬件的要求高可靠性開放性通用性靈活性和可拓展性模塊化與智能化狀態(tài)檢測4.4.5

交直流系統(tǒng)交流自用電系統(tǒng)對于采用單相接線變壓器的高鐵牽引變電所，自用電系統(tǒng)設(shè)有兩段單相220

V和一段三相380/220

V交流母線，分別由接引27.5

kV的T母線的單相自用變壓器和鐵路10

kV線路的三相自用變壓器供電。直流系統(tǒng)下圖是武廣高鐵某牽引變電所直流系統(tǒng)原理接線圖。該所直流系統(tǒng)采用智能型直流屏及兩組100

A·h鉛酸免維護(hù)蓄電池，額定電壓為110

V。設(shè)置兩套故障時能自動切換、具有穩(wěn)壓穩(wěn)流性能的晶閘管整流裝置，以對蓄電池組進(jìn)行強充電、均衡充電、浮充電及供給正常負(fù)荷。4.4.5

交直流系統(tǒng)2.

直流系統(tǒng)武廣高鐵某牽引變電所直流系統(tǒng)原理接線圖如圖所示。第五節(jié)變配電系統(tǒng)運營值班倒閘巡視運行應(yīng)急故障處理4.5.1

值班每日必做事情（1）交接班。（2）整點抄表，每6小時對設(shè)備進(jìn)行一次巡視檢查。（3）審查當(dāng)天收到的“停電作業(yè)工作票”，為次日的停電、檢修做好準(zhǔn)備工作。（4）對當(dāng)天的停電檢修作業(yè)，根據(jù)工作票正確填寫倒閘操作票、正確操作設(shè)備，并做好安全措施和現(xiàn)場監(jiān)護(hù)工作。（5）對當(dāng)日設(shè)備運行情況，供用電量及技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行計算總結(jié)等。每旬必做事情每周進(jìn)行一次夜間閉燈巡視以檢查設(shè)備，并做好記錄。對安全工具、儀表、事故搶修備用料進(jìn)行一次檢查、補充。對所內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生進(jìn)行一次清掃。4.5.1

值班每月必做事情（1）對當(dāng)月安全生產(chǎn)情況、設(shè)備運行狀態(tài)和各項指標(biāo)進(jìn)行分析總結(jié)，對下月工作進(jìn)行安排。（2）根據(jù)設(shè)備檢修計劃組織檢修。（3）對臺賬、資料進(jìn)行檢查整理。（4）對到期安全工具送檢或更換。（5）每月對盤面、盤內(nèi)（低壓）進(jìn)行一次大清掃。每半年必做事情對所內(nèi)高壓柜、調(diào)壓器、電容等室內(nèi)設(shè)備進(jìn)行一次大清掃。變（配）電所應(yīng)具備的技術(shù)資料（1）變（配）電所運行日志。（2）變（配）電所年度預(yù)防性試驗報告。（3）變（配）電所各回路保護(hù)整定值表。（4）高壓斷路器跳閘記錄。（5）調(diào)度命令和電話命令記錄等。4.5.2

倒閘停電作業(yè)工作票簽發(fā)和發(fā)出時間。停電工作票的填寫與執(zhí)行。安全工作命令記錄簿以口頭或電話命令執(zhí)行時，應(yīng)填入安全工作命令記錄簿；在下列設(shè)備上作業(yè)，按口頭或電話命令執(zhí)行，應(yīng)填入安全工作命令記錄簿：① 單一電源供電的低壓線路停電作業(yè)；② 測量接地電阻、懸掛桿號牌、檢修樹枝、測量電桿裂紋、打綁樁和桿塔基礎(chǔ)上的作業(yè)；③

低壓電纜上的作業(yè)等。編號：按各單位月累計進(jìn)行編號。4.5.2

倒閘倒閘作業(yè)票應(yīng)根據(jù)工作票或調(diào)度命令由操作人填寫，由工長或監(jiān)護(hù)人簽發(fā)。倒閘作業(yè)票的具體說明包括單位、編號、作業(yè)目的、作業(yè)根據(jù)、作業(yè)時間、操作內(nèi)容及順序。