模塊1 供電系統(tǒng)概述《鐵路變配電所運(yùn)行檢修與施工》教學(xué)課件

《鐵路變配電所運(yùn)行檢修與施工》?精品課件合集第X章XXXX模塊1供電系統(tǒng)概述電力系統(tǒng)的一般概念高速鐵路牽引變電所概述

電能是將代社會(huì)最重要、也是最方便的能源。電能具有許多優(yōu)點(diǎn)，可以十分經(jīng)濟(jì)又方便地進(jìn)行輸送和分配；電能可以很方便地與其他形式的能量互相轉(zhuǎn)換；電能在使用中易于被操作和控制，使得其自動(dòng)化生產(chǎn)、輸送和在各個(gè)領(lǐng)域中的普及應(yīng)用易于得到實(shí)現(xiàn)。電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)的組成電力生產(chǎn)過(guò)程電力生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)電力生產(chǎn)過(guò)程：發(fā)電+輸電+配電+變電+用電電力系統(tǒng)的組成發(fā)電廠1、火力發(fā)電火力發(fā)電是利用煤、石油、天燃?xì)饣蚱渌剂先紵a(chǎn)生的熱能,在鍋爐中將水變成高溫高壓蒸汽,推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電?；瘜W(xué)能→熱能→機(jī)械能→電能電力系統(tǒng)的組成發(fā)電廠2、水力發(fā)電水力發(fā)電廠是利用水流的動(dòng)能和勢(shì)能來(lái)生產(chǎn)電能。水驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，與水輪機(jī)直接相連的發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。水能→機(jī)械能→電能電力系統(tǒng)的組成發(fā)電廠核發(fā)電廠又稱(chēng)核電站或核電廠，核電站能源是核能燃料鈾或釷，它利用原子能燃料裂變產(chǎn)生的大量熱能進(jìn)行發(fā)電。3、核發(fā)電廠電力系統(tǒng)的組成變電所或變電站

變電所是接受電能、變換電壓和分配電能的場(chǎng)所。其主要設(shè)備有電力變壓器、母線和開(kāi)關(guān)設(shè)備等，分為升壓變電所和降壓變電所兩大類(lèi)。

升壓變電所，一般建在發(fā)電廠；降壓變電所，一般建立在靠近負(fù)荷中心的地點(diǎn)。降壓變電所又分樞紐(或區(qū)域)變電所、地區(qū)變電所和工業(yè)企業(yè)變電所等。

只用來(lái)接受和分配電能而不承擔(dān)變換電壓任務(wù)的場(chǎng)所，稱(chēng)為配電所，多建于工廠內(nèi)部。用來(lái)將交流電流轉(zhuǎn)換為直流電流，或?qū)⒅绷麟娏鬓D(zhuǎn)換為交流電流的電能變換場(chǎng)所,常稱(chēng)為變流站。電力系統(tǒng)的組成輸電線路輸電網(wǎng)：將發(fā)電廠發(fā)出的電通過(guò)升壓變壓器轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘娡ㄟ^(guò)高壓線路傳輸?shù)礁鱾€(gè)變電站。配電網(wǎng)：將變電所的高壓電通過(guò)降壓變壓器變換成低壓電通過(guò)配電線路供給各個(gè)用戶。電力系統(tǒng)的組成電能用戶1、一級(jí)負(fù)荷：一級(jí)負(fù)荷是用戶負(fù)荷中對(duì)供電可靠性要求最高的負(fù)荷，這類(lèi)負(fù)荷中斷供電將造成人身傷亡、重要設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞、重要產(chǎn)品大量報(bào)廢、生產(chǎn)秩序被打亂并長(zhǎng)期不能恢復(fù)或使城市生活發(fā)生嚴(yán)重混亂，對(duì)這類(lèi)負(fù)荷，必須有兩路以上的獨(dú)立電源供電。電氣化鐵路的牽引供電系統(tǒng)即屬于一級(jí)負(fù)荷。電力系統(tǒng)的組成電能用戶1、一級(jí)負(fù)荷：一級(jí)負(fù)荷是用戶負(fù)荷中對(duì)供電可靠性要求最高的負(fù)荷，這類(lèi)負(fù)荷中斷供電將造成人身傷亡、重要設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞、重要產(chǎn)品大量報(bào)廢、生產(chǎn)秩序被打亂并長(zhǎng)期不能恢復(fù)或使城市生活發(fā)生嚴(yán)重混亂，對(duì)這類(lèi)負(fù)荷，必須有兩路以上的獨(dú)立電源供電。電氣化鐵路的牽引供電系統(tǒng)即屬于一級(jí)負(fù)荷。2、二級(jí)負(fù)荷：對(duì)二級(jí)負(fù)荷中斷供電將造成產(chǎn)品產(chǎn)量及質(zhì)量嚴(yán)重下降。對(duì)這類(lèi)負(fù)荷，應(yīng)有兩路電源供電且當(dāng)任何一路電源失去后，能保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。當(dāng)負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時(shí)，才允許由一路6kV及以上的專(zhuān)用架空線供電。

電力系統(tǒng)的組成電能用戶3、三級(jí)負(fù)荷：三級(jí)負(fù)荷是指不屬于一級(jí)負(fù)荷和二級(jí)負(fù)荷的其他負(fù)荷，這類(lèi)負(fù)荷對(duì)供電可靠性要求不高，可以允許非連續(xù)性供電，如工廠的附屬車(chē)間，小鎮(zhèn)和農(nóng)村的公共負(fù)荷等。對(duì)這一級(jí)負(fù)荷的短時(shí)供電不會(huì)造成重大的損失。這類(lèi)負(fù)荷通常用一路電源供電。電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和要求電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)1、電能不能大量?jī)?chǔ)存。2、電力系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程非常短暫。3、與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)及人民日常生活有極為密切的關(guān)系。電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和要求對(duì)電力系統(tǒng)的基本要求1、安全可靠2、保證電能質(zhì)量備用容量，提高整體可靠性，加強(qiáng)監(jiān)控。電壓：偏差<5%，三相平衡度<2%。頻率:(50±0.2)Hz波形：正弦波。3、波形4、靈活性電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)和要求對(duì)電力系統(tǒng)的基本要求5、經(jīng)濟(jì)性6、發(fā)展性7、盡可能減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的有害影響電力系統(tǒng)的額定電壓和額定頻率類(lèi)別電力網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓發(fā)電機(jī)額定電壓電力變壓器額定電壓一次繞組二次繞組低壓配電網(wǎng)（V）220/127380/2202304003.156.310.513.815.751820220/127380/220230/133400/230中壓配電網(wǎng)（kV）3610-3及3.156及6.310及10.513.815.7518203.15及3.36.3及6.610.5及11-高壓配電網(wǎng)（kV）3565110220----356511022038.569121242輸電網(wǎng)（kV）330500750---330500750363550-額定電壓，通常指電器設(shè)備銘牌上標(biāo)出的線電壓。額定電壓電力系統(tǒng)的額定電壓和額定頻率額定頻率額定頻率：我國(guó)額定頻率為50Hz。

頻率能否維持不變主要取決于系統(tǒng)中有功功率的平衡，頻率偏低，表示系統(tǒng)發(fā)出的有功功率不足，應(yīng)設(shè)法增加發(fā)電機(jī)出力。系統(tǒng)電壓主要取決于系統(tǒng)中無(wú)功功率的平衡，無(wú)功不足，則電壓偏低,應(yīng)增加發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。牽引供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介高速鐵路牽引變電所概述

電力牽引供變電系統(tǒng)是指從電力系統(tǒng)或一次供電系統(tǒng)接受電能，通過(guò)變壓、變相或換流(將工頻交流變換為低頻交流或直流電壓)后，向電力機(jī)車(chē)負(fù)荷提供所需電流制式(交流或直流)的電能，并完成牽引電能傳輸、配電等全部功能的完整系統(tǒng)。牽引供電系統(tǒng)的性能直接影響列車(chē)牽引功率的發(fā)揮和牽引傳動(dòng)控制系統(tǒng)的性能。電流制的發(fā)展直流值交流值工頻單相交流值低頻頻單相交流值工頻三相交流值

各國(guó)采用的電流制式已逐漸趨于統(tǒng)一，主要制式有：25kV單相工頻交流制(39.22％)；3kV直流制(33.8％)；15kV單相低頻制(15.9％)；1.5kV直流(8％)。牽引供電系統(tǒng)的組成交流牽引供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)的組成交流牽引供電系統(tǒng)1、牽引變電所

從地方電力系統(tǒng)引入的110kV或220kV高壓，通過(guò)牽引變壓器降至適合電力機(jī)車(chē)運(yùn)行的27.5kV電壓，送至接觸網(wǎng)，供給電力機(jī)車(chē)運(yùn)行。其作用是接受、分配、輸送電能。我國(guó)牽引供電系統(tǒng)采用27.5kV工頻單相制式。牽引供電系統(tǒng)的組成交流牽引供電系統(tǒng)2、接觸網(wǎng)

電氣化軌道交通所特有的、沿路軌架設(shè)的、為電力機(jī)車(chē)或電動(dòng)車(chē)組提供電能的特殊供電線路，是電氣化軌道交通牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分。牽引供電系統(tǒng)的組成交流牽引供電系統(tǒng)3、饋電線

饋電線是連接牽引變電所和接觸網(wǎng)的導(dǎo)線，也稱(chēng)饋出線。饋電線一般采用鋼芯鋁絞線，將變電所的電能輸送給接觸網(wǎng)。4、回流線回流線是牽引供電回路中的一部分，是將軌道和牽引變電所主變壓器接地相之間連接的導(dǎo)線,通過(guò)其將流經(jīng)電力機(jī)車(chē)的負(fù)荷電流引入變電所。5、軌道軌道除了作為電力機(jī)車(chē)的導(dǎo)軌外，同時(shí)是牽引供電系統(tǒng)中回流電路的一部分，在供給機(jī)車(chē)的電流中有一部分是流入大地的，軌道的作用就是將大地中的回流導(dǎo)人變電所。牽引供電系統(tǒng)的組成交流牽引供電系統(tǒng)6、分區(qū)所

交流電氣化鐵道上為了增加供電的靈活性，提高運(yùn)行的可靠性，在兩個(gè)牽引變電所的供電區(qū)中間常加設(shè)分區(qū)所。分區(qū)所的作用如下：（1）可以使兩相鄰的供電區(qū)段實(shí)現(xiàn)并聯(lián)工作或單獨(dú)工作。（2）當(dāng)相鄰牽引變電所發(fā)生故障而不能繼續(xù)供電時(shí)，可以閉合分區(qū)所的斷路器，由非故障牽引變電所實(shí)行越區(qū)供電。（3）雙邊供電的供電區(qū)內(nèi)發(fā)生牽引網(wǎng)短路事故時(shí)，可由分區(qū)所的斷路器切除事故點(diǎn)所在處的一半供電區(qū)，非事故段仍可照常工作。牽引供電系統(tǒng)的組成交流牽引供電系統(tǒng)7、開(kāi)閉所

交流電力牽引系統(tǒng)開(kāi)閉所,實(shí)際上是起配電作用的開(kāi)關(guān)站，在牽引網(wǎng)有分支引出時(shí)，為不影響電力牽引安全，保證可靠供電而設(shè)置帶保護(hù)斷路器等設(shè)施的控制場(chǎng)所。8、AT所當(dāng)牽引供電系統(tǒng)采用自耦變壓器供電方式時(shí)，需在沿線10~15km設(shè)置一臺(tái)自耦變壓器，自耦變壓器站簡(jiǎn)稱(chēng)AT所，是AT牽引網(wǎng)的重要組成部分。牽引供電系統(tǒng)的組成交流牽引供電系統(tǒng)9、分相絕緣器和分段絕緣器

分相絕緣器又稱(chēng)電分相，串在接觸網(wǎng)上，目的是把兩相不同的供電區(qū)分開(kāi)，并使機(jī)車(chē)光滑過(guò)渡，主要用在牽引變電所出口處和分區(qū)所處。分段絕緣器又稱(chēng)電分段，分為縱向電分段和橫向電分段，前者用于線路接觸網(wǎng)上，后者用于站場(chǎng)各條接觸網(wǎng)之間。牽引供電系統(tǒng)的組成直流牽引供電系統(tǒng)牽引供電方式牽引變電對(duì)牽引網(wǎng)的供電方式1、單邊供電單線區(qū)段牽引供電方式牽引變電對(duì)牽引網(wǎng)的供電方式1、單邊供電復(fù)線區(qū)段牽引供電方式牽引變電對(duì)牽引網(wǎng)的供電方式2、雙邊供電

雙邊供電是由相鄰兩個(gè)牽引變電所同時(shí)向其間的接觸網(wǎng)供電，在供電臂末端分區(qū)所連接起來(lái)。兩邊供電時(shí)，電力機(jī)車(chē)從兩個(gè)牽引變電所取流，每條饋電線的電流相對(duì)減小，降低了牽引網(wǎng)中的電壓損失和電能損失，而且牽引變電壓器和接觸網(wǎng)懸掛的負(fù)載較均勻，同時(shí)由于電力機(jī)車(chē)兩邊的供電電流方向相反，故可以減小對(duì)通信線路的電磁感應(yīng)干擾。牽引供電方式牽引網(wǎng)對(duì)電力機(jī)車(chē)的供電方式1、直接供電方式優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資最少，維護(hù)費(fèi)用低。缺點(diǎn)：在負(fù)荷電流較大的情況下，鋼軌電位高；對(duì)弱電系統(tǒng)的電磁干擾較大牽引供電方式牽引網(wǎng)對(duì)電力機(jī)車(chē)的供電方式2、帶回流線的直接供電方式優(yōu)點(diǎn)：牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：對(duì)沿線通信線產(chǎn)生電磁干擾影響。牽引供電方式牽引網(wǎng)對(duì)電力機(jī)車(chē)的供電方式3、帶吸流變壓器（BT）供電方式優(yōu)點(diǎn)：電磁兼容性能好，對(duì)周?chē)h(huán)境影響小，鋼軌電位低。缺點(diǎn)：牽引網(wǎng)阻抗增大，供電臂壓降增大，牽引變電所的供電距離縮短使一個(gè)供電臂的接觸導(dǎo)線分成很多段，大大影響高速列車(chē)運(yùn)行的安全性及列車(chē)速度。牽引供電方式牽引網(wǎng)對(duì)電力機(jī)車(chē)的供電方式4、AT供電方式AT供電方式接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，供變電設(shè)施較多，運(yùn)營(yíng)維護(hù)難度較大。牽引供電方式牽引網(wǎng)對(duì)電力機(jī)車(chē)的供電方式4、AT供電方式（1）牽引網(wǎng)傳輸功率和電壓水平提高，由于AT原邊為二倍接觸網(wǎng)電壓，只有1/2牽引電流通過(guò)接觸網(wǎng)和正饋線，有利于牽引網(wǎng)傳輸較大功率。同時(shí)，牽引網(wǎng)的電壓損失和功率損失大幅度降低，可提高電壓水平，增強(qiáng)運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)效益。主要技術(shù)特性牽引供電方式牽引網(wǎng)對(duì)電力機(jī)車(chē)的供電方式4、AT供電方式（2）牽引網(wǎng)電壓提高為2×25kV后，牽引變電所的間隔可增大為90-100km（比BT供電方式增大3倍），變電所主變壓器副邊繞組和相應(yīng)的開(kāi)關(guān)設(shè)備絕緣水平應(yīng)提高，牽引網(wǎng)單位阻抗比BT方式有較大降低，但牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并在沿線設(shè)置若干臺(tái)自耦變壓器及相應(yīng)的開(kāi)關(guān)設(shè)備和避雷器等（稱(chēng)為AT站），使?fàn)恳W(wǎng)系統(tǒng)（含AT站）的造價(jià)增大，維護(hù)運(yùn)行工作增多。主要技術(shù)特性牽引供電方式牽引網(wǎng)對(duì)電力機(jī)車(chē)的供電方式4、AT供電方式（3）對(duì)通信線防干擾特性和效果較好，且接觸導(dǎo)線不需斷口，有利于列車(chē)高速運(yùn)行。主要技術(shù)特性牽引供電方式牽引網(wǎng)對(duì)電力機(jī)車(chē)的供電方式5、CC供電方式優(yōu)點(diǎn)：對(duì)鄰近通信線路幾乎無(wú)干擾。由于阻抗小，因而供電距離長(zhǎng)。缺點(diǎn)：成本高。牽引供電方式牽引網(wǎng)對(duì)電力機(jī)車(chē)的供電方式的特點(diǎn)（1）AT供電方式特點(diǎn)①2×25kV系統(tǒng)，供電電壓比直供方式高一倍，電壓損失降為1/4，牽引網(wǎng)單位阻抗約為直供方式的1/4（實(shí)際略高），電能損失小，顯示了良好的供電特性；（55kv阻抗歸算至275kv，阻抗1/4，壓損1/4）②牽引變電所的間距大，易選址，減少了外部電源的工程數(shù)量和投資；③減少了電分相數(shù)量，有利于列車(chē)的高速運(yùn)行；④牽引網(wǎng)回路是平衡回路，防干擾效果，可改善電磁環(huán)境，并減少防干擾費(fèi)用；牽引供電方式牽引網(wǎng)對(duì)電力機(jī)車(chē)的供電方式的特點(diǎn)（1）AT供電方式特點(diǎn)⑤牽引網(wǎng)系統(tǒng)需設(shè)正饋線，較一般直供方式復(fù)雜，但在重負(fù)荷區(qū)段不必設(shè)加強(qiáng)導(dǎo)線，可與直供方式相當(dāng)；變電系統(tǒng)較直供方式減少了牽引變電所的數(shù)量，但需設(shè)AT所，一般ＡＴ間距為10-20km，開(kāi)關(guān)設(shè)備需用雙極；⑥牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)線數(shù)量多，對(duì)跨線建筑物和隧道凈空要求高，投資較大，保護(hù)和維護(hù)難度較大牽引供電方式牽引網(wǎng)對(duì)電力機(jī)車(chē)的供電方式的特點(diǎn)（2）帶回流線的直接供電方式①1×25kV系統(tǒng)，變電設(shè)施較為簡(jiǎn)單，接觸網(wǎng)在一般情況下（重負(fù)荷除外）也比較簡(jiǎn)單，但在接觸網(wǎng)使用加強(qiáng)導(dǎo)線的情況下，牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)已與AT供電方式相當(dāng)；牽引供電方式牽引網(wǎng)對(duì)電力機(jī)車(chē)的供電方式的特點(diǎn)（2）帶回流線的直接供電方式①1×25kV系統(tǒng)，變電設(shè)施較為簡(jiǎn)單，接觸網(wǎng)在一般情況下（重負(fù)荷除外）也比較簡(jiǎn)單，但在接觸網(wǎng)使用加強(qiáng)導(dǎo)線的情況下，牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)已與AT供電方式相當(dāng)；②在牽引網(wǎng)的電壓損失和電能損失方面較AT供電方式大；牽引供電方式牽引網(wǎng)對(duì)電力機(jī)車(chē)的供電方式的特點(diǎn)（2）帶回流線的直接供電方式①1×25kV系統(tǒng)，變電設(shè)施較為簡(jiǎn)單，接觸網(wǎng)在一般情況下（重負(fù)荷除外）也比較簡(jiǎn)單，但在接觸網(wǎng)使用加強(qiáng)導(dǎo)線的情況下，牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)已與AT供電方式相當(dāng)；②在牽引網(wǎng)的電壓損失和電能