模塊5 牽引變電所的電氣接線《軌道交通牽引供電系統(tǒng)》教學課件

《軌道交通牽引供電系統(tǒng)》?精品課件合集第X章XXXX模塊5

牽引變電所的電氣接線5.1電氣主接線形式5.2直流牽引變電所電氣主接線5.3次接線概述5.4牽引變電所的控制、信號電路

【主要內容】5.1電氣主接線形式一、概述二、單母線接線三、雙母線接線四、橋形接線變電所的電氣主接線是指由變壓器、斷路器、開關設備、母線等及其連接導線所組成的接受和分配電能的電路。電氣主接線反映了變電所的基本結構和功能，在運行中，它能標明電能輸送和分配的關系以及變電所一次設備的運行方式，成為實際運行操作的依據。

一、概述1、對電氣主接線的基本要求：（1）保證必要的供電可靠性和電能的質量（2）具有一定的運行靈活性（3）操作應盡可能簡單、方便（4）應具有擴建的可能性（5）技術上先進，經濟上合理

一、概述

一、簡單接線（雙T接線）（一）接線型式簡單接線（雙T接線）如圖4一1所示。牽引變電所有兩路電源線WL1、WL2進線，分別經兩個隔離開關QS1、QS5（或QS2、QS6)，斷路器QF1（或QF2）向主變壓器Tl（或T2）送電。

（二）正常運行方式直列供電：是跨條的隔離開關斷開，由電源向線路直接連接的變壓器供電。如：WL1向T1供電，或WL2向T2供電交叉供電是指電源線路通過跨條向另一電源線路連接的變壓器供電。如：WL1向T2供電，WL2向T1供電（三）特點簡單接線中，兩路電源進線、兩臺變壓器進線四條支路僅用兩套斷路器，元件少，主接線簡單。由于電源線路僅為本所供電，故所內不設電源線路保護，二次接線裝置也較簡單，節(jié)省了投資。簡單接線方式在牽引變電所得到廣泛應用。二、橋式接線當牽引變電所為通過式變電所時，往往采用橋式接線。兩回電源引入線分別經斷路器接入兩臺主變壓器，在兩條電源引入線之間用帶斷路器的橫向母線連接起來，這就是橋式接線。帶斷路器的橫向母線稱為連接橋。連接橋可以使系統(tǒng)功率穿越。1、內橋接線：橋臂置于線路斷路器的內側。內橋接線適用于輸電線路較長、線路故障率較高、穿越功率少和變壓器不需要經常改變運行方式的場合。1、內橋接線特點如下：（1）線路發(fā)生故障時，僅故障線路的斷路器跳閘，其余三條支路可繼續(xù)工作，并保持相互間的聯(lián)系。（2）變壓器故障時，聯(lián)絡斷路器及與故障變壓器同側的線路斷路器均自動跳閘，使未故障線路的供電受到影響，需經倒閘操作后，方可恢復對該線路的供電。（3）正常運行時變壓器操作復雜。如需切除變壓器1T，應首先斷開斷路器1QF和聯(lián)絡斷路器QFL，再拉開變壓器側的隔離開關，使變壓器停電。然后，重新合上斷路器1QF

和聯(lián)絡斷路器QFL，恢復線路1WL的供電。

2、外橋接線：橋臂置于線路斷路器的外側。外橋接線適用于線路較短、故障率較低、主變壓器需按經濟運行要求經常投切以及電力系統(tǒng)有較大的穿越功率通過橋臂回路的場合。

2、外橋接線特點如下：（1）變壓器發(fā)生故障時，僅跳故障變壓器支路的斷路器，其余三條支路繼續(xù)工作，并保持相互間的聯(lián)系。（2）線路發(fā)生故障時，聯(lián)絡斷路器及與故障線路同側的變壓器支路的斷路器均自動跳閘，需經倒閘操作后，方可恢復被切除變壓器的工作。（3）線路投入與切除時，操作復雜，并影響變壓器的運行。1、單母線不分段接線：二、單母線接線單電源供電單母線不分段接線雙單電源供電單母線不分段接線

適于小容量和用戶對供電可靠性要求不高的發(fā)電廠或變電所中。1、單母線不分段接線：優(yōu)點：結構簡單、清晰、設備少、投資小、運行操作方便且有利于擴建。隔離開關僅在檢修電氣設備時作隔離電源用，不作為倒閘操作電器。缺點：（1）母線或母線隔離開關檢修時，連接在母線上的所有回路都將停止工作。（2）當母線或母線隔離開關發(fā)生短路故障或斷路器靠母線側絕緣套管損壞時，所有斷路器將自動斷開，造成全部停電。（3）檢修任一電源或出線斷路器時，該回路必須停電。二、單母線接線2、單母線分段接線：根據電源的數目和功率，母線可分為2～3段。一般認為單母線分段接線應用在6～10kV。二、單母線接線用斷路器分段

用隔離開關分段

2、單母線分段接線：優(yōu)點：提高了供電的可靠性和靈活性。缺點：（1）當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，必須斷開接在該分段上的全部電源和出線，這樣就減少了

系統(tǒng)的發(fā)電量，并使該段單回路供電的用戶停電。（2）任一出線斷路器檢修時，該回路必須停止工作。二、單母線接線3、帶旁路母線的單母線接線：平時旁路斷路器和旁路隔離開關均處于分閘位置，旁路母線不帶電。當需檢修某線路斷路器時，首先合上旁路斷路器兩側的隔離開關，然后合上旁路斷路器向旁路母線空載升壓，檢查旁路母線無故障后，再合上該線路的旁路隔離開關（等電位操作）。此后，斷開該出線斷路器及其兩側的隔離開關，這樣就由旁路斷路器代替該出線斷路器工作。二、單母線接線3、帶旁路母線的單母線接線：優(yōu)點：可以不停電檢修斷路器，提高了供電可靠性。缺點：當母線出現故障或檢修時，仍然會造成整個主接線停止工作。二、單母線接線4、帶旁路母線的單母線分段接線：以檢修1QF為例，簡述其倒閘操作步驟：（1）向旁路母線充電，檢查其是否完好。合上QSd；斷開QFP和QS2；合上QS4；再合上QFP，使旁路母線空載升壓，若旁路母線完好，QFP不會自動跳閘。（2）接通1WL的旁路回路。合上1QSP。有兩條并列的向1WL供電的通電回路。（3）將線路1WL切換至旁路母線上運行。斷開斷路器1QF及兩側的隔離開關，并在靠近斷路器一側進行可靠接地。這時，斷路器1QF退出運行，進行檢修，但線路1WL繼續(xù)正常供電。二、單母線接線1、雙母線不分段接線：它有兩組母線，一組為工作母線，另一組為備用母線。兩組母線之間通過母線聯(lián)絡斷路器（簡稱母聯(lián)斷路器）連接。每一電源和每一出線都經一臺斷路器和兩組隔離開關分別與兩組母線相連，任一組母線都可以作為工作母線或備用母線。

三、雙母線接線1、雙母線不分段接線：特點：（1）運行方式靈活。（2）檢修母線時，電源和出線都可以繼續(xù)工作，不會中斷對用戶的供電。（3）檢修任一回路母線隔離開關時，只需斷開該回路。

三、雙母線接線1、雙母線不分段接線：（4）工作母線故障時，所有回路能迅速恢復工作。（5）檢修任一線路斷路器時，可用母聯(lián)斷路器代替其工作。（6）便于擴建。雙母線接線可以任意向兩側延伸擴建，不影響母線的電源和負荷分配，擴建施工時不會引起原有回路停電。

三、雙母線接線1、雙母線不分段接線：缺點：（1）在倒母線的操作過程中，需使用隔離開關切換所有負荷電流回路，操作過程比較復雜，容易造成誤操作。（2）工作母線故障時，將造成短時（切換母線時間）全部進出線停電。（3）在任一線路斷路器檢修時，該回路仍需停電或短時停電（用母聯(lián)斷路器代替線路斷路器之前）。

三、雙母線接線1、雙母線不分段接線：（4）使用的母線隔離開關數量較大，同時也增加了母線的長度，使得配電裝置結構復雜，投資和占地面積增大。這種接線方式適用于供電要求比較高，出線回路較多的變電所中，一般35kV出線回路為8回，110～220kV出線為4

回及以上的220kV母線。

三、雙母線接線2、雙母線分段接線：用分段斷路器將工作母線Ⅰ分段，每段用母聯(lián)斷路器與備用母線Ⅱ相連。接線具有單母線分段和雙母線接線的特點，有較高的供電可靠性與運行靈活性，但所用電氣設備較多，投資增大。另外，當檢修某回路出線斷路器時，則該回路停電，或短時停電后再用“跨條”恢復供電。雙母線分段接線常用于大中型發(fā)電廠的發(fā)電機電壓配電裝置中。

三、雙母線接線2、雙母線分段接線：

三、雙母線接線3、帶旁路母線的雙母線接線：目的是為了不停電檢修任一回路斷路器。帶旁路母線的雙母線接線，其供電可靠性和運行的靈活性都很高。但所用設備較多，占地面積大，經濟性較差，因此，一般規(guī)定當220kV線路有5（或4）回及以上出線、110Kv線路有7（或6）回及以上時，可采用有專用旁路斷路器的帶旁路母線的雙母線接線。

三、雙母線接線3、帶旁路母線的雙母線接線：三、雙母線接線3、帶旁路母線的雙母線接線：當出線回路數較少時，為了減少斷路器的數目，可不設專用的旁路斷路器，而用母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器。

三、雙母線接線3、帶旁路母線的雙母線接線：雙母線接線中，由于它比單母線接線增加了一套備用母線，故當工作母線發(fā)生故障時，可將全部回路迅速轉換到由備用母線供電，縮短停電時間。雙母線結線方式具有較好的運行靈活性。雙母線接線的缺點是隔離開關數量多，配電裝置結構復雜，轉換步驟較繁瑣，且一次費用和占地面積都相應增大。適用于牽引變電所電源回路較多（四回路以上），具有通過母線給其他變電所輸送大功率供電回路的場合。

三、雙母線接線牽引變電所整流機組設備容量選擇滿足以下原則：一是整流機組容量應滿足正常運行方式下遠期高峰小時牽引負荷的需要；二是整流機組容量應滿足相鄰牽引所解列退出運行，越區(qū)向故障牽引所供電范圍內接觸網供電時遠期高峰小時牽引負荷的需要；三是整流機組過負荷能力應滿足GB10411-2005和IEC146對牽引負荷時整流機組負荷能力的規(guī)定；四是整流機組應滿足工作環(huán)境的要求；五是其他直流設備選型主要包括正饋線、負回流線和接觸導線的選擇，正饋線、負回流線和接觸導線截面積應滿足遠期高峰小時任何運行方式牽引負荷的要求。第三節(jié)牽引變電所典型接線模式五是其他直流設備選型主要包括正饋線、負回流線和接觸導線的選擇，正饋線、負回流線和接觸導線截面積應滿足遠期高峰小時任何運行方式牽引負荷的要求。牽引變電所的功能：是將城市電網區(qū)域變電所或地鐵主變電所送來的35kV電能經過降壓和整流變成牽引所用的直流電能，其主接線包括高壓交流(35kV)受、配電系統(tǒng)和直流(0．75-1．5kV)受、饋電系統(tǒng)兩部分，整流機組(整流變壓器一整流器組)則是作為交、直流系統(tǒng)變換的重要環(huán)節(jié)設置的。牽引變電所的容量和設置距離：是根據牽引供電計算的結果，并作經濟技術比較后確定的，一般設置在沿線若干車站及車輛段附近，變電所間隔一般為2~4km，牽引變電所按其所需總容量設置兩套整流機組并列運行，沿線任一牽引變電所故障，由兩側相鄰的牽引變電所承擔其供電任務。1．獨立牽引變電所典型接線模式實現大雙邊供電的方式有兩種：一是通過1500V母線，二是合上接觸網越區(qū)隔離開關。若通過1500V母線實現越區(qū)供電，恢復供電過程是在故障切除后，斷開直流進線電動隔離開關(機組與母線通過隔離開關連接)，再合上直流饋線開關；圖4—8采用斷路器，其實現方式是：在故障切除后，接觸網可立即恢復供電，恢復供電時間較短。若通過合接觸網越區(qū)隔離開關實現越區(qū)供電，母線與機組接線方式對恢復供電過程沒有影響，即都是按照下列順序操作：故障切除后，跳開相鄰所相應的直流饋線開關，合越區(qū)隔離開關，再合上相鄰所相應的直流饋線開關。但是，當直流母線發(fā)生短路時，可以直接跳開直流進線斷路器，切除故障時間短，而且可以和逆流保護配合使用?？梢?，當機組與母線通過隔離開關連接時，切除母線故障的時間比采用斷路器所用的時間長。2．牽引降壓混合變電所在滿足技術要求的前提下，牽引降壓混合變電所和降壓變電所的主接線力求簡單、清晰、便于管理。牽引降壓混合變電所的主接線由三部分組成：一是35kV母線及電源進出線；二是直流牽引供電；三是動力變壓器。降壓變電所的主接線由兩部分組成：一是35kV電源進出線，二是動力變壓器。根據環(huán)網接線方案和供電系統(tǒng)運行方式確定牽引降壓混合變電所和降壓變電所的35kV母線和電源進出線的接線形式。牽引降壓混合變電所、降壓變電所35kV側采用單母線分段接線方式，兩段母線間通過母聯(lián)斷路器互聯(lián)。每段母線設置一路進線，并根據環(huán)網接線的要求在部分變電所的每段35kV母線設一路或多路出線，向相鄰車站變電所供電。每段35kV母線各設一組電壓互感器，用于母線電壓測量和母線斷路器檢壓自投。每段35kV母線各設一組避雷器供過電壓保護用。整流器正、負母線間及正母線對地間各設置一臺避雷器作過電壓保護用(圖中未畫出)。集中式供電方式的牽引降壓混合變電所的典型主接線圖（見書后附頁）交流側電源進線設有兩回路互為備用的獨立電源電纜線，其中一路進線由專用供電系統(tǒng)主變電所A的低壓母線n段饋出，另一電源進線則由該車站另一端設置的降壓變電所高壓母線引入，此高壓母線的電源進線，是由主變電所A(或B)降壓變壓器的低壓n段母線饋出(母線分段斷路器處于斷開運行)，每路電源進線容量應滿足車站兩個變電所(牽引降壓混合變電所和降壓變電所)全部一、二級負荷的要求。此外，高壓母線的饋出線是相鄰變電所電源進線所需要的。正常運行時，兩路進線同時為兩段母線連接的負荷供電，進線斷路器均合閘，母線分段斷路器(或電動刀開關)斷開。當任一電源進線發(fā)生故障而斷路時，則由自動裝置動作使母線分段斷路器合閘，全變電所負荷由另一電源進線供電。高壓匯流母線采用斷路器或電動刀開關分段，有利于母線維修和任一電源進線故障時電路轉換的靈活性。交流高壓配電回路設有兩臺并聯(lián)工作的整流機組，兩臺動力變壓器分別連接于分段匯流母線的兩段上，每臺動力變壓器容量應滿足一、二級動力與照明負荷的需要。當整個供電系統(tǒng)環(huán)網只有一路電源時，允許將二、三級負荷部分或全部切除。高壓斷路器柜采用手車式真空斷路器、金屬全封閉開關柜。單純的直流牽引變電所高壓單母線可不必分段。牽引降壓混合變電所運行時，對于35kV側，正常運行時，兩路進線電源分別向所連接的35kV母線供電，母聯(lián)斷路器斷開。當一路進線停電時，母聯(lián)斷路器合閘，由另一路進線向原供電區(qū)域內的負荷供電。對于直流牽引供電，正常運行時，兩套整流機組并聯(lián)運行，接觸網越區(qū)隔離開關打開，與相鄰牽引變電所構成雙邊供電方式，共同向供電范圍內的車輛供電。當該牽引變電所解列時，相鄰的牽引變電所通過直流母線或接觸網越區(qū)隔離開關恢復對該區(qū)段的供電，實現大雙邊供電。對于動力變壓器，正常運行時，牽引降壓混合變電所或降壓變電所及其跟隨所的兩臺動力變壓器分列運行，負責其供電范圍內的全部負荷的供電。當一臺動力變壓器退出運行時，切除三級負荷，由另一臺動力變壓器負責向其供電范圍內的全部一、二級負荷供電。四、直流牽引供電系統(tǒng)運行方式牽引供電系統(tǒng)正常運行方式下，正線接觸網由相鄰牽引變電所雙邊供電，車輛段牽引變電所向車輛段接觸網供電，停車場牽引變電所向停車場接觸網供電。一般情況下正線任一牽引變電所解列，由正線左右相鄰牽引變電所“大雙邊”供電。由于規(guī)劃的原因，以及建設次序的問題，可能會造成一些牽引變電所單邊供電。對于任意牽引變電所解列，都可以得到鄰近的牽引變電所的支持，實現不間斷供電。當牽引變電所一臺整流機組故障時，另一臺整流機組在初、近期負荷允許的情況下可以繼續(xù)運行，但供電質量會有所下降。5.2直流牽引變電所電氣主接線一、主變電所二、直流牽引變電所三、牽引、降壓混合變電所四、降壓變電所

主變電所的作用是將城市電網的高壓(110kV或220kV)電能降壓后以相應的電壓等級(3kV或lOkV)分別供給牽引變電所和降壓變電所。為保證供電的可靠性，一般設置兩座或兩座以上主變電所，主變電所由兩路獨立的電源進線供電，內部設置兩臺相同的主變壓器。

一、主變電所采用三繞組主變壓器的主變電所電氣主接線：一、主變電所直流牽引變電所的功能是將城市電網區(qū)域變電所或地鐵主變電所送來的35kV電能經過降壓和整流變成牽引所用的直流電能。牽引變電所的容量和設置的距離是根據牽引供電計算的結果，并作經濟技術比較后確定的，一般設置在沿線若干車站及車輛段附近，變電所間隔一般為2～4km。牽引變電所按其所需總容量設置兩組整流機組并列運行，沿線任一牽引變電所故障，由兩側的相鄰的牽引變電所承擔其供電任務。

二、直流牽引變電所牽引變電所主接線：二、直流牽引變電所集中式供電方式的牽引、降壓混合變電所典型主接線：三、牽引、降壓混合變電所降壓變電所可與直流牽引變電所合并，但多數是單獨設置的。其主接線特點和對其基本要求如下：(1)降壓變電所對供電電源的要求，應按一級負荷考慮，由環(huán)行電網或二路電源供電，進線電壓側采用整里單母線分段系統(tǒng)，一般設有兩臺動力、照明變壓器，每臺變壓器應滿足一、二級負荷所需的容量。正常情況下，由兩臺變壓器分別供電。(2)動力、照明負荷配電系統(tǒng)采用380/220V電壓，中性點直接接地的三相四線制。

四、降壓變電所5.3二次接線概述一、二次接線的概念、功能與分類二、二次接線圖一次設備是指直接生產、輸送和分配電能的設備，主電路中的變壓器、高壓斷路器、隔離開關、電抗器、并聯(lián)補償電力電容器、電力電纜、送電線路以及母線等設備。二次設備是指對一次設備的工作狀態(tài)進行監(jiān)視、測量、控制和保護的輔助電氣設備。二次設備通常由電流互感器、電壓互感器、測量儀表、繼電保護裝置、遠動裝置、蓄電池組成。采用低壓電源供電，它們相互間所連接的電路稱為二次回路或二次接線。

一、二次接線的概念、功能與分類二次回路按照功用可分為控制回路、合閘回路、信號回路、測量回路、保護回路以及遠動裝置回路等；按照電路類別分為直流回路、交流回路和電壓回路。一、二次接線的概念、功能與分類二次回路圖：反映二次接線間關系的圖。二次回路的接線圖按用途可分為原理接線圖、展開接線圖和安裝接線圖三種形式。二、二次接線圖1、原理接線圖：用來表示繼電保護、監(jiān)視測量和自動裝置等二次設備或系統(tǒng)的工作原理，它以元件的整體形式表示各二次設備間的電氣連接關系。通常在二次回路的接線原理圖上還將相應的一次設備畫出，構成整個回路，便于了解各設備間的相互工作關系和工作原理。二、二次接線圖原理圖概括地反映了過電流保護裝置、測量儀表的接線原理及相互關系，但不注明設備內部接線和具體的外部接線，對于復雜的回路難以分析和找出問題。因而僅有原理圖還不能對二次回路進行檢查維修和安裝配線。

二、二次接線圖2、展開接線圖：展開圖按二次接線使用的電源分別畫出各自的交流電流回路、交流電壓回路、操作電源回路中各元件的線圈和觸點。所以，屬于同一個設備或元件的電流線圈、電壓線圈、控制觸點分別畫在不同的回路里。為了避免混淆，對同一設備的不同線圈和觸點應用相同的文字標號，但各支路需要標上不同的數字回路標號。二、二次接線圖二次接線展開圖中所有開關電器和繼電器觸頭都是按開關斷開時的位置和繼電器線圈中無電流時的狀態(tài)繪制的。展開圖接線清晰，回路次序明顯，易于閱讀，便于了解整套裝置的動作程序和工作原理，對于復雜線路的工作原理的分析更為方便。

二、二次接線圖3、安裝接線圖：安裝接線圖是進行現場施工不可缺少的圖紙，是制作和向廠家加工訂貨的依據。它反映的是二次回路中各電氣元件的安裝位置、內部接線及元件間的線路關系。二、二次接線圖二次接線安裝圖包括屏面元件布置圖、屏背面接線圖和端子板接線圖等幾個部分。屏面元件布置圖是按照一定的比例尺寸將屏面上各個元件和儀表的排列位置及其相互間距離尺寸表示在圖樣上。而外形尺寸應盡量參照國家標準屏柜尺寸，以便和其他控制屏并列時美觀整齊。二、二次接線圖4、二次接線圖中的標志方法：為便于安裝施工和投入運行后的檢修維護，在展開圖中應對回路進行編號，在安裝圖中對設備進行標志。（1）展開圖中回路編號（2）安裝圖設備的標志編號（3）接線端子的標志方法（4）連接導線的表示方法二、二次接線圖5、二次回路圖的閱讀方法：二交回路圖在繪制時遵循著一定的規(guī)律，看圖時首選應清楚電路圖的工作原理、功能以及圖紙上所標符號代表的設備名稱，然后再看圖紙。（1）看圖的基本要領

（2）閱讀展開圖基本要領二、二次接線圖5.4牽引變電所的控制、信號電路一、控制、信號電路概述二、高壓斷路器的控制、信號回路三、隔離開關的控制、信號回路四、斷路器與隔離開關聯(lián)動控制、信號回路一、控制、信號電路概述1、控制電路：變電所在運行時，由于負荷的變化或系統(tǒng)運行方式的改變，經常需要操作切換斷路器和隔離開關等設備。斷路器的操作是通過它的操作機構來完成的，而控制電路就是用來控制操作機構動作的電氣回路。一、控制、信號電路概述1、控制電路：控制電路按照控制地點的不同，可分為就地控制電路及控制室集中控制電路兩種類型。按照對控制電路監(jiān)視方式的不同，有燈光監(jiān)視控制及音響監(jiān)視控制電路之分。

一、控制、信號電路概述1、控制電路：控制電路要能達到以下的基本要求：（1）由于斷路器操作機構的合閘與跳閘線圈都是按短時通過電流進行設計的，因此控制電路在操作過程中只允許短時通電，操作停止后即自動斷電。（2）能夠準確指示斷路器的分、合閘位置。一、控制、信號電路概述1、控制電路：（3）斷路器不僅能用控制開關及控制電路進行跳閘及合閘操作，而且能由繼電器保護及自動裝置實現跳閘及合閘操作。（4）能夠對控制電源及控制電路進行實時監(jiān)視。（5）斷路器操作機構的控制電路要有機械“防跳”裝置或電氣“防跳”措施。2、信號電路中央信號裝置按形式分為燈光信號和音響信號。

中央信號裝置按用途分為事故信號、預告信號和位置信號。事故信號表示供電系統(tǒng)在運行中發(fā)生了某種故障而使繼電保