牽引變電所的電氣接線供配電系統(tǒng)識圖與制圖44課件

所屬單位：湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院、深圳供電段主講教師：張靈芝、蘇宇榮牽引變電所的電氣接線

《供配電系統(tǒng)識圖與制圖》鐵道供電技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫共建共享聯(lián)盟一、任務(wù)描述

本任務(wù)是對牽引變電所主接線圖相關(guān)要求及其規(guī)定進行介紹，通過本任務(wù)的完成，能掌握牽引變電所主接線圖圖識圖設(shè)計相關(guān)知識，為后續(xù)任務(wù)的執(zhí)行奠定基礎(chǔ)。二、設(shè)計牽引變電所主接線圖目的

本課程設(shè)計較系統(tǒng)的闡明了牽引變電所設(shè)計的基本方法和步驟。重點在于對牽引變壓器的選擇、牽引變壓器的容量計算、運行技術(shù)指標的計算；電氣主接線的設(shè)計；導(dǎo)線的選擇。知識點重點難點牽引變電所電氣設(shè)備選擇計算方法設(shè)計目的和各電氣設(shè)備的要求計算方法掌握三、設(shè)計要求(1)確定該牽引變電所高壓側(cè)的電氣主接線的形式，并分析其正常運行時的運行方式(2)確定牽引變壓器的容量，臺數(shù)及接線形式(3)確定牽引負荷側(cè)電氣主接線形式(4)對變電所進行短路計算，并進行電氣設(shè)備選擇(5)設(shè)置合適的過電壓保護裝置，防雷裝置以及提高接觸網(wǎng)功率因數(shù)的裝置(6)用CAD畫出整個牽引變電所的電氣主接線圖四、設(shè)計依據(jù)區(qū)域電網(wǎng)以雙回路110kV輸送電能，選取基準容量為100MVA，在最大運行方式下，電力系統(tǒng)的電抗標幺值為0.23；在最小運行方式下，電力系統(tǒng)的標幺值為0.25.某牽引變電所B采取直接供電方式向雙線區(qū)段供電，牽引變壓器類型為110/27.5kV，三相接線，兩供電臂電流歸算到27.5kV側(cè)電流如表1-1所示。環(huán)境資料：本牽引變電所地區(qū)平均海拔為400米，地層以砂質(zhì)黏土為主，地下水位為5.5米。該牽引變電所位于電氣化鐵路的中間位置，所內(nèi)不設(shè)鐵路岔線，外部有公路直通所內(nèi)。本變電所地區(qū)最高溫度為38，年平均溫度為21，年最熱月平均最高氣溫為33，年雷暴雨日數(shù)為26天。知識點五、牽引變電所變壓器的選型5.１牽引變壓器的優(yōu)缺點三相YNd11聯(lián)結(jié)牽引變電所的優(yōu)點是：(1)牽引變壓器低壓側(cè)保持三相，有利于供應(yīng)牽引變電所自用電和地區(qū)三相電力；

(2)能很好地適應(yīng)兩供電臂負荷不平衡的運行情況；

(3)制造相對簡單，價格比較便宜；

(4)一次繞組可按分級絕緣設(shè)計制造，與電力系統(tǒng)匹配方便；

(5)對接觸網(wǎng)的供電可實現(xiàn)兩邊供電。缺點是牽引變壓器的容量利用率不高。5.2牽引變壓器的備用方式電氣化鐵路牽引用電屬于一級負荷，牽引變壓器在檢修或發(fā)生故障時，都需要有備用變壓器投入，以確保電氣化鐵路的正常運輸。在大運量的雙線區(qū)段，牽引變壓器一旦出現(xiàn)故障，應(yīng)盡快投入備用變壓器，顯得比單線區(qū)段要求更高。備用變壓器投入的快供，將影響到恢復(fù)正常供電的時間，并且與采用的備用方式有關(guān)。備用方式的選擇，必須從實際的電氣化鐵路線路、運量、牽引變電所的規(guī)模、選址、供電方式及外部條件(如有無公路)等因素，綜合考慮比較后確定。知識點采用加大牽引變壓器容量或增加臺數(shù)作為備用的方式，稱為固定備用。采用固定備用方式的電氣化區(qū)段，每個牽引變電所裝設(shè)兩臺牽引變壓器，一臺運行，一臺備用。每臺牽引變壓器容量應(yīng)能承擔(dān)全所最大負荷，滿足鐵路正常運輸?shù)囊蟆?.3變壓器的容量牽引變壓器是牽引供電系統(tǒng)的重要設(shè)備，擔(dān)負著將電力系統(tǒng)供給的110KV或220KV三相電源變換成適合電力機車使用的27.5KV的單相電。由于牽引負荷具有極度不穩(wěn)定、短路故障多、諧波含量大等特點，運行環(huán)境比一般電力負荷惡劣的多，因此要求牽引變壓器過負荷和抗短路沖擊的能力要強。容量過小會使?fàn)恳儔浩鏖L期過載，將造成其壽命縮短，甚至燒損；容量過大將使?fàn)恳儔浩鏖L期不能滿載運行，從而造成其容量浪費，損耗增加，使運營費用增大。所以通過變壓器容量的計算，能更好的選擇一個安全經(jīng)濟的設(shè)計方案。知識點知識點知識點六、高壓設(shè)備的選擇知識點知識點知識點重點知識點重點重點重點難點21

什么是電氣主接線？

用單線連接圖表明電力系統(tǒng)中各主要部件之間的電氣連接關(guān)系，它不反映部件的地理位置。稱電氣主接線或單線圖。22

電氣主接線的分類

有匯流母線的接線無匯流母線的接線23

電氣主接線電氣主接線是由各種電器元件及其連接所組成的輸送和分配電能的電路。主接線的確定對發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的布置，以及運行的可靠性和經(jīng)濟性有很密切的關(guān)系。所以，擬定主接線圖是發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)計中最復(fù)雜和最重要的任務(wù)。24對主接線的基本要求對主接線的基本要求是：根據(jù)系統(tǒng)與用戶的要求，保證供電的可靠性和電能質(zhì)量使投資達到最經(jīng)濟主接線力求簡單、明顯和靈活25

有匯流母線的接線26

一.有匯流母線的接線

單母線接線單母線分段接線單母線分段加旁路母線接線雙母線接線雙母線分段接線雙母線加旁路母線接線一個半斷路器接線4/3斷路器接線27

單母線接線

單母線接線單母線分段接線單母線分段加旁路母線接線雙母線接線雙母線分段接線雙母線加旁路母線接線4/3斷路器接線一.有匯流母線的接線28

單母線接線

`G`G29

單母線接線的特點優(yōu)點：接線簡單、清晰、利于系統(tǒng)發(fā)展時增加線路設(shè)備少，投資小每條線路一個斷路器，一個刀閘缺點：母線故障或檢修母線或母線刀閘時，系統(tǒng)全部停電斷路器檢修時，該回路停電用于：單電源的電廠或變電站供電可靠性要求不高的場合30

單母線接線

`G`G母線故障、檢修母線或母線刀閘時，系統(tǒng)全部停電斷路器檢修時，該回路停電31

單母線分段接線

單母線接線單母線分段接線單母線分段加旁路母線接線雙母線接線雙母線分段接線雙母線加旁路母線接線一個半斷路器接線4/3斷路器接線一.有匯流母線的接線32

單母線分段接線

``

33

單母線分段接線

`G`G

G母線故障、檢修母線或母線刀閘時，一段母線停電34

單母線刀閘分段接線

``

一段母線故障、檢修母線或母線刀閘時，故障段段母線停電，另一母線短時停電35

單母線分段接線的特點優(yōu)點：接線簡單、清晰，比單母線接線增加一臺分段斷路器和兩個刀閘設(shè)備少，投資小，每條線一個斷路器，一個刀閘缺點：母線故障、檢修母線或母線刀閘時，一段母線停電，斷路器檢修時，該回路停電用于：適用于110KV以下，配電裝置出線4-8回，可靠性要求不十分高的場合36

單母線及單母線分段接線的主要缺陷是甚么？37

單母線及單母線分段接線的主要缺陷

斷路器檢修時，該回路停電母線或一段母線故障、檢修母線或母線刀閘時，引起整段母線停電38

單母線加旁路接線單母線接線單母線分段接線單母線分段加旁路母線接線雙母線接線雙母線分段接線雙母線加旁路母線接線一個半斷路器接線4/3斷路器接線一.有匯流母線的接線39

單母線加旁路接線

旁路母線旁路斷路器及旁路刀閘40

01斷路器檢修，旁路帶路？

旁路帶路0101甲01乙01旁00甲0000旁41

旁路母線帶路的操作旁路帶路0101甲01乙01旁00甲0000旁合上00甲刀閘合上00旁刀閘合上00斷路器旁路母線帶電合上01旁刀閘拉開01斷路器拉開01乙刀閘拉開01甲刀閘

01斷路器退出42

旁路母線帶路的操作旁路帶路0101甲01乙01旁00甲0000旁合上00甲刀閘合上00旁刀閘合上00斷路器旁路母線帶電合上01旁刀閘拉開01斷路器拉開01乙刀閘拉開01甲刀閘

01斷路器退出43

旁路母線旁路斷路器和旁路刀閘的作用

斷路器檢修時，該回路可由旁路斷路器頂替檢修的斷路器經(jīng)旁路母線送電運行，稱“旁路代路”旁路代路時，該回路不需停電，旁路回路繼電保護首先要改定值，以適應(yīng)該回路的運行

44

旁路母線旁路斷路器和旁路刀閘的作用

線路斷路器與旁路斷路器的配置比例是N+1，設(shè)備成本上升不多旁路代線路時，一次只能代一回線路

45

單母線分段加旁路接線

ⅠⅡ旁46

單母線分段加旁路接線

單母線分段兼旁路斷路器ⅠⅡ旁47

單母線分段加旁路接線

Ⅰ段母線帶旁路ⅠⅡ旁48

單母線分段兼旁路接線

Ⅱ段母線帶旁路ⅠⅡ旁49

雙母線接線

單母線接線單母線分段接線單母線分段加旁路母線接線雙母線接線雙母線分段接線雙母線加旁路母線接線一個半斷路器接線4/3斷路器接線一.有匯流母線的接線50

雙母線接線

甲乙51雙母線接線的運行方式52

雙母線接線的運行方式一

甲乙母聯(lián)斷開，甲母工作，乙母備用，全部進出線接甲母53

雙母線接線的運行方式二

甲乙母聯(lián)斷開，全部進出線分別接于兩組母線54

雙母線接線的運行方式三

甲乙母聯(lián)合上，電源和饋線平均分配于兩組母線55

雙母線接線的優(yōu)點一組母線檢修檢修不停電一組母線故障,部分線路短時停電供電比單母線可靠、靈活便于擴建用于大中型電廠和變電站56

雙母線接線的倒換母線操作先通后斷，防止停電隔離刀閘在兩側(cè)有電位下操作，作為“操作電器”進行負荷轉(zhuǎn)移必須有防止誤操作的閉鎖設(shè)施57

雙母線分段接線

單母線接線單母線分段接線單母線分段加旁路母線接線雙母線接線雙母線分段接線雙母線加旁路母線接線一個半斷路器接線4/3斷路器接線一.有匯流母線的接線58

雙母線分段接線

ⅠⅡ甲乙Ⅲ59

雙母線分段的運行

ⅡⅢ

Ⅱ段和Ⅲ段母線運行,Ⅰ段備用Ⅰ60

雙母線加旁路接線單母線接線單母線分段接線單母線分段加旁路母線接線雙母線接線雙母線分段接線雙母線加旁路母線接線一個半斷路器接線4/3斷路器接線一.有匯流母線的接線61

雙母線加旁路接線

甲乙62

雙母線帶旁路實情

甲乙甲母帶旁路63雙母線帶旁路接線的特點檢修任一回路斷路器時，均可經(jīng)過旁路斷路器代路而不中斷該回路供電線路斷路器和旁路斷路器的配置比例是N+1旁路代線路時，一次只能代一回線路64

雙母線帶旁路接線

甲乙

將旁路與母聯(lián)斷路器合一？65

雙母線母聯(lián)兼旁路接線之一

一組母線帶旁路

甲乙66

雙母線母聯(lián)兼旁路接線之二

兩組母線帶旁路

甲乙67

雙母線母聯(lián)兼旁路接線之一

一組母線帶旁路實情

甲乙甲母退出運行乙母帶旁路68

雙母線母聯(lián)兼旁路接線雙母線母聯(lián)兼旁路時可以省下一組斷路器，但是：母聯(lián)作為旁路時就不能作母聯(lián)斷路器作為母聯(lián)時就不能當(dāng)旁路斷路器母聯(lián)帶旁路時一組母線停運，對運行可靠性有影響69

一臺半斷路器接線

單母線接線單母線分段接線單母線分段加旁路母線接線雙母線接線雙母線分段接線雙母線加旁路母線接線一個半斷路器接線4/3斷路器接線一.有匯流母線的接線70

一臺半斷路器接線

甲乙71

一臺半斷路器接線

甲乙兩條線路三個開關(guān)八個刀閘72

一個半斷路器接線的優(yōu)點在兩條母線之間，每串有三臺斷路器，兩條回路，每兩臺斷路器引出一條回路，中間的斷路器為兩回路公用，亦稱3/2接線比雙母線接線供電可靠性高，運行靈活母線故障不會停電,檢修斷路器不停電隔離刀閘不作操作電器，減少誤操作機會使用斷路器較多（2+1)，造價高繼電保護復(fù)雜、CT回路復(fù)雜73

一個半斷路器接線的缺點使用斷路器較多（2+1)，造價高繼電保護復(fù)雜，每一回路故障將要跳開兩個斷路器重合閘實現(xiàn)復(fù)雜，涉及兩個斷路器CT回路復(fù)雜，回路電流的測量涉及兩個支線CT74

一臺半斷路器接線

甲乙兩條線路三個開關(guān)八個刀閘線路刀閘75

一臺半斷路器接線

甲乙76

一臺半斷路器接線

甲乙77

一個半斷路器接線的應(yīng)用用于大中型電廠和變電站220KV及以上超高壓重要變電站500KV超高壓輸變電系統(tǒng)經(jīng)常采用

78

4/3斷路器接線

單母線接線單母線分段接線單母線分段加旁路母線接線雙母線接線雙母線分段接線雙母線加旁路母線接線一個半斷路器接線4/3斷路器接線

一.有匯流母線的接線79

4/3斷路器接線

甲乙80

4/3斷路器接線的優(yōu)點在兩條母線之間，每串有四臺斷路器，三條回路，每兩臺斷路器引出一條回路；每串使用3+1臺斷路器，比3+1經(jīng)濟，平均每回路使用4/3臺斷路器比3/2接線經(jīng)濟母線故障不會停電,任意一臺檢修斷路器不停電隔離刀閘不作操作電器，減少誤操作機會81

4/3半斷路器接線的缺點繼電保護復(fù)雜，每一回路故障將要跳開兩個斷路器重合閘實現(xiàn)復(fù)雜，涉及兩個斷路器CT回路復(fù)雜，回路電流的測量涉及兩個支線CT實際設(shè)備現(xiàn)場布置困難82

4/3半斷路器接線的應(yīng)用

由于實際設(shè)備現(xiàn)場布置困難：在我國超高壓電網(wǎng)應(yīng)用極少；在特定條件的發(fā)電廠采用：發(fā)電機臺數(shù)多，又要求可靠性的情況83二、無匯流母線的接線

84

無匯流母線的接線

單元接線擴大單元接線橋接線角形接線85

單元接線

單元接線擴大單元接線橋接線角形接線二.無匯流母線的接線86

單元接線的特點

`G`G發(fā)電機變壓器發(fā)電機

變壓器線路發(fā)電機-變壓器單元發(fā)電機-變壓器-線路單元由發(fā)電機-變壓器或發(fā)電機-變壓器-線路發(fā)電機不經(jīng)由母線直接連接變壓器構(gòu)成單元接線87

單元接線的優(yōu)缺點優(yōu)點：發(fā)生故障時短路電流減少沒有母線，減少投資缺點：因為沒有母線，電源與供電線路固定搭配，運行不靈活，不能相互調(diào)劑88

單元接線的幾種形式

`G`G`G`G三卷變壓器89

擴大單元接線單元接線擴大單元接線橋接線角形接線二.無匯流母線的接線90

擴大單元接線

`G`G`G`G兩臺發(fā)電機與一臺相連變壓器構(gòu)成擴大單元接線發(fā)電機變壓器分裂變壓器91

擴大單元接線的優(yōu)缺點優(yōu)點：變壓器和高壓斷路器的數(shù)量減少減少占地面積，節(jié)約投資缺點：一臺變壓器故障，影響兩臺發(fā)電機兩個電源與變壓器固定搭配，運行不靈活，不能相互調(diào)劑

92

橋接線

單元接線擴大單元接線橋接線角形接線二.無匯流母線的接線93

兩種橋接線內(nèi)橋：橋斷路器在變壓器側(cè)橋斷路器只有兩臺變壓器和兩條線路時可采用橋接線外橋：橋斷路器在線路側(cè)94

橋接線與單母線分段接線

``

內(nèi)橋外橋單母線分段95

內(nèi)橋接線的特點

內(nèi)橋：橋斷路器在變壓器側(cè)內(nèi)橋：線路故障只跳一臺斷路器不影響變壓器運行；變壓器故障要跳兩臺斷路器一條線路要停運；用于線路長故障多、變壓器不經(jīng)常切除的場合。96

外橋接線的特點

外橋：橋斷路器在線路側(cè)外橋：變壓器故障只跳一臺斷路器不影響線路運行；線路故障要跳兩臺斷路器一臺變壓器要停運；用于線路短故障少、變壓器經(jīng)常切除的場合或系統(tǒng)經(jīng)過兩線路構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況。97

橋接線的優(yōu)缺點優(yōu)點：使用的高壓斷路器的數(shù)量減少接線清晰簡單可作為過度為分段母線的一種方案缺點：可靠性不夠高98

角形接線

單元接線擴大單元接線橋接線角形接線二.無匯流母線的接線99

常用的角形接線

三角形接線四角形接線100

變電站的三角形接線

進線出線變壓器101

發(fā)電廠的四角形接線

`G`G發(fā)電機發(fā)電機線路線路102

角形接線的特點斷路器數(shù)等于回路數(shù)，且每一回路均與兩臺斷路器相接檢修一臺斷路器不會中斷該回路供電供電可靠性較高一臺斷路器故障或檢修造成開環(huán)，此時再有一臺斷路器故障，會造成解列停電繼電保護和重合閘會復(fù)雜化不便于擴建，常用三角形和四角形接線

103

第三部分主接線相關(guān)問題討論104主接線相關(guān)問題討論

主接線相關(guān)問題討論3/2接線對保護重合閘和操作回路的要求3/2接線短線保護3/2接線CT配置隔離刀閘作為操作電器

105主接線相關(guān)問題討論

主接線相關(guān)問題討論3/2接線對保護重合閘和操作回路的要求3/2接線短線保護3/2接線CT配置隔離刀閘作為操作電器

106

3/2接線對保護重合閘和操作回路的一些要求107

問題甲L1L2

QF1QF2QF3

乙一組CT的兩個二次線圈3/2接線中，每條線路裝一套保護還是兩套保護？線路CT如何接入？1083/2接線和角形接線要求保護跳兩個斷路器3/2接線和角形接線要求保護接入兩組CT回路或兩組CT二次側(cè)并聯(lián)后接入保護1093/2接線的線路保護甲L1L2

QF1QF2QF3線路L1的保護線路L2的保護

乙一組CT的兩個二次線圈1103/2接線的線路保護甲L1L2

QF1QF2QF3線路L1的保護線路L2的保護

乙一組CT的兩個二次線圈1113/2接線和角形接線要求重合閘可以跳、重兩個斷路器3/2接線和角形接線要求重合閘對兩組斷路器的跳、重回路可以分別投退，因為有時并不一定兩組斷路器都同時重合1123/2接線和角形接線一般要求每個斷路器配一個操作箱；少數(shù)情況下會用一個操作箱來跳、合兩個斷路器；超高壓斷路器通常有兩個跳閘線圈，操作箱要能與之配合；113主接線相關(guān)問題討論

主接線相關(guān)問題討論3/2接線對保護重合閘和操作回路的要求3/2接線短線保護3/2接線CT配置隔離刀閘作為操作電器

114

3/2接線短引線保護

115

一臺半斷路器接線

甲乙兩條線路三個開關(guān)八個刀閘線路刀閘116

出線為變壓器線路間隔

甲乙117

變壓器主保護配置

甲乙差動及后備保護118

差動保護保護范圍

甲乙差動保護保護范圍119當(dāng)變壓器退出運行時的情形120

斷路器處于斷開狀態(tài)

甲乙保護范圍差動及后備保護三側(cè)斷路器斷開121

變壓器隔離刀閘斷開

甲乙保護退出運行保護范圍刀閘拉開122

變壓器保護退出運行

甲乙差動保護退出運行保護范圍刀閘拉開開關(guān)串開環(huán)123

變壓器保護退出運行

甲乙變壓器保護退出運行保護范圍刀閘拉開124

增加一套短引線保護

甲乙差動保護退出運行刀閘拉開短線保護保護范圍125主接線相關(guān)問題討論

主接線相關(guān)問題討論3/2接線對保護重合閘和操作回路的要求3/2接線短線保護3/2接線CT配置隔離刀閘作為操作電器

126

3/2接線電流互感器的配置1273/2接線每串配置三組CT甲L1L2

QF1QF2QF3線路L1的保護線路L2的保護

乙一組CT的兩個二次線圈128K1、K3、短路時的動作情況甲L1L2K2QF1QF2QF3線路L1的保護線路L2的保護K1K3K1故障LI保護動作，跳QF1QF2故障切除K3故障L2保護動作，跳QF2QF3故障切除乙129K2短路時的動作情況甲L1L2K2QF1QF2QF3線路L1的保護線路L2的保護K1K3乙K2故障L2保護動作，跳QF2QF3

故障不能切除L1的保護不會動作L2的失靈保護動作，跳QF1和線路對側(cè)斷路器—切除時間長遠方斷路器可靠動作的風(fēng)險大130