【文章內容簡介】 主要問題是，直流牽引電動機額定電壓受到換向條件的限制不能太高，即牽引網電壓很難 進一步提高，這就要求沿牽引網輸送大量電流來供應電力機車。由于牽引電流增大，接觸網導線截面要隨著增大（一般得使用兩根銅接觸線和銅承力索），牽引網電壓損失也相應增大，所以牽引變電所之間的距離要縮短，一般只有 15~30 km。牽引變電所的數(shù)量多，并且為完成整流任務而變得較復雜。由于這些緣故，許多國家已逐漸停止發(fā)展直流制。 (2) 低頻單相交流制 15 即牽引網供電電流為低頻單相交流的電力牽引電流制。這種電流制是繼直流制之后出現(xiàn)的，牽引網供電電流頻率為 16Hz，牽引網電壓為 15kV 或 11kV，電力機車上采用交流整流子式牽 引電動機。交流容易變壓，因此，可以在牽引網中用高電壓送電．而在電力機車上降低電壓，供應低電壓的交流整流子式牽引電動機。低頻單相交流制的出現(xiàn)，與力圖提高牽引網電壓以降低接觸網中的有色金屬用量有關。應用低頻的條件，一方面是由于歐洲電力工業(yè)發(fā)展的初期原來就存在低于 50Hz 的頻率；另一方面，交流整流子式牽引電動機因存在變壓器電勢而對整流過程造成困難，不適宜在較高的頻率下運行。因此，在歐洲，低頻單相交流制于 20 世紀 50 年代前得到較大發(fā)展，目前在一些歐洲國家仍在應用。另外，在美國等國家，還采用牽引網供電電流頻率為 25Hz、電壓為 11～ 13kV 的低頻單相交流制。電力工業(yè)主要采用 50Hz 標準頻率后，低頻制電氣化鐵道或者須自建專用的低頻率的發(fā)電廠，或者在牽引變電所變頻后送人牽引網；這就變得復雜化，于是，其發(fā)展受到了限制。 (3) 工頻單相交流制 即牽引網供電電流為工業(yè)頻率單相交流的電力牽引電流制。它是在 20 世紀50 年代中期法國電氣化鐵路應用整流式交流電力機車獲得成功之后開始推廣的。從那時以來，許多國家都相繼采用。這種電流制在電力機車上降壓后應用整流裝置整流來供應直流牽引電動機。由于頻率提高，牽引網阻抗加大，牽引網電壓也相應提高 。目前，較普遍應用的接觸網額定電壓是 25kV。采用工頻單相交流制的優(yōu)點是，消除了低頻單相交流制的兩個主要缺點（與電力工業(yè)標準頻率并行的非標準頻率和構造復雜的交流整流子式牽引電動機）；牽引供電系統(tǒng)的結構和設備大為簡化，牽引變電所只要選擇適宜的牽引變壓器，就可以完成降壓、分相、供電的功能；接觸網的額定電壓較高，其中通過的電流相對較小，從而使接觸網導線截面減小、結構簡化；牽引變電所的間距延長、數(shù)量減少；工程投資和金屬消耗量降低，電能損失和運營費用減少；電力機車采用直流串勵牽引電動機，也遠比交流整流子式牽引電動機牽 引性能好，運行可靠。采用工頻單相交流制的缺點是，對電力系統(tǒng)引起的撫恤電流分量和高次諧波含量增加以及功率因數(shù)降低；對沿電氣化鐵路架設的通信線有干擾。但是，經過技術方面和經濟方面的綜合分析比較，上述優(yōu)點是主要的。因此，我國電氣化鐵路采用工頻單相 25kV 交流制。 16 牽引變電所的供電方式 (1)牽引變電所一次側的供電方式 牽引變電所一次側 （電源側，通常為 110KV或 220KV）的供電方式，可分為一邊供電邊供電和環(huán)形供電。 ①一邊供電 就是牽引變電所的電能由電力系統(tǒng)中一個方向的電廠送來。 ②兩邊 供電 就是牽引變電所的電能由電力系統(tǒng)中兩向的電廠送來。 ③環(huán)形供電 是指若干個發(fā)電廠、地區(qū)變電站通過高壓輸電線連接成環(huán)形的電力系統(tǒng)，牽引變電所處于環(huán)形電力系統(tǒng)的一個環(huán)路中。 (2)牽引變電所向接觸網的供電方式 單線區(qū)段 ①一邊供電；②兩邊供電。 雙線區(qū)段 ①同相一邊并聯(lián)供電；②同相一邊分開供電；③雙邊扭結供電。 電氣主接線基本要求 （ 1）運行的可靠性：主接線系統(tǒng)應保證對用戶供電的可靠性，特別是保證對重要負荷的供電。 （ 2）運行的靈活性：主接線系統(tǒng)應能靈活地適應各種工作情況，特別是當一部分設備檢修 或工作情況發(fā)生變化時，能夠通過倒換開關的運行方式，做到調度靈活，不中斷向用戶的供電。在擴建時應能很方便的從初期建設到最終接線。 （ 3）主接線系統(tǒng)還應保證運行操作的方便以及在保證滿足技術條件的要求下，做到經濟合理，盡量減少占地面積，節(jié)省投資。 電氣主接線類型 線路變電所組接線 線路變壓器組接線便是線路和變壓器直接相連，是一種最簡略的接線要領。線路變壓器組接線的好處是斷路器少，接線簡略，造價省。相應 220kV 接納線路變壓器組， 110kV 宜接納單母分段接線，正常分段斷路器打開運行，對限定短路電流結果顯 著，較得當于 110kV 開環(huán)運行的網架。但其可靠性相對較差，線路妨礙檢修停運時，變壓器將被迫停運，對變電所的供電負荷影響較大。其較得當用于正常二運一備的城區(qū)中間變電所，如上海中間城區(qū)就有接納。 橋形接線 橋形接線接納 4個回路 3臺斷路器和 6個隔離開關，是接線制止路器數(shù)量較少。也是投資較省的一種接線要領。根據橋形斷路器的位置又可分為內橋和外橋兩種接線。由于變壓器的可靠性宏大于線路，因此中應用較多的為內橋接線。若為了在檢修斷路器時不影響和變壓器的正常運行，偶然在橋形外附設一組隔離開關，這就成了長期開環(huán)運行的四邊 形接線。 17 多角形接線 多角形接線便是將斷路器和隔離開關相互連接，且每一臺斷路器兩側都有隔離開關，由隔離開關之間送出回路。多角形接線所用配置少，投資省，運行的機動性和可靠性較好。正常環(huán)境下為雙重連接，任何一臺斷路器檢修都不影響送電，由于沒有母線，在連接的任一部門妨礙時，對電網的運行影響都較小。其最緊張的缺點是回路數(shù)受到限定，因為當環(huán)形接線中有一臺斷路器檢修時就要開環(huán)運行，此時當別的回路產生妨礙就要造成兩個回路停電，擴大了妨礙停電范疇，且開環(huán)運行的時間愈長，這一缺點就愈大。環(huán)中的斷路器數(shù)量越多，開環(huán)檢修的機遇就越大，所一樣平常只采四角（邊）形接線和五角形接線，同時為了可靠性，線路和變壓器接納對角連接原則。四邊形的掩護接線比力龐大，一。二次回路倒換操作較多。 單母線分段接線 單母線分段接線便是將一段母線用斷路器分為兩段，它的好處是接線簡略，投資省，操作方便；缺點是母線妨礙或檢修時要造成部門回路停電。 母線接線 雙母線接線便是將事情線。電源線和出線議決一臺斷路器和兩組隔離開關連接到兩組（一次 /二次）母線上，且兩組母線都是事情線，而每一回路都可議決母線團結斷路器并列運行。 與單母線相比，它的好處是供電可靠性 大，可以輪番檢修母線而不使供電制止，當一組母線妨礙時，只要將妨礙母線上的回路倒換到另一組母線，就可敏捷光復供電，別的還具有調治。擴建。檢修方便的好處；其缺點是每一回路都增長了一組隔離開關，使配電裝置的構架及占地面積。投資費用都相應增長；同時由于配電裝置的龐大，在變化運行要領倒閘操作時容易產生誤操作，且不宜實現(xiàn)自動化；尤其當母線妨礙時，須短時切除較多的電源和線路，這對特別緊張的大型發(fā)電廠和變電站是不容許的。 母線帶旁路接線 雙母線帶旁路接線便是在雙母線接線的根本上，增設旁路母線。其特點是具有雙母線接線的好 處，當線路（主變壓器）斷路器檢修時，仍有連續(xù)供電，但旁路的倒換操作比力龐大，增長了誤操作的機遇，也使掩護及自動化體系龐大化，投資費用較大，一樣平常為了節(jié)省斷路器及配置隔絕，當出線到達 5個回路以上時，才增設專用的旁路斷路器，出線少于 5個回路時，則接納母聯(lián)兼旁路或旁路兼母聯(lián)的接線要領。 母線分段帶旁路接線 雙母線分段帶旁路接線便是在雙母線帶旁路接線的根本上，在母線上增設分段斷路器，它具有雙母線帶旁路的好處，但投資費用較大，占用配置隔絕較多，一樣平常接納此種接線的原則為： （ 1）當配置連接的出入線總數(shù)為 12～ 16 回時，在一組母線上設置分段斷路器； （ 2）當配置連接的出入線總數(shù)為 17 回及以上時，在兩組母線上設置分段斷器。 3/2（ 4/3）斷路器接線 3/2（ 4/3）斷路器接線便是在每 3（ 4）個斷路器中間送出 2（ 3）回回路，一樣平常只用于 500kV（或緊張 220kV）電網的母線主接線。它的緊張好處是： （ 1）運行調治機動，正常時兩條母線和全部斷路器運行，成多路環(huán)狀供電； 18 （ 2）檢修時操作方便，當一組母線停支時，回路不必要切換，任一臺斷路器檢修，各回路仍按原接線要領霆，不需切換； （ 3）運行可靠，每一回路由兩臺斷 路器供電，母線產生妨礙時，任何回路都不停電。 2/3（ 4/3）斷路器接線的缺點是利用配置較多，特別是斷路器和電流互感器，投資費用大，掩護接線龐大。 電氣主接線功能 電氣主接線反映了牽引變電所和鐵路變、配電所（發(fā)電所）的基本結構和功能。在運行中，它表明本變電所（發(fā)電所）與高壓電網、饋電線的連接方式以及相關一次設備的運行方式，成為調度控制和設備實際操作的依據；同時，電氣主接線對牽引供電和鐵路電力供電系統(tǒng)運行的可能性、電能質量、經濟性和操作靈活性起著決定性作用；在設計中，電氣主接線對變電所（發(fā)電所）電氣設 備選擇、配電裝置布置、繼電保護方式及其配置與整定計算、自動裝置和控制方式選擇都有重大影響，因此，電氣主接線及其組成的電氣設備，是牽引變電所和鐵路變、配電所（發(fā)電所）的主體部分。 電氣主接線的要求 （ 1）運行的可靠性：主接線系統(tǒng)應保證對用戶供電的可靠性，特別是保證對重要負荷的供電。 （ 2）運行的靈活性：主接線系統(tǒng)應能靈活地適應各種工作情況，特別是當一部分設備檢修或工作情況發(fā)生變化時，能夠通過倒換開關的運行方式，做到調度靈活，不中斷向用戶的供電。在擴建時應能很方便的從初期建設到最終接線。 （ 3）主接線系統(tǒng)還應 保證運行操作的方便以及在保證滿足技術條件的要求下，做到經濟合理，盡量減少占地面積，節(jié)省投資。 電氣主接線設計應遵循的主要原則與步驟 ，以國家經濟建設的方針政策和有關的技術政策、技術規(guī)范和規(guī)程為準則，結合工程具體特點和實際調查掌握的各種基礎資料進行綜合分析和方案研究。 、電力系統(tǒng)對電力牽引供電方案密切相關，包括牽引網供電方式、變電所分布、主變壓器接線方式和容量、牽引網電壓水平及補償措施、無功、諧波的綜合補償措施以及直流牽引系統(tǒng)電壓等級選擇等重大綜合技術問題，應通過供電系統(tǒng)計算進行全面的綜合技術經濟比較，確定牽引變電所的主要技術參數(shù)和各種技術要求。 ，結合牽引變電所高壓進線及其與系統(tǒng)聯(lián)系、進線繼電保護方式、自動裝置與監(jiān)控二次系統(tǒng)類 19 型、自用電系統(tǒng)，以及電氣化鐵路當前運量和發(fā)展規(guī)劃遠景等因素，并全面考慮對主接線的基本要求，做出綜合分析和方案比較，以設計合理的電氣主接線。 ，將產生直接影響。 第二章 牽引變電所電氣主接線 圖 設計說明 某站對一牽引變電所正常供電時 ，兩回 110kv 線路中，一回為主供電源，另一回備用，所內采用兩臺牽引變壓器固定全備用。 側不需設室外輔助母線，每相饋線接電容補償裝置二組。 該主接線圖高壓側采用外橋接線，兩回進線中，一回主供，另一回備用。變壓器采用兩臺三相變壓器， 其繞組連接形式為 ，二次繞組有一項接地，由于該變電所的供電方式是單相雙邊供電，饋線有兩條，考慮到經濟性，牽引負荷母線不采用帶旁路母線的單母線分段接線方式，但為了保證饋線供電的可靠性，采用 100%備用斷路器饋線接線方式，每回饋線 接兩臺斷路器，一臺運行，另一臺備用。每個分段母線都設有單相電壓互感器和避雷器，以保證某分段母線檢修或故障停電時正常供電。 1. 一次側 兩路 110kv 進線，一路工作，一路備用，變壓器相同， 1B 工作， 2B 備用，當進線 1 路發(fā)生故障時，只需合上外跨橋上的隔離開關， 1B 發(fā)生故障時， 若采用 110kv 進線 1 工作，也合上外跨橋上的隔離開關。 2. 二次側 當變壓器發(fā)生故障檢修時，合上分段母線上相應的隔離開關， 饋線能繼續(xù)工作，斷路器及其它電氣設備發(fā)生故障或檢修相同。 牽引變電所電氣主接線圖 設計說明 ：有 4路以上進線并有系統(tǒng)功率穿越 ：有兩路進線并有系統(tǒng)功率穿越 ：有兩路進線，無系統(tǒng)功率穿越 不同類型的牽引變電所采取不同型式的電氣主接線 。 根據原始資料易知， 牽引變電所 D、 E、 F 由乙站供電。正常運行時， 110kV線路在 E 所內斷開，不構成閉合環(huán)網。 E所內的牽引變壓器正常運行時，接入由D所送來的電源線 L8上， L8 故障時可轉接至 F 所由 L9 供電。 D所 可能有系統(tǒng)功率穿越。 D所內采用兩臺牽引變壓器固定全備用。所內不設鐵路岔線。每相饋線接電容補償裝置二組，電 容器室內，電抗器室外。所用電有地方 10kV 可靠電源。 由于高壓側要求有電壓監(jiān)視，低壓側要求計費，故低壓（二次）側需設電壓互感器，高壓側同樣需設電壓互感器，按正常運行方式選擇變壓器容量。 20 因 D 所 可能有系統(tǒng)功率穿越 ，并且還向 E 所供電，所以選用橋型結線方式的電氣主結線。該主結線圖高壓側采用外橋結線，兩回進線中，采用一回主供，一回備用。變壓器采用兩臺三相主變壓器，其繞組聯(lián)結形式為 YNd11 變壓器，二次繞組有一相接地并與鋼軌連接。由于該變電所的供電方式是單線雙邊供電，饋線有兩條，考慮到經濟性，牽引負荷母線不采用帶旁 路母線的單母線分段接線方式，但為了保證饋線供電的可靠性，采用 100%備用斷路器饋線接線方式，每回饋線接兩臺斷路器，一臺運行，另一臺備用。每個分段母線都設有