XXXVIII牽引變電所供電方案及主接線的選擇案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u10561牽引變電所供電方案及主接線的選擇案例綜述 1269601.1外部供電電源介紹 1182291.2牽引網(wǎng)向電力機(jī)車供電方式 1123491.3牽引變電所的接線方式選擇 256741.4電氣主接線方式的選擇 4178561.4.1電氣主接線的設(shè)計(jì)要求及原則 414321.4.2主接線的基本接線方式 4169501.5牽引變電所地址選擇和總平面設(shè)置 582221.5.1地址選擇 5293261.5.2總平面布置 61.1外部供電電源介紹隴南電網(wǎng)的主要網(wǎng)架是330KV、220KV系統(tǒng)，共有128座35KV以上的變電站，其中110KV的變電站有35座，包含13座用戶變。35KV及以上的輸電線路總共有205條，全長4406.3公里。在2009年，隴南電網(wǎng)負(fù)荷突破600萬千瓦，電網(wǎng)的建設(shè)不斷地加快，升級改造的步伐也在不斷加快，投運(yùn)了6項(xiàng)110KV的輸變電工程，積極服務(wù)蘭渝線鐵路項(xiàng)目建設(shè)。1.2牽引網(wǎng)向電力機(jī)車供電方式給電力機(jī)車供電的方式有下面幾種，依次介紹。（1）直接供電方式，這種方式工作原理簡單，牽引變電所出來的電從接觸網(wǎng)流向電力機(jī)車，經(jīng)過鋼軌，回到牽引變電所。運(yùn)用這種方式的優(yōu)點(diǎn)就是簡單，成本低，維修簡單，但其對通信有影響。（2）不改變第一種方式的結(jié)構(gòu)，在鋼軌和接觸線之間加回流線，而電流并不是只流向鋼軌，而是經(jīng)過接觸線，此時(shí)回流線上要流過一部分電流，回到牽引變電所。將這兩條線設(shè)置的近一點(diǎn)，會減少電流對通信線路的影響。這種方式叫直供加回流線的方式，其經(jīng)濟(jì)性和可靠性都是滿足需求的。（3）吸流變壓器（BT）供電方式有兩種，電流從變電所出來，經(jīng)過接觸線，送給電力機(jī)車再到鋼軌，電流再經(jīng)過吸上線，流向吸流變壓器，返回起點(diǎn)。BT供電方式的供電臂比第二種要短，影響就小。接觸線上穿有吸流變壓器的一次側(cè)，回流線中穿有二次側(cè)，這樣兩條線的耦合就增大，吸流變壓器會把流向鋼軌的有些電通過吸上線吸回去，回到變電所中。但正是加入了吸流變壓器，使得接觸線分段，阻抗就會變大，結(jié)果是供電臂末端電壓減小，電壓水平下降，這樣既出現(xiàn)了中斷的地方，供電臂長度也縮短。（4）AT供電方式被優(yōu)先考慮，廣泛使用。在這種方式下，將55KV的電變?yōu)?×27.5KV的電，電力機(jī)車上取電仍為25KV。自耦變壓器一邊接接觸網(wǎng)，一邊接正饋線，其中間引出來接軌道。設(shè)一次側(cè)輸入的電壓為，輸出的電壓為，根據(jù)容量的關(guān)系，可以得知，流出的電流變?yōu)闄C(jī)車取流的一半。下圖是AT供電方式的工作原理圖：與其他供電方式相比，AT供電方式的優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：（1）AT供電方式的牽引側(cè)母線的電壓有2×27.5KV和55KV，由于不用考慮牽引網(wǎng)的絕緣水平，就可以使得牽引網(wǎng)的電壓變?yōu)?5KV。流過接觸網(wǎng)和正饋線的電流為變一半，阻抗減小。所以，在相同情況下，電壓損失和電能損失就大大減小。這就優(yōu)于BT供電方式和直接供電方式。（2）由于BT的間距一般情況是大于等于3km，而AT供電方式下的間距要長的多，所以需要的變電所就變少，設(shè)備的投資費(fèi)用變少。（3）由于BT供電方式下的接觸線被分段，所以不能保證機(jī)車連續(xù)取流；而AT供電方式下，并入了自耦變壓器，可以連續(xù)取流，極大地提高了供電可靠性。綜合考慮，與其他幾種供電方式相比，雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備多，維修任務(wù)重，投資多，但是它的其他優(yōu)點(diǎn)更為突出。1.3牽引變電所的接線方式選擇牽引變電所分為直流和交流的，我國采用工頻交流的，有以下幾種變電所。單相接線下的牽引變電所，其工作原理是變壓器二次側(cè)一邊接到鋼軌上，一個(gè)與接觸網(wǎng)相接，經(jīng)受電弓給電力機(jī)車，機(jī)車中有整流器，沿鋼軌和回流線到起點(diǎn)。牽引變壓器一次側(cè)接兩相，其中的一相并不帶電，導(dǎo)致不能向地區(qū)和三相負(fù)荷供電，而且引入了負(fù)序電流，給電力系統(tǒng)造成影響，且不能雙邊供電。這是一個(gè)很大的缺點(diǎn)。由于從牽引變電所中流出的電流都能夠供給電力機(jī)車，沒有浪費(fèi)。優(yōu)點(diǎn)就是簡單，所用的設(shè)備少，更加節(jié)約，且所占面積也少。它適用于電網(wǎng)發(fā)達(dá)的地方，且能從地方電網(wǎng)取電。單相V，v接線的牽引變電所，其A、B、C三相都帶電，AB相出來接右供電臂，BC相出來接左供電臂。由于左右供電臂電壓的相位成60度角，各接一臺變壓器，當(dāng)其中一臺發(fā)生了故障，另一臺就要實(shí)現(xiàn)越區(qū)供電。它具有上個(gè)變電所的優(yōu)點(diǎn)，而且它是三相都帶電，所以引入的負(fù)序要?。荒軌驖M足自用電，且能給三相負(fù)荷供電。工作原理圖如下：兩臺單相牽引變壓器組成一個(gè)三相V，v接線的牽引變電所。原邊繞組接到A、B、C三相，副邊繞組分別接左右供電分區(qū)，，中間抽頭出來接鋼軌。有正V方式接線和反V方式的接線，主要區(qū)別是二次側(cè)的接法。下圖是正V接線的工作原理圖。三相V，v接線，不僅具有單相V，v接線的優(yōu)點(diǎn)，而且克服其缺點(diǎn)。以下列出這種接線方式的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）這種接線的牽引變電所，一臺工作時(shí)，一臺不工作。而單相V，v接線的牽引變電所，如果一臺發(fā)生了故障，那么這臺變壓器所承擔(dān)的工作就要交給另一臺來完成，由正常工作的變壓器來給左右兩邊的供電臂供電，而且在這個(gè)過程中，發(fā)生故障的變壓器的供電臂是處于斷電狀態(tài)的，這可能會對電力機(jī)車的運(yùn)行產(chǎn)生影響。如上圖單相V，v接線的原理圖所示，在正常情況下，由BC相來給左供電臂供電，發(fā)生故障時(shí)，AB相給右供電臂供電，還給左供電臂供電，這與單相接線的供電方式相似，供電臂的電來自一相，會產(chǎn)生負(fù)序電流。所以選用兩臺這種牽引變壓器，且固定備用，不僅接線簡單，而且投切方便靈活，供電可靠性也高，通過自動化的操作就可以實(shí)現(xiàn)。而單相V，v接線，投切麻煩，占地面積較多，若要備用，用到的設(shè)備也多。（2）如果一臺變壓器發(fā)生了故障，另一臺變壓器會立即運(yùn)行，并不會影響三相電力和所用電源。而單相V，v接線牽引變電所，在這種情況下，就不能供應(yīng)。（3）兩臺單相變壓器的容量靈活，根據(jù)實(shí)際情況而定。（4）兩臺牽引變壓器能夠分相帶負(fù)荷調(diào)壓。如果后期由于牽引網(wǎng)電網(wǎng)不足擴(kuò)建牽引變電所，那么使用三相V，v接線的牽引變壓器，就會避免這些投資費(fèi)用。（5）抗短路能力強(qiáng),工作可靠性高。根據(jù)資料顯示，我國采用了單相V，v接線的牽引變壓器，已經(jīng)運(yùn)行了20多年了，沒有因?yàn)榘l(fā)生短路而燒損的情況。三相YN，d11接線的牽引變電所，是普速鐵路常用的一種牽引變壓器的接線形式，下圖是它的工作原理圖。這種接線方式的優(yōu)點(diǎn)是制造方便，造價(jià)也比較低。牽引變壓器的二次側(cè)是三相，與電力系統(tǒng)的三相一樣，且能適合負(fù)載不平衡的情況，中點(diǎn)能夠?qū)嵭须p邊供電。它的缺點(diǎn)是主接線較為復(fù)雜，所以需要的設(shè)備以及投資就多，維修任務(wù)繁重，容量不能被很好的利用為最大缺點(diǎn)。下圖是原理圖。1.4電氣主接線方式的選擇設(shè)計(jì)牽引變電所，首先要設(shè)計(jì)電氣主接線，是把變壓器、各種開關(guān)設(shè)備、避雷器等電氣設(shè)備用正確的方式連起來的電路，后續(xù)選擇電氣設(shè)備、做相關(guān)的計(jì)算等以此為基礎(chǔ)。根據(jù)TBT1679-1997電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)電氣圖用圖形符號，需要使用的設(shè)備的用法，在正確的連接原則下連接起來，得到電氣主接線圖。圖中標(biāo)明了序號，起相同作用的元件，序號標(biāo)的一致。旁邊的設(shè)備圖中清楚標(biāo)明所用設(shè)備名稱，各有多少，采用哪種型號。圖中可以看出采用的哪種牽引變壓器，哪種工作方式，饋線斷路器的備用方式，進(jìn)線、出線的數(shù)目。在主接線的設(shè)計(jì)中，也涉及到保護(hù)裝置，如并聯(lián)電容補(bǔ)償器的安裝，繼電保護(hù)裝置，設(shè)置避雷器以防止雷電波入侵。1.4.1電氣主接線的設(shè)計(jì)要求及原則設(shè)計(jì)電氣主接線，有一定的要求。根據(jù)設(shè)計(jì)需要，看選擇哪種接線方式，滿足可靠性的要求；其次，要保證安全；牽引變電所在能給自己供電的情況下，又能給其他負(fù)荷供電，這就具有靈活性；在符合以上要求的情況下，要盡可能使投資少、成本變低，符合經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)原則，以批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書為準(zhǔn)，在上述幾種的基本要求下，通過比較主接線方案確定合適的主接線形式。結(jié)合查閱到的相關(guān)資料，如氣象資料或相關(guān)文獻(xiàn)，根據(jù)實(shí)際情況，綜合考慮當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件以及地形條件帶來的限制，通過使用相應(yīng)的設(shè)備以及新技術(shù)，來解決由于某些條件限制帶來的實(shí)際問題。1.4.2主接線的基本接線方式單母線接線，只用一根母線。電從電源出來，通過隔離開關(guān)、斷路器，經(jīng)母線重新分配，再次經(jīng)過上述設(shè)備到出線。當(dāng)檢修任意一條回路，先把斷路器打開，再把隔離開關(guān)打開，并不影響其他回路。該種接線用到的設(shè)備少，且結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，滿足經(jīng)濟(jì)性和可靠性。但是如果母線發(fā)生了故障，所有設(shè)備都要停電。所以適用于地區(qū)負(fù)荷。單母線分段接線是把母線分段，母線故障也不停電。正常工作時(shí)，QFd保持閉合狀態(tài)，兩段母線都運(yùn)行。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，QFd斷開，故障部分不會影響另一段母線工作。這種分段方式適合母線分段不太多的，因?yàn)樾枰母綦x開關(guān)、斷路器等其他設(shè)備少，盡管分段越多，故障范圍就越小，但是所需其他設(shè)備就會變多。適用于進(jìn)線較少的110KV系統(tǒng)。但當(dāng)母線上的斷路器要檢修時(shí)，就會影響該回路。單母線帶旁路母線接線，顧名思義，加一個(gè)旁路斷路器，加一條母線，檢修時(shí)仍能工作。如果一條線路的斷路器不工作，先給旁路母線帶電，合上這條線的旁路隔離開關(guān)，斷開不工作的斷路器。此時(shí)，旁路母線可以給該線路給電，仍然可以運(yùn)行。橋形接線，當(dāng)橋連斷路器在變壓器側(cè)叫內(nèi)橋接線，在電源側(cè)的稱外橋接線。安裝在內(nèi)橋接線的斷路器開合隨意，用在線路較長、頻繁發(fā)生故障的場合，這種接線的變壓器操作復(fù)雜，所以不常操作。外橋接線與之相反。最簡單的接線是雙T接線，大多采用此種接線。有兩路進(jìn)線和兩路出線，需要兩臺斷路器，與其他接線形式相比，所需斷路器最少。在兩條電源進(jìn)線中間采用帶隔離開關(guān)的跨條，也可以直接用兩個(gè)跨條，方便檢修。1.5牽引變電所地址選擇和總平面設(shè)置1.5.1地址選擇有以下幾點(diǎn)要求：（1）根據(jù)該地的地形地貌條件、地基強(qiáng)度和穩(wěn)定度來選定，選擇相對平坦的地方。（2）洪水位（100年）要比建設(shè)的地面高度低，（3）牽引變電所的位置最好能夠在公路處，便于設(shè)備檢修和搶修。（4）架空進(jìn)出線的空間要足夠，進(jìn)線、出線、補(bǔ)償?shù)确奖恪墓_(dá)鋪鎮(zhèn)的衛(wèi)星圖可以看出，哈達(dá)鋪鎮(zhèn)子大，建筑多，整個(gè)鎮(zhèn)子比較狹長，蘭渝線穿鎮(zhèn)而過。根據(jù)查詢資料顯示，哈達(dá)鋪牽引變電所的海拔高度是2235米，其位置在線路右側(cè)，設(shè)在戰(zhàn)場內(nèi)。設(shè)