模塊1 供電系統(tǒng)概述《鐵路變配電所運行檢修與施工》教學課件

《鐵路變配電所運行檢修與施工》?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

電能是將代社會最重要、也是最方便的能源。電能具有許多優(yōu)點，可以十分經(jīng)濟又方便地進行輸送和分配；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，使得其自動化生產(chǎn)、輸送和在各個領(lǐng)域中的普及應(yīng)用易于得到實現(xiàn)。電力系統(tǒng)的組成電力系統(tǒng)的組成電力生產(chǎn)過程電力生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)電力生產(chǎn)過程：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、天燃氣或其它燃料燃燒所產(chǎn)生的熱能,在鍋爐中將水變成高溫高壓蒸汽,推動汽輪機轉(zhuǎn)動,帶動發(fā)電機發(fā)電?；瘜W能→熱能→機械能→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能和勢能來生產(chǎn)電能。水驅(qū)動水輪機轉(zhuǎn)動，與水輪機直接相連的發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換成電能。水能→機械能→電能電力系統(tǒng)的組成發(fā)電廠核發(fā)電廠又稱核電站或核電廠，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所。其主要設(shè)備有電力變壓器、母線和開關(guān)設(shè)備等，分為升壓變電所和降壓變電所兩大類。

升壓變電所，一般建在發(fā)電廠；降壓變電所，一般建立在靠近負荷中心的地點。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。

只用來接受和分配電能而不承擔變換電壓任務(wù)的場所，稱為配電所，多建于工廠內(nèi)部。用來將交流電流轉(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所,常稱為變流站。電力系統(tǒng)的組成輸電線路輸電網(wǎng)：將發(fā)電廠發(fā)出的電通過升壓變壓器轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏弘娡ㄟ^高壓線路傳輸?shù)礁鱾€變電站。配電網(wǎng)：將變電所的高壓電通過降壓變壓器變換成低壓電通過配電線路供給各個用戶。電力系統(tǒng)的組成電能用戶1、一級負荷：一級負荷是用戶負荷中對供電可靠性要求最高的負荷，這類負荷中斷供電將造成人身傷亡、重要設(shè)備嚴重損壞、重要產(chǎn)品大量報廢、生產(chǎn)秩序被打亂并長期不能恢復或使城市生活發(fā)生嚴重混亂，對這類負荷，必須有兩路以上的獨立電源供電。電氣化鐵路的牽引供電系統(tǒng)即屬于一級負荷。電力系統(tǒng)的組成電能用戶1、一級負荷：一級負荷是用戶負荷中對供電可靠性要求最高的負荷，這類負荷中斷供電將造成人身傷亡、重要設(shè)備嚴重損壞、重要產(chǎn)品大量報廢、生產(chǎn)秩序被打亂并長期不能恢復或使城市生活發(fā)生嚴重混亂，對這類負荷，必須有兩路以上的獨立電源供電。電氣化鐵路的牽引供電系統(tǒng)即屬于一級負荷。2、二級負荷：對二級負荷中斷供電將造成產(chǎn)品產(chǎn)量及質(zhì)量嚴重下降。對這類負荷，應(yīng)有兩路電源供電且當任何一路電源失去后，能保證全部或大部分二級負荷的供電。當負荷較小或地區(qū)供電條件困難時，才允許由一路6kV及以上的專用架空線供電。

電力系統(tǒng)的組成電能用戶3、三級負荷：三級負荷是指不屬于一級負荷和二級負荷的其他負荷，這類負荷對供電可靠性要求不高，可以允許非連續(xù)性供電，如工廠的附屬車間，小鎮(zhèn)和農(nóng)村的公共負荷等。對這一級負荷的短時供電不會造成重大的損失。這類負荷通常用一路電源供電。電力系統(tǒng)運行特點和要求電力系統(tǒng)運行特點1、電能不能大量儲存。2、電力系統(tǒng)暫態(tài)過程非常短暫。3、與國民經(jīng)濟各部門及人民日常生活有極為密切的關(guān)系。電力系統(tǒng)運行特點和要求對電力系統(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)運行特點和要求對電力系統(tǒng)的基本要求5、經(jīng)濟性6、發(fā)展性7、盡可能減少對生態(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別電力網(wǎng)和用電設(shè)備額定電壓發(fā)電機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)電機出力。系統(tǒng)電壓主要取決于系統(tǒng)中無功功率的平衡，無功不足，則電壓偏低,應(yīng)增加發(fā)電機勵磁。牽引供電系統(tǒng)簡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，向電力機車負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牽引功率的發(fā)揮和牽引傳動控制系統(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，通過牽引變壓器降至適合電力機車運行的27.5kV電壓，送至接觸網(wǎng)，供給電力機車運行。其作用是接受、分配、輸送電能。我國牽引供電系統(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、為電力機車或電動車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)的導線，也稱饋出線。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線,通過其將流經(jīng)電力機車的負荷電流引入變電所。5、軌道軌道除了作為電力機車的導軌外，同時是牽引供電系統(tǒng)中回流電路的一部分，在供給機車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，提高運行的可靠性，在兩個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)段實現(xiàn)并聯(lián)工作或單獨工作。（2）當相鄰牽引變電所發(fā)生故障而不能繼續(xù)供電時，可以閉合分區(qū)所的斷路器，由非故障牽引變電所實行越區(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，可由分區(qū)所的斷路器切除事故點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、開閉所

交流電力牽引系統(tǒng)開閉所,實際上是起配電作用的開關(guān)站，在牽引網(wǎng)有分支引出時，為不影響電力牽引安全，保證可靠供電而設(shè)置帶保護斷路器等設(shè)施的控制場所。8、AT所當牽引供電系統(tǒng)采用自耦變壓器供電方式時，需在沿線10~15km設(shè)置一臺自耦變壓器，自耦變壓器站簡稱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，并使機車光滑過渡，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牽引網(wǎng)的供電方式1、單邊供電復線區(qū)段牽引供電方式牽引變電對牽引網(wǎng)的供電方式2、雙邊供電

雙邊供電是由相鄰兩個牽引變電所同時向其間的接觸網(wǎng)供電，在供電臂末端分區(qū)所連接起來。兩邊供電時，電力機車從兩個牽引變電所取流，每條饋電線的電流相對減小，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)懸掛的負載較均勻，同時由于電力機車兩邊的供電電流方向相反，故可以減小對通信線路的電磁感應(yīng)干擾。牽引供電方式牽引網(wǎng)對電力機車的供電方式1、直接供電方式優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，投資最少，維護費用低。缺點：在負荷電流較大的情況下，鋼軌電位高；對弱電系統(tǒng)的電磁干擾較大牽引供電方式牽引網(wǎng)對電力機車的供電方式2、帶回流線的直接供電方式優(yōu)點：牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單經(jīng)濟。缺點：對沿線通信線產(chǎn)生電磁干擾影響。牽引供電方式牽引網(wǎng)對電力機車的供電方式3、帶吸流變壓器（BT）供電方式優(yōu)點：電磁兼容性能好，對周圍環(huán)境影響小，鋼軌電位低。缺點：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供電臂的接觸導線分成很多段，大大影響高速列車運行的安全性及列車速度。牽引供電方式牽引網(wǎng)對電力機車的供電方式4、AT供電方式AT供電方式接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)復雜，供變電設(shè)施較多，運營維護難度較大。牽引供電方式牽引網(wǎng)對電力機車的供電方式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牽引電流通過接觸網(wǎng)和正饋線，有利于牽引網(wǎng)傳輸較大功率。同時，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，增強運營的經(jīng)濟效益。主要技術(shù)特性牽引供電方式牽引網(wǎng)對電力機車的供電方式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)復雜，并在沿線設(shè)置若干臺自耦變壓器及相應(yīng)的開關(guān)設(shè)備和避雷器等（稱為AT站），使牽引網(wǎng)系統(tǒng)（含AT站）的造價增大，維護運行工作增多。主要技術(shù)特性牽引供電方式牽引網(wǎng)對電力機車的供電方式4、AT供電方式（3）對通信線防干擾特性和效果較好，且接觸導線不需斷口，有利于列車高速運行。主要技術(shù)特性牽引供電方式牽引網(wǎng)對電力機車的供電方式5、CC供電方式優(yōu)點：對鄰近通信線路幾乎無干擾。由于阻抗小，因而供電距離長。缺點：成本高。牽引供電方式牽引網(wǎng)對電力機車的供電方式的特點（1）AT供電方式特點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，有利于列車的高速運行；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，并減少防干擾費用；牽引供電方式牽引網(wǎng)對電力機車的供電方式的特點（1）AT供電方式特點⑤牽引網(wǎng)系統(tǒng)需設(shè)正饋線，較一般直供方式復雜，但在重負荷區(qū)段不必設(shè)加強導線，可與直供方式相當；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，開關(guān)設(shè)備需用雙極；⑥牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)復雜，導線數(shù)量多，對跨線建筑物和隧道凈空要求高，投資較大，保護和維護難度較大牽引供電方式牽引網(wǎng)對電力機車的供電方式的特點（2）帶回流線的直接供電方式①1×25kV系統(tǒng)，變電設(shè)施較為簡單，接觸網(wǎng)在一般情況下（重負荷除外）也比較簡單，但在接觸網(wǎng)使用加強導線的情況下，牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)已與AT供電方式相當；牽引供電方式牽引網(wǎng)對電力機車的供電方式的特點（2）帶回流線的直接供電方式①1×25kV系統(tǒng)，變電設(shè)施較為簡單，接觸網(wǎng)在一般情況下（重負荷除外）也比較簡單，但在接觸網(wǎng)使用加強導線的情況下，牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)已與AT供電方式相當；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)對電力機車的供電方式的特點（2）帶回流線的直接供電方式①1×25kV系統(tǒng)，變電設(shè)施較為簡單，接觸網(wǎng)在一般情況下（重負荷除外）也比較簡單，但在接觸網(wǎng)使用加強導線的情況下，牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)已與AT供電方式相當；②在牽引網(wǎng)的電壓損失和電能